7. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.6. Bà i: LỰC LORENTZ
Mục tiêu
Kiến thức
Nắm được và trình bày được phương của lực Lorentz, quy tắc xác định chiều của lực Lorentz, cơng thức xác định độ lớn của lực Lorentz.
Trình bày nguyên tắc lái tia điện tử (electron) bằng từ trường.
Kĩ năng
Hoạt động nhĩm trả lời được các câu hỏi trong SGK và các câu hỏi củng cố
bài , mở rộng của GV, phát triển kĩ năng diễn đạt thơng tin bằng lời nĩi. Thực hiện những nhiệm vụ học tập được giao ở lớp và về nhà (thơng qua
trang Web vật lí GV đã soạn sẵn) .
Phát triển kĩ năng xác định phương , chiều và độ lớn của lực Lorentz tác dụng lên điện tích chuyển động trong từ trường và trả lời các câu trắc nghiệm khách quan theo những yêu cầu của GV thơng qua phần mềm Hot Potatoes. Kĩ năng tìm hiểu thêm kiến thức thơng qua khai thác mạng internet và trao
đổi với GV qua thưđiện tử.
Kĩ năng sử dụng phần mềm Microsoft PowerPoint ( hay Frontpage) để trình bày và thuyết trình những kiến thức khai thác được .
Thái độ
HS tích cực , tự lực trong học tập với sự hỗ trợ của máy vi tính.
HS hứng thú trong học tập bộ mơn vật lí nĩi chung và chương “Từ trường” nĩi riêng.
Chuẩn bị
Tìm những tài liệu liên quan đến bài “Lực Lorentz” trên mạng internet và địa chỉ những trang Web như phim , hình ảnh , thơng tin…hay trực tiếp quay phim.
Soạn thảo tiến trình dạy học bài “Lực Lorentz” nhằm phát huy tính tích cực , tự lực học tập của HS.
Thiết kế bài giảng điện tử.
Thiết kế trang Web vật lí về chương “Từ trường”.
Chuẩn bị phiếu học tập , giao việc cho HS ở lớp và về nhà nhằm phát huy tính tích cực , tự lực học tập của HS.
Dự kiến trao đổi thêm với HS về kiến thức của bài qua thưđiện tử. Học sinh : Thực hiện những cơng việc được giao ở bài trước.Từ các kết quả
đã chuẩn bị, HS sẽ thảo luận với các HS khác trong nhĩm , xây dựng nên bài học dưới sự hướng dẫn của GV.
Tiến trình dạy học
Để dạy bài này , GV chia lớp thành 8 nhĩm HS , mỗi nhĩm từ 4
đến 6 HS. Các nhĩm hoạt động , tham gia trả lời , thảo luận những tình huống , câu hỏi của GV đặt ra .
Tổ chức tình huống học tập1
Nhờ sự hỗ trợ của máy vi tính , GV cho HS quan sát hình ảnh cực quang, giống như một “màn sáng” huyền ảo ở trên cao tới vài trăm km. Cực quang chỉ xảy ra ở miền cĩ vĩđộ lớn.
- Nguyên nhân xảy ra hiện tương cực quang là gì ? - HS:…
- Đĩ là do lực Lorentz tác dụng lên các hạt mang điện . Bằng thí nghiệm , làm thế nào tạo ra lực Lorentz ? Lực Lorentz là lực như thế
nào? Lực Lorentz cĩ phương , chiều , độ lớn được xác định như thế
nào?
Nhờ sự hỗ trợ của máy vi tính , GV giới thiệu hình ảnh thí nghiệm về sự
lệch quỹ đạo của chùm tia âm cực dưới tác dụng của từ trường của một nam châm thẳng.
- Hãy cho biết tên cực của nam châm trong thí nghiệm trên .
GV mở rộng : nhiều thí nghiệm chứng tỏ chẳng những từ trường tác dụng lực lên electron mà nĩ cũng tác dụng lực lên bất kì hạt mang điện nào chuyển động trong nĩ và lực đĩ gọi là lực Lorentz.
- Hãy định nghĩa lực Lorentz?
- Hãy phân biệt lực Lorentz và lực Ampe. Tổ chức tình huống học tập2
- Làm thế nào xác định phương của lực Lorentz?
Các câu hỏi hướng dẫn
- Dựa vào thí nghiệm trên , lực Lorentz sẽ cĩ phương như thế nào so với phương của vectơ cảm ứng từ và vectơ vận tốc của electron? GV nhờ vào sự hỗ trợ của máy vi tính cho hiện lên hình ảnh trực quan để
HS dễ hình dung.
Tổ chức tình huống học tập 3
- Làm thế nào xác định chiều của lực Lorentz?
Các câu hỏi hướng dẫn
- Nguyên nhân gây ra lực từ tác dụng lên đoạn dịng điện ?
- Cách xác định chiều của lực từ tác dụng lên một đoạn dịng điện ? - Cĩ thể vận dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực từ
nhằm xác định chiều của lực Lorentz được khơng ? Vì sao?
GV nhờ vào sự hỗ trợ của máy vi tính cho hiện lên hình ảnh quy tắc bàn tay trái để xác định chiều lực Lorentz.
Tổ chức tình huống học tập 4
- Làm thế nào xác định độ lớn của lực Lorentz ?
- Cĩ thể dựa vào biểu thức tính độ lớn của lực từ để xác định độ lớn của lực Lorentz khơng ? Nếu được thì dựa trên cơ sở nào ?
- Xét đoạn dịng điện MM’ cĩ dạng hình trụ , đặt vuơng gĩc với đường sức từ . Độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dịng điện được xác định như
thế nào ?
- Xét các hạt mang điện đi qua tiết diện M trong thời gian t đều được chứa trong hình trụ. Nếu mật độ hạt mang điện tự do là N và tiết diện của dây là S thì số hạt trong hình trụđược tính theo biểu thức nào ? - Hãy tính số hạt qua tiết diện M trong mỗi giây?
- Nếu coi điện tích của mỗi hạt tạo thành dịng điện cĩ độ lớn là q thì biểu thức tính cường độ dịng điện I sẽ như thế nào ? Từ đĩ, suy ra biểu thức tính lực Ampe F.
- Hãy suy ra biểu thức tính lực từ tác dụng lên mỗi hạt mang điện. - Nếu vectơ vận tốc của hạt khơng vuơng gĩc mà hợp thành với vectơ
cảm ứng từ một gĩc thì độ lớn của lực Lorentz được tính như thế
nào ?
- Hãy giải thích hiện tượng cực quang .
- Hãy kết luận một cách tổng quát cách xác định lực Lorentz. Tổ chức tình huống học tập 5
- Lực Lorentz cĩ những ứng dụng gì trong thực tế?
GV dựa vào sự chuẩn bị bài của HS , cho HS trình bày kết quả tìm kiếm của mình.
Nhờ máy vi tính, GV trình bày ứng dụng của lực Lorentz trong vơ tuyến truyền hình.
- Hãy nhận xét sự khác nhau giữa sự lái tia điện tử trong ống phĩng
điện tử bằng điện và từ trường.
GV cho HS làm một số câu hỏi củng cố bài học.
Củng cố bài học :GV cho HS làm bài kiểm tra trắc nghiệm khách quan thơng qua phần mềm Hot Potatoes và hoạt động nhĩm trả lời các câu hỏi định tính sau:
CÂU HỎI ĐỊNH TÍNH
1. Hãy xác định phương, chiều của lực từ Lorentz trong hai trường hợp sau.
BB B v v q < 0 q > 0
2. Vì sao dưới tác dụng của lực Lorentz, các hạt mang điện luơn chuyển động trịn đều, khi vận tốc của hạt mang điện vuơng gĩc với cảm ứng từ B? Xét cĩ vận tốc đi vào điện trường đều sao cho , khi đĩ sẽ chuyển động theo nhánh parabol . Cĩ thể dùng thêm từ trường để bắt các chuyển động thẳng được khơng? Phải bố trí như thế nào? Vectơ cảm ứng từ
e e v v E e e Bphải cĩ độ lớn bằng bao nhiêu?
3. Hãy dựa vào cơng thức
t q
I và q = Ne ,với N là số electron, tìm cách suy ra biểu thức tính lực Lorentz.
Nhiệm vụ về nhà của HS
* Củng cố lại kiến thức thơng qua trang Web vật lí về chương “Từ trường” .Tự
kiểm tra , đánh giá lại kiến thức của mình qua hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan đã được soạn thảo bằng phần mềm Hot Potatoes . HS làm một số bài tập tự
luận để nâng cao kiến thức và nhận nhiệm vụ cụ thểđược giao.
* Tìm hiểu về các vấn đề sau thơng qua mạng internet. Sau khi tìm hiểu , HS thảo luận qua nhĩm học tập đểđưa ra giải pháp tốt nhất và cĩ thể trao đổi ý kiến , tham
khảo , tranh luận thêm với GV qua thưđiện tử . HS soạn thảo lại những nội dung tìm hiểu được qua bài viết báo cáo bằng chương trình Microsoft PowerPoint hoặc thiết kế Web, gởi cho GV qua thưđiện tử hay đĩa CD để GV đánh giá và đại diện nhĩm HS sẽ trình bày trước lớp.
- Khai thác mạng internet để tìm hiểu về nhà bác học Hendrick Antoon Lorentz, những ứng dụng của lực Lorentz, hiệu ứng Hall, từ trường và máy gia tốc . * Chuẩn bị bài mới :
- Khai thác mạng internet kết hợp với SGK tìm hiểu về khung dây cĩ cĩ dịng điện đặt trong từ trường và động cơ điện một chiều , điện kế khung quay.
- Giải thích vì sao để biến điện kế thành ampe kế hay vơn kế phải mắc thêm shunt hay điện trở phụ ?