(Sáng kiến kinh nghiệm) kinh nghiệm giải các bài toán về chuyển động của các hạt mang điện trong điện trường và từ trường

A – MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Là giáo viên giảng dạy môn Vật lý THPT với gần 15 năm giảng dạy trường miền núi với nhiều đối tượng học sinh yếu kém, học sinh ngồi nhầm lớp (Đầu vào lớp 10 THPT cần 0,25 điểm mơn) Do cơng tác dạy học truyền đạt để học sinh lĩnh hội kiến thức nói chung kiến thức mơn Vật Lý nói riêng để tạo nguồn thi HSG văn hố cấp tỉnh thi THPT QG cịn gặp nhiều khó khăn Và đặc biệt tốn “ chuyển động hạt mang điện điện trường từ trường” tốn khó trừu tượng Để giải tốt tốn học sinh phải nắm vững kiến thức phương pháp giải tập vật lý mà phải biết vận dụng linh hoạt phương pháp giải, phối hợp nhiều kiến thức vật lý tổng hợp phức tạp như: vận dụng định lý biến thiên động năng; vận dụng phương pháp động lực học; vận dụng phương pháp toạ độ Trong nội dung kiến thức thi HSG văn hoá cấp tỉnh thi THPT QG tốn học sinh thường xun gặp học sinh lúng túng hiểu khơng tường tận tốn nên dẫn đến kết khơng chí khơng giải Vì vậy, tơi mạnh dạn chọn đề tài nhằm mục đích cung cấp kiến thức bản, ngắn gọn phương pháp “giải toán chuyển động hạt mang điện điện trường từ trường” để học sinh áp dụng giải tốn đơn giản, nâng cao dạng tốn II/ MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Giúp học sinh nắm kiến thức bản, biết vận dụng linh hoạt toán thuộc phần điện trường từ trường lớp 11 để có tảng giải toán tương quảng điện mà em nghiên cứu chường trình vật lý lớp 12 Rèn luyện kỹ vận dụng linh hoạt phương pháp giải, phối hợp nhiều kiến thức vật lý để giải toán chuyển động hạt mang điện nói chung hạt electron nói riêng điện trường từ trường Giáo dục kỹ thuật tổng hợp: học sinh giải thích nắm tượng ứng dụng thường gặp thực tế ứng dụng hình Tivi hay tình máy tính…… III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Tôi tiến hành nghiên cứu trường THPT Cầm Bá Thước với đối tượng học sinh lớp 11B1,11B2 Thời gian tiến hành năm học 2018 - 2019 vào buổi ngoại khóa vật lý ngày 18/01/2019 buổi kiểm tra kiến thức ngày 23/01/2019 Trong lớp giảng dạy tơi chia học sinh làm hai nhóm : * Nhóm 1: Nhóm đối chứng (nhóm tham dự buổi kiểm tra kiến thức) * Nhóm 2: Nhóm thực nghiệm (nhóm tham dự buổi) Hai nhóm có học lực (đối với mơn Tốn mơn Lý) thơng qua kết học tập em HK I lớp 11 IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu thực nghiệm V BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI Nội dung gồm phần: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Đặt vấn đề 2.2 Các toán CƠ SỞ THỰC NGHIỆM 2.1 Kết khảo sát trước tiến hành thực nghiệm (mơn Lí) 2.2 Kết khảo sát sau tiến hành thực nghiệm LỜI KẾT B NỘI DUNG ĐỀ TÀI I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đặt vấn đề Các tập có liên quan đến tốn “ chuyển động hạt mang điện điện trường từ trường” Sách giáo khoa sách Bài tập vật lý lớp 11 liệu tham khảo đầy đủ, nhiên học sinh thường gặp khó khăn chưa nắm vững kiến thức chưa linh hoạt vật dụng phương pháp, kiến thức vật lý tổng hợp để giải vấn đề Để học sinh nắm phương pháp giải toán “ chuyển động hạt mang điện điện trường từ trường”, trước hết giáo viên cần kiểm tra trang bị lại cho học sinh số kiến thức vật lý bản, đặc biệt phương pháp động lực học phương pháp toạ độ Kiến thức bổ sunng 1.1 Lực điện tác dụng lên điện tích điểm q điện trường   - Biểu thức: F  q.E  - Như véc tơ F có: + Điểm đặt: Tại điện tích xét   + Hướng: hướng với véc tơ E q >0 ngược hướng với E q 0 ngược chiều v q d nên e khỏi từ trường điểm N mặt phẳng Q theo phương hợp với phương ban đầu góc  với sin  = d     600 R 2,3 - Quỹ đạo e cung tròn chiếm 1/6 đường tròn thời gian e chuyển động từ trường t  2R m   0,3.10 9 s v 3eB Nhận xét: + Học sinh lúng túng áp dụng định lý biến thiên đông để xác định vận tốc hạt trước bay vào từ trường + Học sinh khơng xác định góc qt  nên giáo viên cần phải hướng dẫn kỹ cho học sinh xác định II CƠ SỞ THỰC NGHIỆM Kết khảo sát trước tiến hành thực nghiệm (mơn Lí) Nhóm Học lực Giỏi (9.010.0) Khá (6.57.9) Tổng số HS Nhóm đối chứng Nhóm tiến hành thực nghiệm Số HS Quy đổi % Số HS 03 42 45 6.67 93.33 100 02 43 45 Quy đổi % 4.44 95.56 100 Nhận xét : Từ bảng số liệu ta thấy hai nhóm có học lực gần mơn lí Kết khảo sát sau tiến hành thực nghiệm 10 a) Kết qủa khảo sát mức độ hứng thú học sinh nhóm tiến hành thực nghiệm sau học phương pháp câu hỏi trắc nghiệm (phụ lục 1) tiến hành đầu 15 phút (thứ 2, ngày 21/01/2019) Tiêu chuẩn đánh giá Rất hứng thú Hứng thú Bình thường Khơng hứng thú Ta có biểu đồ hình vẽ sau: Số học sinh Quy đổi % 10 25 06 04 22,22 55,55 13,33 8,90 Rất hứng thú Hứng thú Bình thường Khơng hứng thú Từ biểu đồ ta thấy phần lớn học sinh có hứng thú với phương pháp này, có phần nhỏ học sinh không hứng thú b) Khảo sát kết làm kiểm tra học sinh nhóm, với yêu cầu Hai nhóm thực buổi kiểm tra kiến thức với đề ( phụ lục 2) Nhóm Nhóm tiến hành thực Nhóm đối chứng Số HS Điểm 8.5 10 00 6.58.5 09 56.5 19 35 15 03 02 Tổng số HS 45 Ta có biểu đồ hình a hình b: Quy đổi % 00 20,00 42,22 33,33 4,45 100 NHÓM ĐỐI CHỨNG nghiệm Số HS Quy đổi % 06 13,33 21 46,67 11 24,44 07 15,56 00 00 45 100 NHÓM TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM 8.5 đến 10 11 6.5 đến 8.5 đến 6.5 3.5 đến đến 3.5 (Hình a) BIỂU ĐỒ SO SÁNH SỐ HS NHÓM 25 Số HS 20 15 10 8.510 6.58.5 Nhóm đối chứng 56.5 (Hình b) 3.55 03.5 Điểm Nhóm thực nghiệm Qua biểu đồ ta nhận thấy kết học tập nhóm thực nghiệm cao hẳn so với nhóm đối chứng, phương pháp cung cấp kiến thức xác bao quát cho em nhóm thực nghiệm Song kết chưa cao nguyên nhân sau: * Đối tượng học sinh : Học sinh trường THPT Cầm Bá Thước nhiều vùng miền khác nên trình độ tiếp thu, nhận thức khơng đồng nhiều hạn chế * Do trường miền núi nên điều kiện sở vật chất cịn khó khăn nên chưa đáp ứng cách tốt cho trình học tập giảng dạy (Phòng học, sách tham khảo ) 12 III LỜI KẾT, KIẾN NGHỊ Lời kết * Nội dung đề tài giúp em có nhìn tổng quan phương pháp giải tập Vật lý nói chung tập liên quan đến chuyển động hạt mang điện điện trường từ trường nói riêng Tạo hứng thú say mê học tập mơn Vật lý Từ phát huy khả tự giác, tích cực học sinh, giúp em tự tin vào thân gặp tốn mang tính tổng qt phức tạp * Đề tài dừng lại nghiên cứu toán hệ thống tập có liên quan đến chuyển động hạt mang điện điện trường từ trường * Do thời gian, điều kiện, môi trường phát triển kiến thức khơng có nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, mong thầy giáo, đặc biệt thầy giáo có kinh nghiệm dạy trường miện núi với chất lượng học sinh tương đối yếu bạn đồng nghiệp em học sinh góp ý kiến đề tài tơi hoàn thiện Kiến Nghị Hệ thống tập mang tính ứng dụng thực tiễn chương trình chưa cao Nhà trường cấp nên tạo điều kiện buổi ngoại khóa vật lý hàng tháng để Giáo viên học sinh có điều kiện tiếp cận với nhiều tốn thực tiễn Tơi xin chân thành cảm ơn ! Thường Xuân, ngày 01 tháng 05 năm 2019 Người viết Trịnh Văn Thành TÀI LIỆU THAM KHẢO Lương Duyên Bình, Sách giáo khoa vật lý 11 - NXB Giáo dục, năm 2006 Bùi Quang Hân, Giải toán vật lý 11 - NXB Giáo dục, năm 2001 An Văn Chiêu, PP giải toán vật lý lớp 11 - NXB ĐHQG HN, năm 2003 13 PHỤ LỤC CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM : Hãy cho biết mức độ hứng thú học tập sau tham dự buổi học ngồi khóa ngày 18/01/2019 Rất hứng thú 14 Hứng thú Bình thường Khơng hứng thú PHỤ LỤC ĐỀ KIỂM TRA TỰ LUẬN : Bài 1: Một electron chuyển động dọc theo đường sức điện trường Cường độ điện trường có độ lớn 100V/m Vận tốc ban đầu electron 3.10 5m/s, khối 15 lượng electron 9,1.10 -31kg Từ lúc bắt đầu chuyển động đến có vận tốc electron quãng đường dài bao nhiêu? Bài 2: Bắn eletron với vận tốc v0 = 2.105m/s vào tụ điện phẳng tích điện theo phương song song với hai Chiều dài l = 80cm Sau chuyển động t1 giây hiệu điện hai đổi dấu (coi tức thì) thấy quỹ đạo electron ló gặp phương ban đầu Xác định thời gian t1 Bài 3: Một prôtôn vào vùng không gian có bề rộng d = 4.10 -2 m có từ trường B = 0,2 T Ban đầu, prôtôn tăng tốc nhờ hiệu điện U o nên có vận tốc  B vng góc với véctơ cảm ứng từ vng góc với mặt biên vùng khơng gian có từ trường Bỏ qua tác dụng trọng lực Cho khối lượng prôtôn m P = 1,67.10-27 kg, điện tích prơtơn q = 1,6.10-19 C  vo  Prôtôn a) Khi Uo = 2kV xác định bán kính quỹ đạo chuyển động proton ? b) Tìm giá trị tối thiểu hiệu điện U để tăng tốc cho prôtôn, cho prôtôn qua vùng từ trường 16 d ... để hạt electron bay khỏi hai kim loại + Học sinh chưa hình dung chuyển động quỹ đạo chuyển động hạt sau bay khỏi hai kim loại 2.2 Bài toán hạt mang điện chuyển động từ trường Bài tập 1: Một hạt. .. vận tốc phương trình chuyển đơng cho chuyển động thành phần trục toạ độ + Xác định đại lượng cần tìm tốn Các tốn 2.1 Bài toán hạt mang điện chuyển động điện trường Bài tập 1: (Bài – tr25- SGK Vật... chưa nắm vững kiến thức chưa linh hoạt vật dụng phương pháp, kiến thức vật lý tổng hợp để giải vấn đề Để học sinh nắm phương pháp giải toán “ chuyển động hạt mang điện điện trường từ trường? ??, trước