Thiết kế thí nghiệm và xây dựng video hướng dẫn thực hành thí nghiệm vật lý ở trường thpt phần điện tích điện trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC HỒNG NGUYỄN QUỲNH ANH Thiết kế thí nghiệm xây dựng video hướng dẫn thực hành thí nghiệm vật lý trường THPT – phần Điện tích – Điện trường KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ Hà Nội, 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nghiên cứu đƣợc trình bày đề tài trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Sinh viên thực Hoàng Nguyễn Quỳnh Anh DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ GD Giáo dục GV Giáo viên HS Học sinh THCS Trung học sở THPT Trung học phổ thông LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài: “Thiết kế thí nghiệm xây dựng video hƣớng dẫn thực hành thí nghiệm vật lý trƣờng THPT – phần “Điện tích – Điện trƣờng” , em nhận đƣợc nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện quý thầy cô Trƣờng Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội Với vốn kiến thức đƣợc tiếp thu q trình học khơng tảng cho q trình nghiên cứu khóa luận mà cịn hành trang q báu để tơi bƣớc vào đời cách vững tự tin Em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành giúp đỡ Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Phạm Kim Chung – Giảng viên trực tiếp hƣớng dẫn tận tình, hƣớng dẫn cho em kiến thức kinh nghiệm quý báu, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình thực hiện, hồn thành khóa luận Trong suốt q trình làm nghiên cứu nhƣ trình độ lý luận kinh nghiệm thực tiễn hạn chế khó tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp quý thầy cô để em học thêm đƣợc nhiều kinh nghiệm bổ sung để hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Cuối cùng, em xin chúc quý thầy cô dồi sức khỏe thành công nghiệp trồng ngƣời cao quý Hà Nội, tháng năm 2018 Sinh viên thực Hoàng Nguyễn Quỳnh Anh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Mục đích nghiên cứu: Nhiệm vụ nghiên cứu: Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: Phƣơng pháp nghiên cứu: Cấu trúc khóa luận: CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1Phân tích nội dung chƣơng trình phổ thơng phần “Điện tích – Điện trƣờng” 1.1.1 Nội dung kiến thức phần “Điện tích – Điện trƣờng” 1.1.1.1 Điện tích Định luật Cu-lơng 1.1.2 Những yêu cầu chƣơng trình phổ thơng mới: 22 Phân tích logic hình thình kiến thức: 28 Cấu trúc chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” 28 Chuẩn kiến thức, kỹ chƣơng “Điện tích Điện trƣờng” 29 Mức độ cần đạt 29 - Vận dụng đƣợc cơng thức tính điện dung tƣơng đƣơng tụ điện 30 - Nhiệm vụ vị trí chƣơng “Điện tích - Điện trƣờng” 31 Chƣơng 2: Thiết kế thí nghiệm 42 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 49 KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vật lý môn khoa học nghiên cứu quy luật tự nhiên Vật lý nghiên cứu từ rộng lớn mà ngƣời biết đến nhƣ vũ trụ, thiên hà, sao, hành tinh đến nhỏ nhƣ nguyên tử, hạt nhân, hạt Trong chƣơng trình giáo dục phổ thông, giáo dục vật lý đƣợc phân bố ba cấp học với mức độ khác nhau, thông qua môn học: Tự nhiên Xã hội (lớp 1, lớp lớp 3); Khoa học (lớp lớp 5); Khoa học tự nhiên (Trung học sở); Vật lý (trung học phổ thông) Ở trung học phổ thơng, vật lý mơn học thuộc nhóm môn Khoa học tự nhiên, đƣợc lựa chọn theo nguyện vọng học sinh Ở giai đoạn giáo dục định hƣớng nghề nghiệp này, môn Vật lý giúp học sinh tiếp tục phát triển phẩm chất, lực đƣợc định hình giai đoạn giáo dục bản, củng cố phẩm chất, kỹ cốt lõi, tạo điều kiện để học sinh bƣớc đầu nhận biết lực, sở trƣờng thân, có thái độ tích cực mơn học Mơn vật lý giúp học sinh có đƣợc tri thức phổ thơng cốt lõi vật lý học ứng dụng chúng sống Chƣơng trình mơn vật lý giúp học sinh đạt đƣợc phẩm chất lực đƣợc quy định chƣơng trình giáo dục phổ thơng tổng thể, có đƣợc kiến thức phổ thơng cốt lõi mơ hình hệ vật lý, chất, lƣợng sóng, lực trƣờng, vận dụng đƣợc số kỹ tiến trình khoa học, bƣớc đầu sử dụng đƣợc tốn học, tin học làm ngơn ngữ, cơng cụ giải vấn đề, vận dụng đƣợc số tri thức vào thực tiễn, ứng xử đƣợc với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội bảo vệ môi trƣờng, nhận biết đƣợc số lực, sở trƣờng thân lựa chọn đƣợc số ngành nghề liên quan đến lĩnh vực mà mơn học đề cập Chƣơng trình mơn vật lý mặt kế thừa phát huy ƣu điểm chƣơng trình hành mặt khác, tiếp thu kinh nghiệm xây dựng chƣơng trình mơn học nƣớc có giáo dục tiên tiến giới, đồng thời tiếp cận thành tựu khoa học giáo dục khoa học vật lý phù hợp với trình độ nhận thức tâm, sinh lý lứa tuổi học sinh, có tính đến điều kiện kinh tế xã hội Việt Nam Thiết kế chƣơng trình môn vật lý trọng vào chất, ý nghĩa vật lý đối tƣợng, đề cao tính thực tiễn; tránh khuynh hƣớng thiên toán học; tạo điều kiện để giáo viên giúp học sinh phát triển tƣ khoa học dƣới góc độ vật lý, khơi gợi ham thích học sinh, tăng cƣờng khả vận dụng tri thức vào thực tiễn Các chủ đề đƣợc thiết kế, xếp từ trực quan đến trừu tƣợng, từ đơn giản đến phức tạp, từ hệ đƣợc xem nhƣ hạt đến nhiều hạt; bƣớc đầu tiếp cận với số nội dung đại mang tính thiết thực, cốt lõi Trong chƣơng trình dạy học vật lý phổ thông nay, quan trọng phải đạt đƣợc u cầu đạt mục tiêu bao gồm: kiến thức, kỹ năng, thái độ nhƣ phát triển lực chung Hoạt động tổ chức dạy học cần thực thông qua hoạt động thực nghiệm, trải nghiệm, địi hỏi phải sử dụng thí nghiệm giảng dạy Do vậy, hiệu việc tổ chức trình dạy học vật lý phụ thuộc nhiều vào kĩ sử dụng thí nghiệm dạy học giáo viên Hiện nay, chƣơng trình đào tạo giáo viên vật lý cấp, việc tổ chức luyện tập phát triển kỹ sử dụng thiết bị dạy học nói chung, thí nghiệm nói riêng dựa chƣơng trình, phƣơng pháp, hệ thống phƣơng tiện dạy học quy trình đƣợc thay đổi hay nhiều, phụ thuộc vào điều kiện trƣờng Vì vậy, việc nghiên cứu lĩnh vực phát triển kỹ sử dụng thí nghiệm dạy học nói chung, phát triển kỹ sử dụng thí nghiệm dạy học vật lý nói riêng sinh viên dựa sở lí luận cập nhật đƣợc đặt Do tính phức tạp đối tƣợng nghiên cứu nhƣ việc kế thừa kinh nghiệm kết nghiên cứu trƣớc lĩnh vực phát triển kỹ sử dụng thí nghiệm dạy học cho học sinh cịn nhiều khó khăn Phần “Điện tích – Điện trƣờng” chƣơng trình vật lý phổ thơng 11 có nhiều tƣợng vật lý gắn liền với thực tế sống, gần gũi quen thuộc với bạn học sinh trƣờng THPT, nhƣng lại tƣợng xảy nhanh phức tạp gây nhiều khó khăn dẫn đến quan niệm sai lầm học sinh tiếp thu kiến thức Theo đánh giá nhiều giáo viên, số nội dung kiến thức chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” chủ đề “Khó” với học sinh nhƣng đƣợc vận dụng nhiều đời sống khoa học kỹ thuật Từ lý với mong muốn góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học giáo viên trƣờng THPT, em định lựa chọn nghiên cứu đề tài “Thiết kế thí nghiệm xây dựng video hướng dẫn thực hành thí nghiệm vật lý trường THPT – Phần “Điện tích – Điện trường” Mục đích nghiên cứu: Xây dựng thí nghiệm phần “Điện tích – Điện trƣờng” để sử dụng dạy học vật lý trƣờng phổ thơng theo chƣơng trình phổ thơng Nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu sở lý luận nội dung chƣơng trình phổ thơng việc dạy học theo hƣớng phát huy tích cực phát triển lực sáng tạo học sinh - Nghiên cứu nội dung chƣơng trình vật lý THPT lực cần đạt đƣợc dạy học phần “Điện tích – Điện trƣờng” vật lý 11, để từ xác định xây dựng thí nghiệm cần tiến hành dạy học kiến thức - Nghiên cứu cấu tạo, cách thức sử dụng TBTN “Điện tích – Điện trƣờng” có dạy học, tìm ƣu điểm, nhƣợc điểm từ tiến hành thí nghiệm – quay video nhằm đáp ứng đƣợc yêu cầu khoa học kỹ thuật khoa học sƣ phạm TBTN Trên sở đó, tiếp thu, hồn thiện TBTN thiết kế, chế tạo, bổ sung tiến trình dạy học cho đạt đƣợc mục đích đề tài Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Việc dạy học vật lý trƣờng THPT thí nghiệm vật lý trƣờng phổ thông - Phạm vi nghiên cứu: Các thí nghiệm phần “Điện tích – Điện trƣờng” Phƣơng pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu chƣơng trình phổ thơng mới, nội dung SGK, sách giáo viên vật lý lớp 10, sách vật lý đại cƣơng để xác định mức độ nội dung kiến thức mà học sinh cần nắm vững, thí nghiệm mà giáo viên học sinh cần tiến hành dạy, học Cấu trúc khóa luận: - Phần mở đầu - Chƣơng 1: Cơ sở lý luận đề tài - Chƣơng 2: Thiết kế thí nghiệm - Chƣơng 3: Kết thí nghiệm - Kết luận - Tài liệu tham khảo CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Phân tích nội dung chƣơng trình phổ thơng phần “Điện tích – Điện trƣờng” 1.1.1 Nội dung kiến thức phần “Điện tích – Điện trường” 1.1.1.1 Điện tích Định luật Cu-lơng a Hai loại điện tích Sự nhiễm điện vật -Có hai loại điện tích: điện tích dƣơng, điện tích âm Các điện tích dấu đẩy nhau, điện tích trái dấu hút + Đơn vị điện tích cu-lơng, kí hiệu C + Điện tích êlectron điện tích âm, có độ lớn e = 1,6 1019 C - Sự nhiễm điện vật: * Giải thích ba tƣợng nhiễm điện: + Nhiễm điện cọ xát: Sau cọ xát vào lụa, thủy tinh hút đƣợc mẫu giấy vụn Ta nói thủy tinh đƣợc nhiễm điện cọ xát + Nhiễm điện tiếp xúc: Cho kim loại không nhiễm điện chạm vào cầu nhiễm điện kim loại nhiễm điện dấu với điện tích cầu Ta nói kim loại đƣợc nhiễm điện tiếp xúc Đƣa kim loại xa cầu kim loại nhiễm điện + Nhiễm điện hưởng ứng: Đƣa kim loại không nhiễm điện đến gần cầu nhiễm điện nhƣng khơng chạm vào cầu, hai đầu kim loại đƣợc nhiễm điện Đầu gần cầu nhiễm điện trái dấu với điện tích cầu, đầu xa nhiễm điện dấu Ta nói kim loại đƣợc nhiễm điện hƣởng ứng Hiện tƣợng đƣợc gọi tƣợng hƣởng ứng tĩnh điện (hiện tƣợng điện hƣởng) Đƣa kim loại xa cầu kim loại lại trở trạng thái không nhiễm điện nhƣ lúc đầu - Khối lƣợng electron nhỏ nên độ linh động chúng lớn Vì vậy, số điều kiện (cọ xát, tiếp xúc, nung nóng, ) số electron bứt khỏi nguyên tử, di chuyển vật hay di chuyển từ vật sang vật khác Electron di chuyển từ vật sang vật khác làm cho vật nhiễm điện Vật nhiễm điện âm vật thừa electron, vật nhiễm điện dƣơng vật thiếu electron Thành công thuyết electron cổ điển giải thích đƣợc tính dẫn điện kim loại, giải thích nguyên nhân gây điện trở, giải thích đƣợc nhiễm điện cọ xát, tiếp xúc hƣởng ứng Thuyết electron, thƣờng gọi thuyết electron cổ điển, đời vào cuối kỉ XIX sau electron đƣợc phát nhờ công trình nghiên cứu Stoney, Plucker, Crookes, Schuster đặc biệt Thomson Millican Cơ sở thuyết quan niệm cấu tạo hạt vật chất đƣợc hình thành thuyết động học phân tử, nhƣng sở quan trọng việc phát electron Năm 1874, Stoney dựa vào tƣợng điện phân xác định đƣợc độ lớn điện tích nguyên tố e = 1,602023.10-19 C Chính Stoney đề nghị đặt tên cho điện tích nguyên tố electron Mãi đến năm 1894, Thomson đo đƣợc tỉ số e/m đến năm 1900 Millican đo đƣợc điện tích electron Cho đến năm 1923, Millican nhận giải thƣởng Nôben vật lí thuyết electron cổ điển đƣợc xem hoàn thiện *Khái niệm điện trường Richman quan tâm tìm cách đo điện chế tạo “chỉ thị điện” - “một dụng cụ đáng tin cậy để phát độ điện cao hay thấp vật tích điện đó” Với dụng cụ đó, ơng tìm thấy “Chất điện chuyển động gây xung quanh vật phải bọc lấy vật khoảng cách đó”  Phát điện trƣờng xung quanh vật tích điện.Ở gần vật, tác dụng chất điện mạnh hơn, xa, tác dụng giảm “theo quy luật chƣa biết rõ”  Phát tính chất điện trƣờng: Giảm theo khoảng cách tới vật tích điện Michael Faraday ngƣời nêu khái niệm điện trƣờng Vật thể mang điện tạo khơng gian xung quanh điện trƣờng, làm tác động lực lên vật thể mang điện khác nằm trƣờng Điện trƣờng tác dụng hai điện tích theo cách tƣơng tự nhƣ trƣờng hấp dẫn tác dụng hai khối lƣợng: chúng đƣợc coi có tầm tác dụng xa vơ hạn tỷ lệ nghịch với bình phƣơng khoảng cách hai vật.Tuy nhiên có khác biệt quan trọng hai trƣờng Trƣờng hấp dẫn luôn hút vật phía nhau, điện trƣờng tác dụng lực đẩy lực hút lên điện tích, tùy thuộc vào điện tích dƣơng hay âm * Định luật Ôm Ôm định luật quan trọng điện học, định luật nhà vật lý học ngƣời Đức tên Ohm (George) (1787 - 1854) phát minh.Ôm nghiên cứu tình chất điện trở năm 1825 1826, công bố kết vào năm 1827 "Nghiên cứu phƣơng trình tốn học mạch điện" Vào thời kỳ trƣớc Ơm ngƣời ta cịn chƣa có ý niệm rõ ràng cƣờng độ dòng điện, điện áp, cịn khái niệm điện trở chƣa có Do điều kiện kinh tế khó khăn, thời gian dài Ohm phải làm gia sƣ thầy giáo dạy trƣờng trung học Đến việc dạy học, ông hồ hội trở thành nhà vật lý học vĩ đại thời đại Trong thời gian rảnh rỗi, ông tranh thủ tự tay thiết kế, chế tạo dụng cụ để tiến hành thực nghiệm nghiên cứu khoa học Dựa theo phƣơng pháp Coulomb, ông chế tạo máy đo lực dòng điện để đo cƣờng độ dòng điện, đồng thời đƣa đến định nghĩa sức điện động, đƣa khái niệm xác cƣờng độ dòng điện điện trở Từ tƣợng nhiệt phát dây dẫn khi, có dịng điện chạy qua, ông so sánh tỉ lệ nhiệt phát cƣờng độ dịng điện chạy qua mà tìm qui luật tƣơng ứng Qua số lớn thí nghiệm tiến hành phân tích mối liên hệ điện áp, cƣờng độ dịng điện điện trở, qua q trình nghiên cứu tỉ mỉ, cuối năm 1826 ông phát minh định luật mang tên ơng định luật Ôm Tuy nhiên lúc đầu phép đo ông chƣa đƣợc xác lắm, phải đến đầu năm 40 định luật Ơm đƣợc cơng nhận, sau nhiều nhà vật lí khác thực lại phép đo xác hơn, tƣớc bỏ quan niệm sai Ôm - Cấu trúc logic kiến thức Điện tích – Điện trƣờng chƣơng phần tĩnh điện Ở THCS, học sinh học khái niệm tĩnh điện nhƣng sơ sài Ở bậc PTTH, học sinh sâu vào khái niệm điện tích, điện trƣờng, điện thế, nguồn điện, vật dẫn điện, chất dẫn điện Điều mẻ quan trọng cấp THPT học sinh đƣợc biết thêm tƣợng tƣơng tác điện mà định luật Culông cho biết đầy đủ đặc trƣng tƣơng tác Định luật sở để sâu vào trình tĩnh điện Nó cho điện tích điểm áp dụng để tính tƣơng tác điện cho vật mang điện có kích thƣớc bé so với 1khoảng cách Khái niệm điện tích nguyên tố, điện tử đƣợc xét cách chi tiết nhờ học sinh có tri thức cấu tạo chất Vật lý Hóa học * Điện tích –Định luật Culơng Ở trƣờng THCS, học sinh đƣợc học số kiến thức tƣợng nhiễm điện nhờ cọ xát, hiểu cách sơ lƣợc khái niệm điện tích Tuy khái niệm điện tích khơng thể hồn chỉnh mở đầu tính chất phức tạp mức độ nhận thức học sinh thông qua trực giác Lên đến THPT, khái niệm đƣợc phát triển thêm hoàn chỉnh Điện tích đại lƣợng vơ hƣớng, tồn dƣới dạng hạt sơ cấp mang điện, tách rời hạt sơ cấp Vì vậy, nói điện tích ngồi hạt khơng có nghĩa Khi vật mang điện điện tích q số nguyên lần điện tích nguyên tố có độ lớn e = 1,6×10−19 C Nhƣ q = ne (n = ±1, ±2, ±3, …) Sự có mặt điện tích hạt dẫn đến nhiễm điện vật Có tƣợng nhiễm điện là: nhiễm điện cọ xát, nhiễm điện tiếp xúc nhiễm điện hƣởng ứng Các vật hay hạt mang điện tƣơng tác với theo định luật Culông Định luật xác định tƣơng tác điện tích đứng yên đƣợc rút từ thực nghiệm Năm 1785, Cu-lông tổng kết kết thí nghiệm nêu thành định luật Culông: “Độ lớn lực tương tác hai điện tích điểm tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng.” Cơng thức tính độ lớn lực tƣơng tác điện tích điểm: F=k (1) q1 > q2 > r Trong đó: r khoảng cách điện tích điểm q1, q2; k hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào hệ đơn vị Trong hệ SI, k = q1 > N q2 < / Ngồi cần nói cho học sinh hiểu rằng, tƣơng tác điện tích đứng n điện mơi đồng chất yếu tƣơng tác chúng chân không công thức (1) đƣợc viết lại: F=k , với ε số điện môi (2) Nhƣ vậy, khác với lực hấp dẫn, lực tƣơng tác điện tích phụ thuộc vào mơi trƣờng mà tƣơng tác xảy Vì điện tích dƣơng âm nên lực tƣơng tác vật tích điện lực đẩy lực hút Cơ chế tƣơng tác điện tích điện trƣờng gây tác dụng lên điện tích khác nằm điện trƣờng *Ứng dụng lực tương tác điện tích: VD 1: Máy hút bụi - Cấu tạo: Gồm lớp lọc bụi thông thƣờng, lớp lƣới điện cực: lƣới điện cực dƣơng, lƣới điện cực âm lớp lọc than - Ngun tắc hoạt động: Khơng khí có nhiều bụi đƣợc quạt vào máy qua lớp lọc bụi thông thƣờng Tại đây, hạt bụi có kích thƣớc lớn bị gạt lại Dịng khơng khí có lẫn hạt bụi kích thƣớc nhỏ bay lên Khi bay qua lƣới 1, hạt bụi bị nhiễm điện dƣơng Do đó, gặp lƣới nhiễm điện âm hạt bụi bị hút vào lƣới Vì vậy, qua lƣới 2, khơng khí đƣợc lọc bụi Sau đó, khơng khí qua lớp lọc than để khử mùi VD 2: Kĩ thuật sơn tĩnh điện: Muốn sơn vỏ xe ôtô, xe máy, ngƣời ta làm cho sơn vỏ xe nhiễm điện trái dấu Khi sơn đƣợc phun vào vỏ xe hạt sơn nhỏ bị hút bám chặt vào mặt vỏ xe * Thuyết electron – Định luật bảo tồn điện tích Sau học sinh đƣợc học loại điện tích nguyên nhân gây nhiễm điện cho vật em đƣợc học tiếp thuyết electron định luật bảo tồn điện tích Điều thể tính liên kết chặt chẽ nội dung kiến thức đồng thời phù hợp với trình tự nhận thức học sinh Thuyết electron giúp em giải thích đƣợc tƣợng nhiễm điện tính chất điện vật Thuyết electron cổ điển sở để nhiều thuyết vật lí đƣợc đời nhƣ thuyết electron dẫn điện môi trƣờng, thuyết electron tán sắc ánh sáng, thuyết electron tán xạ,… * Điện trường – Hiệu điện Khái niệm điện trƣờng khái niệm mới, học sinh lớp 11 bắt đầu học Sau học sinh có kiến thức Trƣờng hấp dẫn, Cơng học học xong định luật Culông Xét chất, điện trƣờng từ trƣờng biểu riêng rẽ trƣờng thống điện từ trƣờng, dạng tồn vật chất Điện trƣờng khơng biến thiên theo thời gian gọi trƣờng tĩnh điện (Chỉ có trƣờng áp dụng đƣợc định luật Culơng tính lực tác dụng lên điện tích điểm) Trƣờng tĩnh điện điện tích đứng yên sinh Khái niệm điện trƣờng đƣợc xây dựng dựa trƣờng hấp dẫn Từ khái niệm trƣờng hấp dẫn: Một vật tác dụng lực hấp dẫn lên vật khác gần xung quanh có trường hấp dẫn -> Khái niệm điện trƣờng: Một điện tích tác dụng lực điện lên điện tích khác gần xung quanh có điện trường Điện trƣờng mơ hình tƣởng tƣợng điện từ học để nói mơi trƣờng vật chất đặc biệt bao quanh điện tích gắn liền với điện tích Điện trƣờng tác dụng lực lên tất hạt mang điện đặt ngƣời ta gọi lực lực điện Sau đó, trình bày khái niệm đƣờng sức: cách phân tích hình ảnh thu đƣợc từ đƣờng sức điện trƣờng thực nghiệm Điện trƣờng có thực, đƣờng sức mơ hình tƣ dùng để nhận thức tồn điện trƣờng Điện trƣờng có hai đặc trƣng: đặc trƣng mặt tác dụng lực (Cƣờng độ điện trƣờng) đặc trƣng mặt dự trữ (Điện thế) Điện hiệu điện đại lƣợng đặc trƣng cho điện trƣờng mặt lƣợng Hiệu điện đƣợc sinh trƣờng tĩnh điện, dòng điện chạy qua từ trƣờng, trƣờng từ thay đổi theo thời gian, kết hợp nguồn Trong phần này, nói hiệu điện đƣợc sinh trƣờng tĩnh điện Dựa khái niệm công học để xây dựng hiệu điện (Công trường trọng lực phụ thuộc vào vị trí điểm đầu điểm cuối quỹ đạo mà không phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo – Trường trọng lực trường (trường lực thế) -> Khái niệm điện Dựa hiểu biết điện tích, điện trƣờng, học sinh vận dụng để tìm hiểu điện trƣờng tụ, không gian vật tĩnh điện Chương 2: Thiết kế thí nghiệm A Hiện tƣợng nhiễm điện cọ xát: I Mục tiêu: Về kiến thức: - Mô tả đƣợc vài tƣợng chứng tỏ vật bị nhiễm điện cọ xát Về kỹ năng: - Giải thích đƣợc số tƣợng thí nghiệm cọ xát Về thái độ: - u thích mơn học, ham hiểu biết, khám phá giới xung quanh II Thí nghiệm: Thí nghiệm (Thí nghiệm tƣợng nhiễm điện cọ xát)  Dụng cụ thí nghiệm: - Dây đồng - Mảnh giấy nhơm - Bong bóng - Kéo - Hộp nhựa  Tiến hành thí nghiệm: - Thổi bong bóng sau chà xát lên tóc - Đƣa bong bóng lại gần mẩu giấy nhơm vụn quan sát tƣợng xảy ra? Thí nghiệm 2:  Dụng cụ thí nghiệm: - Sợi dây đồng - Hộp nhựa  Tiến hành thí nghiệm: - Cuộn sợi dây đồng theo hình xoắn ốc, chừa phần tạo hình móc câu - Đục lỗ nắp hộp nhựa luồn dây đồng vào - Dùng kéo cắt giấy nhôm thành hai hình theo ý thích - Móc mảnh giấy nhơm vừa cắt vào dây đồng Chú ý: không để mảnh nhôm chạm vào hai đáy hộp nhựa - Đƣa bong bóng (đã ma sát) lại gần cuộn dây đồng quan sát tƣợng Thí nghiệm 3:  Mục đích thí nghiệm: - Chứng tỏ vật tích điện dấu đẩy nhau, khác dấu hút  Cơ sở lý thuyết: - Vật nhiễm điện dấu đẩy nhau, khác dấu hút  Dụng cụ thí nghiệm: - Vật dẫn có tua vải dài - Máy phát tĩnh điện Wim – sớt  Tiến hành thí nghiệm: - Đặt hai vật dẫn có tua vải dài cách 16 cm, nối chúng với hai cực máy phát tĩnh điện Quay máy phát tĩnh điện, tua nhiễm điện trái dấu, kết thí nghiệm thấy chúng hút - Để chứng tỏ tua mang điện dấu đẩy ta nối hai vật dẫn vào cực máy phát tĩnh điện B Hiện tƣợng nhiễm điện hƣởng ứng: 1.Thí nghiệm  Mục đích thí nghiệm: - Chỉ tƣợng vật dẫn A trung hòa điện đặt gần vật mang điện B hai đầu vật dẫn A nhiễm điện  Cơ sở lý thuyết: - Có nhiều cách nhiễm điện cho vật: cọ xát, tiếp xúc, hƣởng ứng - Vật nhiễm điện dấu đẩy nhau, khác dấu hút - Khi nhiễm điện cho tĩnh điện kế kim tĩnh điện kế bị lệch  Dụng cụ thí nghiệm: - Vật dẫn hình cầu - Vật dẫn lƣới có gắn tua vải - Vật dẫn có tua vải dài - Tĩnh điện kế - Máy phát điện Wim – sớt - Các dây dẫn  Tiến hành thí nghiệm: - Phương án 1: + Nối vật dẫn hình cầu với cực máy Wim – sớt + Đặt hai vật dẫn có gắn tua vải tiếp xúc với đặt cách vật dẫn hình cầu khoảng cm + Quay máy phát Wim – sớt, kết thấy tua vải hai vật phần dẫn bị xòe ra, chứng tỏ chúng bị nhiễm điện - Phương án 2: + Bố trí thí nghiệm nhƣ phƣơng án 1, nhƣng sau quay máy phát tĩnh điện tách hai vật dẫn có gắn tua vải dùng tĩnh điện kế kiểm tra điện tích vật 2.Thí nghiệm (Thí nghiệm đƣờng sức điện trƣờng)  Mục đích thí nghiệm: - Minh họa đƣờng sức điện trƣờng chất điểm, hai chất điểm mang điện dấu hai chất điểm mang điện trái dấu  Cơ sở lý thuyết: - Môi trƣờng vật chất xung quanh điện tích đứng yên gọi điện trƣờng Xung quanh vật nhiễm điện có điện trƣờng - Điện trƣờng đƣợc mơ tả đƣờng sức điện trƣờng - Các vật nhiễm điện khác đƣợc mô tả hệ đƣờng sức khác nhau, tùy thuộc vào độ mạnh yếu hay vật nhiễm điện âm hay dƣơng  Dụng cụ thí nghiệm: - Vật dẫn có tua vài - Máy phát điện Wim – sớt - Các dây dẫn  Tiến hành thí nghiệm: - Để minh họa đƣờng sức điện trƣờng chất điểm nối vật dẫn vào cực máy phát điện Hình dạng tua xòe cho ta đƣờng sức điện trƣờng 3.Thí nghiệm (Thí nghiệm điện bề mặt vật dẫn)  Mục đích thí nghiệm: - Chứng tỏ bề mặt vật dẫn mang điện có điện  Cơ sở lý thuyết: - Điện dặc trƣng cho khả sinh công điện trƣờng tác dụng lực lên điện tích q đặt điểm - Vật nhiễm điện có điện  Dụng cụ thí nghiệm: - Vật dẫn đầu nhọn, đầu lõm - Máy phát tĩnh điện Wim – sớt - Tĩnh điện kế - Các dây dẫn  Tiến hành thí nghiệm: - Nối vật dẫn với cực máy phát tĩnh điện - Nối đầu dò điện với tĩnh điện kế - Quay máy phát tĩnh điện, đƣa đầu rò đến điểm khác vật dẫn ta thấy kim tĩnh điện kế góc khơng đổi, chứng tỏ điện điểm vật dẫn nhƣ Thí nghiệm (Thí nghiệm phân bố điện tích)  Mục đích thí nghiệm: - Chứng tỏ điện tích tập trung nhiều chỗ nhọn vật dẫn mang điện  Cơ sở lý thuyết: - Điện tích phân bố vật nhiễm điện phụ thuộc vào hình dạng bề mặt vật  Dụng cụ thí nghiệm: - Vật dẫn hình trụ rỗng - Máy phát tĩnh điện Wim – sớt - Các tua làm vật nhẹ nhƣ giấy mỏng - Các dây dẫn  Tiến hành thí nghiệm: - Nối tua vào vị trí khác vật dẫn mang điện - Nối vật dẫn hình trụ rỗng với máy phát điện cho máy phát hoạt động Kết ta thấy chỗ nhọn tua lệch nhiều nhất, chỗ lõm vào tua hầu nhƣ khơng lệch Thí nghiệm (Thí nghiệm phân bố điện trƣờng)  Mục đích thí nghiệm: - Chứng tỏ điện trƣờng tập trung mặt ngồi vật dẫn mang điện vng góc với bề mặt  Cơ sở lý thuyết: - Điện trƣờng vật dẫn nhiễm điện tập trung bề mặt vật dẫn  Dụng cụ thí nghiệm: - Lƣới kim loại có gắn tua vải - Máy phát tĩnh điện Wim – sớt - Các dây dẫn  Tiến hành thí nghiệm: - Nối tua vào lƣới Căn tua theo hình chữ S Nối tua với cực máy phát tĩnh điện - Cho máy phát hoạt động Kết thấy tua bị lệch chỗ lồi Nhìn tƣ xuống dƣới ta thấy tua xịe ln vng góc với bề mặt điểm treo tua CHƢƠNG III: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM - Sau làm thí nghiệm, em có quan sát thấy tua vải bị nhiễm điện ... đề tài ? ?Thiết kế thí nghiệm xây dựng video hướng dẫn thực hành thí nghiệm vật lý trường THPT – Phần ? ?Điện tích – Điện trường? ?? Mục đích nghiên cứu: Xây dựng thí nghiệm phần ? ?Điện tích – Điện trƣờng”... ngồi - Điện vật dẫn tích điện: Khi vật dẫn cân điện, điện điểm mặt điểm bên vật dẫn có giá trị Vật dẫn vật đẳng - Sự phân bố điện tích vật dẫn tích điện + Khi vật dẫn nhiễm điện điện tích phân... Trung học sở THPT Trung học phổ thông LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài: ? ?Thiết kế thí nghiệm xây dựng video hƣớng dẫn thực hành thí nghiệm vật lý trƣờng THPT – phần ? ?Điện tích – Điện trƣờng”