quyết vấn đề
Bài 1: Cảm ứng điện từ.
Vấn đề 1: Hiện tượng cảm ứng điện từ.
Để làm nảy sinh vấn đề tạo tình huống học tập chúng tôi đƣa ra câu hỏi:
Khi từ thông qua một mạch kín biến thiên thì có hiện tƣợng gì xảy ra? Đây là phần kiến thức mà sinh viên đã đƣợc học ở lớp 11 trung học phổ thông, do vậy các em đã đƣa ra đƣợc câu trả lời nhƣ dự đoán là: Trong mạch kín sẽ xuất hiện dòng điện.
Để vấn đề cụ thể hơn chúng tôi đã chuẩn bị một thí nghiệm đơn giản, dễ thành công. Thí nghiệm đó gồm một cuộn dây thuần cảm, một điện kế G, một thanh nam châm. Cuộn dây đƣợc nối với điện kế, thí nghiệm đã sẵn sàng và hƣớng dẫn một sinh viên thực hiện: Đƣa nam châm vào gần (C) hoặc ra xa, yêu cầu cả lớp quan sát.
Lúc này chúng tôi hỏi:
Khi nào trong mạch kín(C) có hoặc không có dòng điện?
Các em đều đƣa ra đƣợc câu trả lời: Khi nam châm chuyển động trong mạch kín (C) có dòng điện. Khi nam châm không chuyển động, trong mạch kín (C) không có dòng điện.
Chúng tôi yêu cầu thao tác thí nghiệm lại một lần nữa: Đƣa nam châm vào gần C hoặc ra xa rồi dừng lại.
Khi nam châm chuyển động từ thông qua mạch kín C nhƣ thế nào? Và kết luận trên đƣợc phát biểu nhƣ thế nào ?
Sinh viên trả lời đƣợc là: Khi đó từ thông qua (C) biến thiên, trong mạch điện xuất hiện dòng điện, khi từ thông qua mạch kín (C) không biến thiên, trong mạch không xuất hiện dòng điện.
Để đƣa ra kết luận chung, chúng tôi đã đƣa ra câu hỏi:
Vậy hiện tƣợng cảm ứng điện từ là gì? Sinh viên phát biểu.
Liên hệ thực tế về ứng dụng của hiện tƣợng cảm ứng điện từ chúng tôi giới thiệu và đƣa ra hình ảnh một số thiết bị máy móc, động cơ, để sinh viên hiểu rõ vấn đề hơn.
Vấn đề 2: Định luật Lenz về chiều dòng diện cảm ứng.
Để làm nảy sinh vấn đề chúng tôi đã đƣa ra câu hỏi
Chiều dòng điện cảm ứng đƣợc xác định nhƣ thế nào?
Giúp sinh viên giải quyết vấn đề này chúng tôi đã thông qua máy tính trình chiếu lại thí nghiệm với các câu hỏi đƣa ra.
Khi từ thông qua mạch kín (C) tăng hoặc giảm thì hiện tƣợng thu đƣợc có khác nhau không ?
Chiều biến thiên của từ thông tăng hoặc giảm có liên quan đến chiều dòng điện cảm ứng nhƣ thế nào?
Việc giới thiệu hình ảnh thí nghiệm rõ nét, sinh động đã thu hút sự chú ý đồng thời kích thích trí tò mò của tất cả các sinh viên.
Sinh viên đã đƣa ra câu trả lời nhƣ dự đoán là:
- Chiều quay của kim nhiệt kế thay đổi tức là chiều của dòng điện cảm ứng thay đổi.
- Khi đƣa nam châm lại gần (C) thì dòng điện i1 có chiều hình 2.8a. - Khi đƣa nam châm ra xa (C) thì dòng điện i2 có chiều hình 2.8 b.
Tuy nhiên đến câu hỏi tiếp theo
Từ trƣờng do i1,i2 gây ra có chiều nhƣ thế nào đối với từ trƣờng của nam châm?
Thì sinh viên tỏ ra lúng túng chúng tôi phải gợi ý dùng quy tắc mặt Nam - Bắc khi đó sinh viên mới trả lời đƣợc.
Để rút ra phần kết luận này chúng tôi đã đƣa ra câu hỏi:
Căn cứ vào kết quả phân tích trên ta có thể nêu cách xác định chiều dòng điện cảm ứng nhƣ thế nào?
Sinh viên đã phát biểu định luật Lenz (phát biểu 1), với tinh thần tự tin. Tiếp đó chúng tôi đã đƣa ra một số câu hỏi
Nếu ta căn cứ vào chiều của mạch kín khi từ thông qua (C) tăng thì chiều dòng điện cảm ứng thế nào và ngƣợc lại khi từ thông qua (C) giảm thì chiều dòng điện cảm ứng nhƣ thế nào?
Lúc này mạch kín (C) tạo ra một nam châm điện có cực lần lƣợt nhƣ thế nào và nó gây ra tác dụng gì?
Sinh viên đã đƣa ra đƣợc câu trả lời nhƣ dự đoán là:
- Khi từ thông qua (C) tăng thì chiều dòng điện cảm ứng là chiều âm và ngƣợc lại là chiều dƣơng.
- Trƣờng hợp thứ nhất (C) có cực hƣớng về nam châm là cực nam, nó ngăn cả nam châm tiến lại gần (C).
- Trƣờng hợp hai (C) có cực hƣớng về nam châm là cực Bắc, nó ngăn cản nam châm ra xa (C).
Giáo viên nhận xét và phát biểu định luật Lenz 2 và 3 tƣơng ứng và cuối cùng đƣa ra câu hỏi:
Phát biểu tổng quát đinh luật Lenz?
Đến đây mọi việc dƣờng nhƣ dễ dàng với sinh viên, ai cũng hăng hái phát biểu nội dung định luật Lenz tổng quát. Không khí học tập thật sôi nổi.
Vấn đề 3: Định luật suất điện động cảm ứng
Vấn đề đặt ra là:
Suất điện động cảm ứng phụ thuộc vào yếu tố nào?
Để giúp sinh viên giải quyết vấn đề giáo viên yêu cầu sinh viên làm lại thí nghiệm ở trên với điều kiện lƣu ý là: Sự di chuyển của nam châm nhanh chậm khác nhau.
Nhận xét hiện tƣợng xảy ra Sinh viên đã trả lời đƣợc:
- Khi nam châm chuyển động nhanh thì kim điện kế lệch nhiều, khi nam châm chuyển động chậm thì kim điện kế lệch ít.
Để thiết lập biểu thức tính suất điện động cảm ứng chúng tôi đƣa ra tình huống:
Hãy chứng minh rằng suất điện động cảm ứng phụ thuộc vào tốc độ biến thiên từ thông?
Chúng tôi tổ chức để sinh viên tìm giải pháp thông qua phiếu học tập số 01 (phụ lục 05)
Căn cứ vào giáo trình trong quá trình tìm giải pháp một sinh viên đã nêu ý kiến phải xét trong 2 trƣờng hợp:
- Suất điện động cảm ứng trong mạch kín. - Suất điện động cảm ứng trong mạch hở.
Chúng tôi đã tổ chức thảo luận cả lớp về ý kiến này thông qua tranh luận thống nhất chỉ xét suất điện động cảm ứng trong trƣờng hợp mạch kín từ đó suy ra kết quả với trƣờng hợp mạch hở.
Vấn đề 04: Dòng Fucô
Tình huống chúng tôi đƣa ra là:
Một khối vật dẫn đặt trong một từ trƣờng biến thiên thì trong đó có hiện tƣợng gì xảy ra?
Sinh viên trả lời câu hỏi khá nhanh, giống nhƣ dự đoán là: Trong vật dẫn đó cũng xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Tuy nhiên khi đƣa ra câu hỏi:
Ta có thể giải thích điều đó nhƣ thế nào? Thì sinh viên tỏ ra lúng túng.
Chúng tôi gợi ý:
Thực chất khối vật dẫn có phải là những vòng dây ghép lại không? Khi đó sinh viên mới có thể giải thích đƣợc vấn đề.
Bài 2: Tự cảm
Vấn đề 1: Từ thông tự cảm - độ tự cảm
Tình huống của vấn đề mà chúng tôi đƣa ra là:
Chỉ ra mối quan hệ giữa từ thông từ cảm và cƣờng độ dòng điện I trong mạch kín (C)?
Đây là kiến thức mà các em đã đƣợc học ở lớp 11, các công thức chỉ là thừa nhận.
Do vậy khi đƣa ra câu hỏi này các em không biết làm thế nào. Chúng tôi đã gợi ý và sau đó sinh viên đã trả lời đƣợc.: Từ biểu thức tính tự cảm của dòng điện tròn, dòng điện trong ống dây, B I, B i.
Biểu thức tự cảm= Li. Trong đó L là độ tự cảm của ống dây: L =
i
tucam
.
Vấn đề 2: Suất điện động tự cảm
Chúng tôi đƣa ra tình hống có vấn đề qua câu hỏi:
Khi cƣờng độ dòng điện trong mạch kín(C) biến thiên thì trong từ thông tự cảm qua (C) nhƣ thế nào và hiện tƣợng gì sẽ xảy ra?
Sinh viên đã đƣa ra câu trả lời nhƣ dự kiến.
Chúng tôi đƣa ra câu hỏi định hƣớng cho phần tiếp theo:
Trên cơ sở đó hãy thành lập công thức suất điện động tự cảm?
Đây là kiến thức mà các em đã đƣợc học ở lớp 11, nên hầu hết các em đều đƣa ra câu trả lời nhƣ dự kiến.
Vấn đề 3: Năng lượng ống dây tự cảm
Nội dung này, ở lớp 11các em chỉ đƣợc học kiến thức ngắn gọn, thừa nhận các công thức. Để giải quyết vấn đề chúng tôi yêu cầu sinh viên làm việc cá nhân theo phiếu học tập số 02, rồi thảo luận nhóm đƣa ra giải pháp.
Hãy chứng minh rằng năng lƣợng của ống dây tự cảm là năng lƣợng từ trƣờng của dòng điện chạy qua ống dây?
Không khí làm việc của các em rất nghiêm túc, sau đó một sinh viên lên bảng trình bày giải pháp của nhóm mình. Các nhóm khác nhận xét, giáo viên tổng kết đƣa ra kết luận.
Vấn đề 4: Năng lượng từ trường
Vấn đề chúng tôi đƣa ra:
Hãy chứng minh nguồn gốc năng lƣợng ống dây tự cảm (cuộn cảm) chính là năng lƣợng của từ trƣờng do ống dây đó gây ra khi trong ống có dòng điện?
Không khí lớp học trầm xuống, các sinh viên im lặng, chúng tôi đoán rằng thƣờng các câu hỏi chứng minh làm cho họ bối rối. Chúng tôi gợi ý: Ta xét trƣờng hợp đơn giản ống dây hình trụ dài có tiết diện S, chiều dài l, quấn đều N vòng dây dẫn.
Sau khi tham khảo giáo trình, cộng với sự gợi ý của chúng tôi, sinh viên cũng đã đƣa ra câu trả lời nhƣ dự đoán.
Lúc này, không khí lớp học mới trở lại bình thƣờng, sinh viên cảm thấy tự tin hơn sau khi học xong tiết học này.
Qua phân tích tiến trình dạy học đã soạn thảo chứng tỏ:
Sinh viên đáp ứng đƣợc các tình huống trong giờ học, chứng tỏ tính khả thi của tiến trình dạy học đã soạn thảo là rất cao.
Tiến trình dạy học đã soạn thảo đem lại hiệu quả rõ rệt trong việc phát năng lực tự lực, sáng tạo của ngƣời học khi tiếp thu các kiến thức. đƣợc thể hiện qua sự làm việc rất nghiêm túc trong quá trình hoạt động cá nhân, sự sôi nổi, hợp tác khi thảo luận nhóm, tinh thần hăng hái muốn trình bày kết quả của nhóm, sự mong muốn bổ sung kết quả khi thảo luận toàn lớp, sự tập trung chú ý của sinh viên khi giáo viên định hƣớng cũng nhƣ kết luận kiến thức.
Qua giờ học, sinh viên còn rèn luyện đƣợc các kỹ năng phân tích tổng hợp, đánh giá khi lựa chọn phƣơng án giải quyết vấn đề đặt ra. Tiến trình dạy học đã thực hiện đòi hỏi sinh viên phải có sự chuẩn bị trƣớc các nội dung bài học, thong qua đó rèn luyện, năng lực tự lực, khả năng sáng tạo, tự nghiên cứu một cách có hiệu quả.