Xây Dựng Tiến Trình Dạy Học Bài Tập Chương Điện Tích - Điện Trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM - ĐÀO HỒNG NGHIỆP XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP CHƢƠNG “ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƢỜNG” (VL 11 NC) THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ LỰC CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2015 Số hoá Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM - ĐÀO HỒNG NGHIỆP XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP CHƢƠNG “ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƢỜNG” (VL 11 NC) THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ LỰC CỦA HỌC SINH Chuyên ngành: LL&PPDH Bộ Môn Vật lý Mã số: 60.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Thị Kim Liên THÁI NGUYÊN - 2015 Số hoá Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chƣa có cơng bố cơng trình khác Thái Nguyên, tháng 11 năm 2015 Tác giả Đào Hồng Nghiệp i Số hoá Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn: Cô giáo PGS.TS Vũ Thị Kim Liên tận tình dẫn, giúp đỡ suốt thời gian thực đề tài Ban giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm Thái Nguyên, thầy cô giáo khoa Sau đại học, khoa Vật lí, thƣ viện trƣờng Đại học Sƣ phạm tạo điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Các trƣờng: THPT Ngô Quyền; THPT Trại Cau đồng nghiệp, em học sinh tận tình giúp đỡ trình tìm hiểu thực tế kiểm nghiệm đề tài Tồn thể gia đình, bạn bè, đồng nghiệp quan tâm, giúp đỡ động viên để tơi hồn thành đề tài ii Số hố Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt iv Danh mục bảng v Danh mục hình vi MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Khách thể đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Giả thiết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Các phƣơng pháp nghiên cứu Những đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ LỰC CỦA HỌC SINH 1.1 Tổng quan vấn đề cần nghiên cứu 1.2 Bài tập dạy học vật lí 1.2.1 Khái niệm tập vật lí [6,19] 1.2.2 Vai trị tập vật lí [6,20 ] 1.2.3 Phân loại tập vật lí [6, 9] 11 1.2.4 Phƣơng pháp giải tập vật lí 14 1.2.5 Các nguyên tắc lựa chọn hệ thống tập 16 1.2.6 Một số điểm cần lƣu ý học sinh dạy học tập vật lí 17 1.3 Vấn đề phát huy tính tích cực, tự lực học sinh 18 1.3.1 Phát huy tính tích cực học sinh dạy học vật lí [7,21,25] 18 iii Số hoá Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 1.3.2 Vấn đề phát huy tính tự lực học sinh 22 1.3.3 Mối liên hệ tính tích cực tính tự lực [2] 24 1.4.1 Nội dung điều tra 25 1.4.2 Phƣơng pháp điều tra 25 1.4.3 Kết điều tra 26 1.5 Một số biện pháp nhằm phát huy tính tích cực tự lực học sinh qua rèn luyện giải tập vật lí 28 1.5.1 Lựa chọn tập phù hợp vừa sức với học sinh 29 1.5.2 Phƣơng pháp dạy học phải đa dạng 30 1.5.3 Tổ chức hoạt động học tập tích cực, tự lực giải tập vật lí 30 1.5.4 Chú trọng rèn luyện kĩ bản, cần thiết trình giải tập 31 1.5.5 Kiểm tra, đánh giá khuyến khích tự kiểm tra, đánh giá học sinh giải tập vật lí 32 KẾT LUẬN CHƢƠNG 33 Chƣơng 2: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ CHƢƠNG “ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƢỜNG”(VL 11) 34 2.1 Vị trí, vai trị chƣơng ''Điện tích - Điện trƣờng”trong chƣơng trình vật lí THPT 34 2.2 Mục tiêu cần đạt dạy học tập chƣơng “Điện tích- Điện trƣờng” 36 2.2.1 Về kiến thức 36 2.2.2 Về kĩ 36 2.2.3 Về thái độ 36 2.3 Đề xuất tiến trình dạy học tập vật lí theo hƣớng phát huy tính tích cực, tự lực học sinh 37 2.4 Thiết kế tiến trình dạy học tập chƣơng ''Điện tích- Điện trƣờng” theo hƣớng phát huy tính tích cực, tự lực học sinh 39 2.4.1 Ý tƣởng sƣ phạm 40 2.4.2 Xây dựng tiến trình dạy học tập số kiến thức chƣơng 42 KẾT LUẬN CHƢƠNG 67 iv Số hoá Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 68 3.1 Mục đích, nhiệm vụ, đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm (TNSP) 68 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 68 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 68 3.1.3 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm 68 3.2 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 69 3.3 Đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 69 3.4 Tiến hành TNSP 70 3.5 Kết TNSP 71 3.5.1 Kết quan sát biểu mức độ tích cực, tự lực hoạt động học tập 71 3.5.2 Kết kiểm tra 72 KẾT LUẬN CHƢƠNG 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 Kết luận 80 Kiến nghị 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC v Số hoá Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BT Bài tập BTVN Bài tập nhà ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh KT Kiểm tra NC Nâng cao THCS Trung học sở THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sƣ phạm iv Số hoá Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Biểu mức độ tích cực hoạt động học tập .71 Bảng 3.2: Biểu mức độ tự lực hoạt động học tập 72 Bảng 3.3: Kết kiểm tra lần 72 Bảng 3.4: Xếp loại học tập lần 73 Bảng 3.5: Bảng phân phối tần suất lần .73 Bảng 3.6: Kết kiểm tra lần 75 Bảng 3.7: Xếp loại học tập lần 75 Bảng 3.8: Bảng phân phối tần suất lần .76 v Số hoá Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Cấu trúc nội dung chƣơng “Điện tích - Điện trƣờng” 35 Hình 2.2: Sơ đồ tiến trình dạy học tập vật lí 38 Hình 2.3 Sơ đồ chủ đề tập chƣơng “Điện tích - Điện trƣờng” .39 Hình 2.4 Sơ đồ định hƣớng giải tập chƣơng Điện tích - Điện trƣờng 40 Hình 2.5 Sơ đồ tóm tắt kiến thức phần tập điện tích, điện trƣờng 46 Hình 2.6 Sơ đồ tóm tắt kiến thức công lực điện trƣờng 61 Hình 3.1 Biểu đồ xếp loại học tập 73 Hình 3.2 Đồ thị phân phối tần suất lần 74 Hình 3.3 Biểu đồ xếp loại học tập lần .75 Hình 3.4 Biểu đồ tần suất lần 76 vi Số hoá Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Định hƣớng giải tập 2: Ban đầu tụ điện đƣợc đặt khơng khí đƣợc tích điện Ngắt tụ khỏi nguồn tụ trở nên lập điện, điện tích tụ khơng thay đổi Bƣớc 1: Phân tích tƣợng vật lý Bƣớc 2: Xác định đại lƣợng biết, đại lƣợng cần tìm Các đại lƣợng biết: C = 200pF = 2.10F, U = 40V,d = 1,5 mm = 1,5.10-3 m 10 Các đại lƣợng cần tìm: Q =?, E =?, Q1 =?, C1 =?, U1 =? Điện tích tụ: Q = C.U Bƣớc 3: Xác định biểu thức cần sử dụng để giải tập Cƣờng độ điện trƣờng: E= Điện dung tụ phẳng: C= Bƣớc 4: Lập biểu thức liên hệ đại lƣợng, tính tốn đại lƣợng cụ thể C1 = U1 = Bƣớc 5: Kết luận Bƣớc 6: Mở rộng Tính U2, C2, Q2 khơng ngắt tụ khỏi nguồn Định hƣớng giải tập 3: Bƣớc 1: Phân tích tƣợng vật lý - Khi ngắt tụ C1 khỏi nguồn tụ C2 khơng tích điện nên tụ cô lập điện - Khi nối hai tụ với tổng điện tích sau nối tổng điện tích trƣớc nối Các đại lƣợng biết: C1 = 0,5 = 5.10-7 Bƣớc 2: Xác định đại lƣợng biết, đại lƣợng cần tìm F, U1 = 90 V, C2 = 0,4 = 4.10-7 F Các đại lƣợng cần tìm: W=? Bƣớc 3: Xác định biểu thức cần sử dụng để giải tập Định luật bảo tồn điện tích Năng lƣợng tụ: W = CU2 W = W1 - W2 Bƣớc 4: Lập biểu thức liên hệ đại lƣợng, tính tốn đại lƣợng cụ thể W = C1 W2 = (C1 + C2)U’2 Q1 = Q1’+ Q2’ C1U1 = (C1 +C2)U’ Bƣớc 5: Kết luận U’ = V TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Ổn định tổ chức lớp: Kiểm tra sĩ số Kiểm tra cũ: Hoạt động 1: Ôn tập kiến thức cần nhớ Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Yêu cầu học sinh trình bày đồ tƣ tóm tắt - Trình bày đồ tƣ kiến thức cần nhớ tụ điện đƣợc giao tóm tắt kiến thức cần nhà nhớ tụ điện - Chính xác hóa câu trả lời HS đồ tƣ nhƣ hình 2.7: - Yêu cầu học sinh làm BT7 - SGK trang 37 - Tóm tắt C1 = 20pF C2 = 10pF C3 = 30pF Vì tụ điện ghép nối tiếp nên điện dung tụ là: = = + + + + = Vậy điện dung tụ C= - Nhận xét làm học sinh:Các em tính xác điện dung tụ.Lƣu ý: Trong tập em không cần đổi đơn vị giống nhƣ giải bạn, nhiên tập có yêu cầu khác nên đổi đơn vị để thu đƣợc kết xác - GV thực biện pháp phát huy tính tích cực cách khen thƣởng (cho điểm) cá nhân hoàn thành tốt nhiệm vụ - Bài tập yêu cầu tính điện dung tụ gồm tụ ghép nối tiếp, nhiên thực tế pF muốn có tụ điện với điện dung thích hợp phải ghép tụ theo nhiều cách phức tạp điện dung tụ tính nhƣ sau giải BT1 Hình 2.7: Sơ đồ tóm tắt kiến thức phần tụ điện Bài Hoạt động 1: Giải tập định lƣợng Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Dạng 1: (Ghép tụ điện) BT1 (Phiếu học tập) - Yêu cầu HS đọc tóm tắt BT1 * Tóm tắt C1 =3F = 3.10-6 F C2 = C5 = 6F = 6.10-6 F C3 = C4 = 4F = 4.10-6 F UAB = 900V Cb = ? a) Giáo viên hƣớng dẫn học sinh cách xác định Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 =? việc ghép tụ: U1, U2, U3, U4, U5 =? ? C1, C2 đƣợc ghép nhƣ nào? C1 nt C2 ? Tƣơng tự C3, C4 ghép nhƣ nào? C3 nt C4 ? C1, C2, C3, C4 ghép với C5 nhƣ ? ? Tổng hợp ta đƣợc tụ hình ghép nhƣ (C1 nt C2) // (C3 nt C4) nào? [(C1 nt C2) // (C3 nt C4)] nt C5 - Nêu biểu thức tính điện dung tƣơng đƣơng? C12 = C34 = C1234 = Cb1 = C12+C34 Cb = - Em tính kết cụ thể điện dung C12 = tụ? C34 = = 2.10-6 F = 2.10-6 F Cb1 = 2.10-6 + 2.10-6 = 4.10-6F Cb = = 2,4.10-6 F b) Dựa vào cách ghép tụ xác định em nêu biểu thức tính điện tích hiệu điện Vì C1 nt C2: Q12 = Q1 = Q2 = C12.U12 theo kiện đề bài? U12 = U1 + U2 C3 nt C4: Q34 = Q3 = Q4 = C34.U34 U34 = U3 + U4 [(C1 nt C2) // (C3 nt C4)] nt C5 Q12 + Q34 = Q5 = Qb = Cb.UAB U1234 = U12 = U34 UAB = U5 + U1234 U5 = - Em tính kết cụ thể tập trên? U1 = = 240 V U2 = = 120 V U3 = = 180 V U4 = = 180 V Qb = Q5 = 2,4.10-6.900 = 21,6.10-3 C U5 = = 360 V U1234 = U12 = U34 = UAB - U5 = 900 - 360 = 540V Q12 = Q1 = Q2 = C12.U12 = = 2.10-6.540 = 1,08.10-3 C Q34 = Q3 = Q4 = C34.U34 = 2.10-6.540 = 1,08.10-3 C U1 = = 360 V U2 = = = 180 V U3 = = = 270 V U4 = = = 270 V Mở rộng: Tính hiệu điện hai đầu M N? - Gợi ý HS cách tính UMN: + Từ M đến N có tụ ghép với nhƣ nào? + Nếu ghép nhƣ hiệu điện UMN tính nhƣ (chọn chiều điện tích từ A đến B)? + Em tính kết cụ thể? - Hai tụ C1 nt C3 Vì chiều điện tích hƣớng từ A đến B nên U3 mang dấu âm ta có: UMN = U1 - U3 UMN = 240 - 180 = 60 V Dạng tập 2: (Tính điện tích tụ điện) BT2 (Phiếu học tập) - Yêu cầu học sinh đọc tóm tắt tốn, đổi đơn vị * Tóm tắt C = 200pF = 2.10-10F U = 40V d = 1,5 mm = 1,5.10-3 m - Nêu biểu thức cần sử dụng để giải ý a? Q =? E =? Q1 =? C1 =? U1 =? Ta có biểu thức tính điện tích Q là: Q = CU Cƣờng độ điện trƣờng tụ: - Em tính kết cụ thể ý a? E= Q = 2.10-10.40 = 8.10-9 (C) - Nêu tƣợng vật lí ý b? E = 26666,67 V - Ban đầu tụ điện đƣợc đặt không khí đƣợc tích điện Ngắt tụ khỏi nguồn tụ trở nên lập điện, điện tích tụ khơng thay đổi - Nêu biểu thức cần sử dụng để giải ý b? - Điện dung tụ điện phẳng: C= - (1) Khi khoảng cách tăng gấp hai lần đại lƣợng thay đổi? Hiệu điện thế: U = Từ biểu thức (1), C tỉ lệ nghịch với d nên tăng d lên hai lần điện dung giảm nửa C1 = - Em tính kế cụ thể tốn? Q1 = Q = 8.10-9 (C) = 10-10 F C1 = U1 = = = 80 V Mở rộng BT2: Đƣa hai tụ xa để khoảng cách tăng gấp hai lần Tính C2, Q2, U2 đó? - Em nêu tƣợng vật lí xảy bài? - Khi nối tụ với nguồn hiệu điện tụ hiệu điện nguồn U2 = U - Tƣơng tự ý b tăng d - Em tính kết cụ thể? lên hai lần điện dung giảm nửa C2 = = U2 = 40 V = 10-10 F Vậy điện tích là: Q2 = C2U2 = 10-10.40 = 4.10-9 C - Quan sát cá nhân làm việc Nhắc nhở, uốn nắn học sinh thiếu tập trung, hƣớng dẫn thêm cho nhóm học sinh yếu Dạng tập 3: ( Tính lƣợng tụ điện) - * Tóm tắt Yêu cầu học sinh đọc tóm tắt toán, đổi C1 = 0,5 = 5.10-7 F đơn vị U1 = 90 V C2 = 0,4 = 4.10-7 F W=? - Vì ngắt tụ C1 khỏi nguồn - Nêu tƣợng vật lí bài? tụ C2 khơng tích điện nên tụ lập điện - Khi nối hai tụ với tổng điện tích sau nối tổng điện tích trƣớc nối - Định luật bảo tồn điện tích: - Nêu định luật, biểu thức cần sử dụng để Q1 + Q2 = Q1’+ Q2’ giải tập? Vì tụ C2 chƣa tích điện nên Q2 = 0, ta có: Q1 = Q1’+ Q2’ (2) - Năng lƣợng tụ: W = CU2 W = W1 - W2 - Theo kiện đề lƣợng tia lửa Trong W1 lƣợng điện phát nối hai tụ với đƣợc coi chƣa nối hai tụ, W2 là độ giảm lƣợng biểu thức năng lƣợng sau nối tụ lƣợng phát gì? - Nêu biểu thức tính W1, W2? W1 = C1 W2 = (C1 + C2)U’2 U’ hiệu điện sau nối hai tụ Theo biểu thức (2) ta có Q1 = Q1’+ Q2’ C1U1 = (C1 +C2)U’ U’ = - Hiệu điện U’ sau nối hai tụ đƣợc tính nhƣ nào? Năng lƣợng chƣa nối hai tụ là: W1 = 5.10-7.902 - Em tính kết cụ thể tập trên? = 2,025.10-3 (J) U’ = = 50 V Năng lƣợng tia lửa điện nối hai tụ là: W2 = 502 = 11,25.10-4 J Vậy lƣợng tỏa ra: W = 2,025.10-3 - 11,25.10-4 = 9.10-4 J Hoạt động 4: Củng cố, giao nhiệm vụ nhà Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Nhận xét chung học phƣơng pháp giải tập - Giao nhiệm vụ nhà: - Ghi vào nhiệm vụ nhà + Làm tập phiếu học tập nhà (phụ lục 5) + Đọc trƣớc nội dung V RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY PHỤ LỤC 9: BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM BÀI SOẠN 1 Phát biểu sau không đúng? A Theo thuyết êlectron, vật nhiễm điện dƣơng vật thiếu êlectron B Theo thuyết êlectron, vật nhiễm điện âm vật thừa êlectron C Theo thuyết êlectron, vật nhiễm điện dƣơng vật nhận thêm ion dƣơng D Theo thuyết êlectron, vật nhiễm điện âm vật nhận thêm êlectron Phát biểu sau khơng đúng? A Trong q trình nhiễm điện cọ sát, êlectron chuyển từ vật sang vật B Trong trình nhiễm điện hƣởng ứng, vật bị nhiễm điện trung hoà điện C Khi cho vật nhiễm điện dƣơng tiếp xúc với vật chƣa nhiễm điện, êlectron chuyển từ vật chƣa nhiễm điện sang vật nhiễm điện dƣơng D Khi cho vật nhiễm điện dƣơng tiếp xúc với vật chƣa nhiễm điện, điện tích dƣơng chuyển từ vật vật nhiễm điện dƣơng sang chƣa nhiễm điện Khi đƣa cầu kim loại không nhiễm điện lại gần cầu khác nhiễm điện A hai cầu đẩy B hai cầu hút C không hút mà không đẩy D hai cầu trao đổi điện tích cho PHỤ LỤC 10: BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM BÀI SOẠN Bài 1: Biết hiệu điện UAB = 5V Hỏi đẳng thức dƣới chắn đúng? A VA = V B VB = V C VA - VB = V D VB - VA = V Bài 2: Công lực điện tác dụng lên điện tích điểm q di chuyển từ điểm M đến điểm N điện trƣờng A Tỉ lệ thuận với chiều dài đƣờng MN B Tỉ lệ thuận với độ lớn điện tích q C Tỉ lệ thuận với thời gian di chuyển D Cả ba ý không Bài 3: Biểu thức dƣới biểu diễn đại lƣợng có đơn vị vôn? A qE B qEd C D Ed PHỤ LỤC 11: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ... nhƣ sau: Bài tập vật lí (Theo chủ đề) Bài tập lực Cu – long điện trƣờng Bài tập công lực điện trƣờng Bài tập tụ điện Tiến trình học dạy học Lí thuyết Bài tập áp dụng Bài tập nâng cao Bài tập sáng... Chƣơng XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ CHƢƠNG “ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƢỜNG”(VL 11) 2.1 Vị trí, vai trị chƣơng ' 'Điện tích - Điện trƣờng”trong chƣơng trình vật lí THPT Chƣơng “ Điện tích - Điện. .. việc xây dựng tiến trình dạy học tập chƣơng ? ?Điện tích - Điện trƣờng” việc phát huy tính tích cực học sinh thực nghiệm sƣ phạm 1.3.1.1 Những đặc trưng phương pháp dạy học tích cực [6,7] * Dạy học