8. Cấu trúc luận văn
2.4.3.BTST trong dạy học tự chọn chủ đề bám sát chương trình nâng cao
Việc dạy BT trong chương trình tự chọn bám sát chương trình nâng cao nhằm giúp HS củng cố những kiến thức, kĩ năng và thái độ theo đúng yêu cầu của chuẩn chương trình ban KHTN THPT, cụ thể là:
- Về kiến thức: Chương trình giúp HS khắc sâu những kiến thức quan trọng của hệ thống kiến thức Vật lí phổ thông trong chương trình ban KHTN THPT.
- Về kĩ năng: Giúp HS tiếp tục rèn luyện và phát triển các kĩ năng cơ bản trong học tập Vật lí, đặc biệt là các kĩ năng thực hiện tiến trình khoa học.
- Về thái độ: Chú ý đặc biệt việc tạo ra ở HS hứng thú học tập môn Vật lí, lòng yêu thích tìm tòi khoa học trong việc học chương trình tự chọn này.
Để đáp ứng được những mục tiêu đã đề ra ở trên thì việc đưa BTST vào trong các tiết dạy tự chọn bám sát chương trình nâng cao là hết sức quan trọng giúp HS yêu thích học Vật lí và ứng dụng Vật lí vào cuộc sống.
Cấu trúc của tiết dạy học tự chọn chủ đề bám sát chương trình nâng cao có sử dụng BTST:
- Bài tập luyện tập tổng hợp (20 phút). - Bài tập sáng tạo (15 phút).
- Bài tập trắc nghiệm khách quan (10 phút).
Các BTST trong dạy học tự chọn chủ đề bám sát chương trình nâng cao là: 5; 6; 8; 10; 11; 12.
Sau đây chúng tôi giới thiệu giáo án 3.
GIÁO ÁN 3
BÀI TẬP CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TỰ CHỌN BÁM SÁT CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO
I.MỤC TIÊU HỌC SINH CẦN ĐẠT a. Kiến thức
- HS khắc sâu kiến thức về dòng điện xoay chiều.
- HS vận dụng linh hoạt các công thức về dòng điện xoay chiều.
b. Kỹ năng
- Vận dụng kiến thức về dòng điện xoay chiều để giải bài tập. - Rèn luyện kỹ năng phân tích và biện luận.
- Rèn luyện khả năng tư duy độc lập, phỏng đoán, khả năng đề xuất phương án thiết kế thiết bị điện.
- Rèn luyện kỹ năng vận dụng các nguyên tắc sáng tạo trong quá trình giải bài tập.
c. Tình cảm, thái độ
- Nghiêm túc học tập, ghi chép bài cẩn thận, tích cực xây dựng bài, làm bài tập. Rèn luyện khả năng tự tìm tòi, học hỏi.
- Giúp HS yêu thích môn Vật lí, nhìn nhận hiện tượng Vật lí một cách khoa học, giáo dục tinh thần đoàn kết, hợp tác trong lao động.
II. CHUẨN BỊ CHO GIỜ DẠY
1. Giáo viên
- Giải các bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập để tìm ra phương pháp tối ưu cho từng dạng bài tập để hướng dẫn học sinh giải nhanh, chính xác.
- Chuẩn bị thêm một số câu hỏi trắc nghiệm, bài tập luyện tập tổng hợp, BTST số 10, 11 để học sinh tự rèn luyện.
2. Học sinh
- Xem lại các kiến thức đã học về mạch điện xoay chiều. - Chuẩn bị các bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập.
III. TIẾN TRÌNH BÀI DẠY
Hoạt động 1: (20 phút) Làm BT luyện tập tổng hợp.
Bài 1. Đặt một hiệu điện thế xoay chiều có tần số góc ω vào hai đầu cuộn dây có R, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
L thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch là P1. Nếu nối tiếp với cuộn dây một tụ điện C với 2LCω =2 1và đặt vào hiệu điện thế trên thì công suất tiêu thụ là P2. Tính giá trị của P2.
- Đọc đề cho HS.
- Đặt câu hỏi định hướng tư duy.
- Cường độ dòng điện trước khi mắc tụ điện C được tính thế nào? - Cường độ dòng điện sau khi mắc thêm tụ điện C được tính thế nào? - Ghi đề, đọc đề, tiếp nhận thông tin. - Suy nghĩ làm bài. - Tính cường độ dòng điện qua mạch trong hai trường hợp.
- Có cộng hưởng điện.
- Trình bày bài giải.
Cường độ dòng điện trước khi mắc thêm tụ điện C là: 1 = 2 2 + L U I R Z
Cường độ dòng điện sau khi mắc thêm tụ điện C là: 2 2 2 ( ) = + L − C U I R Z Z . Do 2LCω2 = ⇒1 2ZL =ZC Suy ra 2 2 2 ( L) U I R Z = + − Suy ra I2 = I1 ⇒ P2 = P1.
Bài 2. Cho mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có r 50( ); L 4 (H) 10
= Ω =
π , và tụ điện
có điện dung C=10−4
π (F)và điện trở thuần R thay đổi được. Tất cả được mắc nối tiếp với nhau, rồi đặt vào hai đầu đoạn mạch có hiệu điện thế xoay chiều
u 100 2 cos100 t(V)= π . Công suất tiêu thụ trên điện trở R đạt giá trị cực đại khi R có giá trị bằng bao nhiêu?
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung và mục tiêu cần đạt
- Đọc đề cho HS. - Đặt câu hỏi định hướng tư duy.
- Cường độ dòng điện trước khi mắc tụ điện C được tính thế nào?
- Ghi đề, đọc đề, tiếp nhận thông tin.
- Suy nghĩ làm bài. - Trình bày bài giải.
Áp dụng BĐT Cosi để tìm cực trị để L C Z = Ω40 ; Z =100Ω. 2 2 2 L C 2 2 2 L C 2 2 2 L C U R P (R r) (Z Z ) U (Z Z ) (R r) R R U (Z Z ) r R 2r R R = + + − = − + + = − + + + Áp dụng BĐT côsi:
- Cường độ dòng điện sau khi mắc thêm tụ điện C được tính thế nào?
công suất tiêu thụ trên R cực đại. 2 2 2 2 L C L C r (Z Z ) R 2 r (Z Z ) R + − + ≥ + −
Dấu “=” xảy ra khi
2 2 L C 2 2 R r (Z Z ) 50 60 78.1 = + − = + = Ω Hoạt động 2:(15 phút) Làm BTST
Bài tập 3 (BTST 10). Không đếm số vòng cuộn dây, hãy tìm cách xác định số vòng của cuộn sơ cấp, thứ cấp của một máy biến áp bằng các cách có thể.
Hoạt động của GV Hoạt động
của HS Nội dụng và mục tiêu cần đạt * Câu hỏi định hướng
tư duy của HS
- Dùng Vôn kế thì ta xác định được đại lượng nào? - Chúng ta có thể nối thêm n vòng dây vào một cuộn dây thứ cấp hoặc sơ cấp. - Nối cuộn sơ cấp với nguồn điện xoay chiều. - Dùng Vôn kế đo điện áp giữa hai đầu các cuộn dây. - Dùng công thức liên hệ giữa điện áp và số vòng dây để tìm yêu cầu của bài tập.
- Nối thêm vào cuộn thứ cấp n vòng dây. - Tìm hệ thức liên hệ giữa điện áp và số vòng dây. - Tìm số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Lời giải tóm tắt
Nối thêm vào cuộn thứ cấp n vòng dây 1 1 1 1 ' 2 2 2 2 ' 2 2 2 2 2 2 2 2 ; '- = = + + ⇒ = ⇒ = U N U N U N U N n U N n U N U U n U N N2 = ' 2 2 - U2 nU U (1) ( ) 1 1 ' 2 2 2 - = nU N U U Dùng Vôn kế đo U1 ; U2 ; U2’ ta xác định được N1 ; N2 theo các biểu thức (1) và (2).
Bài 4(BTST 11b). Vì sao đôi khi ta mắc một cực của bóng đèn có điện áp định mức nhỏ (khoảng dưới 5V) với dây trung hòa (dây nguội trong nhà) còn cực còn lại nối đất mà bóng đèn vẫn sáng?
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Nội dụng và mục tiêu cần đạt
* Câu hỏi định hướng tư duy của HS
- Mạng điện dân dụng được mắc theo kiểu gì? Hãy quan sát thực tế sử dụng điện năng, các tải tiêu thụ trên các pha có luôn đối xứng không?
- Khi nào điện áp của dây trung hòa có giá trị bằng không? Có khi nào điện áp của nó khác không?
- Tìm hiểu cách mắc tải của mạng điện sinh hoạt.
- Khi tải hoàn toàn đối xứng thì cường độ dòng điện qua dây trung hoà bằng bao nhiêu?
* Lời giải tóm tắt
- Mạng điện dân dụng được mắc theo hình sao.
- Dây trung hòa không có dòng điện hay nói cách khác là có điện áp bằng không chỉ đúng khi các tải hoàn toàn đối xứng.
- Khi các tải khác nhau thì dòng điện tới điểm trung bình khác không (tuy rất nhỏ) tức là giữa dây trung hòa và đất tồn tại một điện áp, đủ để thắp sáng bóng đèn công suất thấp hoặc làm tê tay người khi chạm vào.
Hoạt động 3. (10 phút) Tổng kết, BTTNKQ
Câu 1: Đặt điện áp u = U0cosωt vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là
A. U0 i cos( t ) L 2 π = ω + ω B. 0 U i cos( t ) 2 L 2 π = ω + ω C. U0 i cos( t ) L 2 π = ω − ω D. 0 U i cos( t ) 2 L 2 π = ω − ω
Câu 2: Đặt điện áp xoay chiều u = U0cosωt có U0 không đổi và ω thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Thay đổi ω thì cường độ dòng điện hiệu
dụng trong mạch khi ω = ω1 bằng cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch khi ω = ω2. Hệ thức đúng là : A. 1 2 2 LC ω + ω = . B. 1 2 1 . LC ω ω = . C. 1 2 2 LC ω + ω = . D. 1. 2 1 LC ω ω = .
Câu 3: Một đèn ống được mắc vào mạng điện xoay chiều tần số f = 50(Hz), U = 220(V). Biết rằng đèn chỉ sáng khi hiệu điện thế giữa hai cực của đèn đạt giá trị u ≥
155(V). Trong một chu kỳ thời gian đèn sáng là:
A. 1001 (s) B. 1002 (s) C. 3004 (s) D. 1005 (s)
Câu 4: Một đèn ống sử dụng hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220V. Biết đèn sáng khi hiệu điện thế đặt vào đèn không nhỏ hơn 155V. Tỷ số giữa thời gian đèn sáng và đèn tắt trong một chu kỳ là
A. 0,5 lần. B. 2 lần . C. 2 lần. D. 3 lần
Câu 5: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số 50Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh điện dung C đến giá trị 10 4
4π F
−
hoặc 10 4
2π F
− (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đều có giá trị bằng nhau. Giá trị của L bằng A. 1 . 2π H B. 2 . H π C. 1 . 3π H D. 3 . H π
Câu 6: Tại thời điểm t, điện áp 200 2 cos(100 ) 2
u= πt−π
(trong đó u tính bằng V, t
tính bằng s) có giá trị 100 2V và đang giảm. Sau thời điểm đó 1
300s, điện áp này có giá trị là: A. −100V. B. 100 3 .V C. −100 2 .V D. 200 V.
Câu 7: Cho mạch điện như hình vẽ hộp kín X gồm một trong ba phần tử điện trở thuần, cuộn dây, tụ điện. Khi đặt vào AB điện áp xoay
chiều có UAB= 350V thì UAM= 150V và UMB= 200V. Hộp kín X là:
A. Cuộn dây có điện trở khác không. B. Cuộn dây cảm thuần. C. Tụ điện. D. Điện trở thuần
Câu 8: Dòng điện chạy qua đoạn mạch có biểu thức i =I0sin(100π t)A.Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01s cường độ dòng điện có giá trị tức thời 0,5I0 vào những thời điểm A.(1/400)s và (2/400)s B.(1/500)s và (3/500)s
C.(1/360)s và (2/360)s D.(1/600)s và (5/600)s
Câu 9: Trong giờ học thực hành, học sinh mắc nối tiếp một quạt điện xoay chiều với điện trở R rồi mắc hai đầu đoạn mạch này vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380V. Biết quạt điện này có các giá trị định mức 220V-88W và khi hoạt động đúng công suất định mức thì độ lệch pha giữa điện áp ở hai đầu quạt và cường độ dòng điện qua nó là ϕ, với cosϕ = 0,8. Để quạt điện này chạy đúng công suất định mức thì R bằng
A. 354 Ω B. 361 Ω C. 367 Ω D. 180 Ω
Câu 10: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số f thay đổi được. Gọi f1 và f2 là hai tần số của dòng điện để công suất của mạch có giá trị bằng nhau, f0 là tần số của dòng điện để công suất của mạch cực đại. Khi đó ta có: A. f0 = f1.f2 B. f0=f1+f2 C. f0 = 0,5.f1.f2 D. f0= f f1. 2
V. RÚT KINH NGHIỆM. BỔ SUNG
………
2.4.4. BTST phát hiện học sinh năng khiếu Vật lí
Mục đích của việc đưa bài tập sáng tạo là để phát hiện HS có năng khiếu Vật lí, có tư duy sáng tạo, có khả năng độc lập giải quyết vấn đề.
Cấu trúc của đề thi tuyển: 50% BTLT và 50% BTST.
Các bài tập đã được xây dựng có thể sử dụng cho tiết học loại này là: BT 3; 4; 8; 9; 10; 12; 13; 14; 15.
Kết luận chương 2
BTST là phương tiện hiệu quả để bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong dạy học Vật lí. Tuy nhiên thực trạng dạy học cho thấy loại BTST được sử dụng trong dạy học còn rất hạn chế. Nguyên nhân xuất phát từ nhận thức của GV về BTST, GV chưa có kiến thức và kĩ năng về xây dựng BTST trong dạy học, cũng chưa nhìn thấy tầm quan trọng của nhiệm vụ bồi dưỡng tư duy HS trong dạy học mà đa số chỉ tập trung cho nhiệm vụ trang bị những kiến thức cơ bản. Mặt khác các tài liệu về BTST đã xuất bản còn rất khan hiếm nên không khai thác được chức năng lí luận dạy học của loại BT này trong dạy học.
Để khắc phục được tình trạng nêu trên mỗi GV cần phải xây dựng hệ thống BTST và sử dụng trong dạy học. Công cụ dùng để xây dựng BTST chính là các nguyên tắc sáng tạo TRIZ. Giáo viên THPT có thể xây dựng BTST về Vật lí từ các BTCS quen thuộc trong SGK, sách bài tập, tạo ra các bài tập đa dạng, phong phú đưa vào các giáo án dạy học của mình có ý nghĩa thực tế, gắn kết được Vật lí với đời sống, kĩ thuật, tạo được hứng thú cho HS. Các BTST có thể đưa vào các hình thức dạy học khác nhau một cách tự nhiên với số lượng và mức độ khó phù hợp.
Hệ thống câu hỏi tư duy giúp HS định hướng tư duy để giải các BTST, vì thế cần phải có hệ thống câu hỏi định hướng tư duy tương ứng với mỗi BTST. Mặt khác lời giải tóm tắt cần phải được xem xét nhiều cách khác nhau, và đề xuất được các phương án mới...
Trên cơ sở mục tiêu dạy học chương trình Vật lí 12 nâng cao chương
“ Dòng điện xoay chiều”, vận dụng nguyên tắc TRIZ xây dựng BTST đã trình bày ở chương 1, chúng tôi đã xây dựng được hệ thống BTST chương “ Dòng điện xoay chiều ” Vật lí 12 gồm 15 bài.
Với mỗi bài tập, nội dung và thứ tự trình bày như sau: - Bài tập cơ sở.
- Phân tích bài tập cơ sở.
- Bài tập sáng tạo.
- Nguyên tắc sáng tạo sử dụng để giải BTST. - Câu hỏi định hướng tư duy của HS. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Lời giải tóm tắt.
Để kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của hệ thống BTST đã xây dựng, chúng tôi sẽ thiết kế các giáo án và tiến hành thực nghiệm sư phạm.
Chương 3
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành nhằm mục đích kiểm nghiệm tính khả thi và tính hiệu quả của hệ thống BTST đã xây dựng. Thực nghiệm sư phạm nhằm trả lời các câu hỏi sau:
1. GV THPT có khả năng xây dựng và dạy BTST không? Họ có hứng thú không?
2. HS lớp 12 THPT ban KHTN và ban Cơ bản có học các BTST đã xây dựng được không? Có hứng thú không? Đối tượng HS nào thì phù hợp?
3. Hệ thống BTST đã xây dựng có tác dụng nâng cao chất lượng dạy và học không?
4. Thông qua việc dạy học các BTST đã xây dựng có thể bồi dưỡng HS các