Hoạt động chiếu phim thí nghiệm từ trường của dòng điện trong ống dây và yêu cầu HS nhận xét hiện tượng nhằm mục đích giúp HS rèn luyện kỹ năng quan sát và đưa ra nhận xét, trên cơ sở đ[r]
(1)TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HUẾ
KHOA VẬT LÝ
- -
GIÁO ÁN VẬT LÝ LỚP 11
Bài 29: TỪ TRƢỜNG CỦA MỘT SỐ DỊNG ĐIỆN CĨ DẠNG ĐƠN GIẢN
Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Quách Nguyễn Bảo Nguyên Sinh viên: Đoàn Thị Ngọc Triều
Mã SV: 13S1031213 Lớp: Lý 4C
(2)Bài 29: TỪ TRƢỜNG CỦA MỘT SỐ DÒNG ĐIỆN CÓ DẠNG ĐƠN GIẢN
-
-
I. Mục tiêu 1. Kiến thức
- Nắm dạng đường sức từ quy tắc xác định chiều đường sức từ dòng điện thẳng, dòng điện tròn dòng điện ống dây
- Viết cơng thức tính cảm ứng từ từ trường gây điểm dòng điện thẳng, tâm dòng điện tròn điểm dòng điện lòng ống dây
2. Kỹ
- Vận dụng quy tắc nắm tay phải để xác định phương, chiều vectơ cảm ứng từ điểm từ trường gây dòng điện thẳng, tâm dòng điện trịn điểm lịng ống dây có dịng điện chạy qua
- Vận dụng cơng thức tính cảm ứng từ để giải tập tìm cảm ứng từ điểm từ trường gây dòng điện thẳng, tâm dòng điện trịn điểm lịng ống dây có dòng điện chạy qua
3. Thái độ
- Có hứng thú học tập vật lý
- Có tinh thần hợp tác q trình học tập việc áp dụng kiến thức đạt
II.Chuẩn bị 1. Giáo viên
- Giáo án chi tiết
- Một số hình ảnh minh họa số đoạn phim thí nghiệm từ trường dòng điện thẳng, dòng điện tròn dòng điện ống dây
2. Học sinh
(3)III.Tiến trình dạy học
Hoạt động 1: Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số (1 phút) Hoạt động Đặt vấn đề vào học (1 phút)
Hoạt động giáo viên (GV) Hoạt động học sinh (HS) Nội dung kiến thức Kĩ Ở học trước, em
biết xung quanh dây dẫn mang điện tồn từ trường Vậy để đặt trưng cho từ trường phương diện tác dụng lực ta dùng đại lượng vật lý nào?
Theo em, phân bố vectơ cảm ứng từ từ trường có phụ thuộc vào dạng hình học dây dẫn mang điện khơng? Để xem có phụ thuộc hay khơng phụ thuộc phụ thuộc vào học hôm
Ở học tìm hiểu từ trường ba dạng dịng điện đơn giản là: dịng điện trịn, dịng điện thẳng dòng điện ống dây
Khi nghiên cứu từ trường dòng điện, tìm hiểu dạng chiều đường sức từ, cơng thức tính cảm ứng từ Bây nghiên cứu từ trường dòng điện thẳng
Vectơ cảm ứng từ ⃗
HS dự đoán
HS ghi nhận
Bài 29
TỪ TRƢỜNG CỦA MỘT
SỐ DỊNG ĐIỆN CĨ
DẠNG ĐƠN GIẢN
Rèn luyện kỹ tái kiến thức cũ
(4)Hoạt động Tìm hiểu từ trƣờng dịng điện thẳng (12 phút)
Hoạt động giáo viên (GV) Hoạt động học sinh (HS) Nội dung kiến thức Kĩ Thế dòng điện thẳng?
Dựa vào đâu để biết dạng đường sức từ dòng điện thẳng?
Làm để biết từ phổ?
Yêu cầu HS đọc thí nghiệm từ phổ SGK/148
GV mơ tả lại thí nghiệm
Chiếu phim thí nghiệm chuẩn bị, yêu cầu HS quan sát nhận xét dạng đường mạt sắt
Yêu cầu HS đưa nhận xét dạng đường mạt sắt
GV nhận xét, kết luận dạng đường mạt sắt thí nghiệm từ phổ
Yêu cầu HS nhận xét dạng đường sức từ dòng điện thẳng dựa vào dạng đường mạt sắt
GV nhận xét, kết luận lại dạng đường sức từ dòng điện thẳng
Đặt vấn đề: từ phổ cho biết dạng đường sức từ, làm để xác định chiều đường sức từ?
Yêu cầu HS đề xuất cách xác định chiều dựa vào kiến thức học
Gợi ý cho HS: dựa vào kiến thức đường
Là dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài vô hạn
Dựa vào từ phổ
Phải tiến hành thí nghiệm từ phổ
Đọc SGK
Quan sát thí nghiệm
Đưa nhận xét
Lắng nghe
Đưa nhận xét
Lắng nghe
Đề xuất: dùng nam châm thử Đặt nam châm thử đường sức từ, nam châm thử nằm cân điểm đường sức từ trục nam châm thử trùng với tiếp tuyến
1. Từ trƣờng dịng điện thẳng
a. Thí nghiệm từ phổ (SGK/148)
b. Các đƣờng sức từ Dạng đƣờng sức từ
Các đường sức từ đường tròn đồng tâm nằm mặt phẳng vng góc với dịng điện Tâm đường sức từ giao điểm mặt phẳng dây dẫn
Chiều đƣờng sức từ Được xác định theo quy tắc nắm tay phải
Quy tắc nắm tay phải (SGK/148)
c. Vectơ cảm ứng từ ⃗⃗
Vectơ cảm ứng từ dòng điện thẳng gây điểm nằm mặt phẳng vng góc với dây dẫn, cách dây dẫn khoảng cách r có:
Điểm đặt: điểm xét Phương: vng góc với mặt phẳng tạo dịng điện điểm xét
Rèn luyện kĩ giao tiếp, trình bày ý kiến
Rèn luyện kĩ quan sát nhận xét tượng
(5)sức từ học 26
Để ý đến chiều dòng điện chiều đường sức từ xác định nam châm thử ta thấy xác định chiều đường sức từ theo quy tắc nắm tay phải Thông báo cho HS quy tắc nắm tay phải
Yêu cầu HS đọc quy tắc nắm tay phải
Lưu ý HS phải phân biệt rõ đâu chiều dòng điện, đâu chiều đường sức từ quy tắc
Giới thiệu với HS quy tắc đinh ốc (Hình 29.4 SGK/149)
Cho HS làm tập vận dụng quy tắc nắm tay phải (chiếu đề tập máy chiếu)
Hướng dẫn HS xác định điểm đặt, phương chiều vectơ cảm ứng từ dòng điện thẳng gây tai điểm
Thơng báo với HS cơng thức tính cảm ứng từ dịng điện thẳng đặt khơng khí ý nghĩa, đơn vị đại lượng công thức
Lưu ý HS công thức áp dụng cho dịng điện đặt chân khơng cách gần kết áp dụng cho mơi trường xung quanh khơng khí
của đường sức từ điểm Người ta quy ước lấy chiều từ cực nam sang cực bắc nam châm thử chiều đường sức từ
Lắng nghe
Đọc quy tắc nắm tay phải
Lắng nghe
Lắng nghe
Làm tập
Theo dõi trả lời câu hỏi GV đặt
Lắng nghe
Chiều: xác định theo quy tắc nắm tay phải
Độ lớn:
Trong đó:
B cảm ứng từ điểm xét (T)
I cường độ dòng điện dây dẫn (A)
r khoảng cách từ dòng điện đến điểm xét (m)
(6)Hoạt động Tìm hiểu từ trƣờng dịng điện tròn (12 phút)
Hoạt động giáo viên (GV) Hoạt động học sinh (HS) Nội dung ghi bảng Kỹ Thế dòng điện tròn?
Tương tự dòng điện thẳng, để nghiên cứu dạng đường sức từ dịng điện trịn ta tiến hành thí nghiệm từ phổ Yêu cầu HS đọc thí nghiệm từ phổ SGK/149
Mơ tả lại thí nghiệm
Chiếu phim thí nghiệm chuẩn bị, yêu cầu HS quan sát kĩ để đưa nhận xét
Yêu cầu HS nhận xét dạng đường mạt sắt
Yêu cầu HS rút dạng đường sức từ dựa vào dạng đường mạt sắt
Tương tự dòng điện thẳng, để xác định chiều đường sức từ dòng điện tròn ta sử dụng nam châm thử Chiếu hình ảnh chiều đường sức từ dòng điện tròn xác định nam châm thử
Để ý đến chiều dòng điện chiều đường sức từ ta thấy xác định chiều
Là dòng điện chạy dây dẫn uốn thành vịng trịn
Đọc thí nghiệm SGK
Lắng nghe
Quan sát
Nhận xét: đường mạt sắt qua tâm vịng dây đường thẳng, đường mạt sắt khơng qua tâm đường cong, xa tâm độ cong đường mạt sắt tăng
Đưa nhận xét dạng đường sức từ
Lắng nghe, quan sát
Lắng nghe
2. Từ trƣờng dịng điện trịn
a Thí nghiệm từ phổ (SGK/149)
b. Các đƣờng sức từ Dạng đƣờng sức từ
Đường sức từ qua tâm dòng điện đường thẳng vng góc với vịng dây Đường sức từ khơng qua tâm dòng điện đường cong Càng xa tâm dòng điện độ cong đường sức từ tăng
Chiều đƣờng sức từ
Được xác định theo quy tắc nắm tay phải
Nội dung quy tắc nắm tay phải (SGK/149)
c. Vectơ cảm ứng từ ⃗⃗
Vectơ cảm ứng từ tâm dòng điện tròn mà khung dây gồm N vòng đặt khơng khí có:
Điểm đặt: tâm dịng điện
Phương: vng góc với mặt
Rèn luyện kĩ giao tiếp, trình bày ý kiến
(7)của đường sức từ quy tắc nắm tay phải Thông báo cho HS quy tắc nắm tay phải xác định chiều đường sức từ dòng điện tròn
Yêu cầu HS đọc quy tắc nắm tay phải
Yêu cầu HS so sánh quy tắc nắm tay phải xác định chiều đường sức từ dòng điện thẳng quy tắc nắm tay phải xác định chiều đường sức từ dòng điện tròn
Lưu ý với HS phải phân biệt hai quy tắc để tránh nhầm lẫn làm tập
Giới thiệu với HS quy tắc đinh ốc để xác định chiều đường sức từ dòng điện tròn
Hướng dẫn HS xác định điểm đặt, phương, chiều vectơ cảm ứng từ từ trường dòng điện tròn gây tâm vòng dây
Yêu cầu HS đọc SGK nêu cơng thức tính cảm ứng từ tâm dòng điện tròn mà khung dây gồm N vịng đặt khơng khí, ý nghĩa, đơn vị đại lượng có cơng thức
Lưu ý HS thực kết áp dụng cho vịng dây đặt chân khơng cách gần kết áp dụng cho mơi trường khơng khí
Đọc quy tắc
So sánh điểm giống khác hai quy tắc
Lắng nghe
Lắng nghe
Lắng nghe trả lời câu hỏi theo gợi ý GV
Đọc SGK trả lời
Lắng nghe
phẳng dòng điện
Chiều: xác địnhtheo quy tắc nắm tay phải
Độ lớn:
Trong đó:
B cảm ứng từ tâm vòng dây (T),
I cường độ dòng điện nột vòng dây (A),
N số vòng dây,
R bán kính dịng điện (m)
Rèn luyện kĩ so sánh
(8)Hoạt động Tìm hiểu từ trƣờng dịng điện ống dây (12 phút)
Hoạt động giáo viên (GV) Hoạt động học sinh (HS) Nội dung ghi bảng Kĩ Giới thiệu với HS ống dây
Chiếu phim thí nghiệm từ phổ dịng điện ống dây, yêu cầu HS quan sát đưa nhận xét dạng đường mạt sắt
Từ dạng đường mạt sắt, yêu cầu HS rút dạng đường sức từ bên bên ống dây
Giới thiệu với HS: Nếu ống dây đủ dài ( , chiều dài ống dây, d đường kính tiết diện ống dây) từ trường bên ống dây từ trường
Yêu cầu HS đề xuất cách xác định chiều đường sức từ dịng điện ống dây Giải thích phương án đề xuất
Gợi ý cho HS: xác định chiều đường sức từ dòng điện ống dây quy tắc nắm tay phải quy tắc đinh ốc hay khơng? Vì được/khơng?
Nếu phát biểu quy tắc
Lắng nghe
Quan sát nhận xét : bên ống, đường mạt sắt song song cách Bên ống dây, dạng phân bố đường mạt sắt giống với từ phổ nam châm thẳng
Đưa nhận xét dạng đường sức từ
Lắng nghe
Đề xuất: dùng nam châm thử dùng quy tắc nắm tay phải (hay quy tắc đinh ốc) dòng điện tròn Giải thích: vịng dây ống dây quấn theo chiều nên dòng điện ống dây coi gồm nhiều dịng điện trịn hợp thành
Phát biểu: khum ngón tay bàn tay phải theo vòng ống dây, chiều từ cổ tay đến
3. Từ trƣờng dịng điện trong ống dây
a. Thí nghiệm từ phổ b.Các đƣờng sức từ Dạng đƣờng sức từ
Bên ống dây, đường sức từ song song với trục ống dây cách Bên ống, dạng phân bố đường sức từ giống nam châm thẳng
Chiều đƣờng sức từ
Các đường sức từ từ đầu vào đầu ống giống nam châm thẳng
Có thể coi ống dây mang dịng điện có hai cực, đầu ống mà đường sức từ cực Bắc, đầu cực Nam
c. Vectơ cảm ứng từ ⃗⃗
Vectơ cảm ứng từ điểm bên ống dây đặt khơng khí có:
Điểm đặt: điểm xét
Rèn luyện kĩ quan sát nhận xét tượng
(9) Lưu ý HS: quy tắc nắm tay phải xác định chiều đường sức từ lòng ống dây, từ chiều đường sức từ lòng ống dây ta suy chiều đường sức từ bên ống
Yêu cầu HS nhận xét chiều đường sức từ ống dây so sánh với chiều đường sức từ nam châm thẳng
Từ tương tự đó, ta coi ống dây mang điện có cực, đầu ống mà đường sức từ cực Bắc, đầu ống mà đường sức từ vào cực Nam
Hướng dẫn HS xác định điểm đặt, phương, chiều vectơ cảm ứng từ điểm bên lịng ống dây
Thơng báo cho HS cơng thức tính cảm ứng từ bên ống dây đặt khơng khí, giải thích ý nghĩa đơn vị đo đại lượng công thức
Lưu ý HS thực công thức áp dụng cho ống dây đặt môi trường chân không cách gần áp dụng cho mơi trường xung quanh khơng khí
Gợi ý cho HS cách chế tạo nam châm điện đơn giản
các ngón tay chiều dịng điện chay ống dây, ngón chỗi chiều đường sức từ lòng ống dây
Lắng nghe
Đường sức từ ống dây có chiều vào đầu đầu ống giống nam châm thẳng
Lắng nghe
Lắng nghe làm theo hướng dẫn GV
Lắng nghe
Lắng nghe
Lắng nghe
Phương: song song với trục ống dây
Chiều: xác định theo quy tắc nắm tay phải
Độ lớn:
Trong đó:
B cảm ứng từ lòng ống dây (T),
n số vòng dây mét chiều dài ống; ống có chiều dài l mét, có tổng số N vịng dây (vịng/m), I cường độ dòng điện chạy qua ống dây
(10)Hoạt động Củng cố kiến thức làm tập vận dụng (6 phút)
Hoạt động GV Hoạt động HS Nội dung ghi bảng Kĩ
Tóm tắt nội dung học dạng sơ đồ tư
Cho HS làm tập vận dụng
Yêu cầu HS đọc đề tóm tắt đề
Vẽ hình minh họa
HS lắng nghe
Đọc đề tóm tắt đề
Quan sát
Bài tập Hai dây dẫn thẳng dài đặt song song cách 32 cm khơng khí, dịng điện chạy dây I1 = A, dòng điện chạy dây I2 = A ngược chiều với I1 Điểm M nằm mặt phẳng hai dây cách hai dây Xác định :
a Vectơ cảm ứng từ dòng I1 gây điểm
M
b Vectơ cảm ứng từ dòng I2 gây điểm M c Vectơ cảm ứng từ tổng hợp M
Giải : TTĐ: I1 = A; I2 = A;
⃗ ⃗ ⃗
(11)
Hướng dẫn HS làm câu a
Yêu cầu HS lên bảng làm câu b
Nhận xét sửa cho HS
Hướng dẫn yêu cầu HS lên bảng làm câu c (nếu thời gian) cho HS nhà làm, tiết sau sửa
Lắng nghe, theo dõi
HS lên bảng làm
Theo dõi sửa tập
HS lên bảng làm (nếu thời gian) lắng nghe hướng dẫn GV
a Xét vectơ ⃗⃗ dòng gây M có : + Điểm đặt : M
+ Phương: vng góc với mặt phẳng tạo dịng điện
Chiều: hướng vào (như hình vẽ)
Độ lớn:
b.Xét vectơ ⃗⃗ dòng gây M có :
Điểm đặt: M
Phương: vng góc với mặt phẳng tạo dòng điện M
Chiều : hướng vào (như hình vẽ)
Độ lớn :
c Áp dụng nguyên lý chồng chất từ trường ta có: ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗
Vì ⃗⃗ ⃗⃗ chiều nên ta có :
Vậy ⃗⃗ có:
Điểm đặt: M
Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa M hai dây dẫn
Chiều: hướng vào
Độ lớn:
(12)Hoạt động Giao nhiệm vụ nhà (1 phút)
- Yêu cầu HS làm tập sách giáo khoa
- Yêu cầu HS chuẩn bị sau - 30: Bài tập từ trường
IV. Rút kinh nghiệm tiết dạy
Giảng viên hướng dẫn
Quách Nguyễn Bảo Nguyên
Sinh viên giảng dạy
(13)PHÂN TÍCH GIÁO ÁN
Hoạt động 2: Đặt vấn đề vào học: Hoạt động nhằm mục đích dẫn dắt để vào học mới, định hình học sinh kiến thức mà em học
Hoạt động 3: Tìm hiểu từ trƣờng dòng điện ống dây
Trong hoạt động có:
Hoạt động chiếu phim thí nghiệm từ trường dịng điện thẳng yêu cầu HS nhận xét tượng nhằm mục đích giúp HS rèn luyện kỹ quan sát đưa nhận xét, sở rút kiến thức
Hoạt động yêu cầu HS đề xuất cách xác định chiều đường sức từ dựa vào kiến thức học nhằm mục đích giúp HS ơn lại kiến thức cũ đồng thời giúp em rèn luyện kỹ đề xuất phương án giải vấn đề
Hoạt động 4: Tìm hiểu từ trƣờng dòng điện tròn
Trong hoạt động có:
Hoạt động chiếu phim thí nghiệm từ trường dòng điện tròn yêu cầu HS nhận xét tượng nhằm mục đích giúp HS rèn luyện kỹ quan sát đưa nhận xét, sở rút kiến thức
Hoạt động yêu cầu HS so sánh quy tắc nắm tay phải xác định chiều đường sức từ dòng điện thẳng dịng điện trịn nhằm mục đích giúp HS rèn luyện kỹ so sánh, sở so sánh giúp HS dễ nhớ kiến thức dễ phân biệt hai quy tắc, tránh nhầm lẫn sử dụng
Hoạt động 5: Tìm hiểu từ trƣờng dòng điện ống dây
Trong hoạt động có:
Hoạt động chiếu phim thí nghiệm từ trường dòng điện ống dây yêu cầu HS nhận xét tượng nhằm mục đích giúp HS rèn luyện kỹ quan sát đưa nhận xét, sở rút kiến thức
Hoạt động yêu cầu HS đề xuất cách xác định chiều đường sức từ dòng điện ống dây nhằm mục đích giúp HS rèn luyện kỹ đề xuất phương án để giải vấn đề
Hoạt động hướng dẫn HS chế tạo nam châm điện đơn giản nhằm giúp HS biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn sống
Hoạt động 6: củng cố vận dụng