Hướng dẫn học sinh xây dựng và sử dụng thí nghiệm đơn giản chương từ trường và cảm ứng điện từ vật lí 11 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Văn Nguyên HƯỚNG DẪN HỌC SINH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VÀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh -2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Văn Nguyên HƯỚNG DẪN HỌC SINH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VÀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Chun ngành : Lí luận phương pháp dạy học môn Vật lý Mã số : 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN BẢO HỒNG THANH Thành phố Hồ Chí Minh – 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khoa học khác Tác giả Nguyễn Văn Nguyên LỜI CẢM ƠN Để thể hoàn thành luận văn này, nhận hướng dẫn giúp đỡ tận tình mặt từ thầy cơ, gia đình, bạn bè học sinh Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Sau đại học, Ban chủ nhiệm Khoa vật lý tổ môn Lý luận Phương pháp dạy học môn vật lý Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh Đặc biệt với tất lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS Nguyễn Bảo Hồng Thanh người thầy giành nhiều thời gian dìu dắt, trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình cho tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc gia đình, bạn bè bạn học viên K25 động viên giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Tác giả Nguyễn Văn Nguyên MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục kí hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng, hình vẽ MỞ ĐẦU CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Thí nghiệm dạy học vật lý theo định hướng phát triển lực 1.1.1 Định nghĩa thí nghiệm vật lý 1.1.2 Thí nghiệm đơn giản 1.1.3 Vai trị thí nghiệm vật lý dạy học 1.1.4 Chức thí nghiệm vật lý 10 1.1.5 Những yêu cầu mặt kĩ thuật phương pháp dạy học việc sử dụng thí nghiệm dạy học vật lý 16 1.2 Năng lực, lực chuyên biệt dạy học vật lý trường THPT 17 1.2.1 Khái niệm lực 17 1.2.2 Khái niệm lực chung 18 1.2.3 Khái niệm lực chuyên biệt 18 1.2.4 Hệ thống lực chuyên biệt môn vật lý 19 1.2.5 Phát triển lực chuyên biệt cho học sinh dạy học vật lý 30 KẾT LUẬN CHƯƠNG 34 CHƯƠNG HƯỚNG DẪN HỌC SINH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VÀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” 36 2.1 Nội dung kiến thức chương “Từ trường” “ Cảm ứng điện từ” 36 2.1.1 Từ trường 36 2.1.2 Cảm ứng điện từ 41 2.2 Các thí nghiệm chương “Từ trường” “ Cảm ứng điện từ” sử dụng giảng dạy trường THPT 45 2.3 Xây dựng sử dụng thí nghiệm 50 2.3.1 Thí nghiệm 1: Tương tác nam châm (nam châm vĩnh cửu) với vật làm sắt từ 50 2.3.2 Thí nghiệm 2: Tương tác nam châm với nam châm 52 2.3.3 Thí nghiệm 3: Tương tác dòng điện với dòng điện (hai dòng điện thẳng song song) 54 2.3.4 Thí nghiệm 4: Thí nghiệm tương tác giức nam châm với dịng điện 57 2.3.5 Thí nghiệm 5: Tương tác dòng điện với nam châm 58 2.3.6 Thí nghiệm 6: Từ phổ nam châm thẳng 59 2.3.7 Thí nghiệm 7: Từ phổ nam châm hình chữ U 60 2.3.8 Thí nghiệm 8: Từ phổ dịng điện thẳng 61 2.3.9 Thí nghiệm 9: Từ phổ dòng điện tròn 62 2.3.10 Thí nghiệm 10: Từ phổ dịng điện chạy ống dây (thí nghiệm chế tạo nam châm điện) 63 2.3.11 Thí nghiệm 11: Từ phổ hai nam châm đặt gần 65 2.3.12 Thí nghiệm 12: Thí nghiệm động điện 66 2.3.13 Thí nghiệm 13: Thí nghiệm máy phát điện 67 2.3.14 Thí nghiệm 14: Thí nghiệm tượng cảm ứng điện từ 68 2.3.15 Thí nghiệm 15: Thí nghiệm tượng tự cảm 70 2.4 Xây dựng giáo án dạy học có sử dụng thí nghiệm xây dựng 71 2.4.1 Giáo án dạy học “Từ trường” 71 KẾT LUẬN CHƯƠNG 82 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 83 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 83 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 83 3.1.2 Các nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 83 3.2 Đối tượng nội dung thực nghiệm sư phạm 83 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 83 3.2.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 84 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 84 3.3.1 Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm 84 3.3.2 Quan sát ghi nhận thơng tin q trình dạy học 84 3.3.3 Hình thức đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 89 3.4 Kết đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 89 3.4.1 Kết thực nghiệm số 1: Bài 19 “Từ trường” vật lý 11 THPT 89 KẾT LUẬN CHƯƠNG 114 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .116 TÀI LIỆU THAM KHẢO .118 PHỤ LỤC I CÁC CHỮ VIẾT Thứ tự Các chữ viết tắt Các chữ viết đủ PGS Phó giáo sư TS Tiến sĩ GV Giáo viên HS Học sinh THPT Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa TNVL Thí nghiệm vật lý TNĐG Thí nghiệm đơn giản DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH Bảng 1.1: Sơ đồ cấu trúc hoạt động làm thí nghiệm HS Bảng 1.2: Các lực chun biệt mơn vật lý Bảng 1.3: Nhóm lực thành phần môn vật lý Bảng 2.1: Các dụng cụ thí nghiệm sử dụng trường THPT Bảng 2.2 Dụng cụ thí nghiệm tương tác hai dịng điện thẳng Bảng 2.3 Dụng cụ thí nghiệm tương tác dòng điện với nam châm Bảng 2.4 Dụng cụ thí nghiệm từ phổ dịng điện thẳng Bảng 2.5 Dụng cụ thí nghiệm từ phổ dịng điện trịn Bảng 2.6 Dụng cụ thí nghiệm từ phổ dịng điện chạy ống dây Hình 2.1 Sơ đồ tóm tắt nội dung kiến thức chương “Từ trường” Hình 2.10 Sơ đồ tóm tắt nội dung chương “Cảm ứng điện từ” Bảng 3.1 Phiếu học tập số Bảng 3.2 Phiếu học tập số Bảng 3.3 Phiếu học tập số MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chúng ta kỉ 21, kỉ mà giới xảy bùng nổ khoa học công nghệ, kỉ mà tri thức trí tuệ sáng tạo người coi yếu tố quan trọng định phát triển xã hội Nước ta đà phát triển hội nhập với nước khu vực giới Tình hình địi hỏi ngành giáo dục cần phải đổi mạnh mẽ, toàn diện đồng bộ, đổi phương pháp dạy học có tầm quan trọng đặc biệt Trong xu chung nay, nước ta nước khác giới, mục đích giáo dục khơng dừng lại việc truyền thụ cho HS kiến thức, kĩ lồi người tích lũy mà đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ khả tư sáng tạo, lực thực hành lực giải vấn đề Một biện pháp để thực đường lối đưa HS vào vị chủ thể hoạt động nhận thức thông qua hoạt động tự lực thân nhằm chiếm lĩnh kiến thức, phát triển lực trí tuệ Vật lý mơn khoa học thực nghiệm, việc giảng dạy vật lý có dùng thí nghiệm nhà trường phổ thông điều cần thiết Ở nước tiên tiến, trường trung học có hệ thống thí nghiệm riêng cho mơn GV trung học tự soạn thảo, thông qua duyệt hội đồng khoa học ban giám hiệu nhà trường áp dụng vào giảng dạy Vì vậy, hiệu giảng dạy trường khác dẫn đến uy tín trường khác trở thành niềm tự hào GV trường Ở nước ta nay, việc giảng dạy vật lý thực nghiệm trường phổ thơng cịn hạn chế nhiều ngun nhân: - Nhiều thí nghiệm sách giáo khoa không thực thiếu phương tiện - Phương tiện thí nghiệm trang bị thiếu thốn, lạc hậu, xác khơng cập nhật thường xuyên Đây tình trạng chung trường phổ thông trung học, trường xa thành phố 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đinh Quang Báo cộng (2013), Đề xuất mục tiêu chuẩn chương trình giáo dục phổ thơng sau năm 2015, Hội thảo Một số vấn đề chung xây dựng chương trình giáo dục phổ thơng sau năm 2015, Hà Nội Kiều Thanh Bắc (2013), Tổ chức hoạt động ngoại khóa có nội dung ứng dụng kĩ thuật cảm ứng điện từ vật lí 11 theo hướng phát huy tính tích cực lực sáng tạo học sinh, Luận văn thạc sĩ khoa học Giáo dục, Đại học Thái Nguyên Bộ Giáo dục Đào tạo (2014), Hướng dẫn dạy học kiểm tra, đánh giá kết học tập theo định hướng phát triển lực cho học sinh, Tài liệu lưu hành nội bộ, Hà Nội Bộ Giáo dục Đào tạo (2014), Tài liệu tập huấn, Dạy học kiểm tra, đánh giá kết học tập theo định hướng phát triển lực cho học sinh, Tài liệu lưu hành nội bộ, Hà Nội Đặng Minh Chưởng (2008), Xây dựng số thí nghiệm sử dụng dạy học cảm ứng điện từ lớp 11 THPT, Tạp chí khoa học Đại học Sư phạm Hà Nội, 53 (4), tr.19-23 Trần Quỳnh (2014) Tổ chức hoạt động dạy học chương “Mắt dụng cụ quang học” Vật lí 11 THPT theo định hướng phát triển lực chun biệt mơn Vật lí Luận văn thạc sĩ, Đại học Huế - Đại học Sư phạm Phương pháp dạy học vật lý trường phổ thông – Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế Đỗ Ngọc Thống (2013), Định hướng đổi chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thơng sau năm 2015, Hội thảo Một số vấn đề chung xây dựng chương trình giáo dục phổ thơng sau năm 2015, Hà Nội 119 Giáo trình thực hành thí nghiệm vật lý đại cương - Sách Đại học Sư phạm Nhà xuất Giáo dục I PHỤ LỤC Phụ lục Giáo án dạy học “Từ trường số dịng điện có hình dạng đơn giản” TỪ TRƯỜNG CỦA MỘT SỐ DỊNG ĐIỆN CĨ HÌNH DẠNG ĐƠN GIẢN I/ Mục tiêu dạy học  Kiến thức − Phát biểu phân biệt đặc điểm, tính chất từ trường dịng điện có hình dạng đặc biệt gây − Trình bày công thức xác định độ lớn cảm ứng từ ứng với trường hợp − Phát biểu quy tắc nắm tay phải quy tắc mặt Bắc mặt Nam để xác định chiều đường sức từ  Kĩ − Có thể đề xuất phương án thí nghiệm Qua tự lắp đặt, tiến hành thực thí nghiệm − Vận dụng cơng thức xác định độ lớn cảm ứng từ dòng điện để giải tập − Vận dụng quy tắc nắm tay phải quy tắc mặt Bắc mặt Nam để xác định chiều đường sức từ  Các lực phát triển − Năng lực giải vấn đề: Sau giáo viên đưa câu hỏi (một tình có vấn đề) học sinh phải tìm vấn đề cần giải tình Từ nêu cách thức để giải vấn đề vừa tìm − Năng lực sáng tạo: Trong trình tìm cách thức để giải vấn đề giúp phát huy lực sáng tạo học sinh mức độ sáng tạo tùy thuộc vào cách thức mà học sinh đưa để giải vấn đề, lựa chọn cách thức giải vấn đề cách hiệu − Năng lực thực nghiệm lực quan sát: Trong trình tiến hành thực nghiệm giúp phát huy hai lực Thể thông qua thức tiến hành thí nghiệm nào, thao tác, trình tự tiến hành có khoa học hay có logic hay khơng Trong qua trình tiến hành thí nghiệm phải ý quan sát tượng, đưa dự đoán, nhận xét tượng − Năng lực làm việc nhóm: Khi tham gia làm việc nhóm giúp học sinh rèn luyện khả giao tiếp với nhau, khả hỗ trợ, trao đổi thông tin với nhau, làm việc Thể thông qua việc phân chia công việc nhiệm vụ thành viên nhóm Khi tiến hành thí nghiệm có hỗ trợ nhau, II trao đổi, tranh luận thống ý kiến cuối để đưa kết luận chung nhóm II/ Kế hoạch tổ chức hoạt động dạy học 1/ Tìm hiểu từ trường dòng điện thẳng, dài gây a/ Hoạt động 1: Xây dựng thí nghiệm Mục tiêu kiến thức hoạt động: − Nêu từ trường tồn xung quanh dòng điện thẳng − Phát biểu hình dạng, tính chất đường sức từ từ trường dịng điện thẳng gây − Trình bày công thức xác định độ lớn cảm ứng từ điểm từ trường dòng điện thẳng − Phát biểu quy tắc nắm tay phải, vận dụng quy tắc nắm tay phải xác định vector cảm ứng từ điểm từ trường dòng điện thẳng  Nhóm 1: Đưa phương án thí nghiệm dựa vào dụng cụ giáo viên cung cấp sẵn hướng dẫn GV Dụng cụ thí nghiệm: STT Tên dụng cụ Số Đơn vị lượng tính Nguồn điện chiều (12V-DC) Cái Dây đồng đường kính 0.75mm Mét Ampe kế có nhiều thang đo Cái Dây dẫn dài 50cm đầu kẹp cá sấu Sợi Mạt sắt Hộp Tấm bìa cứng Tấm Nam châm thẳng, kim nam châm Thanh Bộ câu hỏi định hướng: Câu hỏi 1: Nêu định nghĩa từ trường, từ trường tồn đâu? Câu hỏi 2: Ta nhận biết từ trường cách nào? Thông qua đâu? III Câu hỏi 3: Định nghĩa đường sức từ, nêu cách nhận biết, quan sát đường sức từ từ trường Câu hỏi 4: Từ phổ gì? Câu hỏi 5: Nêu phương án thí nghiệm để quan sát từ phổ nam châm thẳng: dự kiến dụng cụ, cách tiến hành Câu hỏi 6: Hãy nêu bước để xác định từ phổ dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài Nhận xét hình dạng từ phổ thu được? Từ cho biết hình dạng đường sức từ? Nêu phương án xác định chiều đường sức từ trường hợp trên? (dụng cụ, cách tiến hành) Câu hỏi 7: Định nghĩa vector cảm ứng từ nêu ý nghĩa Tiến hành thí nghiệm: Dựa vào dụng cụ thí nghiệm, câu hỏi định hướng học sinh tự tiến hành thí nghiệm hướng dẫn GV  Nhóm 2: Tự đề xuất thí nghiệm hướng dẫn GV Bộ câu hỏi định hướng: Câu hỏi 1: Nêu định nghĩa từ trường, từ trường tồn đâu? Câu hỏi 2: Ta nhận biết từ trường cách nào? Thơng qua đâu? Câu hỏi 3: Định nghĩa đường sức từ, nêu cách nhận biết, quan sát đường sức từ từ trường Câu hỏi 4: Từ phổ gì? Câu hỏi 5: Nêu bước xác định từ phổ nam châm thẳng Câu hỏi 6: Cần dụng cụ để tạo dịng điện chạy dây dẫn thẳng dài? Trình bày tạo dịng điện thẳng dựa vào dụng cụ đó? Câu hỏi 7: Hãy nêu bước để xác định từ phổ dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài Câu hỏi 8: Định nghĩa vector cảm ứng từ nêu ý nghĩa Đề xuất tiến hành thí nghiệm: Dựa vào câu hỏi định hướng HS tự đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm hướng dẫn GV b/ Hoạt động 2: Kết luận IV - - Từ trường dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài gây xung quanh có đường sức từ đường tròn bao xung quanh dòng điện, nằm mặt phẳng vng góc với dịng điện Tâm đường tròn giao điểm dòng điện mặt phẳng Chiều đường sức xác định theo quy tắc nắm tay phải Vector cảm ứng từ điểm từ trường dòng điện thẳng gây có đặc điểm: + Điểm đặt: Tại điểm + Phương: Tiếp tuyến với đường sức từ qua điểm + Chiều: Xác định theo quy tắc nắm tay phải + Độ lớn: Được xác định theo cơng thức: B = 2.10−7 I r Trong đó: B: Là độ lớn cảm ứng từ điểm xét (T) I: Là cường độ dòng điện chạy dây dẫn thẳng (A) r: Là khoảng cách từ điểm xét tới dịng điện thẳng (m) 2/ Tìm hiểu từ trường dòng điện tròn gây a/ Hoạt động 1: Xây dựng thí nghiệm Dụng cụ thí nghiệm: Tên dụng cụ STT Số Đơn vị lượng tính Nguồn điện chiều (12V-DC) Cái Dây đồng đường kính 0.75mm Mét Ampe kế có nhiều thang đo Cái Dây dẫn dài 50cm đầu kẹp cá sấu Sợi Mạt sắt Hộp Tấm bìa cứng Tấm Nam châm thẳng, kim nam châm Thanh V Ống nhựa đường kính 5cm, dài 10cm Ống Bộ câu hỏi định hướng: Câu hỏi 1: Hãy nêu dụng cụ cần thiết để tạo dịng điện trịn Nói rõ cơng dụng dụng cụ Câu hỏi 2: Đề xuất phương án thí nghiệm, trình bày bước tiến hành để tạo dòng điện tròn Câu hỏi 3: Hãy nêu dụng cụ cần thiết để xác định từ phổ từ trường dòng điện tròn gây Nói rõ cơng dụng dụng cụ Câu hỏi 4: Đề xuất phương án thí nghiệm, trình bày bước tiến hành để xác định từ phổ từ trường dòng điện tròn gây Câu hỏi 5: Nhận xét hình dạng từ phổ thu được? Từ cho biết hình dạng đường sức từ? Nêu phương án xác định chiều đường sức từ trường hợp trên? (dụng cụ, cách tiến hành) Đề xuất tiến hành thí nghiệm: Dựa vào câu hỏi định hướng HS tự đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm hướng dẫn GV b/ Hoạt động 2: Kết luận - Từ trường dịng điện trịn gây có đường sức đường cong có chiều vào mặt Nam mặt Bắc dòng điện ấy, hay xác định theo quy tắc nắm tay phải.Trong đường sức từ qua tâm O đường thẳng vô hạn hai đầu VI - Cảm ứng từ tâm O có phương vng góc với mặt phẳng chứa dịng điện có chiều vào mặt Nam mặt Bắc dịng điện Độ lớn cảm ứng từ tâm xác định công thức: B = 2π 10−7 N I R Trong đó: B: Là độ lớn cảm ứng từ tâm dòng điện tròn N: Là số vòng dây I: Là cường độ dòng điện chạy qua vòng dây R: Là bán kính vịng dây 3/ Tìm hiểu từ trường dịng điện chạy ống hình trụ gây a/ Hoạt động 1: Xây dựng thí nghiệm Dụng cụ thí nghiệm: Tên dụng cụ STT Số Đơn vị lượng tính Nguồn điện chiều (12V-DC) Cái Dây đồng đường kính 0.75mm Mét Ampe kế có nhiều thang đo Cái Dây dẫn dài 50cm đầu kẹp cá sấu Sợi Mạt sắt Hộp Tấm bìa cứng Tấm VII Nam châm thẳng, kim nam châm Thanh Một ống nhựa đường kính 5cm, dài 10cm Ống Bộ câu hỏi định hướng: Câu hỏi 1: Hãy nêu dụng cụ cần thiết để tạo ống dây điện, trình bày bước thực Câu hỏi 2: Làm để tạo dòng điện chạy vòng dây? Câu hỏi 3: Hãy nêu dụng cụ cần thiết để xác định từ phổ từ trường dòng điện chạy ống dây gây Nói rõ cơng dụng dụng cụ trình bày bước thực Câu hỏi 4: Nhận xét hình dạng từ phổ thu được? Từ cho biết hình dạng đường sức từ? Nêu phương án xác định chiều đường sức từ trường hợp trên? (dụng cụ, cách tiến hành) Câu hỏi 5: Từ kết thí nghiệm, nêu nhận xét từ trường ống dây Đề xuất tiến hành thí nghiệm: Dựa vào câu hỏi định hướng HS tự đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm hướng dẫn GV b/ Hoạt động 2: Kết luận - - Từ trường bên ống dây có đường sức song song với trục ống dây cách Nếu ống dây đủ dài từ trường bên ống dây từ trường Bên ống dây đường sức phân bố giống đường sức nam châm thẳng Chiều đường sức xác định theo quy tắc nắm tay phải VIII - Độ lớn cảm ứng từ bên ống dây xác định theo công thức: B = 4π 10−7 N I R Trong đó: B: Là độ lớn cảm ứng từ ống dây N: Là số vòng dây I: Là cường độ dòng điện chạy vòng dây R: Là bán kính tiết diện ống dây Phụ lục Giáo án dạy học “Tương tác hai dịng điện thẳng song song” TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DỊNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG I/ Mục tiêu dạy học  Kiến thức: − Nhận biết có tương tác hai dòng điện thẳng song song đặt gần phân biệt tương tác hút, đẩy − Thành lập công thức tính độ lớn lực từ dịng điện thẳng tác dụng lên đoạn dòng diện thẳng khác đặt song song − Kiểm chứng công thức thành lập theo đường lý thuyết thí nghiệm − Phát biểu định nghĩa đơn vị Am-pe IX  − − − − − −  − − − − Kĩ năng: Có thể tự lắp đặt tiến hành thí nghiệm hướng dẫn giáo viên Giải thích nguyên lý hoạt động dụng cụ thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm, thu thập số liệu sử lí số liệu để đưa kết luận Thơng qua thí nghiệm rèn luyện số kĩ thêm tin tưởng vào kiến thức học Sử dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều lực từ tác dụng lên đoạn dịng điện để giải thích hai dịng điện chiều đẩy nhau, hai dịng điện ngược chiều hút Vận dụng cơng thức tính độ lớn lực từ dịng điện thẳng tác dụng lên đoạn dòng diện thẳng khác đặt song song để giải số tập từ dễ đến khó Các lực phát triển Năng lực giải vấn đề: Sau giáo viên đưa câu hỏi (một tình có vấn đề) học sinh phải tìm vấn đề cần giải tình Từ nêu cách thức để giải vấn đề vừa tìm Năng lực sáng tạo: Trong trình tìm cách thức để giải vấn đề giúp phát huy lực sáng tạo học sinh mức độ sáng tạo tùy thuộc vào cách thức mà học sinh đưa để giải vấn đề, lựa chọn cách thức giải vấn đề cách hiệu Năng lực thực nghiệm lực quan sát: Trong trình tiến hành thực nghiệm giúp phát huy hai lực Thể thơng qua thức tiến hành thí nghiệm nào, thao tác, trình tự tiến hành có khoa học hay có logic hay khơng Trong qua trình tiến hành thí nghiệm phải ý quan sát tượng, đưa dự đoán, nhận xét tượng Năng lực làm việc nhóm: Khi tham gia làm việc nhóm giúp học sinh rèn luyện khả giao tiếp với nhau, khả hỗ trợ, trao đổi thông tin với nhau, làm việc Thể thông qua việc phân chia công việc nhiệm vụ thành viên nhóm Khi tiến hành thí nghiệm có hỗ trợ nhau, trao đổi, tranh luận thống ý kiến cuối để đưa kết luận chung nhóm II/ Kế hoạch tổ chức hoạt động dạy học 1/ Tìm hiểu tương tác hai dòng điện thẳng song song a/ Hoạt động 1: Tiến hành thí nghiệm định tính tương tác hai dòng điện thẳng song song Mục tiêu: − Phát biểu tương tác đẩy hút hai dòng điện thẳng song song X − Vận dụng kiến thức học giải thích tượng hút đẩy hai dòng điện Dụng cụ thí nghiệm: STT Tên dụng cụ Số lượng Đơn vị tính Ampe kế chiều ( 5A) 02 Cái Nguồn điện chiều (12 V – DC) 01 Cái Biến trở chạy 02 Cái Dây nối 08 Đoạn Khung dây (10cm x 30cm) 500 vòng 01 Cái Khung dây (30cm x 30cm) 01 vòng 01 Cái Kim thị, canh chỉnh cân 01 Cái Hộp gia trọng 01 Hộp Mặt chân đế 01 Cái Lắp đặt cách tiến hành: − Bước 1: Lắp đặt hệ thống dựa nguyên tắc cân mô men lực; XI − Bước 2: Điều chỉnh trạng thái cân hệ chưa cho dòng điện chiều chạy qua dây dẫn  Sử dụng đối gia trọng kim thị;  Đo đạc đại lượng l,r − Bước 3: Cho dòng điện chạy qua dây dẫn hai trường hợp chiều ngược chiều, quan sát tượng xảy Kết luận: Tiến hành thí nghiệm, quan sát đưa kết luận tương tác hai dòng điện thẳng song song b/ Hoạt động 2: Xây dựng cơng thức tính lực tường tác hai dòng điện thẳng song song đường lý thuyết Gọi cường độ dòng điện dây MN I1 , dây PQ I2 hình vẽ, Thì cảm ứng từ dịng I1 gây điểm A là: B = 2.10−7 I1 r Gọi l chiều dài đoạn CD dòng điện I2 , cơng thức tính độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn CD: = F BI = 2.10−7 l sin α I1 I 2l r Khi l=1m ta cơng thức tính lực từ tác dụng lên đơn vị chiều dài dây dẫn mang dòng điện I2 : = F BI = 2.10−7 l sin α I1 I r c/ Hoạt động 3: Tiến hành thí nghiệm định lượng Mục tiêu: − Kiểm chứng cơng thức tính lực tương tác hai dịng điện thẳng song song xây dựng đướng lý thuyết thí nghiệm XII − Tính tốn sai số tiến hành thí nghiệm nêu biện pháp khắc phục để tăng độ xác thí nghiệm Dụng cụ thí nghiệm: (sử dụng dụng cụ trên) Lắp đặt cách tiến hành: − Bước 1: Lắp đặt hệ thống dựa nguyên tắc cân mô men lực; − Bước 2: Điều chỉnh trạng thái cân hệ chưa cho dòng điện chiều chạy qua dây dẫn  Sử dụng đối gia trọng kim thị;  Đo đạc đại lượng l,r − Bước 3: Cho dòng điện chạy qua dây dẫn  Lực tương tác (hút đẩy) xuất hai dòng điện làm cho hệ thống cân (Hai dòng điện song song, chiều hút nhau; Hai dịng điện song song, ngược chiều đẩy nhau);  Đọc giá trị dòng điện I1 ,I2 − Bước 4: Sử dụng gia trọng để đưa hệ thống lại trạng thái cân  Lần lượt đặt gia trọng lên giá đỡ;  Điều chỉnh đến hệ thống trở vị trí cân ban đầu;  Ghi nhận kết tổng khối lượng gia trọng; − Bước 5: Tính tốn lực tương tác hai dịng điện II  Theo công thức lý thuyết: FLT = 2.10−7 l r  Theo đo đạc thực nghiệm: 𝑛𝑛 𝐹𝐹𝑇𝑇𝑇𝑇 = 𝑃𝑃 = �(𝑃𝑃1 + 𝑃𝑃2 + ⋯ 𝑃𝑃𝑛𝑛 ) 𝑖𝑖=1 − Bước 6: Rút nhận xét kết luận cần thiết:  Tính sai số phép đo;  So sánh kết lý thuyết thực nghiệm;  Nêu nguyên nhân gây sai số;  Đề xuất giải pháp khắc phục 2/ Định nghĩa đơn vị ampe = F BI = 2.10−7 l sin α I1 I r Trong công thức lấy I1 = I2 = I Nếu r = 1m F = 2.10 -7 I2 = Từ suy I = 1A Ampe cường độ dịng điện khơng đổi chạy hai dây dẫn thẳng, tiết diện nhỏ, dài, song song với cách 1m chân khơng gây mét dài dây lực 2.10 -7 N XIII Phụ lục Bảng dụng dụng cụ thí nghiệm STT Tên dụng cụ Số lượng Đơn vị tính Ampe kế chiều có nhiều thang đo (loại có 02 Cái GHD 5A, 500 mA) Nguồn điện chiều (12 V – DC) 01 Cái Biến trở chạy 02 Cái Dây nối đầu kẹp cá sấu 08 Đoạn Khung dây (10cm x 30cm) 500 vòng 01 Cái Khung dây (30cm x 30cm) 01 vòng 01 Cái Kim thị, canh chỉnh cân 01 Cái Hộp gia trọng 01 Hộp Mặt chân đế 01 Cái 10 Cuộn dây đồng đường kính 0.75 mm 01 Cuộn 11 Kim nam châm 01 Cái 12 Mạt sắt 01 Hộp 13 Tấm bìa cứng 01 Tấm 14 Pin, loại 3V, 9V 02 Viên 15 Nam châm thẳng, nam châm hình chữ U, nam châm trắng ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Văn Nguyên HƯỚNG DẪN HỌC SINH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VÀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 TRUNG HỌC PHỔ... có sử dụng thí nghiệm chương ? ?Từ trường? ?? chương ? ?Cảm ứng điện từ? ??, vật lý 11 trung học phổ thơng Mục đích nghiên cứu Hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để xây dựng sử dụng số thí nghiệm đơn giản chương. .. kinh nghiệm thực tiễn kĩ hợp tác HS Chính lí trên, chúng tơi chọn đề tài “HƯỚNG DẪN HỌC SINH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VÀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ”– VẬT LÝ 11 TRUNG HỌC PHỔ