Kết hợp các thí nghiệm vật lý nằm trong chương trình từ học lớp 11 với các thí nghiệm tự chế tạo theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức cho học sinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KẾT HỢP CÁC THÍ NGHIỆM VẬT LÝ NẰM TRONG CHƯƠNG TRÌNH TỪ HỌC LỚP 11 VỚI CÁC THÍ NGHIỆM TỰ CHẾ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

KẾT HỢP CÁC THÍ NGHIỆM VẬT LÝ NẰM TRONG CHƯƠNG TRÌNH TỪ HỌC LỚP 11 VỚI CÁC THÍ NGHIỆM TỰ CHẾ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HOÁ

HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CHO HỌC SINH

Người thực hiện : TRƯƠNG THÙY DIỆU TUYẾT

Khóa : 2010 – 2014 Ngành : SƯ PHẠM VẬT LÝ Người hướng dẫn : ThS NGUYỄN NHẬT QUANG

Đà Nẵng, 05/2014

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 2

NỘI DUNG 5

CHƯƠNG 1: VAI TRÒ CỦA THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 5

1 Th nghiệm Vật l 5

1.1 Kh i niệm 5

1.2 Đặc điểm 5

1.3 Phân loại 6

1.3.1 Th nghiệm biểu diễn 6

1.3.2 Th nghiệm thực hành 7

1.4 Vai trò của th nghiệm Vật l 8

CHƯƠNG 2: CHUẨN KIẾN THỨC KĨ NĂNG PHẦN TỪ HỌC, CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 12

2.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng phần Từ học, chương trình Vật l 11 12

2.1.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng phần Từ học, chương trình Vật l 11, nâng cao 12

2.1.2 Chuẩn kiến thức kĩ năng phần Từ học, chương trình Vật l 11, cơ bản 15

2.2 Hệ thống c c th nghiệm biểu diễn và th nghiệm thực hành phần Từ học, chương trình Vật l 11 17

CHƯƠNG 3: KẾT HỢP HIỆU QUẢ CÁC THÍ NGHIỆM TRONG PHẦN TỪ HỌC, CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 VỚI THÍ NGHIỆM TỰ CHẾ TẠO 18

3.1 C c bài th nghiệm trong chương trình S ch gi o khoa 18

3.1.1 Th nghiệm về tương t c giữa nam châm với nam châm 18

3.1.2 Th nghiệm Ơ-xtét 19

3.1.3 Th nghiệm về từ phổ của nam châm 20

3.1.4 Th nghiệm về từ phổ của dòng điện 22

3.1.5 Th nghiệm x c định thành phần nằm ngang của từ trường Tr i Đất 23

3.1.6 Th nghiệm về hiện tượng tự cảm và năng lượng từ trường 26

3.1.7 Th nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ - x c định chiều dòng điện cảm ứng 29

3.2 Một số th nghiệm tự làm đơn giản trong phần Từ học, chương trình Vật l 11 31

3.2.1 Th nghiệm khung dây có dòng điện đặt trong từ trường 31

3.2.2 Động cơ điện một chiều đơn giản 32

3.2.3 Mô hình minh hoạ cho hiện tượng cảm ứng điện từ 34

3.3 Một số phương ph p tổ chức dạy học t ch cực 36

3.3.1 Phương ph p dẫn dắt nêu vấn đề 37

3.3.2 Làm th nghiệm 38

3.3.3 Tổ chức hoạt động nhóm 40

3.3.4 Cho học sinh làm bài tập th nghiệm (xây dựng phương n thực nghiệm) 41

3.3.5 C c hoạt động kh c 42

3.4 Một số gi o n lên lớp có sử dụng thiết bị th nghiệm trong dạy học 43

3.4.1 Gi o n bài “Khung dây có dòng điện đặt trong từ trường” 43

3.4.2 Gi o n bài “Hiện tượng cảm ứng điện từ Suất điện động cảm ứng” 49

KẾT LUẬN 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Xã hội loài người đang ph t triển nhanh chóng trên mọi lĩnh vực, trong khi đó, Việt Nam vẫn là một nước đang ph t triển Để có thể bắt nhịp với sự ph t triển chung của thế giới, nhân tố quyết định thắng lợi trong sự nghiệp Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước và hội nhập toàn cầu chính là con người Và đây phải là những con người sản phẩm của nền gi o dục mới, đặc biệt là phải đạt tới trình độ:

học để biết, học để làm, học để phát triển

Vì vậy, nền gi o dục cần có sự đổi mới phù hợp về phương ph p dạy học để

có thể đào tạo được những con người đ p ứng được yêu cầu của xã hội Theo Nghị

quyết TW 2 (Khóa VIII) nêu rõ:”Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục đào tạo,

khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh” [9]

Đại hội Đảng lần IX (2001) cũng khẳng định: ”Đổi mới phương pháp dạy và

học phát huy tư duy, sáng tạo và năng lực tự đào tạo của người học, coi trọng thực hành, thực nghiệm, ngoại khóa, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học vẹt, học chay”.[10]

Để nâng cao chất lượng dạy và học thì việc coi trọng thực nghiệm, thực hành

là vô cùng cần thiết Đặc biệt, Vật l là môn khoa học thực nghiệm nên th nghiệm Vật l đóng vai trò rất quan trọng trong nghiên cứu, giảng dạy và học tập Tuy nhiên, thực tế cho thấy việc sử dụng c c th nghiệm trong dạy và học Vật l vẫn chưa đạt hiệu quả cao, phần lớn c c th nghiệm đã bị hư hỏng nhiều

Do đó cần thiết phải hệ thống hóa c c th nghiệm Vật lý cùng c ch tiến hành

th nghiệm, và đề xuất một số phương ph p dạy học sử dụng hiệu quả th nghiệm Đồng thời, đề ra được những th nghiệm Vật l tự làm đơn giản, rẻ tiền sẽ góp phần

ph t huy t nh linh động, t ch cực, s ng tạo trong dạy và học Vật l Với những l do

trên, tôi đã chọn đề tài: “Kết hợp các thí nghiệm Vật lý nằm trong chương trình Từ

học lớp 11 với các thí nghiệm tự chế tạo theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức cho học sinh” làm đề tài khóa luận tốt nghiệp

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu, hệ thống và kết hợp hiệu quả c c th nghiệm nằm trong chương trình với th nghiệm tự chế tạo phần Từ học, Vật l 11

3 Đối tượng nghiên cứu

- C c cơ sở l luận liên quan đến đề tài

- C c th nghiệm Vật l trong phần Từ học, chương trình Vật lý 11

- Hoạt động dạy và học môn Vật l bằng c c th nghiệm, mô hình Vật l

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở l luận và thực tiễn của vấn đề đổi mới phương ph p dạy học Vật l theo hướng ph t huy t nh t ch cực, tự lực của học sinh trong dạy học Vật

lý bậc Trung học phổ thông

- Nghiên cứu cơ sở l luận của việc sử dụng th nghiệm Vật l thực hành

- Nghiên cứu nội dung, chương trình s ch gi o khoa Vật l 11 và c c phương

ph p dạy học theo hướng t ch cực hóa hoạt động nhận thức

- Nghiên cứu c c th nghiệm Vật l trong phần Từ học, s ch gi o khoa Vật l 11

- Xây dựng một số th nghiệm phù hợp với khả năng của học sinh, nội dung bài học, thời gian và điều kiện tiến hành nhằm khai th c vai trò của th nghiệm Vật

lý để nâng cao t nh t ch cực, tự lực của học sinh và hiệu quả trong dạy học phần Từ học

6 Phương pháp nghiên cứu

Những phương ph p nghiên cứu chủ yếu được sử dụng trong khi thực hiện đề tài là:

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu những văn kiện của Đảng, Nhà nước về việc nâng cao chất lượng dạy học

- Nghiên cứu c c s ch, bài b o, tạp ch chuyên ngành, c c luận n, luận văn có liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu vai trò của th nghiệm trong dạy học Vật l

- Nghiên cứu nội dung, chương trình phần Từ học, Vật lý 11 và c c tài liệu khác có liên quan

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Thăm dò, trao đổi kiến với gi o viên c c trường Trung học phổ thông để nắm bắt thực trạng của việc sử dụng th nghiệm, mô hình vật l trong dạy học hiện nay ở c c trường Trung học phổ thông

7 Cấu trúc của đề tài:

PHẦN MỞ ĐẦU

PHẦN NỘI DUNG

Chương 1: Vai trò của th nghiệm trong dạy học Vật l bậc Trung học phổ thông Chương 2: Chuẩn kiến thức kĩ năng trong phần Từ học, chương trình Vật l 11 2.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng phần Từ học, chương trình Vật l 11

2.2 Hệ thống c c th nghiệm biểu diễn và th nghiệm thực hành phần Từ học, chương trình Vật l 11

Chương 3: Kết hợp hiệu quả c c th nghiệm trong phần Từ học, chương trình Vật

lý 11 với th nghiệm tự chế tạo

3.1 C c bài th nghiệm trong chương trình S ch gi o khoa

3.2 Một số th nghiệm tự làm đơn giản trong phần Từ học, chương trình Vật l

11

3.3 Một số phương ph p tổ chức dạy học t ch cực

3.4 Một số gi o n lên lớp có sử dụng thiết bị th nghiệm trong dạy học

KẾT LUẬN

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: VAI TRÕ CỦA THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

Một số đặc điểm của th nghiệm Vật l :

- C c điều kiện của th nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua th nghiệm có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết Mỗi th nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần được x c định rõ: Đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây t c động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan s t, đo đạc để thu nhận c c kết quả của sự t c động

- C c điều kiện của th nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi c c đại lượng kh c được giữ không đổi

- C c điều kiện của th nghiệm phải được khống chế, kiểm so t đúng như dự định nhờ sử dụng c c thiết bị th nghiệm có độ ch nh x c ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân t ch thường xuyên c c yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của c c nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiện c c t nh chất, c c mối quan hệ không được quan tâm)

- Đặc điểm quan trọng nhất của th nghiệm là t nh có thể quan s t được c c biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của c c đại lượng kh c Điều này đạt được nhờ c c gi c quan của con người và sự hỗ trợ của c c phương tiện quan s t, đo đạc

- Có thể lặp lại được th nghiệm Điều này có nghĩa là: Với c c thiết bị th nghiệm, c c điều kiện th nghiệm như nhau thì khi bố tr lại hệ th nghiệm, tiến hành

lại th nghiệm, hiện tượng, qu trình Vật l phải diễn ra trong th nghiệm giống như

ở c c lần th nghiệm trước

1.3 Phân loại

1.3.1 Th nghiệm biểu diễn

Th nghiệm biểu diễn là th nghiệm do gi o viên trình bày ở trên lớp, trong các giờ học tìm hiểu, xây dựng kiến thức mới và có thể có ở c c giờ học củng cố kiến thức của học sinh Căn cứ vào mục đ ch th nghiệm, có thể chia th nghiệm biểu diễn thành 3 loại: Th nghiệm nêu vấn đề, th nghiệm giải quyết vấn đề, th nghiệm củng cố

- Th nghiệm nêu vấn đề là th nghiệm nhằm nêu lên vấn đề cần nghiên cứu, tạo ra tình huống có vấn đề làm tăng hiệu quả của dạy học Với th nghiệm này, khi

gi o viên làm th nghiệm cần nêu bật được vấn đề cần nghiên cứu Th nghiệm này cần đơn giản, tạo ra hiện tượng dễ quan s t để học sinh nhanh chóng nhận ra, tập trung sự chú vào mặt cần quan s t, gây ấn tượng mạnh với học sinh, gây ngạc nhiên, băn khoăn hay thắc mắc với đa số học sinh, chứa đựng yếu tố kh c thường

tr i với suy nghĩ của học sinh Trước khi làm th nghiệm cần dẫn dắt học sinh nhận

ra mâu thuẫn nhận thức từ đó k ch th ch sự tò mò, tạo ra hứng thú, chú cho học sinh, giúp học sinh có thức và muốn tìm hiểu vấn đề đặt ra

- Th nghiệm giải quyết vấn đề là th nghiệm được thực hiện để giải quyết vấn

đề đặt ra sau phần nêu vấn đề Trước khi làm th nghiệm này giáo viên cho học sinh

dự đo n, sau đó kiểm tra dự đo n bằng th nghiệm Trong Vật lý việc dự đo n chỉ được xem là đúng đắn, chân l nếu nó phù hợp với thực tiễn, phù hợp với kết quả th nghiệm Th nghiệm đóng vai trò quyết định trong sự dự đo n đúng hay sai Th nghiệm giải quyết vấn đề bao gồm hai loại th nghiệm: th nghiệm khảo s t và th nghiệm kiểm chứng

+ Th nghiệm khảo s t là th nghiệm tiến hành nghiên cứu vấn đề đặt ra thông qua đó gi o viên hướng dẫn học sinh đi đến kh i niệm cần thiết Th nghiệm này thông thường gi o viên sẽ làm th nghiệm cho học sinh quan s t hiện tượng, sau khi quan s t hiện tượng trực quan gi o viên hướng dẫn học sinh đi đến một kh i niệm nào đó

+ Th nghiệm kiểm chứng là th nghiệm dùng để kiểm tra lại những kết luận được suy ra từ l thuyết Gi o viên làm th nghiệm kiểm tra lại một định luật hay l thuyết nào đó được người kh c đưa ra trước đó Học sinh quan s t trực tiếp và kiểm tra lại điều đã học có ch nh x c không

- Th nghiệm củng cố là th nghiệm dùng để củng cố kiến thức đã nghiên cứu bao gồm cả những th nghiệm nói lên ứng dụng của kiến thức Vật lý trong đời sống

và trong kỹ thuật Sau khi học xong, để củng cố bài học gi o viên làm th nghiệm về những kiến thức đã được học, hoặc một th nghiệm ứng dụng hiện tượng đã được học để học sinh có thể nhớ lâu hơn

1.3.2 Th nghiệm thực hành

Th nghiệm thực hành là th nghiệm do tự tay học sinh tiến hành dưới sự

hướng dẫn của gi o viên Với dạng th nghiệm này có nhiều c ch phân loại, tuỳ theo

căn cứ vào nội dung, t nh chất hay hình thức mà người ta phân loại th nghiệm thực hành

- Căn cứ vào nội dung có thể chia th nghiệm thực hành làm hai loại: Thí nghiệm thực hành định t nh và th nghiệm thực hành định lượng

+ Th nghiệm thực hành định t nh: Loại th nghiệm này có ưu điểm nêu bật bản chất của hiện tượng

+ Th nghiệm thực hành định lượng: Loại th nghiệm này có ưu điểm giúp học sinh nắm được quan hệ giữa c c đại lượng Vật lý một c ch ch nh x c, rõ ràng

- Căn cứ vào t nh chất có thể chia th nghiệm thực hành làm hai loại: Thí nghiệm thực hành khảo s t và th nghiệm kiểm nghiệm

+ Th nghiệm thực hành khảo s t: Loại th nghiệm này học sinh chưa biết kết quả th nghiệm, phải thông qua th nghiệm mới tìm ra được c c kết luận cần thiết Loại th nghiệm này được tiến hành trong khi nghiên cứu kiến thức mới

+ Thí nghiệm kiểm nghiệm: Loại th nghiệm này được tiến hành để kiểm nghiệm lại những kết luận đã được khẳng định cả về l thuyết và thực nghiệm nhằm đào sâu vấn đề hơn

- Căn cứ vào hình thức tổ chức th nghiệm có thể chia th nghiệm thực hành

thành 3 loại: Th nghiệm thực hành đồng loạt, th nghiệm thực hành phối hợp, th nghiệm thực hành c thể

+ Th nghiệm thực hành đồng loạt: Loại th nghiệm này tất cả c c nhóm học sinh đều cùng làm một th nghiệm, cùng thời gian và cùng một kết quả Đây là th nghiệm được sử dụng nhiều nhất hiện nay vì có nhiều ưu điểm như: Trong khi làm

th nghiệm c c nhóm trao đổi giúp đỡ nhau và kết quả trung bình đ ng tin cậy hơn Việc chỉ đạo của gi o viên tương đối đơn giản vì mọi việc uốn nắn, hướng dẫn, sai sót, tổng kết th nghiệm đều được hướng dẫn đến tất cả học sinh Bên cạnh những

ưu điểm, còn một số hạn chế như: Trình độ c c nhóm không đồng đều nên có nhóm vội vàng trong khi thao t c dẫn đến hạn chế kết quả và đòi hỏi nhiều bộ th nghiệm giống nhau gây khó khăn về thiết bị

+ Th nghiệm thực hành phối hợp: Trong hình thức tổ chức này học sinh được chia thành nhiều nhóm kh c nhau, mỗi nhóm chỉ làm th nghiệm một phần đề tài trong thời gian như nhau, sau đó phối hợp c c kết quả của c c nhóm lại sẽ được kết quả cuối cùng của đề tài Ưu điểm của loại th nghiệm này là rèn luyện cho học sinh thức lao động tập thể, k ch th ch tinh thần thi đua làm việc giữa c c nhóm Bên cạnh đó loại th nghiệm này còn có hạn chế là mỗi nhóm không được rèn luyện đầy

đủ c c kĩ năng làm toàn diện th nghiệm Vì vậy cần khắc phục bằng c ch cho c c nhóm luân phiên nhau làm lại th nghiệm

+ Th nghiệm thực hành c thể: Trong hình thức tổ chức này c c nhóm học sinh làm th nghiệm trong cùng thời gian hoặc cùng đề tài nhưng dụng cụ và phương ph p kh c nhau Ưu điểm của loại th nghiệm này là giảm được khó khăn

về bộ th nghiệm Một số hạn chế của loại th nghiệm này là việc hướng dẫn của

gi o viên rất phức tạp Vì vậy hình thức này đòi hỏi t nh tự lực cao nên chỉ th ch hợp cho c c lớp trên

1.4 Vai trò của th nghiệm Vật lý

1.4.1 Th nghiệm có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học

Th nghiệm Vật l có thể được sử dụng trong tất cả c c giai đoạn kh c nhau của tiến trình dạy học như đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề (hình thành

kiến thức, kĩ năng mới ), củng cố kiến thức và kiểm tra, đ nh gi kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của học sinh

1.4.2 Th nghiệm góp phần vào việc phát triển toàn diện học sinh

- Việc sử dụng th nghiệm trong dạy học góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện những phẩm chất và năng lực của học sinh, đưa đến sự ph t triển toàn diện cho người học Trước hết, th nghiệm là phương tiện nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo Vật l cho học sinh Nhờ th nghiệm, học sinh có thể hiểu sâu hơn bản chất Vật l của c c hiện tượng, định luật, qu trình được nghiên cứu và do đó khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh

sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn

- Truyền thụ cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản là một trong những nhiệm vụ quan trọng của hoạt động dạy học Để làm được điều đó, gi o viên cần nhận thức rõ việc xây dựng cho học sinh một tiềm lực, một bản lĩnh, thể hiện trong c ch suy nghĩ, thao t c tư duy và làm việc để họ tiếp cận với c c vấn đề của thực tiễn Thông qua th nghiệm, bản thân học sinh cần phải tư duy cao mới có thể

kh m ph ra được những điều cần nghiên cứu Thực tế cho thấy, trong dạy học Vật

l , đối với c c bài giảng có sử dụng th nghiệm, thì học sinh lĩnh hội kiến thức rộng hơn và nhanh hơn, học sinh quan s t và đưa ra những dự đo n, những tưởng mới, nhờ đó hoạt động nhận thức của học sinh sẽ được t ch cực và tư duy của c c em sẽ được ph t triển tốt hơn

1.4.3 Th nghiệm là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh

- Thông qua việc tiến hành th nghiệm, học sinh có cơ hội trong việc rèn luyện

kĩ năng, kĩ xảo thực hành, góp phần thiết thực vào việc gi o dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh Ngoài ra, th nghiệm còn là điều kiện để học sinh rèn luyện những phẩm chất của người lao động mới như: Đức t nh cẩn thận, kiên trì, trung thực Xét trên phương diện thao t c kĩ thuật, chúng ta không thể phủ nhận vai trò của th nghiệm đối với việc rèn luyện sự khéo léo tay chân của học sinh

- Hoạt động dạy học không chỉ dừng lại ở chỗ truyền thụ cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản đơn thuần, mà điều không kém phần quan trọng ở đây là

làm thế nào phải tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận với hoạt động thực tiễn bằng những thao t c của ch nh bản thân họ Trong dạy học Vật l , đối với những bài giảng có th nghiệm thì gi o viên cần phải biết hướng học sinh vào việc cho họ tự tiến hành th nghiệm, có như vậy kiến thức c c em thu nhận được sẽ vững vàng hơn, rèn luyện được cho c c em sự khéo léo tay chân, khả năng quan s t tinh tế, tỉ

mỉ hơn và ch nh x c hơn Có như thế, khả năng hoạt động thực tiễn của học sinh sẽ được nâng cao

1.4.4 Th nghiệm là phương tiện k ch th ch hứng thú học tập của học sinh

- Th nghiệm là phương tiện gây hứng thú, là yếu tố k ch thích tính tò mò, ham hiểu biết của học sinh, nhờ đó làm cho c c em t ch cực và s ng tạo hơn trong qu trình nhận thức

- Ch nh nhờ th nghiệm và thông qua th nghiệm mà ở đó học sinh tự tay tiến hành c c th nghiệm, c c em sẽ thực hiện c c thao t c th nghiệm một c ch thuần thục, khơi dậy ở c c em sự say sưa, tò mò để kh m ph ra những điều mới, những điều b ẩn từ th nghiệm và cao hơn là hình thành nên những tưởng cho những th nghiệm mới Đó cũng ch nh là những t c động cơ bản, giúp cho qu trình hoạt động nhận thức của học sinh được t ch cực hơn

- Thông qua th nghiệm, nhờ vào sự tập trung chú , quan s t sự vật, hiện tượng có thể tạo cho học sinh sự ham th ch tìm hiểu những đặc t nh, quy luật diễn biến của hiện tượng đang quan s t Khi gi c quan của học sinh bị t c động mạnh, học sinh phải tư duy cao độ từ sự quan s t th nghiệm, chú kĩ th nghiệm để có những kết luận, những nhận xét phù hợp

1.4.5 Th nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động của học sinh

Th nghiệm là phương tiện tổ chức c c hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể qua đó góp phần bồi dưỡng c c phẩm chất đạo đức của học sinh Qua th nghiệm đòi hỏi học sinh phải làm việc tự lực hoặc phối hợp tập thể, nhờ đó có thể

ph t huy vai trò c nhân hoặc t nh cộng đồng tr ch nhiệm trong công việc của c c

em

1.4.6 Th nghiệm Vật lý góp phần làm đơn giản hoá các hiện tượng và quá

trình Vật lý

Th nghiệm Vật l góp phần đơn giản ho hiện tượng, tạo trực quan sinh động nhằm hỗ trợ cho tư duy trừu tượng của học sinh, giúp cho học sinh tư duy trên những đối tượng cụ thể, những hiện tượng và qu trình đang diễn ra trước mắt họ

C c hiện tượng trong tự nhiên xảy ra vô cùng phức tạp, có mối quan hệ chằng chịt lấy nhau, do đó không thể cùng một lúc phân biệt những t nh chất đặc trưng của từng hiện tượng riêng lẻ, cũng như không thể cùng một lúc phân biệt được ảnh hưởng của t nh chất này lên t nh chất kh c Ch nh nhờ th nghiệm Vật l đã góp phần làm đơn giản ho c c hiện tượng, làm nổi bật những kh a cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tượng và qu trình Vật l giúp cho học sinh dễ quan s t, dễ theo dõi

và dễ tiếp thu bài

CHƯƠNG 2: CHUẨN IẾN THỨC Ĩ NĂNG PHẦN TỪ HỌC, CHƯƠNG

TRÌNH VẬT LÝ BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 2.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng phần Từ học, chương trình Vật lý 11

2.1.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng phần Từ học, chương trình Vật lý 11, nâng cao

* Chương IV: Từ trường

§1 Từ trường

§2 Phương và chiều của lực từ t c dụng lên dòng điện

§3 Cảm ứng từ Định luật Am-pe

§4 Từ trường của một số dòng điện có dạng đơn giản

§5 Tương t c giữa hai dòng điện thẳng song song Định nghĩa đơn vị am-pe

- Nêu được kh i niệm tương t c từ và kh i niệm từ trường

- Nêu được từ trường được sinh ra ở đâu

- Ph t biểu được t nh chất cơ bản của từ trường

- Nêu được kh i niệm cảm ứng từ, c ch x c định phương, chiều của cảm ứng từ

- Nêu được kh i niệm đường sức từ, c c t nh chất đặc trưng của đường sức từ

- Nêu được kh i niệm từ trường đều, và c ch x c định phương, chiều của đường sức từ

- Nêu được phương của lực từ t c dụng lên dòng điện

- Ph t biểu được quy tắc bàn tay tr i và biết c ch vận dụng được quy tắc đó

- Nêu được c ch thiết lập biểu thức cảm ứng từ và nghĩa c c đại lượng Vật l

- Nêu được định nghĩa định luật Am-pe và nghĩa của c c đại lượng Vật l

- Ph t biểu được nguyên l chồng chất từ trường

- Từ trường của dòng điện thẳng dài, dòng điện tròn và dòng điện trong ống dây:

+ Nêu được hình dạng c c đường sức từ và c ch x c định điểm đặt, phương, chiều của đường sức từ

+ Ph t biểu quy tắc nắm bàn tay phải, c ch x c định độ lớn cảm ứng từ và nghĩa c c đại lượng Vật l

- Sử dụng quy tắc bàn tay tr i để x c định chiều của lực từ t c dụng lên đoạn dòng điện để giải th ch vì sao hai dòng điện cùng chiều thì đẩy nhau, hai dòng điện ngược chiều thì hút nhau

- Nêu được kh i niệm lực Lo-ren-xơ và c ch x c định phương, chiều và độ lớn của lực Lo-ren-xơ

- Nắm được nguyên tắc l i tia lửa điện bằng từ trường

- Hiểu được một khung dây mang dòng điện hoặc đặt trong từ trường đều thì lực từ t c dụng lên khung dây nói chung là có xu hướng làm khung dây quay, chỉ trừ một trường hợp duy nhất khi c c đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung thì lực từ không làm quay khung

- Thiết lập được công thức x c định momen ngẫu lực t c dụng lên khung trong trường hợp đường sức từ song song với mặt phẳng khung dây

- Nắm được nguyên tắc hoạt động và cấu tạo của động cơ điện một chiều và điện kế khung quay

- Hiểu được c c chất thuận từ, chất nghịch từ, sự từ hóa c c chất sắt từ

- Hiểu được thế nào là hiện tượng từ trễ

- Nắm được một vài ứng dụng của hiện tượng từ hóa của chất sắt từ

- Nêu kh i niệm về độ từ thiên và độ từ khuynh

- X c định được c c từ cực của Trái Đất

- Hiểu được hiện tượng bão từ

b Về kĩ năng

- Vẽ được c c đường sức từ biểu diễn từ trường của thanh nam châm thẳng, của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua và của từ trường đều

- X c định được độ lớn, phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài, tại trung tâm của dòng điện tròn và tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua

- X c định được vectơ lực từ t c dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường đều

- X c định được độ lớn, phương, chiều của lực Lo-ren-xơ t c dụng lên một điện t ch q chuyển động với vận tốc trong mặt phẳng vuông góc với c c đường sức từ của một từ trường đều

- X c định được độ lớn, chiều của momen ngẫu lực từ t c dụng lên một khung dây có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường đều

- X c định được thành phần nằm ngang của từ trường Tr i Đất

* Chương V: Cảm ứng điện từ

§1 Hiện tượng cảm ứng điện từ Suất điện động cảm ứng

§2 Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động

- Mô tả được th nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ

- Viết được công thức t nh từ thông qua một diện t ch và nêu được đơn vị đo

từ thông Nêu được c c c ch làm biến đổi từ thông

- Ph t biểu được định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ, định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng và viết được hệ thức :

- Nêu được dòng điện Fu-cô là gì

- Nêu được hiện tượng tự cảm là gì

- Nêu được độ tự cảm là gì và đơn vị đo độ tự cảm

- Nêu được từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua và mọi từ trường đều mang năng lượng

- Nêu được c c ứng dụng của dòng điện Fucô, m y biến p, m y ph t điện xoay chiều, bếp từ

- T nh được suất điện động tự cảm trong ống dây khi dòng điện chạy qua nó

có cường độ biến đổi đều theo thời gian

- T nh được năng lượng từ trường trong ống dây

2.1.2 Chuẩn kiến thức kĩ năng phần Từ học, chương trình Vật lý 11, cơ bản

- Nêu được từ trường tồn tại ở đâu và có t nh chất gì

- Nêu được c c đặc điểm của đường sức từ của thanh nam châm thẳng, của nam châm chữ U

- Nêu được c c đặc điểm của đường sức từ của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua

- Ph t biểu được định nghĩa và nêu được phương, chiều của cảm ứng từ tại một điểm của từ trường

- Nêu được đơn vị đo cảm ứng từ

- Viết được công thức t nh cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài vô hạn và tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua

- Viết được công thức t nh lực từ t c dụng lên đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường đều

- Nêu được lực Lo-ren-xơ là gì và viết được công thức t nh lực này

- X c định được vectơ lực từ t c dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường đều

- X c định được cường độ, phương, chiều của lực Lo-ren-xơ t c dụng lên một điện t ch q chuyển động với vận tốc trong mặt phẳng vuông góc với c c đường sức của từ trường đều

- Mô tả được th nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ

- Viết được công thức t nh từ thông qua một diện t ch và nêu được đơn vị đo

từ thông Nêu được c c c ch làm biến đổi từ thông

- Ph t biểu được định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ, định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng và viết được hệ thức :

- Nêu được dòng điện Fu-cô là gì

- Nêu được hiện tượng tự cảm là gì

- Nêu được độ tự cảm là gì và đơn vị đo độ tự cảm

- Nêu được từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua và mọi từ trường đều mang năng lượng

b Về kĩ năng

- Làm được th nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ

- T nh được suất điện động cảm ứng trong trường hợp từ thông qua một mạch

k n biến đổi đều theo thời gian

- X c định được chiều của dòng điện cảm ứng theo định luật Len-xơ

- T nh được suất điện động tự cảm trong ống dây khi dòng điện chạy qua nó

có cường độ biến đổi đều theo thời gian

2.2 Hệ thống các th nghiệm biểu diễn và th nghiệm thực hành phần Từ học, chương trình Vật lý 11

- Th nghiệm về tương t c tương t c giữa nam châm với nam châm

- Th nghiệm Ơ-xtét

- Th nghiệm về từ phổ

- Th nghiệm về khung dây có dòng điện đặt trong từ trường

- Th nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ - X c định chiều dòng điện cảm ứng

- Th nghiệm về hiện tượng tự cảm và năng lượng từ trường

- Thực hành: X c định thành phần nằm ngang của từ trường Tr i Đất

CHƯƠNG 3: ẾT HỢP HIỆU QUẢ CÁC THÍ NGHIỆM TRONG PHẦN TỪ HỌC, CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 VỚI THÍ NGHIỆM TỰ CHẾ TẠO 3.1 Các bài th nghiệm trong chương trình Sách giáo khoa

3.1.1 Th nghiệm về tương tác giữa nam châm với nam châm

- 1 thanh hình trụ có tiết diện bằng lỗ của nam châm tròn

- 1 kim nam châm

Hình 3.2: Kết quả khi cho nam châm thẳng tương tác với kim nam châm

Hình 3.3: Hai nam châm tròn đẩy nhau

- Từ th nghiệm với nam châm tròn có thể x c định đƣợc c c cực cùng tên và

kh c tên của nam châm tròn

3.1.2 Th nghiệm Ơ-xtét

a Mục đ ch th nghiệm

- Chứng tỏ dòng điện cũng t c dụng lực lên nam châm

b Dụng cụ th nghiệm

- Nối dây dẫn với nguồn điện một chiều, và công tắc đang mở

- Đặt kim nam châm gần nguồn điện

- Đóng công tắc và quan s t hiện tượng với kim nam châm

d ết quả

e Nhận xét

- Trước khi đóng công tắc ta thấy kim nam châm chỉ hướng từ trường Tr i Đất

- Sau khi đóng công tắc, có dòng điện chạy qua dây dẫn thì kim nam châm bị lệch hướng Điều này chứng tỏ dòng điện cũng t c dụng lực lên nam châm

f ết luận

- Th nghiệm Ơ-xtét có nghĩa quan trọng đặc biệt, nó chỉ ra rằng dòng điện

và nam châm có mối liên hệ chặt chẽ

- Tương t c giữa dòng điện với nam châm là tương t c từ Lực tương t c trong trường hợp này gọi là lực từ

3.1.3 Th nghiệm về từ phổ của nam châm

a Mục đ ch th nghiệm

Hình 3.4: Khi chưa có dòng điên

chạy qua dây dẫn

Hình 3.5: Kim nam châm bị lệch khi cho dòng điện chạy qua dây dẫn

- Quan s t đường sức từ của một số nam châm

- Lắc bảng chứa mạt sắt để mạt sắt lan đều trong bảng

- Đặt nam châm thẳng lên bảng chứa mạt sắt và quan s t hình dạng của từ phổ (có thể gõ nhẹ tấm bảng để thu được hình ảnh rõ hơn)

- Lặp lại th nghiệm đối với nam châm chữ U

- Lặp lại th nghiệm với 2 thanh nam châm thẳng được đặt gần nhau

d ết quả

Hình 3.6: Hình ảnh từ phổ khi đặt hai cực cùng tên của nam châm thẳng gần nhau

Hình 3.7: Hình ảnh từ phổ khi đặt hai cực khác tên của nam châm thẳng gần nhau

3.1.4 Th nghiệm về từ phổ của dòng điện

- Nối ống dây với nguồn điện

- Đặt mạt sắt xung quanh và trong lòng ống dây

- Quan s t hình ảnh của mạt sắt, có thể gõ nhẹ vào bảng chứa mạt sắt để hiện tƣợng quan s t đƣợc rõ hơn

d ết quả

Hình 3.9:Hình ảnh từ phổ của

nam châm chữ U Hình 3.8: Hình ảnh từ phổ của

nam châm thẳng

Hình 3.10: Hình ảnh từ phổ của dòng điện trong lòng ống dây

e ết luận

- Bên trong ống dây, c c đường sức song song với trục ống dây và c ch đều nhau Nếu ống dây đủ dài (l>>d, l là chiều dài ống dây, d là đường k nh ống dây), thì từ trường bên trong ống dây là từ trường đều

- Bên ngoài ống dây, dạng và sự phân bố c c đường sức từ giống như ở một nam châm thẳng

- Có thể dùng 1 nam châm thử để x c định chiều của đường sức từ

- Vì c c vòng dây trong ống dây được quấn theo cùng một chiều nên dòng điện trong ống dây có thể coi như gồm nhiều dòng điện tròn hợp thành Vì vậy vẫn có thể dùng quy tắc nắm tay phải để x c định chiều của đường sức đối với dòng điện bên trong ống dây

3.1.5 Th nghiệm xác định thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất

a Mục đ ch th nghiệm

- Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của la bàn tang (điện kế tang)

- Dùng la bàn tang và m y đo điện đa năng hiện số để x c định thành phần nằm ngang của từ trường Tr i Đất

b Dụng cụ th nghiệm

- La bàn tang có c c số vòng dây 100 vòng, 200 vòng, 300 vòng; đường k nh d của vòng dây cỡ 160 mm

- M y đo điện đa năng hiện số

- Nguồn điện một chiều 6V - 1250 mA

- Mắc nối tiếp cuộn dây N12 = 200 vòng của la bàn tang với ampe kế, rồi nối vào nguồn điện như hình:

Hình 3.11: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thành phần nằm ngang

của từ trường Trái Đất

- Tăng dần U cho tới khi kim chỉ thị của la bàn chỉ β = 450 thì ghi gi trị của I’, sau đó giảm U về gi trị 0

- Đổi chiều dòng điện qua cuộn dây của la bàn, lặp lại như trên và ghi gi trị của

I’’ T nh gi trị trung bình cường độ dòng điện

2

I ' I ''

 và BT

- Lặp lại c c bước th nghiệm trên hai lần để đọc, ghi vào bảng số liệu

- Thực hiện lại c c phép đo trên ứng với số vòng của cuộn dây là 100 vòng và

1 2 3 5

3, 61.103

- Quan s t hiện tượng tự cảm xảy ra khi đóng và khi ngắt mạch điện

- Chứng minh sự tồn tại của năng lượng từ trường trong cuộn dây tự cảm có dòng điện chạy qua

- 1 đế 3 chân, 1 thanh trụ, khớp nối đa năng

- 1 nguồn điện U một chiều 6V – 3A

- Dùng hai dây dẫn nối hai cực của nguồn điện U một chiều 6V – 3A với hai

lỗ cắm A, B của mạch điện Cắm ph ch lấy điện của nguồn điện này vào ổ điện 220V Bật công tắc của nguồn điện U: đèn LED ph t s ng b o hiệu nguồn điện U sẵn sàng hoạt động

* Quan s t hiện tƣợng tự cảm khi đóng mạch:

- Đóng công tắc K, K1, K2, hai đèn Đ1 và Đ2 đƣợc nối k n mạch với biến trở R, cuộn dây tự cảm L và nguồn điện U Quan s t thấy đèn Đ1 và Đ2 đều s ng, nhƣng đèn Đ2 s ng hơn

- Vặn từ từ núm xoay của biến trở R sang tr i để điều chỉnh đèn Đ1 có cùng độ

s ng giống nhƣ đèn Đ2, sau đó mở công tắc K

- Chờ vài phút cho dây tóc của hai đèn Đ1 và Đ2 nguội hẳn Đóng công tắc K

để nối mạch AB với nguồn điện U Quan s t thấy đèn Đ1 s ng lên ngay còn đèn Đ2

s ng lên từ từ

Hình 3.12: Bộ thí nghiệm về hiện tượng tự cảm

* Quan s t hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch:

- Mở công tắc K2, đóng công tắc K, K1, K2: Đèn Đ1 và đèn neon Ne được nối với biến trở R và nguồn điện U Quan s t thấy chỉ có đèn Đ1 s ng, còn đèn neon Ne không sáng

- Mở công tắc K, K2, K3: Đèn Đ2 và đèn neon Ne được nối với cuộn dây tự cảm L và nguồn điện U Quan s t thấy chỉ có đèn Đ2 s ng, còn đèn neon Ne không sáng

- Mở công tắc K để ngắt mạch AB ra khỏi nguồn điện U Quan s t thấy đèn neon Ne lóe s ng, rồi tắt

* Chứng minh sự tồn tại của năng lượng từ trường bên trong cuộn dây tự cảm:

- Trong th nghiệm trên, khi mở công tắc K thì đèn neon Ne đã lóe s ng, tức là

đã có dòng điện chạy qua đèn ứng với hiệu điện thế kh lớn giữa hai cực của đèn (vì đèn neon Ne chỉ ph t s ng ở điện p lớn hơn 76V)

d ết luận

- Th nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng mạch: Khi đóng công tắc, dòng điện trong c c nh nh đều tăng Tuy nhiên, dòng điện tăng làm cho từ thông qua ống dây biến đổi, vì vậy làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây Dòng điện cảm ứng có t c dụng chống lại nguyên nhân đã gây ra nó nên dòng điện trong nh nh

có đèn Đ2 không tăng lên nhanh chóng Vì vậy bóng đèn Đ2 s ng lên từ từ

- Th nghiệm về hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch: Khi công tắc ngắt, dòng điện trong mạch giảm, làm từ thông qua ống dây biến đổi Vì vậy trong ống dây cũng xuất hiện dòng điện cảm ứng Theo định luật Len-xơ thì dòng điện cảm ứng cùng chiều với dòng điện trong mạch do nguồn gây ra, dòng điện này đi qua bóng đèn Kết quả là bóng đèn lóe s ng lên rồi sau đó mới tắt

- Th nghiệm về năng lượng từ trường: Khi đóng công tắc K để nối mạch AB với nguồn điện U, một phần năng lượng điện do nguồn điện U cung cấp cho mạch

AB đã chuyển thành năng lượng từ trường t ch lũy trong cuộn dây tự cảm L

Khi mở công tắc K để ngắt mạch AB khỏi nguồn điện U, phần năng lượng từ trường t ch trữ trong cuộn dây tự cảm L lại được giải phóng ra dưới dạng năng lượng điện trường làm đèn neon Ne ph t s ng

3.1.7 Th nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ - Xác định chiều dòng điện cảm ứng

a Mục đ ch th nghiệm

- Chứng minh c c định luật:

+ Định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng

+ Định luật Fa-ra-đây về suất điện động cảm ứng

- X c định chiều dòng điện cảm ứng

b Dụng cụ th nghiệm

- 1 điện kế chứng minh một chiều V-A-G

- 1 cuộn dây dẫn A (2700 vòng), có 2 chui cắm

Căn cứ chiều lệch của kim điện kế G, ta có thể x c định chiều của dòng điện cảm ứng chạy qua cuộn dây A Nhận xét thấy dòng điện cảm ứng trong cuộn dây A luôn có chiều sao cho đầu cuộn dây dẫn A đối diện với cực bắc của nam châm là cực bắc Vì vậy nó có t c dụng đẩy nam châm, tức là chống lại sự tăng từ thông do nam châm gửi qua tiết diện của cuộn dây dẫn A

- Đưa cực bắc của nam châm lùi ra xa đầu cuộn dây dẫn A, từ thông gửi qua tiết diện của cuộn dây dẫn A giảm, kim điện kế G quay lệch khỏi số 0 theo chiều ngược lại Điều này chứng tỏ dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn A đã đổi chiều Trường hợp này đầu cuộn dây dẫn A đối diện với cực bắc của nam châm lại trở thành cực nam Vì vậy nó có t c dụng hút nam châm, tức là chống lại sự giảm từ thông do nam châm gửi qua tiết diện của cuộn dây A

Chú : Nếu giữ nam châm đứng yên đối với cuộn dây dẫn A thì kim điện kế G luôn chỉ số 0

- Thực hiện lại động t c trên với cực nam của nam châm

d Nhận xét

- Khi đưa nam châm lại gần hay ra xa cuộn dây thì kim điện kế G bị lệch Điều này chứng tỏ trong mạch k n của cuộn dây dẫn A đã xuất hiện dòng điện, gọi là dòng điện cảm ứng Suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng gọi là suất điện động cảm ứng

- Trong c c th nghiệm trên, nếu đưa nam châm lại gần hoặc ra xa đầu cuộn dây dẫn A càng nhanh tức là tốc độ biến thiên từ thông gửi qua tiết diện của cuộn dây A càng tăng thì kim điện kế G bị lệch khỏi số 0 càng mạnh Điều này chứng tỏ dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây A khi đó càng mạnh và suất điện động sinh ra nó càng lớn

e ết luận

- Th nghiệm trên cho phép chứng minh:

+ Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh

ra chống lại sự biến thiên từ thông sinh ra nó