- Nếu dặt kim nam châm gần và cách đều hai dây dẫn AB và CD nằm song song, có dòng điện chạy qua đều là I, nhưng có chiều
N là cực âm, M là cực dương của ắc quy.
d. Tiến trình dạy học cụ thể.
Hoạt động 1: Đề xuất vấn đề
Có một ống dây dẫn, một kim nam châm đặt trên trục thẳng đứng, một khoá điện, một biến trở và một số dây nối
Bằng những dụng cụ thí nghiệm đã cho., có những cách nào để xác định được các cực của ắcquy đã mất dấu cực ? Hãy tiến hành thí nghiệm kiểm tra.
- Vận dụng những kiến thức:
+ Chiều dòng điện ở bên ngoài nguồn điện là chiều đi từ cực dương qua các vật dẫn sang cực âm của nguồn điện.
+ Quy ước về chiều của đường sức từ.
+ Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua. Sự tương tác giữa hai nam châm. Có thể xác định được các phương án thí nghiệm.
Phương án thí nghiệm: Mắc ống dây, biến trở, khoá điện nối tiếp giữa hai cực nguồn điện. Đặt kim nam châm gần một đầu của ống dây. Đóng khoá điện, quan sát sự tương tác giữa ống dây và kim nam châm (Dựa vào sự định hướng của kim nam châm) để xác định các cực từ của ống dây, biết các cực từ của ống dây sẽ xác định được chiều các đường sức từ trong lòng ống dây , từ đó xác định được chiều dòng điện và xác định được các cực của ắc quy. Dựa vào kết quả thí nghiệm để rút ra kết luận.
Khi đóng khoá điện, có dòng điện chạy qua ống dây, xung quanh ống dây có từ trường, hai đầu ống dây sẽ là hai cực từ. Vì kim nam châm đặt gần một đầu ống dây, nên kim nam châm
và ống dây sẽ tương tác với nhau, một đầu của kim nam châm bị hút vào một đầu của ống dây( khi kim nam châm đã đứng cân bằng).
Căn cứ vào đó ta xác định được các cực từ của ống dây, xác định được chiều của các đường sức từ trong lòng ống dây, xác định được chiều dòng điện chạy qua các vòng dây của ống dây và xác định được các cực của ắc quy. Giả sử, khi có dòng điện chạy qua ống dây, đầu B của ống dây hút cực từ Bắc của kim nam châm, khi đó đầu B của ống dây sẽ là cực Nam và đầu A là cực Bắc. Do vây, các đường sức từ đi ra ở đầu A và đi vào ở đầu B của ống dây. áp dụng qui tắc nắm tay phải ta xác định được chiều dòng điện chạy qua các vòng dây của ống dây như trên hình vẽ. Ta thấy, chiều dòng điện đi ra ở cực M và đi vào ở cực N của ắc quy.Vì chiều dòng điện ở bên ngoài nguồn điện là chiều đi từ cực dương qua các vật dẫn sang cực âm của nguồn điện.Vậy N là cực âm, M là cực dương của ắc quy ( Nếu đầu B của ống dây hút cực Nam của kim nam châm thì dòng điện sẽ có chiều ngược lại, tức là N là cực dương, M là cực âm của nguồn điện)
Tiến hành thí nghiệm: Đóng khoá K cho dòng điện chạy qua ống dây, đầu B của ống dây hút cực Bắc của kim nam châm. (Đầu B của ống dây là cực Nam, đầu A là cực Bắc).
áp dụng qui tắc nắm tay phải, xác định được N là cực âm, M là cực dương của ăc quy.
Giữ cố định ống dây, đổi vị trí hai đầu dây mắc vào hai cực của ắc quy cho nhau, kết quả: Đầu B của ống dây hút cực Nam của kim nam châm ( khi kim nam châm đã đứng yên)
Dòng điện đi ra ở cực M, đi vào ở cực N của ống dây. M là cực dương, N là cực âm của ắc quy.
N là cực âm, M là cực dương của ắc quy. quy.
Để xác định được các cực của ắc quy với những dụng cụ đã cho, ta có thể làm như sau: : Mắc ống dây dẫn, biến trở, khoá điện nối tiếp giữa hai cực nguồn điện.Đặt kim nam châm gần một đầu của ống dây. Đóng khoá điện, quan sát sự tương tác giữa ống dây và kim nam châm (xem ống dây hút cực nào của kim nam châm) để xác định các cực từ của ống dây, biết các cực từ của ống dây sẽ xác định được chiều các đường sức từ trong lòng ống dây, từ đó xác định được chiều dòng điện trong mạch và xác định được các cực của ắc quy.
A B
Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh - GV: Trong thực tế, khi sử dụng nguồn
điện một chiều, trong nhiều trường hợp ta cần biết cực âm và cực dương của nguồn điện. Nếu có một nguồn điện một chiều đã mất dấu của hai cực. Làm thế nào để xác định được các cực của nguồn điện đó. Để biết được điều đó, chúng ta xét bài toán sau. - GV giới thiệu đề bài tập và dụng cụ thí nghiệm mà đề bài cho biết.
- Yêu cầu HS nghiên cứu đề bài, xác định vấn đề cần giải quyết. Đặt câu hỏi:
+ Đề bài cho biết những dữ kiện nào? + Đề bài yêu cầu giải quyết vấn đề gì? + Để xác định được các cực của ắc quy, ta cần thực hiện những công việc nào?
- Gọi HS phát biểu ý kiến, sau đó tổ chức cho HS thảo luận lớp về những ý kiến đó. - GV nhận xét, bổ sung và đề xuất vấn đề cần nghiên cứu giải quyết.
- HS: Lắng nghe
- HS: Lắng nghe, quan sát và ghi vở - HS: Cá nhân HS suy nghĩ trả lời câu hỏi cua GV.
TL:+ Có một ống dây dẫn, một kim nam châm đặt trên trục thẳng đứng, một khoá điện, một biến trở và một số dây nối
+ Xác định các cực của ắcquy đã mất dấu cực?
+ Xây dựng các phương án thí nghiệm, dự đoán hiện tượng xảy ra và giải thích hiện tượng; tiến hành thí nghiệm kiểm tra phương án đã đề xuất ?
- Phát biểu ý kiến, thảo luận lớp để thống nhất câu trả lời.
- HS: Ghi nhận vấn đề cần nghiên cứu giải quyết.
Hoạt động 2: Tìm giải pháp cho vấn đề đặt ra GV: Giải pháp nào cho phép giải quyết vấn đề đặt ra?.
- Phát cho mỗi nhóm (6 HS) một tờ giấy trắng khổ lớn. Yêu câù mỗi thành viên trong nhóm suy nghĩ, viết ý kiến của mình ra một tờ giấy, sau đó thảo luận nhóm để
- HS: Cá nhân suy nghĩ, viết ý kiến của mình ra một tờ giấy, trình bày ý kiến trước nhóm, tham gia thảo luận nhóm để thống nhất giải pháp và viết vào tờ giấy GV phát cho.
thống nhất câu trả lời và viết vào tờ gấy GV đã phát cho.( GV quan sát các nhóm, nhắc nhở và giúp đỡ khi cần thiết).
- Yêu cầu các nhóm treo sản phẩm của mình lên bảng, sau đó tổ chức cho HS các nhóm nhận xét về sản phẩm của nhóm khác. Hướng dẫn HS phân tích để tìm phương án khả thi
- GV nhận xét, chính xác hoá, bổ sung và cuối cùng đưa ra phương án. Nếu HS gặp khó khăn trong việc tìm giải pháp. GV đặt câu hỏi gợi ý để HS tiếp tục suy nghĩ, thảo luận để tìm hướng giải quyết. Gợi ý:
+ Vấn đề cần giải quyết liên quan đến kiến thức nào?
+ Để xác định được các cực của ắc quy, ta cần xác định điều gì? (chiều dòng điện trong mạch)
+ Làm thế nào để xác định được chiều dòng điện trong mạch khi đóng khóa K? (Xác định các cực từ của ống dây)
+ Làm thế nào để xác định được các cực từ của ống dây?(Cần bố trí, tiến hành thí nghiệm như thế nào để xác định được các cực từ của ống dây khi có dòng điện chạy qua?
- HS: Đại diện nhóm treo sản phẩm lên bảng, nhận xét sản phẩm của các nhóm khác và tham gia thảo luận lớp dưới sự điều khiển của GV - HS: Ghi nhận giải pháp
Mắc ống dây, biến trở, khoá điện nối tiếp giữa hai cực nguồn điện. Đặt kim nam châm gần một đầu của ống dây. Đóng khoá điện, quan sát sự tương tác giữa ống dây và kim nam châm để xác định các cực từ của ống dây, biết các cực từ của ống dây sẽ xác định được chiều các đường sức từ trong lòng ống dây , từ đó xác định được chiều dòng điện và xác định được các cực của ắc quy. Dựa vào kết quả thí nghiệm để rút ra kết luận.
Hoạt đọng 3: Thực hiện giải pháp, nêu kết luận - Yêu cầu HS làm việc theo nhóm dự đoán hiện tượng xảy ra nếu thực hiện theo phương án đã nêu, thực hiện suy luận lôgíc để giải thích hiện tượng và diễn đạt kết luận trả lời cho vấn đề đặt ra. (GV đi kiểm tra các nhóm làm việc, nhắc nhở và giúp đỡ khi cần thiết)
- Gọi đại diện nhóm trình bày ý kiến. Tổ
- HS: Dự đoán hiện tượng xảy ra, thực hiện suy luận lôgíc để giải thích hiện tượng và trao đổi nhóm để thống nhất câu trả lời.
- HS: Đại diện nhóm trình bày ý kiến của nhóm trước lớp, tham gia
chức cho HS thảo luận lớp về những ý kiến đó.
Đặt câu hỏi:
Em có nhận xét gì về câu trả lời của các nhóm đã trình bày? Câu trả lời đó cần chỉnh sửa, bổ sung gì để chính xác hơn?
thảo luận lớp về các ý kiến của các nhóm đã đưa ra.
[Câu trả lời mong đợi: Khi đóng khoá điện, có dòng điện chạy qua ống dây, xung quanh ống dây có từ trường, hai đầu ống dây sẽ là hai cực từ. Vì kim nam châm đặt gần một đầu ống dây, nên kim nam châm và ống dây sẽ tương tác với nhau, một đầu của kim nam châm bị hút vào một đầu của ống dây( khi kim nam châm đã đứng cân bằng). Căn cứ vào đó ta xác định được các cực từ của ống dây, xác định được chiều của các đường sức từ trong lòng ống dây, xác định được chiều dòng điện chạy qua các vòng dây của ống dây và xác định được các cực của ắc quy. Giả sử khi có dòng điện chạy qua ống dây, đầu B của ống dây hút cực từ Bắc của kim nam châm, khi đó đầu B của ống dây sẽ là cực Nam và đầu A là cực Bắc. Do vây, các đường sức từ đi ra ở đầu A và đi vào ở đầu B của ống dây. áp dụng qui tắc nắm tay phải ta xác định được chiều dòng điện chạy qua các vòng dây của ống dây như trên hình vẽ. Ta thấy, chiều dòng điện đi ra ở cực M và đi vào ở cực N của ắc quy.Vì chiều dòng điện ở bên ngoài nguồn điện là chiều đi từ cực dương qua các vật dẫn sang cực âm của nguồn điện.Vậy N là cực âm, M là cực
- GV nhận xét, chính xác hoá, bổ sung và thống nhất câu trả lời.
* GV: Bây giờ chúng ta phải tiến hành thí nghiệm để kiểm ta kết quả suy luận trên. - Tổ chức cho HS làm việc theo nhóm tiến hành thí nghiêm theo phương án đã nêu, quan sát hiện tượng, phân tích và rút ra kết luận.( GV đi quan sát, kiểm tra, nhắc nhở và giúp đỡ HS khi cần thiết)
- Yêu cầu các nhóm báo cáo kết quả thí nghiệm.
dương của ắc quy ( Nếu đầu B của ống dây hút cực Nam của kim nam châm thì dòng điện sẽ có chiều ngược lại, tức là N là cực dương, M là cực âm của nguồn điện)]
- HS: Lắng nghe, ghi nhận kết quả.
- HS: Phân công nhau mỗi người làm một công việc, tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tượng và thảo luận nhóm để rút ra kết luận. - HS: Đại diện nhóm báo cáo kết quả thí nghiệm.
Hoạt động 4: Rút ra kết luận
- Đặt câu hỏi: Hãy so sánh kết quả thí nghiệm với kết quả có được từ suy luận lí thuyết và rút ra kết luận ?
- Gọi HS phát biểu ý kiến
- GV: nhận xét, chính xác hoá, bổ sung và nêu kết luận
* Củng cố, mở rộng bài toán.
- Yêu cầu HS vận dụng bài toán trên để giải bài toán sau: Có một nam châm điện, một kim nam châm đã mất dấu cực đặt trên trục thẳng đứng, một biến trở, một khoá điện, một nguồn điện một chiều và một số dây nối (dây dẫn điện). Làm thế nào để xác định được các cực từ của kim nam châm? GV gợi ý: + Xác định vấn đề cần giải quyết?
- HS : Đối chiếu kết quả thu được từ thí nghiệm với kết quả có được từ suy luận lí thuyết và rút ra kết luận - HS: Phát biểu ý kiến.
- Lắng nghe, ghi nhận kết quả.
- HS: Thực hiện giải bài toán... Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra kết quả.
A B
b
a + Xác định con đường giải quyết vấn đề
đó?
+ Thực hiện giải pháp đã nêu? Rút ra kết luận
GV đánh giá quá trình học tập của HS...
2.7.3. Bài tập 3
a. Mục tiêu:
- Vận dụng được kiến thức về từ trường của nam châm, lực điện từ để giải thích một hiện tương thực tế có liên quan.
- Bố trí và tiến hành được thí nghiệm
- Rèn đức tính cẩn thận, kiên trì, nhẫn lại và trung thực ...
b. Nội dung bài tập
Dây dẫn AB (bằng đồng) được đặt gần hai cực của nam châm hình chữ U. Nam cham cố định, dây dẫn có thể chuyển động được. Cho dòng điện chạy từ A đến B thì dây dẫn sẽ chuyển động như thế nào? Giải thích?
c. Sơ đồ tiến trình giải quyết vấn đề:
Một dây dẫn AB (bằng đồng) được đặt gần hai cực của nam châm chữ U. Nam châm cố định, dây dẫn chuyển động được
Nếu cho dòng điện chạy qua dây dẫn theo chiều từ A đến B thì dây dẫn sẽ chuyển động như thế nào? Làm thế nào để kiểm tra được điều đó?
-Vận dụng kiến thức về từ trường của nam châm và qui tắc bàn tay trái để đưa ra dự đoán. - Phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán:
Treo dây dẫn phía trên, sát hai cực của nam châm chữ U
Cho dòng điện một chiều chạy qua dây dẫn theo chiều từ A đến B. Quan sát hiện tượng xảy ra và rút ra kết luận.
Ta đã biết, ở bên ngoài một nam châm các đường sức từ đi ra từ cực Bắc, đi vào cực Nam của nam châm đó.
Ta vẽ một đường sức từ cắt dây dẫn tại D và C. Vận dụng qui tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực từ tại C và D. Tại D, lực điện từ có chiều từ sau ra trước. Tại C, lực điện từ có chiều từ trước ra sau. Các điểm gần D và C cũng chịu tác dụng của các lực tương tự. Kết quả là dây dẫn sẽ chuyển
động quay quanh điểm giữa cho đến khi nó vuông góc với mặt phẳng chứa nam châm (Đầu A ra phía ngoài). Vận dung qui tắc bàn tay trái để xác định chiều lực từ tác dụng vào điểm giữa O của dây dẫn, tại O lực từ có chiều hướng vào trong lòng nam châm. Kết quả dây dẫn chuyển động vào trong lòng nam châm cho đến khi chạm vào nam châm.
Tiến hành thí nghiệm: