Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương dòng điện không đổi chương trình vật lý 11 nâng cao nhằm phát huy tính tích cực của người học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGÔ QUÝ CẨN XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI” CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 11 NÂNG CAO NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA NGƯỜI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ HÀ NỘI – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGÔ QUÝ CẨN XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI” CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 11 NÂNG CAO NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA NGƯỜI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MƠN VẬT LÍ) Mã số: 60 14 01 11 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS BÙI VĂN LOÁT HÀ NỘI – 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành tới thầy giáo PGS.TS Bùi Văn Lốt tận tình bảo, hướng dẫn động viên suốt trình thực đề tài Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy, cô giáo khoa Sau đại học, trường Đại học Giáo Dục, Đại học Quốc Gia Hà Nội, tồn thể thầy giáo tham gia giảng dạy, giúp đỡ trưởng thành thời gian học tập trường, tạo điều kiện đóng góp ý kiến q báu giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, thầy cô giáo giảng dạy Vật lí trường THPT Trần Nguyên Hãn thành phố Hải Phịng, thầy Hội đồng Nhà trường tạo điều kiện thời gian đóng góp ý kiến thời gian tơi làm thực nghiệm sư phạm trường Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới đồng nghiệp, bạn bè gia đình tơi ln tạo điều kiện, động viên giúp đỡ suốt thời gian học tập thực đề tài Hà Nội, tháng 11 năm 2014 Tác giả Ngô Quý Cẩn CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU TRONG LUẬN VĂN STT Chữ viết // CN ĐC ĐH GV HS nt NXB PBL 10 PGS 11 PP 12 PPDH 13 TN 14 TNSP 15 TP 16 TS 17 TTC 18 THPT 19 VTV STT STT 6 MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt ii Danh mục bảng iii Danh mục đồ thị iii MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng khách thể nghiên cứu Vấn đề nghiên cứu Giả thuyết khoa học Giới hạn phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Phương pháp nghiên cứu 10 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BÀI TẬP VẬT LÍ VÀ GIẢI PHÁP PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH TRONG HỌC TẬP VẬT LÍ 1.1 Khái niệm tập vật lí 1.1.1 Bài tập vật lí 1.1.2 Người giải (hệ giải) 1.1.3 Sơ đồ giải tập vật lí 1.1.4 Phân loại tập vật lí 1.2 Mục tiêu, vị trí, vai trị, nhiệm vụ tập vật lí dạy học 10 1.2.1 Bài tập vật lí giúp cho học sinh đào sâu, thức 1.2.2 Bài tập vật lí điểm khởi đầu để dẫn dắt tới kiến thức 1.2.3 Bài tập vật lí giúp rèn kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn 1.2.4 Bài tập vật lí hình thức làm việc tự lực cao học sinh 1.2.5 Bài tập vật lí góp phần làm phát triển tư sinh 1.2.6 Bài tập vật lí giúp kiểm tra, đánh giá độ nắm vững kiến thức học sinh 1.2.7 Bài tập vật lí gây hứng thú góp phần phát huy tính tích cực học sinh 1.3 Quan điểm tính tích cực phương pháp cực 1.3.1 Tính tích cực 1.3.2 Phương pháp dạy học tích cực 1.3.3 Một số phương pháp dạy học tích cực 1.4 Phân tích thực trạng tính tích cực học sinh THPT giai đoạn gần 1.4.1 Hiện trạng tính tích cực học sinh Việt Nam sau năm 2000 1.4.2 Nhiệm vụ đổi phương pháp dạy học, phát huy tính tích cực học sinh 1.5 Phương pháp phát huy tính tích cực học sinh học tập vật lý 1.5.1 Thông qua đổi phương pháp dạy học 1.5.2.Thông qua đổi nội dung tập 34 CHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP NÂNG CAO NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH KHI HỌC CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI” VẬT LÍ LỚP 11 2.1 Cấu trúc nội dung vị trí chương “Dịng điện khơng đổi” chương trình vật lí lớp 11 nâng cao 36 2.1.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung 36 2.1.2 Vị trí vai trị chương “Dịng điện khơng đổi” chương trình vật lí lớp 11 nâng cao 37 2.2 Mục tiêu kiến thức, kĩ cần đạt qua việc giảng dạy chương “Dịng điện khơng đổi” 37 2.2.1 Nội dung kiến thức học sinh cần đạt sau học chương “Dịng điện khơng đổi” 37 2.2.2 Nội dung kỹ học sinh cần đạt sau học chương “Dòng điện không đổi” 38 2.3 Xây dựng hướng dẫn giải hệ thống tập chương “Dòng điện khơng đổi” thuộc chương trình Vật lý 11 nâng cao 39 2.3.1 Bài tập định nghĩa dòng điện, cường độ dòng điện 39 2.3.2 Bài tập định luật Ôm điện trở tương đương 44 2.3.3 Bài tập cơng dịng điện nguồn điện 55 2.3.4 Bài tập định luật Ơm cho tồn mạch 62 2.3.5 Bài tập định luật Ôm cho loại đoạn mạch, ghép nguồn thành 70 CHƯƠNG 3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 76 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm (TNSP) 76 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 76 3.2 Đối tượng nội dung thực nghiệm sư phạm 76 3.3 Thời gian thực nghiệm 77 3.4 Những thuận lợi khó khăn gặp phải cách khắc phục làm thực nghiệm sư phạm 77 3.5 Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm 77 3.6 Các bước tiến hành thực nghiệm 78 3.7 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 79 3.7.1 Xây dựng tiêu chí để đánh giá 79 3.7.2 Phân tích kết thực nghiệm mặt định tính 80 3.7.3 Phân tích kết mặt định lượng 82 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận 89 Khuyến nghị 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 94 10 a) Tính cơng suất hiệu suất động cơ, tính suất phản điện động hoạt động bình thường b) Khi động bị kẹt khơng quay được, tính cơng suất động cơ, hiệu điện đặt vào động U=10V Hãy rút kết luận thực tế c) Để cung cấp điện cho động hoạt động bình thường người ta dùng 18 nguồn nguồn có e=2V, r0=1Ω Hỏi nguồn phải mắc hiệu suất nguồn bao nhiêu? TÀI LIỆU VÀ ĐỊNH LÝ KIẾC-XỐP Định luật Kiếc-xốp I Định luật phát biểu dịng điện, nội dung là: “ Tổng dòng điện vào nút tổng dịng điện khỏi nút ” Hoặc là: “Tổng đại số dòng điện nút khơng”: Trong phân tích mạch điện, quy ước chiều dương dịng điện nhánh cách tuỳ ý, sau áp dụng định luật I kết phân tích cho biết chiều thực dịng điện Nếu dịng điện sau phân tích thời điểm t có kết dương chiều thực dịng điện thời điểm chiều mà chọn, ngược lại, giá trị âm chiều thực dòng điện ngược chiều quy ước Chúng ta thấy từ định luật Kirchhoff viết Nn phương trình, có Nn -1 phương trình độc lập Như có Nnh- Nn+1 dịng điện nhánh coi giá trị tự Định luật Kiêc-xốp II Định luật phát biểu điện áp, nội dung là: “ Tổng đại số sụt áp phần tử thụ động vịng kín tổng đại số suất điện động có vịng kín ” Hoặc là: “Tổng đại số sụt áp nhánh vịng kín khơng” Khi phân tích mạch điện, để việc áp dụng định luật II thuận tiện, mạch chứa nguồn dòng cần phải chuyển dạng nguồn áp Ta chọn vịng khơng với chiều vịng kín 111 tuỳ ý Nhưng viết định luật II cho nhiều vịng nên ý khơng phải tất phương trình độc lập với Học sinh: Đọc kỹ kiến thức định luật Ôm cho loại đoạn mạch, ghép nguồn thành BI HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ổn định lớp ( phút) Bài * Vào Chúng ta vừa xây dựng, thiết lập công thức định luật Ôm cho loại đoạn mạch, nghiên cứu nguồn Hãy giải tập phiếu tập sau để tìm hiểu thểm kiến thức liên quan * Tiến trình giảng dạy Hoạt động (4 phút): Phát phiếu tập, phiếu bổ trợ kiến thức Hoạt động (30 phút): Giải tập Hoạt động thầy - Yêu cầu học sinh giải Bài 36 hệ thống tập - Cho học sinh chấm chéo nhận xét giải - Nhận xét hoạt động học sinh, kết toán 112 8I1 3I2 30 III0 8I1 5I3 18 Giải hệ phương trình ta có nghiệm: - Yêu cầu học sinh giải Bài 37 hệ thống tập - Cho học sinh chấm chéo nhận xét giải - Nhận xét hoạt động học sinh, kết toán 113 - Yêu cầu học sinh giải Bài 40 hệ thống tập - Cho học sinh chấm chéo nhận xét giải - Nhận xét hoạt động học sinh, kết 114 toán H Pci 100% 90% P U Mặt khác: I 1(A) r U I.r 10 1.1 9(V ) - Làm việc nhóm, b) Khi bị kẹt thì: lập luận cho trường '0 I hợp động bị kẹt U10 10(A) r Công suất tỏa nhiệt là: 2 P I r 10 100(W) Hiệu suất là: H I.U I 2r 100% 0% I.U Kết luận: Toàn điện cung cấp cho động chuyển hóa thành nhiệt làm nóng máy Hiệu suất sử dụng - Tranh luận nhóm, giải tốn cho c) Để động hoạt động bình thương thì: trường hợp nguồn mắc hỗn hợp I b 1A r rb b 10 rb b rb 10 Chọn cách đối xứng mắc hỗn hợp đối xứng ta có: b rb me 2.m m m n r n 115 tiếp, mắt có nguồn song so nm 18 S u y : Hoạt động 3: Củng cố giao tập nhà (5 phút) - Như tiết học em áp dụng định luật m Ôm cho loại đoạn 36 m mạch (Bài 36, 37) 18 nguồn thành hỗn giải toán ghép hợp đối xứng (Bài 40) - Về nhà em tiếp tục làm tập lại phiếu tập (Bài m n 38, 39) V RÚT KINH NGHIỆM M ắc th àn h m n g u n n ỗi Cần phải bổ sung thêm tập phần này, với số lượng Trong giải toán 37, 39 học sinh sử dụng định lý Kiếc-sốp mà không nêu dạng định luật Ơm cho tồn mạch Điều lý giải thấy có thống hai định luật Định luật Kiếc-sốp học sinh biết thông qua nghiên cứu tài liệu mà giáo viên cung cấp nên thể tính tích cực -Hết tiết 24 Phụ lục 2: Đề kiểm tra ĐỀ KIỂM TRA VẬT LÝ Thời gian làm 30 phút Họ, tên thí sinh: Số báo danh: I Phần câu hỏi trắc nghiệm (5 điểm) 116 Câu 1: Hai bóng đèn có cơng suất định mức P < P2 làm việc bình thường hiệu điện U Cường độ dịng điện qua bóng đèn điện trở bóng lớn hơn? A I1 > I2 R1 > R2 C I1 < I2 R1>R2 Câu 2: Công lực lạ làm dịch chuyển lượng điện tích 1,8C từ cực âm sang cực dương bên nguồn điện có suất điện động 3V A 1,8J B 8J C 5,4J D 0,125J Câu 3: Điện trở ác quy 0,06 , vỏ có ghi 12V Mắc vào hai cực ác quy bóng đèn 12V–5W Hiệu suất nguồn điện bằng: A 98,79% Câu 4: Có thể tạo pin điện hóa cách ngâm dung dịch muối ăn A hai mảnh đồng B mảnh nhôm mảnh kẽm C hai mảnh bạc D hai mảnh nhôm Câu 5: Một bếp điện có dây điện trở có giá trị R = , R2 = Khi bếp dùng điện trở R1 đun sôi ấm nước thời gian t 1=10 phút, thời gian cần thiết để đun sôi ấm nước dùng hai dây: R mắc nối tiếp với R2 A 20 phút B 25 phút C 10 phút D 15 phút Câu 6: Cho nguồn gồm 12 pin giống nhau, pin có suất điện động 3V điện trở 0,5 mắc hình vẽ Thay 12 pin nguồn có suất điện động E b điện trở rb có giá trị bao nhiêu? A E b = 24V; rb = B E b = 24V; rb = C E b = 24V; rb = 12 D E b = 16V; rb = 12 117 Câu 7: Để bóng đèn 120V – 40W sáng bình thường mạng điện có hiệu điện 220V, người ta phải mắc nối tiếp với điện trở phụ R có giá trị A 410 B 100 C 200 D 300 Câu 8: Cho mạch điện hình vẽ: R1=1 ; R2=4 ; R3=3 , R4=7 Vôn kế có điện trở lớn (RV= ) Hiệu điện hai đầu A, B 20V Số vôn kế R1 A V R3 A 4,5V Câu 9: Trong 4s có điện lượng 2,5C di chuyển qua tiết diện thẳng dây tóc bóng đèn Cường độ dòng điện qua đèn A 6A Câu 10: Các lực lạ bên nguồn điện khơng có tác dụng A Tạo điện tích cho nguồn điện B Tạo tích điện khác hai cực nguồn điện C Làm cho điện tích dương dịch chuyển ngược chiều điện trường bên nguồn điện D Tạo trì hiệu điện hai cực nguồn điện Câu 11: Cho mạch điện hình vẽ: U AB = 3V; E = 9V; r = 0,5 ; R = 4,5 ; R2 = Chiều dịng điện hình vẽ Cường độ dòng điện mạch bằng: R A E, A I = 0,5A Câu 12: Câu sau sai nói suất điện động nguồn điện? A Suất điện động có đơn vị vôn (V) B Suất điện động đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện 118 R4 C Số vôn ghi nguồn điện cho biết trị số suất điện động nguồn D Do suất điện động tổng độ giảm mạch mạch nên mạch ngồi hở suất điện động Câu 13: Dịng diện chạy qua dây dẫn kim loại có cường độ 2mA Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn khoảng thời gian 4s A 4.1016 (e/s) B 2,5.1018 (e/s) C 4.1019(e/s) D 5.1016(e/s) Câu 14: Theo định luật Jun – Len – xơ, nhiệt lượng toả dây dẫn tỷ lệ A với bình phương cường độ dịng điện qua dây dẫn B với bình phương điện trở dây dẫn C với cường độ dòng điện qua dây dẫn D nghịch với bình phương cường độ dịng điện qua dây dẫn Câu 15: Pin vôn – ta cấu tạo gồm A Một cực kẽm (Zn) cực đồng (Cu) nhúng dung dịch muối B Một cực kẽm (Zn) cực đồng (Cu) nhúng axit sunfuric (H2SO4) loãng C Hai cực kẽm (Zn) nhúng dung dịch axit sunfuric (H2SO4) loãng D Hai cực đồng (Cu) nhúng dung dịch axit sunfuric (H2SO4) loãng II Phần câu hỏi tự luận (5 điểm) Cho mạch điện hình Biết: E=12V, r=0,2Ω, R1 biến trở; R2=4 , R3=R4=12 , R5=8 Điện trở ampe kế dây nối không đáng kể a) Cho R1=4 , tính cường độ dịng điện qua điện trở, số ampe kế hiệu điện hai cực nguồn điện b) Tìm R1 để công suất tỏa nhiệt R1 đạt cực đại, tính giá trị cực đại 119 R2 R3 A R5 R4 E, r R1 Hình Hết Ghi chú: Giám thị khơng giải thích thêm Phụ lục 3: Đáp án đề kiểm tra I Phần câu hỏi trắc nghiệm Câu Đ/A C C II Phần câu hỏi tự luận Lời giải a) Sơ đồ mạch ngoài: R1nt(R2 //R4 )nt(R3 //R5 ) Các điện trở: R2R4 R 24 R2 R R3R5 R 35 RN R1 R3 R R24 R35 4,8 11,8( ) Áp dụng định luật Ơm cho tồn mạch: E I I1 RN r 11,8 0,2 Có: U I.R 24 I4 I I2 0,25 0,75(A) 120 U I.R 34 I5 I I4 0,4 0,6(A) b) RN R1 R24 R35 R1 8,4 E I I1 RN r R1 8,4 0,2 P1 I R1 P1 đạt giá trị lớn P 1max Hết 121 ... chương: Chương 1: Cơ sở lý luận tập giải pháp phát huy tính tích cực học sinh học tập vật lí Chương 2: Xây dựng hướng dẫn giải hệ thống tập nâng cao nhằm phát huy tính tích cực học sinh học chương. .. 1.5.2.Thông qua đổi nội dung tập 34 CHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP NÂNG CAO NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH KHI HỌC CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI” VẬT LÍ LỚP 11 2.1...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGÔ QUÝ CẨN XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI” CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 11 NÂNG CAO NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA