Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương từ trường vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC BÙI THỊ THỦY XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG TỪ TRƢỜNG VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ Ở TRUNG HỌC PHỔ THƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MƠN VẬT LÍ) Mã số: 8140111 HÀ NỘI – 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC BÙI THỊ THỦY XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG TỪ TRƢỜNG VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ Ở TRUNG HỌC PHỔ THƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MƠN VẬT LÍ) Mã số: 8140111 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS TS NGUYỄN QUANG BÁU HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới Thầy GS.TS Nguyễn Quang Báu, ngƣời tận tình hƣớng dẫn tơi q trình thực luận văn Trong suốt thời gian thực đề tài thầy luôn động viên, giúp đỡ, bảo nhiệt tình để giúp tơi hồn thành đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu thầy cô giáo cán bộ, công nhân viên Trƣờng Đại học Giáo dục, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Khoa học Xã hội Nhân văn, Đại học Quốc gia Hà Nội, Đại học Sƣ phạm Hà Nội tận tình giảng dạy, giúp đỡ, đóng góp ý kiến q báu q trình tơi học tập thực đề tài Trong trình học tập thực luận văn đƣợc động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi từ Ban Giám hiệu, thầy cô giáo em học sinh đặc biệt em học sinh lớp 11A1 Trƣờng THPT Trực Ninh – Nam Định Tôi xin chân thành cảm ơn! Cuối xin cảm ơn động viên, khích lệ từ gia đình, ngƣời thân, bạn bè tơi vƣợt qua khó khăn, tạo điều kiện tốt cho học tập hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2017 Tác giả Bùi Thị Thủy i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Đ C H S H S G T H P T T H C S T N Đối chứng Học sinh Học sinh giỏi Trung học phổ thông Trung học sở Thực nghiệm ii MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn…………………………………………………… i Danh mục chữ viết tắt……………………………………… ii Mục lục………………………………………………………… iii Danh mục bảng…………………………………………… vi Danh mục sơ đồ hình vẽ………………………………… vii MỞ ĐẦU………………………………………………………………… Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ, BÀI TẬP VẬT LÍ VÀ PHƢƠNG PHÁP HƢỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ THPT 1.1 Vấn đề bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí………………… 1.1.1.Tầm quan trọng công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí 1.1.2 Học sinh giỏi học sinh giỏi Vật lí………………… 1.1.2.1 Một số quan điểm học sinh giỏi…………………… 1.1.2.2 Các hình thức giáo dục học sinh giỏi………………… 1.1.2.3 Mục tiêu dạy học sinh giỏi…………………………… 1.1.3 Những lực, phẩm chất cần có học sinh giỏi 1.1.3.1 Năng lực phẩm chất cần có học sinh giỏi nói chung 1.1.3.2 Những lực, phẩm chất cần có học sinh giỏi Vật lí 10 1.1.3.3 Một số dấu hiệu số biện pháp học sinh giỏi Vật lí THPT 11 1.1.4 Một số biện pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi 11 1.2 Bài tập Vật lí dạy học trƣờng trung học phổ thông 13 1.2.1 Khái niệm tập Vật lí 13 1.2.2 Mục đích sử dụng tập Vật lí dạy học 13 1.2.3 Phân loại tập Vật lí 14 1.2.4 Phƣơng pháp giải tập Vật lí 17 iii 1.2.5 Hƣớng dẫn học sinh giải tập Vật lí 20 1.2.6 Sử dụng tập Vật lí nhằm bồi dƣỡng Học sinh giỏi Vật lí 22 1.3.Tình hình thực tế cơng tác bồi dƣỡng học sinh giỏi trƣờng 22 THPT 1.3.1 Đội ngũ giáo viên Vật lí thành tích học sinh giỏi Vật lí trƣờng THPT 22 1.3.2.Thực trạng công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi lớp chất 23 lƣợng cao trƣờng THPT 1.3.3 Một số đề xuất, kiến nghị công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi 26 Kết luận Chƣơng 25 Chƣơng 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ CHƢƠNG TỪ TRƢỜNG VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ Ở TRUNG HỌC PHỔ THƠNG 28 2.1 Nội dung kiến thức chƣơng Từ trƣờng - Vật lí 11 26 2.1.1 Cấu trúc nội dung chƣơng 26 2.1.2.Nội dung kiến thức chƣơng Từ trƣờng 28 2.2 Mục tiêu dạy học chƣơng “Từ trƣờng” 47 2.2.1 Kiến thức 47 2.2.2 Kỹ 47 2.2.3 Thái độ, tình cảm 47 2.3 Định hƣớng xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập Chƣơng “Từ trƣờng” 48 2.3.1 Định hƣớng xây dựng hệ thống tập chƣơng Từ trƣờng 48 2.3.2 Định hƣớng phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải hệ 48 thống tập chƣơng Từ trƣờng 2.4 Xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải 48 tập chƣơng Từ trƣờng nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi 2.4.1 Bài tập định lƣợng 49 iv 2.4.2 Bài tập định tính Kết luận Chƣơng Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 3.3 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 3.3.1 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm 3.3.2 Bố trí thực nghiệm sƣ phạm 3.4 Nội dung thực nghiệm sƣ phạm 3.5 Thời gian thực nghiệm tiêu chí đánh giá kết nghiệm sƣ phạm 3.5.1 Thời gian tiến hành thực nghiệm……………………… 3.5.2 Tiêu chí đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm…… 3.6 Kết thực nghiệm sƣ phạm………………… 3.7 Phân tích, đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạ 3.7.1 Phân tích, đánh giá kết mặt định tính……… 3.7.2 Phân tích, đánh giá kết mặt định lƣợng……… 3.7.3 Đánh giá chung kết thực nghiệm sƣ phạm Kết luận Chƣơng 3………………………………………… KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Khuyến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Bảng kết điểm kiểm tra 82 Bảng 3.2 Bảng tham số thống kê 84 Bảng 3.3 Bảng thống kê số học sinh đạt điểm Xi 84 Bảng 3.4 Bảng thống kê số học sinh đạt điểm Xi trở xuống 84 vi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Sơ đồ 2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chƣơng Từ trƣờng 27 Hình 3.1 Đồ thị đƣờng phân bố tần suất 85 Hình 3.2 Đồ thị đƣờng phân bố tần suất lũy tích hội tụ lùi 85 vii Từ mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu đề tài tác giả thấy luận văn đạt đƣợc kết sau: - Trình bày đƣợc sở lí luận thực tiễn bồi dƣỡng HSG Vật lí, tập Vật lí, phƣơng pháp hƣớng dẫn giải tập Vật lí Trình bày đƣợc nội dung kiến thức, sơ đồ cấu trúc nội dung, mục tiêu - chƣơng Từ trƣờng Xây dựng hệ thống tập Vật lí hƣớng dẫn hoạt động giải tập - Vật lí chƣơng "Từ trƣờng" Vật lí lớp 11 phù hợp nhằm bồi dƣỡng HSG - Thực nghiệm sƣ phạm, đánh giá tính khả thi đề tài: Đề tài đƣợc tính khả thi sử dụng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Từ trƣờng Việc sử dụng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Từ trƣờng góp phần nâng cao chất lƣợng cơng tác bồi dƣỡng HSG, góp phần nâng cao khả tƣ duy, suy luận HS, khả làm việc độc lập, sáng tạo HS, kỹ giải tập Vật lí tốt đem lại hiệu có nhiều HS đạt giải giải cao kỳ thi HSG Vật lí Bên cạnh kết đạt đƣợc tác giả nhận thầy đề tài cịn số hạn chế cần đƣợc bổ sung, hồn thiện cho tốt là: - Số lƣợng tập định tính chƣa nhiều cần bổ sung thêm tập hay mang tính thực tiễn, tính ứng dụng cao - Thời gian thực nghiệm sƣ phạm chƣa nhiều thực đối tƣợng chƣa rộng nên tính khách quan tính xác cịn chƣa cao Để đề tài mang tính ứng dụng tính thực tiễn tốt cần phải thực nghiệm sƣ phạm nhiều nhiều đối tƣợng nhiều trƣờng THPT để từ hồn thiện hệ thống tập phƣơng pháp hƣớng dẫn cho phù hợp 2.Khuyến nghị 88 - Các thầy cô sử dụng hệ thống tập hƣớng dẫn giải tập chƣơng Từ trƣờng cần ý đến đối tƣợng học sinh - Đối với cấp quản lí cần có sách khuyến khích, động viên, nội dung phƣơng hƣớng đạo tốt công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi để chất lƣợng học sinh giỏi ngày đƣợc nâng cao góp phần đào tào ngày nhiều nhân tài cho đất nƣớc để mục tiêu giáo dục đào tạo sớm đạt đƣợc kết đƣa nƣớc ta tiến gần với nƣớc phát triển Trong thời gian nghiên cứu đề tài cố gắng nhiều nhƣng luận văn nhiều hạn chế Tác giả mong đƣợc đóng góp ý kiến thầy giáo, nhà sƣ phạm để luận văn đạt đƣợc kết quả, chất lƣợng tốt TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Nguyễn Quang Báu, Nguyễn Cảnh Hịe (2007), Bài tập vật lí 11 nâng cao.NxbĐHSPHN 2.Nguyễn Quang Báu (2016), Bài giảng bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí PTTH-Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Quang Báu (2007), Bài tập Vật lí nâng cao lớp 11( Ban khoa học tự nhiên), NXBĐHSP Phạm Kim Chung (2006), Bài giảng phương pháp dạy học Vật lí trường Trung học phổ thông Đại học giáo dục- Đại học Quốc gia Hà Nội Phạm Kim Chung (2011), Bài giảng chuyên đề, phương pháp dạy học Vật lí, Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội 6.Bùi Quang Hân (2006), Giải tốn Vật lí 11.Nxb Giáo dục Vũ Thanh Khiết(2000), Bài tập nâng cao Vật lý THPT, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Nguyễn Phúc Thuần (Chủ biên) (2006)Vật lí 11.Nxb Giáo Dục 9.Nguyễn Đức Thâm(2002), Phương pháp dạy học vật lí trường phổ thơng,NXB Đại học Sƣ phạm 10.Nguyễn Đức Thâm(2002), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trường phổ thông dạy học vật lí, NXB Đại học Sƣ phạm 11.Đỗ Ngọc Thống(2007), Bồi dưỡng học sinh giỏi số nước phát triển,dân trí.com.vn 12 Trần Văn Tính (2016), Tài liệu nghiên cứu tâm lí học giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội 13.Phạm Hữu Tòng(1989), Phương pháp dạy tập vật lí, NXB Giáo dục 14.Phạm Hữu Tịng(1994), Bài tập phương pháp dạy tập vật lí, NXB Giáo dục PHỤ LỤC 90 ĐỀ KIỂM TRA KHẢO SÁT CHẤT LƢỢNG HỌC SINH Thời gian: 90 phút Bài 1(3đ): Khung dây cứng ADCB có AD= DC = CB = 10cm.Khối lƣợng phân bố 50 gam Khung quay nhẹ nhàng xung quanh trục ngang AB Dòng điện vào khung I= 10A, khung đặt từ trƣờng có phƣơng thẳng đứng, chiều từ dƣới lên có B=0,5 T 1.Xác định biểu thức, phƣơng chiều lực từ tác dụng lên cạnh 2.Khi cân hai cạnh lệch góc α so với phƣơng thẳng đứng Tính góc α A B B I C D Bài 2(3đ) : Một electron ống hình máy thu hình có lƣợng W = 12 KeV.Ống đƣợc đặt cho eletron chuyển động nằm ngang theo hƣớng Nam – Bắc địa lý, cho biết thành phần thẳng đứng từ trƣờng Trái Đất có cảm ứng từ B = 5,5.10- T a) Dƣới tác dụng từ trƣờng Trái Đất eletron bị lệch phía nào? Tính gia tốc a eletron dƣới tác dụng lực từ b) Sau bay đƣợc đoạn l= 20 cm ống, tia eletron bị lệch khoảng s bao nhiêu? Bỏ qua tác dụng trọng lực Bài 3(2đ): Eeletron có vận tốc v vào điện trƣờng E ( E ⊥ v ) Cần có từ trƣờng B có hƣớng, độ lớn nhƣ vùng điện trƣờng để eletron chuyển động thẳng Bài 4(2đ): Trong ống phóng điện tử máy thu vơ tuyến truyền hình, eletron từ catot K đƣợc tăng tốc thoát khỏi anot A với lƣợng 91 W = k eV.Sau eletron vào từ trƣờng B cuộn dây: B vng góc với phƣơng ban đầu eletron , B = 1,6.10 -3T tác dụng khoảng chiều dài l1= cm sau khỏi từ trƣờng,eletron chuyển động ống khoảng l2= 30 cm đập vào huỳnh quang Tính độ lệch x eletron Biết eV= 1,610-19J -K l1 +A ĐÁP ÁN ĐỀ KIỂM TRA 92 Bài 1:1.Lực từ tác dụng lên cạnh BC DA lực giá, độ lớn, ngƣợc chiều, F1 F3 song song với DC.Độ lớn F1= F3=BI.a.sin(π −α) =BIa.sinα A B F3 Suy lực từ tác dụng lên cạnh CD Có chiều nằm ngang, hƣớng từ vng góc với cạnh CD Độ lớn F2 = B I a 2.Khối lƣợng khung m m Cạnh m1= m2 = m3 = Chọn trục quay AB, chiều dƣơng nhƣ hình vẽ Khi khung cân tổng mơ men lực phải A α P3 P1 a.sin α + P3 a.sin α + P2.a.sinα - F2.a.cos α = 93  P1a.sinα - F2.a.cosα =  P1.sinα = F2.cosα α ⇒ cotg = ⇒ α =56,3 Bài 2: a,Áp dụng quy tắc xác định chiều lực Lo-ren-xơ cho hạt mang điện âm ta suy electron bị lệch sang hƣớng Đông Áp dụng định luật II Niu Tơn ta có F a= ml = Bve m mà W = Thay số vào ta có v = ⇒a=6,4 10 14 m /s b.Vì độ lệch electron từ trƣờng nhỏ nghĩa vận tốc eletron có phƣơng thay đổi khơng đáng kể, ta coi trình chuyển động lực Lo-ren –xơ tác dụng lên electron hầu nhƣ khơng thay đổi hƣớng gia tốc a electron có hƣớng khơng thay đổi chuyển động electron dọc theo quỹ đạo parabôn theo phƣơng trình x =vt ⇒ x t= v (1) at y= (2)  a y = ( v x )2 Khi bay đƣợc đoạn x =l= 20 cm ống tia electron bị lệch khoảng ≈ S=y = 2,88.10-3s 3ms Bài 3: Electron vào miền có điện trƣờng E ; E vng góc với v , áp dụng 94 cơng thức F = q E mà điện tích electron điện tích âm suy F E ngƣợc chiều Để electron chuyển động thẳng fl = - Fđ suy lực Lo-ren-xơ giá, ngƣợc chiều, có độ lớn lực điện Áp dụng quy tắc xác định chiều lực Lo-ren-xơ hạt mang điện âm ta suy đƣợc phƣơng, chiều véc tơ cảm ứng B nhƣ ví dụ hình vẽ từ độ lớn fl = Fđ  evB = e E E  B= v Bài 4: +A l2 x o α o’ v Áp dụng công thức W = Thay số vào ta có v = 95 d Ta có = r.sin α ⇒ d = 2r.sinα Mà lực Lo-ren-xơ đóng vai trị lực hƣớng tâm nên ta có mv2 = e.v.B r 9,1.10−31.3,25.107 ⇒ r= 1,6.10 β Mà l1= r.sin ⇒ β sin =  α ≈ 12,83 = l1 = tanα + l2.tan β 5.tan 12,83 + 30.tan 25,65 = 15,6 cm 96 Hình ảnh thực nghiệm sƣ phạm 97 ... Chƣơng XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ CHƢƠNG TỪ TRƢỜNG - VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ Ở TRUNG HỌC PHỔ THƠNG 2.1.Nội dung kiến thức chƣơng từ. .. 1:Cơ sở lý luận thực tiễn bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí, tập vật lí phƣơng pháp hƣớng dẫn giải tập Vật lí Trung học phổ thơng Chƣơng 2: Xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập vật lí. .. HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC BÙI THỊ THỦY XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG TỪ TRƢỜNG VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ Ở TRUNG HỌC