8. Cấu trúc khóa luận
2.3.2. Tiến trình dạy học
Để tổ chức dạy học bài này, chúng tôi thiết kế tiến trình dạy học gồm các họat động sau:
Hoạt động Nội dung Hình thức
tổ chức Trợ giúp của GV
Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết
Hoạt động 1: Tìm hiểu về máy phát điện, phát biểu vấn đề
- Tìm hiểu SGK về hoạt động của máy phát điện.
- Chỉ ra khi nào xuất hiện dòng điện ở cuộn dây và nhận xét chiều và độ lớn dòng điện.
- Có những cách nào để xuất hiện dòng điện cảm ứng ở cuộn dây?
- Chiều, độ lớn dòng điện cảm ứng xuất hiện theo quy luật nào?
Hoạt động nhóm - Hướng dẫn HS tìm hiểu tài liệu (SGK, trên mạng). - Yêu cầu HS chỉ ra khi nào xuất hiện dòng điện ở cuộn dây và nhận xét chiều và độ lớn dòng điện.
Giải quyết vấn đề
Hoạt động 2: Đề xuất các phương án làm xuất hiện dòng điện cảm ứng
- Đề xuất các phương án để xuất hiện dòng điện cảm ứng.
- Xác định độ lớn và
Hoạt động nhóm
- Những cách để xuất hiện dòng điện cảm ứng (các cách thay đổi số đường sức qua S)?
32 chiều dòng điện cảm ứng.
chiều dòng điện cảm ứng xác định theo quy luật nào? Hoạt động
3: Thiết kế thí nghiệm
- Nêu giả thuyết về cách thay đổi số đường sức qua S. Mục tiêu nêu được 3 giả thuyết: thay đổi B, thay đổi S, thay đổi góc hợp bởi B và mặt phẳng cuộn dây.
+ Thay đổi B: đưa nam châm lại gần hay ra xa ống dây, thay đổi cường độ dòng điện trong mạch kín, thay đổi độ từ thẩm của ống dây.
+ Thay đổi S: bóp hoặc kéo cuộn dây.
+ Thay đổi : cho cuộn dây quay quanh một trục giữa nam châm chữ U.
Hoạt động cá nhân
- Gợi ý: Chỉ ra cho HS các cách thay đổi số đường sức qua S mà HS đã học ở lớp 9 là thay đổi B, S hay ?
- Từ đó yêu cầu HS đề xuất thêm các phương án thí nghiệm để làm thay đổi B, S và ?
Hoạt đông 4: Tiến hành thí nghiệm
- Tiến hành các thí nghiệm đã thiết kế.
Hoạt động nhóm
- Giáo viên hướng dẫn HS làm thí nghiệm.
Rút ra kết luận
Hoạt động 5: Đưa ra
- Báo cáo kết quả thí nghiệm, kết luận về giả
Hoạt động cá nhân
- Hướng dẫn HS đưa ra các
33 kết luận thuyết đưa ra. Nhận xét
chiều, độ lớn dòng điện xuất hiện ở cuộn dây.
- Trao đổi, nêu biểu thức. Mục tiêu cần đạt: Nêu biểu thức có dạng Φ=BScosα.
- Từ đó hình thành khái niệm dòng điện cảm ứng, hiện tượng cảm ứng điện từ, suất điện động cảm ứng.
khái niệm.
Hoạt động 6: Nghiên cứu quy luật xác định chiều, độ lớn dòng điện; tìm hiểu định luật Fa-ra- đây
- Nhận xét khi nam châm lại gần hay ra xa ống dây thì từ trường của dòng điện cảm ứng trong ống dây như thế nào ?
- Từ đó đưa ra định luật Len-xơ.
- Dự đoán độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín.
- Dựa vào định luật Fa-ra-đây tìm công thức xác định suất điện động cảm ứng.
Hoạt động nhóm
- Hướng dẫn HS nhận xét về từ trường của dòng điện cảm ứng trong ống dây khi nam châm lại gần hay ra xa ống dây.
- Hướng dẫn HS đưa ra công thức xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín.
Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo
Hoạt động 7: Vận dụng
- Giải thích một số Hoạt động cá nhân
34 khái niệm trường hợp xuất hiện
dòng điện cảm ứng, làm bài tập.
hướng dẫn HS làm bài tập .
2.3.3. Giáo án bài “Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng”
I. Mục tiêu: II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên:
- 1 cuộn dây đồng (chu vi 12cm, cuốn 1200 vòng, đường kính dây 0,16mm).
- 1 cuộn dây đồng (chu vi 18cm, cuốn 1200 vòng, đường kính dây 0,16mm).
- 1 nam châm đất hiếm hình trụ (dài 40mm, đường kính 9mm).
- 1 điện kế G.
- 1 ống dây đồng hình trụ (cuốn 1000 vòng, đường kính dây 0,2mm) bên trong ống dây có lõi thép.
- 1 biến trở con chạy loại 100Ω .
- 1 nguồn một chiều 12V cung cấp điện cho mạch.
- 4 nam châm đất hiếm hình chữ nhật (mỗi nam châm có kích thước 50x60x3mm).
2. Học sinh:
- Ôn lại hiện tượng cảm ứng điện từ đã học ở lớp 9.
- Xem lại hoạt động của máy phát điện và tìm hiểu sự suất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây của máy phát điện trong sách giáo khoa lớp 9.
III. Tổ chức hoạt động dạy học: Tiết 1:
35
2.Giải quyết nhiệm vụ bài học:
Hoạt động 1: (5 phút) Tìm hiểu về máy phát điện
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Cho HS tìm hiểu sách giáo khoa về hoạt động của máy phát điện, yêu cầu HS nêu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy phát điện.
- Vậy khi nào xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây của máy phát điện?
- Thảo luận, suy nghĩ trả lời câu hỏi?
- Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó biến thiên.
Hoạt động 2: (5 phút) Đề xuất các phương án làm xuất hiện dòng điện
cảm ứng
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Yêu cầu HS đề xuất các phương án để xuất hiện dòng điện cảm ứng (các cách thay đổi số đường sức qua S)?
- Chỉ ra cho HS các cách thay đổi số đường sức qua S mà HS đã nêu là thay đổi B, S hay .
+ Cho nam châm chuyển động tương đối so với cuộn dây => thay đổi từ trường B.
+ Cho cuộn dây quay giữa hai cực của nam châm =>thay đổi góc
- Nêu phương án của mình. + Cho nam châm chuyển động tương đối so với cuộn dây.
+ Cho cuộn dây quay giữa hai cực của nam châm.
36 hợp bởi B và mặt phẳng cuộn dây.
- Yêu cầu HS đề xuất thêm các phương án thí nghiệm để làm xuất hiện dòng điện cảm ứng
- Gới ý: Nêu giả thuyết về cách thay đổi số đường sức qua S. Để xuất hiện dòng điện cảm ứng thì ta phải thay đổi số đường sức qua tiết diện S của cuộn dây và thay đổi bằng cách: thay đổi B, thay đổi S, thay đổi góc hợp bởi B và mặt phẳng cuộn dây.
- Tự đề xuất phương án
Hoạt động 3: (5 phút) Thiết kế thí nghiệm
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Giáo viên gợi ý để HS đề xuất phương án và thiết kế thí nghiệm.
- Để thay đổi khoảng cách nam châm và cuộn dây, cường độ dòng
- HS tự đề xuất các phương án thí nghiệm
+ Thay đổi B: Đưa nam châm lại gần hay ra xa ống dây, thay đổi cường độ dòng điện trong mạch kín, thay đổi độ từ thẩm của ống dây.
+ Thay đổi S: bóp hoặc kéo cuộn dây.
+ Thay đổi : cho cuộn dây quay quanh một trục giữa nam châm chữ U.
Để thay đổi khoảng cách nam châm và cuộn dây dùng
37 điện, độ từ thẩm của ống dây hay quan sát dòng điện trong cuộn dây ta dùng những thiết bị hay dụng cụ thí nghiệm nào?
cuộn dây có nam châm vĩnh cửu. Để thay đổi cường độ dòng điện: cho dòng điện một chiều đi qua và thay đổi bằng cách dùng biến trở.
Để quan sát dòng điện trong cuộn dây dùng điện kế.
Thay đổi độ từ thẩm của ống dây dùng lõi thép.
Vậy ta cần phải có: nam châm, cuộn dây, điện kế, nguồn điện, biến trở, lõi thép.
Hoạt đông 4: (15 phút) Tiến hành thí nghiệm
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Giáo viên hướng dẫn HS làm thí nghiệm.
Thay đổi từ trường B
Thí nghiệm 1: Thay đổi số đường sức qua cuộn dây bằng cách thay đổi khoảng cách nam châm và cuộn dây.
- Gợi ý của giáo viên: cho nam châm chuyển động lại gần cuộn dây (hoặc cuộn dây chuyển động lại gần nam châm), yêu cầu HS quan sát kim điện kế?
- Yêu cầu HS tiếp tục làm thí
- Các nhóm HS tiến hành làm thí nghiệm và trả lời câu hỏi: Quan sát thấy kim điện kế lệch khỏi vạch 0. Chứng tỏ trong mạch có dòng điện.
38 nghiệm để tìm xem trường hợp nào không có chuyển động của nam châm so với cuộn dây mà vẫn có dòng điện suất hiện?
- Giáo viên gợi ý:
Thí nghiệm 2: Thay đổi số đường sức qua cuộn dây bằng cách thay đổi cường độ dòng điện qua ống dây đặt gần cuộn dây.
- Giáo viên gợi ý: dịch chuyển con chạy biến trở để thay đổi cường độ dòng điện I qua ống dây, yêu cầu HS quan sát kim điện kế?
- Giới thiệu cho HS cách thứ 3 về giả thuyết thay đổi từ trường B:
Thí nghiệm 3: Thay đổi số đường
sức qua ống dây bằng cách thay đổi độ từ thẩm của ống dây.
- Giáo viên gợi ý: dịch chuyển lõi thép trong ống dây, yêu cầu HS tiếp tục quan sát kim điện kế?
Thay đổi diện tích S
Thí nghiệm 4: Thay đổi số đường
sức qua cuộn dây bằng cách thay đổi diện tích cuộn dây.
- Giáo viên hướng dẫn: bóp hoặc
- Các nhóm tiến hành thí nghiệm để tìm ra câu trả lời: kim điện kế lệch khỏi vạch 0. Chứng tỏ trong mạch có dòng điện.
- Các nhóm tiến hành thí nghiệm, quan sát kim điện kế và trả lời câu hỏi: kim điện kế lệch khỏi vạch 0. Chứng tỏ trong mạch có dòng điện.
39 kéo cuộn dây đặt trên nam châm, yêu cầu HS tiếp tục quan sát kim điện kế?
Thay đổi góc α
Thí nghiệm 5: Thay đổi số đường sức qua cuộn dây bằng cách thay đổi góc giữa đường sức và mặt phẳng cuộn dây.
- Giáo viên gợi ý: quay cuộn dây (hoặc nam châm), quan sát kim điện kế?
quan sát kim điện kế và trả lời câu hỏi: kim điện kế lệch khỏi vạch 0. Chứng tỏ trong mạch có dòng điện.
- Các nhóm tiến hành thí nghiệm, quan sát kim điện kế và trả lời câu hỏi: kim điện kế lệch khỏi vạch 0. Chứng tỏ trong mạch có dòng điện.
Hoạt động 5: (15 phút) Đưa ra kết luận
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Yêu cầu HS báo cáo kết quả thí nghiệm, kết luận về giả thuyết đưa ra?
- Để khái quát hóa các dấu hiệu riêng lẻ thành dấu hiệu chung và bản chất về điều kiện xuất hiện hiện tượng cảm ứng điện từ người ta đưa ra khái niệm từ thông liên quan đến cả B, S và α. Kết hợp kết quả thí
- HS đưa ra kết luận: Trong những thí nghiệm trên khi số đường sức từ xuyên qua ống dây biến đổi thì trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng. 3 Giả thuyết nêu trên đều làm xuất hiện dòng điện cảm ứng.
- Từ thông qua diện tích S là đại lượng vật lí được xác định bằng công thức: Φ=BScosα.
- Khi 1 trong 3 yếu tố B hoặc S hoặc α thay đổi thì Φ thay đổi.
40 nghiệm và kiến thức sách giáo khoa, trình bày khái niệm từ thông?
- Giáo viên cần chỉ ra rằng theo định nghĩa đó thì từ thông là đại lượng đại số.
- Yêu cầu HS nhận xét công thức tính từ thông?
- Giáo viên lưu ý cho HS: để đơn giản thì quy ước chọn chiều n sao cho là một góc nhọn. Vậy Φ là một đại lượng dương.
- Vậy từ thông có ý nghĩa như thế nào?
+ Gợi ý: Theo định nghĩa: khi
=0, lấy S=1 thì Φ=? Điều đó có ý nghĩa gì?
- Giáo viên thông báo đơn vị từ thông là vêbe, kí hiệu là Wb.
- Thông báo: dòng điện xuất hiện trong những trường hợp trên gọi là dòng điện cảm ứng.
- Yêu cầu HS đọc sách giáo khoa
- Nhận xét: Φ có thể âm, có thể dương, tùy thuộc vào chiều của vectơ pháp tuyến n
- HS tiếp thu
+ Trả lời: Φ=B
+ Từ thông qua diện tích S bằng số đường sức từ xuyên qua diện tích S đặt vuông góc với đường sức.
Kết luận: Khái niệm từ thông dùng để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó.
- HS ghi nhận.
41 mục 3a để phát biểu chính xác định nghĩa dòng điện cảm ứng?
- Thông báo: Trong mạch điện kín có dòng điện thì trong mạch phải tồn tại suất điện động. Suất điện động sinh ra trong ống dây ở các trường hợp trên là suất điện động cảm ứng.
- Yêu cầu HS đọc sách giáo khoa mục 3b để định nghĩa khía niệm suất điện động cảm ứng?
định nghĩa dòng điện cảm ứng: Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng điện cảm ứng.
- Đọc sách giáo khoa phát biểu định nghĩa suất điện động cảm ứng: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch suất hiện suất điện động cảm ứng.
Tiết 2:
Hoạt động 6.1: (20 phút) Nghiên cứu quy luật xác định chiều, độ lớn dòng điện cảm ứng
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Phát biểu vấn đề cần nghiên cứu:
- Khi từ thông qua diện tích S giới hạn bởi một mạch điện kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng.
42 - Khi nói đến dòng điện ta cần quan tâm đến những đại lượng nào?
- Giáo viên kết luận: Trước hết chúng ta sẽ nghiên cứu chiều của dòng điện cảm ứng. Vấn đề cường độ dòng điện sẽ nghiên cứu sau. Đề xuất các phương án xác định chiều dòng điện cảm ứng
- Dòng điện cảm ứng có chiều như thế nào?
- Gợi ý: sự suất hiện dòng điện cảm ứng gắn với sự thay đổi của đại lượng nào?
- Chiều của dòng điện cảm ứng có thể phụ thuộc vào đại lượng nào? Phụ thuộc như thế nào vào đại lượng đó?
Phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm
- Giáo viên yêu cầu HS tiến hành lại thí nghiệm 1:
- Trường hợp 1: Đưa nam châm lại gần cuộn dây. Yêu cầu HS nhận xét về từ thông gửi qua cuộn dây?
- Suy nghĩ trả lời: Cường độ dòng điện và chiều dòng điện.
- Có thể HS chưa tìm ra câu trả lời cho vấn đề này.
- HS có thể đưa ra câu trả lời: + Chiểu của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào chiều của B.
+ Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào sự biến thiên từ thông.
- Tiến hành thí nghiệm và trả lời câu hỏi:
43 - Vì sao từ thông tăng?
- Xác định phương, chiều của vectơ cảm ứng từ B do nam châm gây ra tại tâm cuộn dây?
- Khi từ thông tăng thì từ trường do dòng điện cảm ứng gây ra có phương chiều như thế nào?(xác định bằng quy tắc nào)
- Kết luận: Khi tăng thì vectơ cảm ứng từ do nam châm gây ra và vectơ cảm ứng từ do dòng điện cảm ứng gây ra sẽ cùng phương nhưng ngược chiều.
- Tương tự với trường hợp 2: Đưa nam châm ra xa cuộn dây. Yêu cầu HS nhận xét về từ thông gửi qua cuộn dây?
- Vì sao từ thông giảm?
- Xác định phương, chiều của vectơ cảm ứng từ B do nam châm gây ra tại tâm cuộn dây?
- Kết luận: Khi giảm thì vectơ