CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung cơ bản Hoạt động 1: kiểm tra bai cũ GV đặt câu hỏi kiểm tra bài cũ: - HS nghe giáo viên đặt câu hỏi Câu hỏi: kiểm tr[r]
(1)Giáo án Vật Lý 11 CHƯƠNG IV Tiết 55 BÀI 19 Ban GV: Tạ Hồng Sơn TỪ TRƯỜNG TỪ TRƯỜNG I MỤC TIÊU Kiến thức - Nêu tên các vật có thể sinh từ trường - Trả lời từ trường là gì - Nêu khái niệm đường sức và các tính chất các đường sức - Biết Trái Đất có từ trường và biết cách chứng minh điều đó Kỹ - Biết cách xác định chiều các đường sức từ của: + Dßng ®iÖn ch¹y d©y dÉn th¼ng dµi + Dßng ®iÖn ch¹y d©y dÉn uèn thµnh vßng trßn + Biết cách xác định mặt Nam và mặt Bắcư dòng điện chạy mạch kín Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia học tập II CHUẨN BỊ Giáo viên - ChuÈn bÞ c¸c thÝ nghiÖm chøng minh + Lực tương tác từ + Tõ phæ Học sinh - Ôn lại phần từ trường đã học lớp III CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung Hoạt động 1: Giới thiệu bài - Chúng ta đã nghiên cứu lực - HS nghe GV đặt vấn để vào bài tương tác các điện tích đứng yên và môi trường truyền tương tác này Vậy các điện tích - HS nhận thức vấn đề cần nghiên chuyển động thì lực tương tác cứu bài học các điện tích sao? Môi trường truyền tương tác này nào? Hoạt động 2: Ôn tập nam châm - GV đặt số câu hỏi để HS trả - HS chuẩn bị trả lời câu hỏi I Nam chaâm lời: + Loại vật liệu có thể hút Nam châm lầ gì? Kể tên các vật - Nam châm là loại vật liệu có thể saét vuïn goïi laø nam chaâm liệu dùng làm nam châm? hút sắt các vật liệu từ vật + Mỗi nam châm có hai cực: bắc liệu làm nam châm: sắt, mangan Đặc điểm các nam châm? - Mỗi nam châm có hai cực: cực N vaø nam Các nam châm tương tác với và cực B,các cực cùng tên thì đẩy + Các cực cùng tên nam nào? Lực tương tác nhau, khác tên thì hút Lực châm đẩy nhau, các cực khác tên các nam châm gọi là lực gì? tương tác các nam châm gọi hút Lực tương tác các là lực từ nam châm gọi là lực từ và các - GV cho HS làm câu C1 - HS hoàn thành câu C1 nam châm có từ tính Hoạt động 3: Tìm hiểu từ tính dây dẫn có dòng điện - Giáo viên tiến hành thí nghiệm - Học sinh quan sát giáo viên tiến II Từ tính dây dẫn có dòng tương tác từ hình 19.2, 19.3 và hành thí nghiệm nhận xét kết ñieän Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (2) Giáo án Vật Lý 11 Ban 19.4/sgk, và yêu cầu học sinh thu được; quan sát nhận xét và kết luận vấn +Nam châm tương tác với nam đề châm; - Tương tác nam châm và + Nam châm tương tác với dòng nam châm; điện; - Tương tác nam châm – +Dòng điện tương tác với dòng dòng điện; điện; - Tương tác dòng điện – dòng - Học sinh nắm khái niệm điện tương tác từ gồm ba loại tương tác - GV kÕt luËn: Gi÷a hai d©y dÉn trên; cã dßng ®iÖn, gi÷a hai nam ch©m, - Học sinh nắm lực gây gi÷a mét dßng ®iÖn vµ mét nam tương tác từ gọi là lực từ châm có lực tương tác Những lực tương tác gọi là lực từ Ta - Học sinh tiếp thu và ghi nhận nãi dßng ®iÖn vµ nam ch©m cã tõ kiến thức tÝnh Hoạt động 4: Tìm hiểu từ trường - Trong chương I, để giải thích - HS theo dừi bài giảng xuất lực điện, người ta đưa khái niệm điện trường - HS trả lời: Xung quanh mét - Hãy giải thích tương tác dòng điện hay nam châm tồn nam châm- nam châm, nam châm từ trường.Từ trường này đã – dßng ®iÖn, dßng ®iÖn- dßng ®iÖn g©y lùc tõ t¸c dông lªn dßng c¸c thÝ nghiÖm ë trªn? ®iÖn kh¸c hay nam ch©m kh¸c - Trong chương này để giải thích đặt đó xuất lực từ, người ta đưa - HS lĩnh hội và ghi nhận khái niệm , đó là từ trường - Từ trường là gì? - HS trả lời theo SGK - Làm nào để phát tồn - HS trả lời: Dùng kim nam châm từ trường? Từ trường có nhỏ để phát xuất hướng nào? từ trường điểm kh«ng gian - HS trả lời: Hướng từ trường - Nờu quy ước hướng từ điểm là hướng Nam- Bắc trường điểm? cña kim nam ch©m nhá nằm cân điểm đó Hoạt động 5: Tìm hiểu đường sức từ - H·y nh¾c l¹i kh¸i niÖm ®êng - HS nh¾c l¹i kiÕn thøc vÒ ®êng søc ®iÖn, vµ c¸c tÝnh chÊt cña søc ®iÖn vµ tÝnh chÊt cña nã ë đường sức điện đã học chương I chương I - §Ó biÓu diÔn vÒ mÆt h×nh häc sù tồn điện trường, người ta sử dụng các đường sức điện Vậy để - HS ghi nhận đường sức từ biểu diễn tồn từ trường người ta đưa khái niệm đường søc tõ - §êng søc tõ lµ g×? - HS trả lời theo SGK - §êng søc tõ cã chiÒu nh thÕ nµo? - Tr¶ lêi: ChiÒu cña ®êng søc tõ - Th«ng b¸o: §Ó quan s¸t h×nh t¹i mét ®iÓm lµ chiÒu cña tõ dạng đường sức từ người ta trường điểm đó dïng h×nh ¶nh tõ phæ R¾c c¸c m¹t Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com GV: Tạ Hồng Sơn Giữa nam châm với nam châm, nam châm với dòng điện, dòng điện với dòng điện có tương tác từ Dòng điện và nam châm có từ tính Các tương tác này gọi là tương tác từ III Từ trường Ñònh nghóa - Từ trường là dạng vật chất toàn taïi khoâng gian maø bieåu cụ thể là xuất của lực từ tác dụng lên dòng ñieän hay moät nam chaâm ñaët noù Hướng từ trường Qui ước: Hướng từ trường điểm là hướng Nam – Baéc cuûa kim nam chaâm nhoû naèm cân điểm đó IV Đường sức từ Ñònh nghóa - Đường sức từ là đường vẽ không gian có từ trường, cho tiếp tuyến điểm có hướng trùng với hướng từ trường điểm đó Qui ước chiều đường sức từ điểm là chiều từ trường điểm đó Các ví dụ đường sức từ + Doøng ñieän thaúng raát daøi - Có đường sức từ là đường tròn nằm mặt (3) Giáo án Vật Lý 11 Ban s¾t trªn mét t¸m kÝnh nh½n vµ ®a vào từ trường cần quan sát Do tác dụng từ trường , các m¹t ¾t trë thµnh nh÷ng nam ch©m nhá C¸c nam ch©m nhá s¾p xÕp theo c¸c ®êng søc tõ -Giáo viên tiến hành thí nghiệm, yêu cầu học sinh quan sát và rút hình dạng các đường sức từ + Trường hợp từ trường dòng điện thẳng dài; GV: Tạ Hồng Sơn phẵng vuông góc với dòng điện - TiÕp thu, ghi nhí h×nh d¹ng cña vaø coù taâm naèm treân doøng ñieän ®êng søc tõ - Chiều đường sức từ xác ñònh theo qui taéc naém tay phaûi: Để bàn tay phải cho ngón cái -Học sinh quan sát thí nghiệm và naèm doïc theo daây daãn vaø chæ nhận xét kết quả: theo chiều dòng điện, đó các ngoùn tay khum laïi chæ chieàu + Từ trường dòng điện đường sức từ dây dẫn thẳng dài có dạng là + Doøng ñieän troøn đường tròn đồng tâm và có - Qui ước: Mặt nam dòng tâm nằm trên dòng điện - Học sinh nắm nội dung quy điện tròn là mặt nhìn vào đó + Giáo viên giới thiệu quy tác bàn tắc bàn tay phải: Để bàn tay phải ta thaáy doøng ñieän chaïy theo cho ngĩn cái nằm theo dây chiều kim đồng hồ, còn mặt bắc tay phải; dẫn và theo chiều dịng thì ngược lại điện, đĩ các ngĩn khum - Các đường sức từ dòng lại cho ta chiều các đường ñieän troøn coù chieàu ñi vaøo maët sức từ + Trường hợp từ trường dòng - Học sinh quan sát thí nghiệm và Nam vaø ñi maët Baéc cuûa doøng điện tròn; nhận xét hình dạng đường ñieän troøn aáy sức từ trường hợp từ trường Các tính chất đường sức dòng điện tròn; từ - Học sinh nắm mặt nam + Qua moãi ñieåm khoâng + Giáo viên giới thiệu quy vào dịng điện trịn là mặt nhìn vào gian vẽ đường sức nam bắc để xác định chiều ta thấy chiều dòng điện cùng với + Các đường sức từ là chiều kim đồng hồ, còn mặt đường sức từ dòng điện tròn đường cong khép kín vô Bắc thì ngược lại; - Học sinh nắm quy tắc vaị hạn hai đầu nam bắc : Các đường sức từ + Chiều đường sức từ tuân dịng điện cĩ chiều vào theo qui tắc xác định mặt Nam và mặt Bắc + Qui ước vẽ các đường sức mau -Giáo viên trình tự dẫn dắt học dòng điện tròn (dày) chổ có từ trường mạnh, sinh xây dựng các tính chất - HS dựa vào các tính chất thưa chổ có từ trường yếu đường sức từ để trả lời đường sức từ - GV hướng dẫn HS làm câu C3 - HS làm câu C3 Hoạt động 6: Tìm hiểu từ trường trái đất - GV giao nhiệm vụ cho các nhóm - Thảo luận nhóm để trả lời các V Tửứ trửụứng Traựi ẹaỏt HS tự đọc SGK và thuyết trình vấn đề GV đưa cho các nhóm trước lớp các vấn đề: - Trái Đất có từ trường + CÊu t¹o cña la bµn + Nguyên tắc hoạt động - C¸c nhãm cßn l¹i nhËn xÐt c©u Từ trường Trái Đất đã định hướng cho các kim nam châm + Sự biến đổi từ trường Trái trả lời nhóm bạn §Êt theo vÞ trÝ, thêi gian cuûa la baøn - GV nhËn xÐt c©u tr¶ lêi cña c¸c - HS theo dõi và lĩnh hội nhóm và kết luận địa từ trường trung b×nh Hoạt động 7: Củng cố, dặn dò - §äc néi dung ghi nhí cuèi bµi häc - Làm các bài tập đến trang 124 SGK - Ôn tập lại kiến thức điện trường - Đọc và chuẩn bị trước bài: Lực từ Cảm ứng điện từ IV RÚT KINH NGHIỆM SAU TIẾT DẠY Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (4) Giáo án Vật Lý 11 Tiết 56 Ban BÀI 20 GV: Tạ Hồng Sơn LỰC TỪ CẢM ỨNG TỪ I MỤC TIÊU Kiến thức - Nêu khái niệm từ trường - Trình bày các đặc điểm lực từ tác dụng lên dây dẫn - Viết và giải thích ý nghĩa các đại lượng biểu thức tính lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện - Trình bày khái niệm cảm ứng từ - viết biểu thức: F = IlBsinα Kỹ - Xác định quan hệ chiều dòng điện, vectơ cảm ứng từ và véctơ lực từ - Giải các bài tập liên quan đến nội dung bài Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia xây dựng bài và tìm hiểu kiến thức II CHUẨN BỊ Giáo viên - Chuẩn bị các thí nghiệm lực từ Học sinh - Quy tắc ban tay trái - OÂn laïi veà tích veùc tô III CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung Hoạt động 1: kiểm tra bai cũ GV đặt câu hỏi kiểm tra bài cũ: - HS nghe giáo viên đặt câu hỏi Câu hỏi kiểm tra bài Phát biểu định nghĩ từ trường và đường sức từ? So sánh - GV gọi HS lên trả lời - Học sinh lên trả lời - HS nhận xét câu trả lời tính chất đường sức điện và - GV gọi HS nhận xét đường sức từ? - GV nhận xét và cho điểm - HS nghe GV nhận xét Hoạt động 2: Giới thiệu bài - Như chưng I, đại lượng - HS ghe GV đặt vấn đề vào bài đặc trương cho tác dụng điện trường là cường độ điện trường Vậy đại lượng đặc trưng cho tác - HS nhận thức vấn đề cần nghiờn dụng từ trường là gì? Bài học cứu bài học hôm ta tìm hiểu đại lượng nµy bµi: lùc tõ C¶m øng tõ Hoạt động 3: Tìm hiểu từ trường và phương chiều lực từ - Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc - Học sinh trả lời : Điện trường I Lực từ lại khái niệm điện trường đều là điện trường có vector cường độ điện trường E Từ trường - Từ khái niệm điện trường đều, điểm bên điện trường là giáo viên yêu cầu học sinh thảo nhau, đặc điểm điện luận theo nhĩm đưa khái niệm trường là các đường sức điện - Từ trường là từ trường mà ñaëc tính cuûa noù gioáng taïi từ trường là đường thẳng song song điểm; các đường sức từ là cách - Giáo viên dẫn dắt học sinh quan - Học sinh thảo luận theo nhĩm để đường thẳng song song, sát từ phổ nam châm hình chữ xây dựng khái niệm từ trường đều: cùng chiều và cách U đê nhận xét từ trường tròn Là từ trường có đặc tính giống khoảng hai cực nam điểm nó Lực từ từ trường tác châm, phần là từ trường - Học sinh thảo luận theo nhĩm để dụng lên đoạn dây dẫn - Giáo viên yêu cầu học sinh nhận rút đặc điểm từ trường mang doøng ñieän xét dạng đường sức từ từ Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (5) Giáo án Vật Lý 11 trường đều? Ban GV: Tạ Hồng Sơn là các đường sức từ là - Lực từ tác dụng lên đoạn đường thẳng song song cách daây daãn mang doøng ñieän ñaët từ trường có phương vuông góc với các đường sức từ - HS theo dõi bài giảng và vuông góc với đoạn dây dẫn, có độ lớn phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chay qua daây daãn - Để xác định lực từ từ trường tác dụng vào đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt đó chóng ta tiÕn hµnh thÝ nghiÖm nh h×nh 20.2a - §Æt mét ®o¹n d©y dÉn M1M2 =l vu«ng gãc víi c¸c ®êng søc tötong lßng mét nam ch©m h×nh ch÷ U Gi¶ sö M1M2 ®îc treon»m - HS nghe GV mô tả thí nghiệm ngang nhê hai sîi d©y O1M1= O2 nghiên cứu lực từ tác dụng lên dây M2, Cã hai ®Çu O1 vµ O2 ®îc gi÷ dẫn mang dòng điện cố định Dòng điện vào O1 và O2 qua d©y dÉn M1M2 theo chiều từ M1 đến M2 - Khi chưa có dòng điện qua, - Khi cha cã dßng ®iÖn ch¹y qua lực từ tác dụng lên dây dẫn dây dẫn thì có tượng gì xảy khụng Dõy dẫn trạng thỏi cõn lực tác dụng trọng ra? T¹i d©y c©n b»ng? lực P đoạn dây dẫn và lực căng T dây - Khi cho dßng ®iÖn ch¹y qua d©y - Từ trường tác dụng lực từ lên dẫn theo chiều từ M1 đến M2 thì đoạn dõy dẫn làm dõy dẫn bị lệch tượng gì xẽ xảy ra? khỏi vị trí cân ban đầu - HS trả lời: phương ngang, vuông - Lực từ tác dụng lên dây dẫn có góc với I và B phương nào? - HS xác định độ lờn lực từ: - GV vẽ hình 20.2b, yêu cầu học F = mgtan sinh tìm độ lớn lực từ? - GV hướng dẫn HS làm câu C1 - HS làm câu C1 và C2 và C2 Học sinh nắm quy tắc bàn tay trái để xác định chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn: Đặt - GVgiíi thiÖu quy t¾c bµn tay tr¸i bàn tay trái duỗi thẳng cho dùng để xác định chiều lực từ các đường cảm ứng từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các đầu ngón tay trùng với chiều dòng điện dây dẫn, đó ngón tay cái choãi 90o chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây Hoạt động 4: Tìm hiểu cảm ứng từ - Nếu giữ nguyên đại lượng và thay đổi đạt lượng thì lực từ - HS nhận thức vấn đề cần nghiờn t¸c dông lªn ®o¹n d©y dÉn thay cứu đổi nào? - HS nhËn xÐt: Tõ kÕt qu¶ thÝ - GV làm thí nghiệm giữ nguyên I nghiệm cho thấy thương số F/Il thay đổi l Đo F giữ nguyên l không đổi Thương số đó phụ thay đổi I và đo F Sau đó yêu cầu thuộc vào tác dụng từ trường HS nhËn xÐt kÕt qu¶ vị trí đặt đoạn dây dẫn M1M2 Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com Quy tắc bàn tay trái: - Đặt bàn tay trái duỗi thẳng cho các đường cảm ứng từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các đầu ngón tay trùng với chiều dòng điện dây dẫn, đó ngón tay cái choãi 90o chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây II Cảm ứng từ Cảm ứng từ - Cảm ứng từ điểm từ trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu từ trường và đo thương số lực từ tác dụng lên đoạn dây (6) Giáo án Vật Lý 11 - Có thể thấy thương số F/Il khụng thay đổi Thương số đó phô thuéc vµo t¸c dông cña tõ trường vị trí đặt đoạn dây dẫn M1M2 nói cách khác có thể coi thương số đó đặc trưng cho từ trường vị trí khảo sát và gọi là cảm ứng từ vị trí xét, kí hiệu là B F B= Il - Giáo viên giới thiệu đơn vị cảm ứng từ gợi ý cho học sinh thông qua biểu thức để xác định đơn vị cảm ứng từ - Cảm ứng từ là đại lượng véc tơ hay là đại lượng vô hướng? Ban GV: Tạ Hồng Sơn daãn mang doøng dieän ñaët vuoâng - HS tiếp thu khái niệm cảm ứng góc với đường cảm ứng từ từ B điểm đó và tích cường độ dòng điện và chiều dài đoạn dây dẫn đó F B= Il Đơn vị cảm ứng từ - Học sinh nắm đơn vị cảm ứng từ là Tesls (T); - VÐc t¬ c¶m øng tõ B t¹i mét ®iÓm: + Đặc trưng cho từ trường phương diễn tác dụng lực + Điểm đặt: điểm xét - GV yờu cầu HS đọc SGK để + Hướng: trùng với từ trường nắm cỏc đặc điểm vecto cảm điểm đó + §é lín: B = F/Il ứng từ B Trong hệ SI đơn vị cảm ứng từ là tesla (T) 1N 1T = 1A.1m Véc tơ cảm ứng từ Véc tơ cảm ứng từ B ñieåm: + Có hướng trùng với hướng từ trường điểm đó F - GV nêu định nghĩa phần tử dòng - Học sinh nắm khái niệm + Có độ lớn là: B = vector phần tử dòng điện Il cùng Il điện I l là vecto cùng hướng với hướng với dòng điện đoạn Biểu thức tổng quát lực từ dòng điện và có độ lớn là I.l dây dẫn Từ công thức - Học sinh nắm công thức F Ampère để xác định lực từ - Lực từ F tác dụng lên phần tử B F B I l F vì trường hợp tổng quát: I l dòng điện I l đặt từ trường F Il X B hay F = IlBsin, với vuông góc với mặt phẳng chứa B đề u , taï i đó coù caû m ứ n g từ laø : B là góc tạo hai vector cảm + Ñieåm ñaët taïi trung ñieåm cuûa l; và I l nên độ lớn lực từ: ứng từ và phần tử dòng điện F = IlBsin, với là góc tạo + Phương vuông góc với l và B ; hai vector cảm ứng từ và phần tử + Ù Chieàu tuaân theo qui taùc baøn dòng điện tay traùi; - Giáo viên kết luận vấn đề sách giáo khoa: Lực từ F có điểm - Học sinh tiếp thu và ghi nhận đặt trung điểm đoạn dây kiến thức dẫn, có phương vuông góc với Il , B có chiều tuân theo quy tắc bán tay trái và có độ lớn xác định biểu thức: F = IlBsin Hoạt động 5: Củng cố, dặn dò - Đặc điểm từ trường - Phương, chiều lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện - Công thức lực từ theo B - Làm các bài tập: 6, SGK IV RÚT KINH NGHIỆM SAU TIẾT DẠY Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com + Có độ lớn F = IlBsinα với là góc tạo hai vector cảm ứng từ và phần tử dòng điện (7) Giáo án Vật Lý 11 Tiết 57+ 58 Ban GV: Tạ Hồng Sơn BÀI TẬP I MỤC TIÊU Kiến thức - Giúp học sinh củng cố, khắc sâu kiến thức lực từ, cảm ứng từ, nắm công thức cảm ứng từ và công thức tính lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện đặt từ trường Kỹ - vận dụng công thức F = IlBsinα để giải các bài tập lực từ, cảm ứng từ Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia giải bài tập II CHUẨN BỊ Giáo viên - Các bài tập SGK và số bài tập chọn lọc lực từ Học sinh - ôn các kiến thức lực từ, cảm ứng từ, làm trước nhà các bài tập SGK và SBT III CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung Hoạt động 1: kiểm tra bai cũ GV đặt câu hỏi kiểm tra bài cũ: - HS nghe giáo viên đặt câu hỏi Câu hỏi: kiểm tra bài - GV gọi HS lên trả lời - Phương, chiều và độ lớn lực từ tác dụng lên dây dẫn mang - GV gọi HS nhận xét - Học sinh lên trả lời - HS nhận xét câu trả lời dòng điện xác định ntn? - GV nhận xét và cho điểm - HS nghe GV nhận xét Hoạt động 2: Hệ thống kiến thức I Hệ thống kiến thức và phương pháp giải bài tập - GV giới thiệu dạng bài tập - HS nghe GV giới thiệu các Dạng: Xác định lực từ tác dụng thường gặp bài tập dạng bài tập lên dây dẫn mang dòng điện - Lực từ F tác dụng lên phần tử dòng điện I l đặt từ trường - GV yêu cầu HS nêu các đặc - HS nhớ lại kiến thức đã học để điểm lực từ tác dụng lên dây trả lời câu hỏi: điểm đặt, phương dẫn mang dòng điện: Phương, chiều và độ lớn lực từ chiều, độ lớn và các trường hợp đặc biệt đều, đó có cảm ứng từ là B : + Ñieåm ñaët taïi trung ñieåm cuûa l; + Phương vuông góc với l và B ; + Ù Chieàu tuaân theo qui taùc baøn tay traùi; + Có độ lớn F = IlBsinα với là góc tạo hai vector cảm ứng từ và phần tử dòng điện Fmin sin dây A B Fmax I B.l B, l 90o Hoạt động 3: Giải bài tập Bài 1: Một đoạn dây dẫn dài l = Giải 0,5m đặt từ trường cho dây dẫn hợp với vecto cảm - HS ghi chép bài tập vào vở, tiến Theo công thức Amper, ta có: hành đọc và phân tích bài toán F = IlBsinα ứng từ B góc 45o Biết cảm F 4.102 ứng từ B= 2.10-3 T và dây dẫn - HS lên bảng giải bài tập I 56,7 A B.l.sin -2 3 chịu lực từ là F = 4.10 N 2.10 0,5 Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (8) Giáo án Vật Lý 11 Ban GV: Tạ Hồng Sơn Tính cường độ dòng điện - HS vận dụng công thức Ampe dây dẫn tính được: - GV yêu cầu HS đọc và tóm tắt F 4.102 I 56,7 A B.l.sin bài toán 3 2.10 0,5 - GV gọi HS lên bảng giải bài tập - GV hướng dẫn HS sử dụng công thức Amper để giải bài tập - HS ghi kết bài toán vào - GV kết luận bài toán Giải Bài 2: Một đoạn dây dẫn đặt từ trường cường độ dòng - HS ghi chép bài tập vào vở, tiến điện dây là I thì lực từ tác hành đọc và phân tích bài toán dụng lên dây là F = 9.10-2 N Nếu cường độ dòng điện là I/ = 3I Thì - HS lên bảng giải bài tập lực từ tác dụng là bao nhiêu? - HS tính : F = IlBsinα = 9.10-2N - GV yêu cầu HS đọc và tóm tắt Và F/ = I/.B l sinα bài toán - GV gọi HS lên bảng giải bài tập Ta có: F = IlBsinα = 9.10-2N Và F/ = I/.B l sinα Có I/ = 3I thì F/ = 3.F = 3.9.10-2 = 27.10-2N - HS tính F/ = 3.F = 3.9.10-2 = - GV yêu cầu HS tính lực từ 27.10-2N có dòng điện I và là I/ , so sánh để tìm F/ Bài 3: Hai ray nằm ngang song song cách l = 10 cm đặt từ trường thẳng đứng có B = 0,1T Một kim loại đặt trên ray và vuông góc với ray Nối ray với nguồn điện có E = 12V.r = Điện trở kim loại và dây nối là R = Tính lực từ tác dụng lên - GV yêu cầu HS đọc và tóm tắt bài toán - GV gọi HS lên bảng giải bài tập - GV yêu cầu HS tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn Giải - HS ghi chép bài tập vào vở, tiến - Dòng điện chạy qua dây dẫn là dòng điện chạy qua hành đọc và phân tích bài toán ray - HS lên bảng giải bài tập E 12 I 2A R r 1 - Lực từ tác dụng lên - HS tính cường độ dòng điện là: xác định là: E 12 I 2A R r 1 F = IlB = 0,1 0,1 = 0,02N - HS tính lực từ tác dụng là: - GV yêu cầu HS sử dụng công F = IlB = 0,1 0,1 = 0,02N thức tính lực từ để tìm kết Bài 4: Treo đoạn dây dẫn có chiều dài l =5cm, khối lượng 5g hai sợi dây mảnh, nhẹ cho dây dẫn nằn ngang Biết cảm ứng từ hướng thẳng đứng xuống và có độ lớn B= 0,5T và dòng điện qua dây dẫn là I = 2A Tính góc lệch dây treo so Giải - HS ghi chép bài tập vào vở, tiến hành đọc và phân tích bài toán - Các lực tác dụng lên dây có dòng điện I là: P, T , F - HS lên bảng giải bài tập Khi dây nằm cân thì - HS xác định lực tác dụng lên dây P T F là: P, T , F Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (9) Giáo án Vật Lý 11 Ban GV: Tạ Hồng Sơn với phương thẳng đứng, lấy g = 10m/s2 - HS viết PT: P T F Từ hình vẽ, ta có: F I B.l 2.0,05.0,5 tan 1 P m.g 0,005.10 - GV yêu cầu HS đọc và tóm tắt bài toán HS tính biểu thức và tìm được: - GV gọi HS lên bảng giải bài tập - GV yêu cầu HS xác định tất tan F I B.l 2.0,05.0,5 P m.g 0,005.10 các lực tác dụng lên dây 45o - GV yêu cầu HS viết PT cân lực dây nằm cân - GV yêu cầu HS dựa vào hình vẽ để tìm góc M A 45o B α α T α P F α α B Giải N F B f ms C D P N - Các lực tác dụng lên MN là: - HS ghi chép bài tập vào vở, tiến P, N , F , f ms hành đọc và phân tích bài toán -Áp dụng quy tắc bàn tay trái thì F có chiều hình vẽ Theo định luật II Niu– tơn, ta có - HS lên bảng giải bài tập P N F F ms m.a Bài 5: Hai kim loại AB và CD đặt song song nằm ngang cách 20cm, hai đầu nối với nguồn điện chiều I = 10A Gác trên hai này là kim loại MN có khối lượng 10g, cho MN vuông góc AB và CD, hệ thông đặt từ trường có cảm ứng từ hướng từ lên có B= 0,2T Hệ số ma sát và ray là 0,2, lấy g = 10m/s2 tính gia tốc MN HS viết PT theo định luật II Niu - GV yêu cầu HS đọc và tóm tắt – tơn: P N F F ms m.a bài toán - Chiếu phương trình lên phương chuyển động, ta có: F – fms = ma - HS sử dụng phép chiếu PT lên - Chiếu PT lên phương thẳng trục để tìm PT: F – fms = ma đứng N–P=0 - GV yêu cầu HS xác định các lực có: fms = N = m.g tác dụng lên MN - GV yêu cầu HS viết PT định luật Vậy I.B.l - m.g = ma II Niu – tơn I B.l mg - GV yêu cầu HS sử dụng phương HS biến đổi để tìm biểu Suy ra: a 2m / s2 m pháp động lực học để giải và tìm thức: a I B.l mg 2m / s2 gia tốc a m - GV gọi HS lên bảng giải bài tập Hoạt động 4: Củng cố, dặn dồ - Nắm công thức tính lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện đặt từ trường - Nắm quy tắc bàn tay trái để xác định lực từ - Đọc và chuẩn bị bài: Từ trường dòng điện dây dẫn có hình dạng đặc biệt IV RÚT KINH NGHIỆM SAU TIẾT DẠY Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (10) Giáo án Vật Lý 11 Ban GV: Tạ Hồng Sơn Tiết 59 - BÀI 21 TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG CÁC DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT I MỤC TIÊU Kiến thức Phát biẻu cách xác định phương chiều và viết công thức tính cảm ứng từ B của: + Dßng ®iÖn d©y dÉn th¼ng dµi t¹i mét ®iÓm bÊt kú + Dßng ®iÖn ch¹y d©y dÉn uèn thµnh vßng trßn t¹i t©m cña nã +Dßng ®iÖn ch¹y èng d©y h×nh trô dµi t¹i mét ®iÓm bªn lßng èng d©y - Phát biểu nguyên lý chồng chất từ trường Kỹ - Biết vận dụng các biểu thức tính cảm ứng từ Bcủa các loại dòng điện và nguyên lý chồng chất từ trường để giải các bài tập đơn giản Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia xây dựng bài và tìm hiểu kiến thức II CHUẨN BỊ Giáo viên - Các thí nghiệm từ phổ và kim nam châm để xác định hướng cảm ứng từ Học sinh - Ôn lại bài 19, 20; đặc biệt lưu ý đến quan hệ chiều dòng điện và chiều cảm ứng từ III CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung Hoạt động 1: Giới thiệu bài - Xung quanh dây dẫn mang dòng điện có từ trường Tại điểm không gian đó, vecto - HS nghe GV đặt vấn đề vào bài cảm ứng từ B phụ thuộc vào yếu tố nào? - Kết từ lý thuyết và thực nghiệm cho thấy, cảm ứng từ B - HS nhận thức vấn đề cần nghiên điểm M tỉ lệ với cường độ cứu bài học dòng điện gây từ trường, phụ thuộc vào dạng hình học dây dẫn, vị trí điểm xét M và môi trường xung quanh Hoạt động 2: Tìm hiểu từ trường dòng điện dây dẫn thẳng dài - Ta xác định cảm ứng từ B - HS tiếp nhận vấn đề học tập điểm A gây dòng điện có cường độ I chạy dây dẫn thẳng dài hình vẽ - Hình dạng đường sức từ qua A nào? - ChiÒu cña c¸c ®êng søc tõ ®îc xác định theo quy tắc nào? GV yêu cầu HS làm câu C1 I Từ trường dòng diện chạy daây daãn thaúng daøi + Đường sức từ là đường tròn nằm mặt phẵng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm treân daây daãn - Là đường tròn đồng tâm n»m mÆt ph¼ng vu«ng gãc Cảm ứng từ điểm A có: víi d©y dÉn mµ t©m lµ vÞ trÝ gia dây dẫn vớimặt phẳng đó + Phương: B OA Chiều xác định theo quy tắc + Chieàu ủửụứng sửực tửứ ủửụùc xaực ủũnh n¾m bµn tay ph¶i theo qui taéc naém tay phaûi + Độ lớn cảm ứng từ điểm cách Giáo viên thông báo học sinh biểu Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (11) Giáo án Vật Lý 11 Ban GV: Tạ Hồng Sơn - Học sinh tiếp thu cơng thức tính dây dẫn khoảng r: độ lớn cảm ứng từ dòng I B = 2.10-7 điện I gây M r I -7 B = 2.10 r Trong đó, r là khoảng cách từ điểm xét đến dây dẫn - Học sinh ghi nhận nhiệm vụ học tập - Học sinh dùng quy tắc bàn tay - Giáo viên nhấn mạnh: Giả sử trái để xác định chiều lực từ M đặt dây dẫn có dòng điện I’ tác dụng lên đoạn dây có dòng thì lực từ tác dụng lên dây dẫn có điện I’ chay qua: chiều dài l có dòng điện cường độ + Nếu I và I’ cùng chiều thì tương I’ xác định nào? tác hai dây dẫn là tương tác hút; - Có nhận xét gì chiều lực + Nếu I và I’ ngược chiều thì từ trường hợp I và I’ cùng tương tác chúng là tương tác chiều và ngược chiều? đẩy - Học sinh dùng kiến thức đã học để tìm độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có dòng điện I’ chạy qua: F = 2.10-7II’ r - Giáo viên kết luận vấn đề - Học sinh tiếp nhận và ghi nhớ kiến thức Hoạt động 3: Tìm hiểu từ trường dòng điện chạy dây dẫn uống thành vòng tròn - GV mơ tả thí nghiệm từ - HS nghe GV mơ tả thí nghiệm II Từ trường dòng điện chạy trường dòng điện chạy và nhận thức vấn đề nghiên cứu daây daãn uoán thaønh voøng vòng dây dẫn uống thành vòng troøn tròn hình vẽ + Đường sức từ qua tâm O thức độ lớn cảm ứng từ điểm M, từ đó giáo viên yêu cầu học sinh rút đặc điểm vector cường độ điện trường M - Hãy cho biết đặc điểm ®êng søc tõ sinh bëi dßng ®iÖn ch¹y d©y dÉn uèn thµnh vßng trßn? + Để xác định chiều cảm ứng từ ta vËn dông quy t¾c nµo? - T¹i t©m cña dßng ®iÖn trßn, c¶m vòng tròn là đường thẳng vô hạn hai đầu còn các đường khác là đường cong có chiều di vào + Đường sức từ qua tâm vòng maët Nam vaø ñi maët Baùc cuûa doøng dây là đường thẳng; điện tròn đó +Các đường sức từ không qua Cảm ứng từ tâm O vòng dây tâm dây là đường cong có: + Phương vuông góc với mặt phẳng - HS trả lời: vận dụng quy tắc vào chứa dòng điện Nam Bắc + chiều: xác định theo quy tắc nắm tay phải + Điểm đặt: tâm vòng dây; + Độ lớn cảm ứng từ tâm O ứng từ B có phương, chiều và độ + Phương: Vuụng gúc với mặt I voøng daây: B = 2.10-7 N phẳng chứa vòng dây; lín nh thÕ nµo? R + Chiều: Tuân theo quy vào Nam - Giáo viên thông báo biểu thức Bắc N: số vòng dây tính độ lớn vector cảm ứng từ - Học sinh ghi nhận biểu thức tính I độ lớn cảm ứng từ tâm R: bán kính vòng dây tâm vòng dây: B = 2.10-7 R vòng dây; - NÕu khung d©y t¹o bëi N vßng d©y sÝt th× B = 210-7NI/R - HS ghi nhận công thức: Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (12) Giáo án Vật Lý 11 Ban GV: Tạ Hồng Sơn B = 210-7NI/R Hoạt động 4: Tìm hiểu từ trường dòng điện chạy ống dây dẫn hình trụ GV thông báo ống dây hình trụ có dòng điện chạy qua hình vẽ - Hình dạng các đường sức từ lòng ống dây có dòng điện Iđi vào dây dẫn? - HS trả lời: bên lòng ống dây các đường sức từ là đường thẳng song song cùng chiều và cách - HS trả lời: chiều xác định theo quy tắc nắm tay phải III Từ trường dòng điện chạy oáng daây daãn hình truï + Trong ống dây các đường sức từ là đường thẳng song song cùng chiều và cách Cảm ứng từ điểm lòng ống dây có: + Phương song song trục ống dây + chiều xác định theo quy tắc nắm tay phải + Cảm ứng từ lòng ống dây: - Chiều đường sức từ xác định nào? - Vecto cảm ứng từ điểm lòng ống dây xác định nào? GV thông báo tính B điểm - HS thảo luận và trả lời lòng ống dây B = 410-7 N - HS ghi nhận biểu thức: N I B = 4.10-7 I = 4.10-7nI N l -7 -7 l B = 4.10 I = 4.10 nI l Nếu gọi n là số vòng dây quấn trên đơn vị chiều dài thì n: số vòng dây trên đơn vị N 7 chiều dài, n đó: B 4 10 n.I l Hoạt động 5: Tìm hiểu nguyên lý chồng chất từ trường - Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc - Học sinh tái lại kiến thức để IV Từ trường nhiều dòng lại nguyên lí chòng chất điện trả lời câu hỏi theo yêu cầu ñieän trường giáo viên; Véc tơ cảm ứng từ điểm - Giáo viên giới thiệu hình vẽ, yêu - Học sinh ghi nhận nhiệm vụ học nhieàu doøng ñieän gaây baèng cầu học sinh xác định các vector tập, làm việc theo nhóm; cảm ứng từ I1 và I2 gây - Học sinh thảo luận theo nhĩm và tổng các véc tơ cảm ứng từ M; kết luận được: Các vector cảm dòng điện gây điểm - Như vậy, M có hai vector ứng từ điểm M phải tuân theo aáy cảm ứng từ, có bao nhiêu nguyên lí chồng chất để đảm bảo B B B B n đường cảm ứng từ qua? M có vector cảm ứng - Như để thoả mãn tính từ (tính các đường các đường cảm ứng từ sức từ điểm từ trường, thì các vector cảm ứng từ này phải tuân - Học sinh ghi nhận biểu thức nguyên lí chồng chất từ trường theo quy tắc nào? - Giáo viên khắc sâu nguyên lí B B1 B2 Bn chồng chất từ trường :Vec tô caûm ứng từ điểm nhiều dòng ñieän gaây baèng toång caùc vec tô cảm ứng từ dòng điện gaây taïi ñieåm aáy Hoạt động 6: Củng cố, dặn dò - Đặc điểm phương chiều độ lớn cảm ứng từ dòng điện thẳng, dòng điện tròn và ống dây - Nguyên lý chồng chất điện trường - Lµm c¸c bµi tËp SGK vµ SBT IV RÚT KINH NGIỆM SAU TIẾT DẠY Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (13) Giáo án Vật Lý 11 Tiết 60 Ban GV: Tạ Hồng Sơn BÀI TẬP I MỤC TIÊU Kiến thức - Giúp học sinh củng cố, khắc sâu kiến thức từ trường dòng điện dây dẫn thẳng dài, vòng dây tròn, ống dây hình trụ và nguyên lý chồng chất từ trường Kỹ - Giải các bài tập tính cảm ứng từ dòng điện và các bài tập nguyên lý chồng chất từ trường và lực tương tác hai dòng điện song song dài vô hạn Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia giải bài tập II CHUẨN BỊ Giáo viên - Các bài tập SGK và số bài tập chọn lọc nguyên lý chồng chất từ trường Học sinh - Làm các bài tập cảm ứng từ dòng điện và số bài tập theo yêu cầu GV III CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung Hoạt động 1: kiểm tra bai cũ GV đặt câu hỏi kiểm tra bài cũ: - HS nghe giáo viên đặt câu hỏi Câu hỏi kiểm tra bài - GV gọi HS lên trả lời Nêu đặc điểm ( phương, chiều, độ lớn) cảm ứng từ trong: dòng - GV gọi HS nhận xét - Học sinh lên trả lời - HS nhận xét câu trả lời điện thẳng dài, vòng dây tròn và - GV nhận xét và cho điểm ống dây hình trụ? - HS nghe GV nhận xét Hoạt động 2: Hệ thống kiến thức I Hệ thống kiến thức và phương pháp giải bài tập - GV giới thiệu dạng bài tập - HS nghe GV giới thiệu các Dạng 1: xác định cảm ứng từ thường gặp bài học dạng bài tập các dòng điện đặc biệt: - Dßng ®iÖn th¼ng dµi: I B 2.107 r - Dßng ®iÖn trßn: - GV yêu cầu HS nhắc lại các - HS nhớ lại kiến thức đã học để I công thức tính cảm ứng từ các trả lời B 2 107 N ( t¹i t©m O) R dòng điện bài học - Trong ống dây hình trụ : 7 B = 4 10 nI - GV yêu cầu HS nhắc lại nguyên - HS nhắc lại nội dung và biểu Dạng 2: Xác định từ trường tổng lý chồng chất từ trường thức nguyên lý chồng chất từ hợp nhiều dòng điện gây trường -Áp dông sù chång chÊttõ trường B B1 B B - GV giới thiệu công thức tính lực từ tác dụng lên dòng điên - HS ghi nhớ để vận dụng giải bài hai dây dẫn thẳng song song dài tập vô hạn Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com Dïng qui t¾c h×nh b×nh hµnh hoÆc ®a gi¸c lùc Dạng 3: Xác định lực tương tác hai dòng điện thẳng song song với - Dùng công thức I I F 2.107 l r Trong đó: r (m) , l(m) là khoảng (14) Giáo án Vật Lý 11 Ban GV: Tạ Hồng Sơn cách và chiều dài hai dây dãn Hoạt động 3: Giải bài tập - GV yêu cầu HS vẽ hình để - HS vẽ hình xác định phương, chiều các vecto cảm ứng từ dòng điện Baøi trang 133 Giả sử các dòng điện đặt maët phaüng nhö hình veõ - Xác định phương chiều và độ Yeâu caàu hoïc sinh xaùc ñònh lớ n cuû a vaø B B taïi O2 phương chiều và độ lớn B1 vaø B2 taïi O2 - Xác định phương chiều và độ - Yêu cầu học sinh xác định lớn véc tơ cảm ứng từ tổng phương chiều và độ lớn hợp B O2 véc tơ cảm ứng từ tổng hợp B taïi O2 - GV hướng dẫn HS sử dụng - HS sử dụng nguyên lý chồng chất nguyên lý chồng chất từ trường từ trường xác định: để xác định phương, chiều và độ lớn cảm ứng từ tổng hợp B = B1+ B2 = 10-6+ 6,28.10-6 = 7,28.10-6(T) O2 - GV yêu cầu HS vẽ - Yeâu caàu hoïc sinh laäp luaän để tìm vị trí điểm M Cảm ứng từ B1 dòng I1 gây taïi O2 coù phöông vuoâng goùc với mặt phẵng hình vẽ, có chiều hướng từ ngoài vào và có độ lớn I B1 = 2.10-7 = 2.10-7 = 10-6(T) 0,4 r Cảm ứng từ B2 dòng I2 gây taïi O2 coù phöông vuoâng goùc với mặt phẵng hình vẽ, có chiều hướng từ ngoài vào và có độ lớn I B1 = 2.10-7 = 2.10-7 R2 0,2 = 6,28.10-6(T) Cảm ứng từ tổng hợp O2 B = B1 + B2 Vì B1 vaø B2 cuøng pöông cuøng chieàu neân B cuøng phöông, cuøng chiều với B1 và B2 và có độ lớn: B = B1+ B2 = 10-6+ 6,28.10-6 = 7,28.10-6(T) Baøi trang 133 Giả sử hai dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, doøng I1 ñi vaøo taïi A, doøng I2 ñi vaøo taïi B Xét điểm M đó cảm ứng từ tổng hợp hai dòng I1 và I2 gây laø: - HS vẽ hình - Lập luận để tìm vị trí điểm M - GV hướng dẫn HS sử dụng nguyên lý chồng chất từ trường - HS làm theo hướng dẫn GV xác định vị trí cần tìm M B = B1 + B2 = => B1 = - B2 Để B1 và B2 cùng phương thì M phải nằm trên đường thẳng nối A và B, để B1 va B2 ngược chiều thì M phải nằm đoạn thẳng nối A và B Để B1 và B2 - Lập luận để tìm quỹ tích các độ lớn thì Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (15) Giáo án Vật Lý 11 Ban GV: Tạ Hồng Sơn Yêu cầu học sinh lập luận để điểm M tìm quyõ tích caùc ñieåm M - GV kết luận bài toán 2.10-7 - HS ghi chép bài giải vào Bài tập: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt song song không khí cách 10m biết I1 M I2 dòng điện hai dây dẫn cùng chiều và có độ lớn I2 = I2 = B d 10A B1 I1 a/ Tính cảm ứng từ điểm M I1 cách dây là 2m và dây hai là - HS ghi chép bài tập vào 12m b/ Tính cảm ứng từ điểm N - HS vẽ hình và xác định cảm ứng cách dây là 6m và cách dây từ dòng điện I1 và dòng I2 gây là 8m M - GV cho HS chép bài tập - Yêu cầu HS tiến hành đọc và - HS vận dụng nguyên lý chồng phân tích bài tập chất từ trường để xác định: BM B1 B2 - GV yêu cầu HS vẽ hình để xác 106 0,167.106 1,167.106 T định phương, chiều và độ lớn cảm ứng từ các dòng điện I1 và I2 gây M B1 - GV yêu cầu HS vận dụng nguyên lý chồng chất từ trường để tìm cảm ứng từ tổng hợp M I1 B2 I2 I1 B I1 I1 I I = 2.10-7 ( AB AM ) AM => AM = 30cm; BM = 20cm Quỹ tích điểm M nằm trên đường thẳng song song với hai dòng điện, cách dòng điện thứ 30cm và cách dòng thứ hai 20cm Giải a/ Gọi B1 , B là cảm ứng từ I1 và I2 gây M - Điểm đặt: M Phương, chiều hình vẽ Độ lớn: B 2.107 I1 106 T B1 r1 có: B2 - Điểm đặt: M - Phương, chiều hình vẽ Độ lớn: B 2.107 có: I2 0,167.106 T r2 Cảm ứng từ tổng hợp M là: BM B1 B2 106 0,167.106 1,167.106 T / / b/ Gọi B1 , B là cảm ứng từ I1 và I2 gây N - Điểm đặt: N - Phương, chiều hình vẽ / - Độ lớn: B / 2.107 I1 106 T B1 có: r /1 - Điểm đặt: N - Phương, chiều hình vẽ / I B có: - Độ lớn: B2 / 2.107 2/ 106 T r2 - GV yêu cầu HS vẽ hình để xác định phương, chiều và độ lớn - HS vẽ hình và xác định cảm ứng cảm ứng từ các dòng điện từ dòng điện I1 và dòng I2 gây Cảm ứng từ tổng hợp M là: N I1 và I2 gây N 2 BN B1/ B2 / 0,42.106 T - GV yêu cầu HS vận dụng - HS vận dụng nguyên lý chồng nguyên lý chồng chất từ trường chất từ trường để xác định: 2 để tìm cảm ứng từ tổng hợp BN B1/ B2 / 0,42.106 T N Hoạt động 4: Củng cố, dặn dò - Nắm công thức tính cảm ứng từ các dòng điện: thẳng dài, vòng dây tròn và ống dây hình trụ - Nắm phương pháp giải bài toán nguyên lý chồng chất từ trường - Đọc và chuẩn bị bài: Lực Lo – ren – xơ IV RÚT KINH NGHIỆM SAU TIẾT DẠY Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (16) Giáo án Vật Lý 11 Tiết 61 - BÀI 22 Ban GV: Tạ Hồng Sơn LỰC LO- REN – XƠ I MỤC TIÊU Kiến thức - Phát biểu lực lo-ren-xơ là gì và nêu các đặc trưng phương chiều và độ lớn lực lo-ren-xơ - Nêu các đặc trưng chuyển động hạt diện tích điện trường đều, viết công thức tính bán kính đường tròn quỹ đạo Kỹ - Vận dụng công thức tính lực lo-ren-xơ và đặc điểm chuyển động hạt điện tích điện trường để giải cỏc bài tập SGK Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia học tập, tìm hiểu kiến thức II CHUẨN BỊ Giáo viên - Chuẩn bị các đồ dùng dạy học chuyển động hạt tích điện từ trường Học sinh - Ôn lại chuyển động tròn đều, lực hướng tâm và định lí động năng, cùng với thuyết electron dòng điện kim loại III CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung Hoạt động 1: Giới thiệu bài - Từ trường tác dụng lực từ lên - HS nghe GV đặt vấn đề vào bài dòng điện đặt nó Vậy từ trường có tác dụng lực từ lên hạt mang điện chuyển động từ trường hay không? Hôm ta - HS nhận thức vấn đề cần nghiên cứu bài học nghiên cứu Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm và các đặc điểm lực Lo – ren – xơ - Giáo viên yêu cầu học sinh nêu - Học sinh trả lời câu hỏi theo yêu chất dịng điện kim cầu giáo viên: Bản chất I Lực Lo-ren-xơ loại? dòng điện kim loại là dòng chuyển dời có hướng các hạt Định nghĩa lực Lo-ren-xơ electron tự - Khi dây dẫn có dòng điện chạy -Học sinh trả lời : Khi dây dẫn có qua đặt từ trường, thì dây dòng điện chạy qua đặt từ - Moïi haït mang ñieän tích chuyeån dẫn chịu tác dụng lực từ Vậy trường thì chịu tác dụng lực động từ trường, chất lực từ tác dụng lên từ, hướng lực từ tuân theo quy chịu tác dụng lực từ Lực này dây dẫn là gì? tắc bàn tay trái gọi là lực Lo-ren-xơ - Giáo viên thông báo: Bản chất lực từ tác dụng lên dây dẫn có dòng điện chạy qua là tổng hợp lực từ tác dụng lên các electron chuyển động có hướng tạo thành dòng điện - Học sinh ghi nhận kiến thức : Bản chất lực từ tác dụng lên dòng điện là tổng hợp lực từ tác dụng lên các hạt tải chuyển động vật dẫn - Học sinh nắm khái niệm Xác định lực Lo-ren-xơ - Giáo viên giới thiệu khái niệm lực Lorentz là lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động lực Lorentz từ trường - GV nêu tác dụng lực từ lên - Lực Lo-ren-xơ từ trường có các electron rọi lên màn - HS lĩnh hội Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (17) Giáo án Vật Lý 11 Ban GV: Tạ Hồng Sơn hình làm hình ảnh trên màn hình cảm ứng từ B tác dụng lên bị nhiễu loạn - Làm nào để xác định - HS thảo luận Cách xác định lực haùt ủieọn tớch q0 chuyeồn ủoọng vụựi Lo-ren-x¬? Lo-ren-x¬ vaän toác v : - Ta đã biết các êlêctron kim loại chuyển dời ngược chiều + Có phương vuông góc với v và dòng điện, tiện lí - HS nghe GV giảng bài ; B gi¶i vµ cã thÓ më réng kÕt qu¶ cho + Coù chieàu theo qui taéc baøn tay mội trường hợp, ta coi dòng điện d©y dÉn lµ dßng chuyÓn dêi trái: để bàn tay trái mở rộng theo chiÒu dßng ®iÖn cña c¸c h¹t cho từ trường hướng vào lòng ®iÖn tÝch q0 = + e bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón - Lùc tõ t¸c dông lªn pghÇn tö v q0 > vaø giữ a laø chieà u cuû a HS thảo luận và tr¶ lêi dßng ®iÖn I l = I M M cã phương, chiều và độ lớn xác định Độ lớn F = IBlsin ngược chiều v q0 < Lúc đó nh thÕ nµo? chiều lực Lo-ren-xơ là chiều - Nếu giả thiết từ trường là ngón cái choãi ra; Lùc tõ lµ tæng hîp c¸c lùc Lo-ren+ Có độ lớn: f = |q0|vBsinα x¬ t¸c dông lªn c¸c h¹t ®iÖn tÝch q0 chuyển động với cùng vận tốc - HS theo dõi bài giảng v t¹o thµnh dßng ®iÖn theo chiÒu v ( h×nh vÏ 22.1) Nh vËy lùc tõ tổng hợp phân chia cho các h¹t ®iÖn tÝch - NÕu gäi N lµ tæng sè h¹t ®iÖn - HS thảo luận và trả lời: tÝch phÇn tö dßng ®iÖn th× lùc Lo-ren-x¬ t¸c dông lªn mçi F Il f = sin (22.1) hạt điện tích xác định N N thÕ nµo? - Gọi n0 là mật độ hạt điện tích d©y dÉn cã tiÕt diÖn S th× tæng sè h¹t ®iÖn tÝch N thÓ - Tr¶ lêi: N =n0V = n0Sl tích V xác định nào? - Thông báo: Cường độ dòng điện ch¹y d©y dÉn thêi gian q t lµ I = , đó q = - Nghe GV lập luận, rút biểu thøc tÝnh I= q0(Svn0) t n0Svt.q0 Vậy cường độ dòng điện I xác định nào? - Lµm viÖc c¸ nh©n rót biÓu thøc tÝnh lùc Lo-ren-x¬: - Tõ biÓu thøc 22.1 h·y rót biÓu f = q0vBsin (22.2) thøc tÝnh lùc Lo-ren-x¬? ( lµ gãc hîp bëi vÐc t¬ B vµ v) - GV hướng dẫn HS so sánh hướng - So sánh hướng: Khi q0 > các véc tơ l và v cùng hướng và ngược phô thuéc vµo ®iÖn tÝch q l¹i q0 < - GV gîi ý cho HS rót kÕt luËn - HS rút kết luận: - Lùc Lo-ren-x¬ t¸c dông lªn h¹t vÒ lùc Lo-ren-x¬ mang điện tích q0 chuyển động với vận tốc v từ trường B có: - Kết luận phương, chiều và độ + Điểm đặt: điện tích lín cña lùc Lo-ren-x¬ + Phương: Vuông góc với mặt Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (18) Giáo án Vật Lý 11 Ban GV: Tạ Hồng Sơn ph¼ng ( v , B ) + Chiều: Xác định quy tắc bµn tay tr¸i + §é lín: f = q vBsin - Tr¶ lêi c©u hái C1, C2 - Nªu c©u hái C1, C2 Hoạt động 2: Tìm hiểu chuyển động hat điện tích từ trường - GV yêu cầu HS đọc SGK để rút - HS đọc SGK II Chuyển động hạt điện nhận xét: hạt điện tích tích từ trường chuyển động tác dụng Chuù yù quan troïng lực Lo- ren- xơ thì độ lớn vận tốc hạt không đổi, chuyển - Nếu hạt điện tích chuyển động hạt là chuyển động động tác dụng lực Lo – ren – xơ thì chuyển động - Hãy viết phương trình hạt hạt là chuyển động điện tích q0, khối lượng m chuyển - Th¶o luËn nhãm động từ trường đều, giả + Theo định luật II Niu tơn: Chuyển động hạt điện thuyết vận tốc hạt vuông góc f ma tích từ trường với từ trường và hạt chịu tác dụng từ trường? + Chọn hệ tọa độ Oxyz, cho + Chọn hệ tọa độ nào? cảm ứng từ B hướng dọc theo trục - Chuyeồn ủoọng cuỷa haùt ủieọn tớch Oz, nÕu gäi thµnh phÇn gia tèc là chuyển động phẵng mặt + Nhận xét gì chuyển động theo phương z là a thì a = phaỹng vuoõng goực vụựi tửứ trửụứng z z hạt từ trường đều? vz= const V× lĩc ®Çu t =0 th× v0z= Trong mặt phẵng đó lực Lo , vz=0 ( vÐc t¬ vËn tèc ban ®Çu ren-xơ f luôn vuông góc với - Thông báo: Trong mặt phẳng đó, luôn vuông góc với B ) nghĩa là lùc Lo-ren-x¬ lu«n vu«ng gãc víi vÐc t¬ vËn tèc lu«n n»m mỈt vận tốc v , nghĩa là đóng vai trò véc tơ vận tốc, nên nó đóng vai trò phẳng 0xy lực hướng tâm: là lực hướng tâm Vì độ lớn HS rút kết luận: Chuyển động mv vận tốc không đổi nên bán kính R hạt điện tích là chuyển động f= = |q0|vB R quỹ đạo không đổi, nên quỹ phẳng mặt phẳng vuông góc đạo hạt điện tích từ với từ trường, lực Lo-en-xơ là lực Keỏt luaọn: Quyừ ủaùo cuỷa moọt haựt hướng tâm f=mv2/R = q vB ủieọn tớch moọt tửứ trửụứng trường là đường tròn đều, với điều kiện vận tốc ban (22.5) - HS vËn dơng c«ng thøc 22.5 đầu vuông góc với từ trường, là - Hái: B¸n kÝnh R cña h¹t ®iÖn mv đường tròn nằm mặt tích xác định theo công thức R q0 B phẵng vuông góc với từ trường, nµo? coù baùn kín mv R= - GV hướng dẫn HS trả lời câu C3 - Tr¶ lêi c¸c c©u hái C3, C4 | q0 | B C3 và C4 Hoạt động 4: Củng cố, dặn dò - Nắm định nghĩa lực Lo – ren – xơ và biểu thức - Nắm cách xác định phương, chiều lực Lo – ren –xơ - Làm các bài tập 7, SGK và các bài tập SBT IV RÚT KINH NGHIỆM SAU TIẾT DẠY Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (19) Giáo án Vật Lý 11 Tiết 62 Ban GV: Tạ Hồng Sơn BÀI TẬP I MỤC TIÊU Kiến thức - Giúp học sinh củng cố, khắc sâu kiến thức các đặc điểm lực Lo – ren –xơ: phương, chiều và độ lớn, nắm công thức tính bán kính hạt điện tích chuyển động từ trường Kỹ - Giải các bài tập lực Lo – ren – xơ và các bài tập liên quan Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia giải bài tập II CHUẨN BỊ Giáo viên - Các bài tập SGK và số bài tập chọn lọc lực Lo – ren – xơ Học sinh - Làm các bài tập lực Lo – ren – xơ và số bài tập theo yêu cầu GV III CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung Hoạt động 1: kiểm tra bài cũ GV đặt câu hỏi kiểm tra bài cũ: - HS nghe giáo viên đặt câu hỏi Câu hỏi kiểm tra bài - GV gọi HS lên trả lời Lực Lo – ren – xơ là gì? Viết công thức và phát biểu quy tắc bàn tay - GV gọi HS nhận xét - Học sinh lên trả lời - HS nhận xét câu trả lời trái cho lực Lo – ren – xơ ? - GV nhận xét và cho điểm - HS nghe GV nhận xét Hoạt động 2: Hệ thống kiến thức I Hệ thống kiến thức và phương - GV giới thiệu dạng bài tập - HS lắng nghe GV giới thiệu các pháp giải bài tập thường gặp bài học dạng bài tập lực Lo – ren – xơ Lực Lo – ren - xơ - §é lín f = q.v.B.sin - Phương: vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng ( v; B ) - GV yêu cầu HS nhắc lại các đặc - HS nhớ lại các đặc điểm lực - ChiÒu: Theo qui t¾c bµn tay tr¸i ( h¹t mang ®iÖn dương) điểm lực Lo – ren – xơ Lo – ren – xơ để trả lời Chó ý: Lùc hướng t©m v2 Fht m R R- bán kính quỹ đạo - GV yêu cầu HS nhắc lại công Hạt điện tích qo, khối lượng m thức tính bán kính quỹ đạo tròn mv - HS công thức: R = điện tích chuyển động tròn | q0 | B v chuyển động với vận tốc đầu vuông góc với từ trường B là chuyển động tròn có bán mv kính: R = | q0 | B Hoạt động 3: Giải bài tập Baøi 7/ 138 - sgk a) Tốc độ prôtôn: - Yêu cầu học sinh viết biểu - Viết biểu thức tính bán kính mv thức tính bán kính quỹ đạo quỹ đạo chuyển động hạt từ Ta coù R = |q|B chuyển động hạt từ đó suy đó suy tốc độ hạt tốc độ hạt Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (20) Giáo án Vật Lý 11 Ban - Yêu cầu học sinh viết biểu - Viết biểu thức tính chu kì thức tính chu kì chuyển động chuyển động hạt và thay số hạt và thay số để tính T để tính T GV: Tạ Hồng Sơn | q | B.R 1,6.10 19.10 2.5 m 9,1.10 31 = 4,784.106(m/s) b) Chu kì chuyển động proâtoân: 2R 2.3,14.5 T= = 6,6.10-6(s) v 4,784.10 v = Bài1: Hạt electron với vận tốc đầu 0, gia tốc qua hiệu điện 400V Tiếp đó, nó dẫn vàomột miền có từ trường với B v ( v là vận Giải tốc electron) Quỹ đạo - HS ghi chép bài tập vào vở, tiến electron đó là đường hành đọc và phân tích bài tập - Sau gia tốc qua hiệu điện tròn bán kính R = cm Xác U = 400 V Vận tốc định cảm ứng từ B 2.e.U - HS tính vận tốc elec tron electron: v - GV cho HS chép bài tập m - Yêu cầu HS tiến hành đọc và 2.e.U Bán kính quỹ đạo tròn từ biểu thức: v phân tích bài tập trường electron cho bởi: m - GV yêu cầu HS tính vận tốc m.v m.v m 2eU R B electron e.B e.R e.R m - GV yêu cầu HS tính cảm ứng từ từ các kiện bài toán Bài 2: Một điện tích khối lượng m = 1mg, tích điện lượng 10 C bay vuông góc vào từ trường có dộ lớn B = 0,8T thì chịu tác dụng lực là 1,6 mN a/ Tính độ lớn vận tốc điện tích b/ Khi vận tốc điện tích là 300 m/s thì nó chịu lực tác dụng là bao nhiêu? c/ Bỏ qua trọng lực, tính tỉ số bán kính quỹ đạo điện tích trường hợp a và b - GV cho HS chép bài tập - Yêu cầu HS tiến hành đọc và phân tích bài tập - GV yêu cầu HS tính vận tốc electron - GV yêu cầu HS tính độ lớn lực Lo – ren – xơ - GV yêu cầu HS tính tỉ số bán R kính R2 - HS tín cảm ứng từ B B m 2U 9,1.1031 2.400 0,96.103 T e R 1,6.1019 7.10 - HS ghi chép bài tập vào vở, tiến hành đọc và phân tích bài tập Giải - HS tính vận tốc electron từ công a/ Độ lớn vận tốc điện tích là: thức: Ta có: f = q.v.B.sinvới ) - HS tính độ lớn lực Lo – ren – F 1,6.103 v 200m / s xơ từ công thức: q.B 10.106.0,8 f = q.v.B.sin10.110-6 300.0,8 = 2,4 mN b/ Độ lớn lực Lo – ren – xơ là: f = q.v.B.sin10.110-6 300.0,8 = 2,4 mN R c/ Tính tỉ số R2 - HS tính tỉ số hai bán kính quỹ mv mv Ta có: R1 và R2 đạo: qB qB R1 v1 200 R v 200 R2 v2 300 Lập tỉ số: R2 v2 300 Hoạt động 4: Củng cố, dặn dò - Nắm các đặc điểm lực Lo – ren – xơ : phương, chiều và độ lớn - Làm sô bài tập lực Lo – ren – xơ SBT - Ôn lại các kiến thức chương IV để chuẩn bị tiết ôn tập chương Trường THPT Ngô Quyền – Phú Quý – Bình Thuận Lop11.com (21)