8. Cấu trỳc luận văn
2.4.2. Tiến trỡnh dạy học một số kiến thức cụ thể chương điện tớch – điện
trường Vật lớ 11 nõng cao THPT cú sử dụng TN với sự trợ giỳp của MVT
Trong cỏc tiến trỡnh dạy học, chỳng tụi sử dụng một số ký hiệu sau:
: Nội dung GV ghi bảng, HS ghi nhớ.
: GV đặt vấn đề cần nghiờn cứu, giao nhiệm vụ cho HS.
?: GV đưa ra cõu hỏi, yờu cầu HS trả lời.
: GV thụng bỏo, nhận xột, thể chế húa tri thức; HS ghi nhớ.
: Gợi ý, định hướng của GV.
2.4.2.1. Tiến trỡnh dạy học bài “Điện tớch. Định luật Cu-lụng” * Mục tiờu bài học
Về kiến thức
- Nhắc lại được một số khỏi niệm đó học ở chương trỡnh THCS và bổ sung thờm một số khỏi niệm mới: Hai loại điện tớch, lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch. Tỡm hiểu về ba cỏch nhiễm điện cho vật.
- Đề xuất được phương ỏn TN kiểm tra dự đoỏn về sự nhiễm điện do tiếp xỳc và do hưởng ứng.
- Biết được tỏc dụng của điện nghiệm và cỏch sử dụng điện nghiệm. - Hiểu được khỏi niệm điện tớch điểm, hằng số điện mụi.
- Biết được phương, chiều và độ lớn của lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch điểm trong chõn khụng (Định luật Cu-lụng) và trong điện mụi, biểu diễn được cỏc lực tương tỏc đú.
- Vận dụng được cụng thức tớnh lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch điểm trong chõn khụng và trong điện mụi để làm một số bài toỏn đơn giản.
- Biết sử dụng quy tắc hỡnh bỡnh hành để tỡm lực tổng hợp tỏc dụng lờn một điện tớch điểm
Về kỹ năng
- Quan sỏt TN biểu diễn của GV, từ kết quả TN rỳt ra hiện tượng vật lớ quan sỏt được.
- Biểu diễn cỏc vec-tơ lực tỏc dụng lờn điện tớch điểm.
- Giải được một số bài toỏn về độ lớn của cỏc lực tương tỏc giữa hai điện tớch điểm đặt trong chõn khụng và trong điện mụi.
Về thỏi độ
- Nghiờm tỳc trong giờ học.
- Cú ý thức trong khi quan sỏt TN.
- Tổng hợp, khỏi quỏt húa cỏc kết quả thu được thành cỏc kiến thức cần lĩnh hội.
* Chuẩn bị Giỏo viờn:
- Cỏc Video clip TN và TN mụ phỏng về cỏc hiện tượng nhiễm điện; TN mụ phỏng về lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch điểm đứng yờn trong chõn khụng.
- Phiếu học tập số 1 (Ở phụ lục 5)
ễn lại cỏc kiến thức đó học ở chương trỡnh THCS về sự nhiễm điện do cọ xỏt, cỏc loại điện tớch, lực tương tỏc giữa cỏc vật tớch điện, vec-tơ lực, cỏch biểu diễn lực.
* Lụgic hỡnh thành kiến thức
Kể tờn cỏc loại điện tớch mà cỏc em đó được học? Lực tương tỏc giữa chỳng?
Bằng cỏch nào cú thể làm cho thanh thuỷ tinh nhiễm điện? Để kiểm tra xem thanh thuỷ tinh cú được nhiễm điện hay khụng người ta làm như thế nào?
Cần tiến hành TN về hiện tượng nhiễm điện do cọ xỏt. (Xem Video clip TN về hiện tượng nhiễm điện do cọ xỏt)
Dựng MVT kết hợp mỏy chiếu đa chức năng để chiếu Video clip TN về hiện tượng nhiễm điện do cọ sỏt. HS quan sỏt hiện tượng xẩy ra và cỏch nhận biết một vật nhiễm điện.
Nhiễm điện do cọ xỏt.
Nhận biết: Hỳt vật nhẹ; Dựng điện nghiệm. Ở trờn ta đó biết một cỏch nhiễm điện cho vật bằng cỏch cọ xỏt, cú thể làm cho một vật nhiễm điện bằng cỏch nào nữa khụng?
Cần tiến hành TN về hiện tương
nhiễm điện do tiếp xỳc và do hưởng ứng Khi thanh thủy
tinh lại gần hay chạm vào quả cầu của điện nghiệm, lỏ của điện nghiệm xũe ra (đẩy nhau). Do bị nhiễm điện cựng dấu. Sử dụng Video clip TN và TN mụ phỏng về hiện tương nhiễm điện do tiếp xỳc và do hưởng ứng.
Ở THCS chỳng ta đó biết khỏi niệm điện tớch, đó biết được phương, chiều của cỏc lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch. Vậy, khi nào thỡ một vật mang điện được xem là điện tớch điểm, độ lớn của cỏc lực tương tỏc giữa chỳng được xỏc định như thế nào?
* Hoạt động dạy học cụ thể
Hoạt động 1: Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phỏt. Đặt vấn đề
Hoạt động của HS Trợ giỳp của GV
Suy nghĩ cỏ nhõn tỡm cõu trả lời:
- Cú hai loại điện tớch là điện tớch dương và điện tớch õm. Lực tương tỏc giữa chỳng cú thể là hỳt hoặc đẩy.
Cỏ nhõn nhận thức được vấn đề của bài học.
? Kể tờn cỏc loại điện tớch mà cỏc em đó được học? Lực tương tỏc giữa chỳng?
Ở THCS chỳng ta đú biết được phương,
chiều của của lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch. Bài học hụm nay chỳng ta nghiờn cứu về độ lớn của cỏc lực tương tỏc đú.
Cu-lụng đó tiến hành TN về lực tương tỏc giữa hai điện tớch điểm đặt đứng yờn trong chõn khụng.
Tiến hành TN ảo về lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch điểm đặt nằm yờn trong chõn khụng. HS quan sỏt TN biểu diễn của GV, xỏc định được sự phụ thuộc của độ lớn của lực vào độ lớn cỏc điện tớch và khoảng cỏch giữa chỳng.
F tỉ lệ với độ lớn của cỏc điện tớch và tỉ lệ nghịch với bỡnh phương khoảng cỏch giữa chỳng.
Hỡnh 2.11. Sơ đồ lụgic tiến trỡnh xõy dựng kiến thức Bài “Điện tớch. Định luật Cu-lụng”
Hoạt dộng 2. Tỡm hiểu sự nhiễm điện của cỏc vật
Hoạt động của HS Trợ giỳp của GV
1.Hai loại điện tớch. Sự nhiễm điện của cỏc vật
a. Hai loại điện tớch: + Điện tớch dương. + Điện tớch õm.
- Cỏc điện tớch cựng dấu thỡ đẩy nhau, cỏc điện tớch trỏi dấu thỡ hỳt nhau.
Suy nghĩ cỏ nhõn tỡm cõu trả lời:
- Người ta cọ xỏt thanh thủy tinh với lụa thỡ thanh thủy tinh sẽ nhiễm điện. Muốn biết thanh thủy tinh cú nhiễm điện hay khụng người ta đưa nú lại gần cỏc mẩu giấy vụn để xem nú cú hỳt cỏc mẩu giấy vụn khụng.
- HS quan sỏt TN trong Video clip. Cỏ nhõn suy nghĩ đưa ra nhận xột:
Ngoài cỏch trờn cũn cú thể dựng điện nghiệm để kiểm tra một vật cú mang điện hay khụng.
HS thảo luận chung toàn lớp
- Đơn vị điện tớch là Culụng, kớ hiệu là C. - Điện tớch của electron là điện tớch õm, cú
giỏ trị tuyệt đối là e = 1,6.10-19C.
Bằng cỏch nào cú thể làm cho thanh
thủy tinh nhiễm điện? Để kiểm tra xem thanh thủy tinh cú được nhiễm điện hay khụng người ta làm như thế nào?
GV nhận xột cõu trả lời của HS.
GV giới thiệu Video clip TN về hiện tượng nhiễm điện do cọ xỏt và cỏch nhận biết một vật nhiễm điện. Yờu cầu HS quan sỏt hiện tượng vật lớ xẩy ra trong cả hai trường hợp.
Ở trờn ta đó biết một cỏch nhiễm điện cho vật bằng cỏch cọ xỏt, cú thể làm cho một vật nhiễm điện bằng cỏch nào nữa khụng?
- Vỡ điện tớch được truyền từ vật bị nhiễm điện đến hai lỏ kim loại của điện nghiệm làm cho hai lỏ kim loại đú nhiễm điện cựng dấu và đẩy nhau.
- Dựng một vật đó được nhiễm điện cho tiếp xỳc với vật chưa được nhiễm điện. HS thảo luận chung toàn lớp
- Dựng một vật đó nhiễm điện trước là thanh thuỷ tinh hoặc thanh kim loại. Vật cần nhiễm điện là một thanh kim loại khỏc. Để kim tra xem thanh kim loại cú nhiễm điện hay khụng ta dựng điện nghiệm. - Cú thể dựng quả cầu bằng kim loại trờn điện nghiệm làm vật cần được nhiễm điện. Ta cho thanh kim loại đó nhiễm điện đến tiếp xỳc với quả cầu cần được nhiễm điện và quan sỏt xem hai lỏ kim loại của điện nghiệm cú xoố ra khụng.
HS quan sỏt và rỳt ra kết luận
- HS bị đưa vào tỡnh thế bất ngờ: Thanh kim loại chưa tiếp xỳc với quả cầu trờn điện nghiệm thỡ quả cầu đó nhiễm điện (Hai lỏ điện nghiệm xũe ra).
Cỏ nhõn tiếp thu, ghi nhớ.
lại xoố ra?
Cú thể ỏp dụng điều đú để làm cho một
vật nhiễm điện được khụng? Nếu được phải làm thế nào?
? Thiết kế phương ỏn TN để kiểm tra dự
đoỏn trờn?
? Cú thể dựng ngay quả cầu bằng kim loại
trờn điện nghiệm làm vật cần được nhiễm điện hay khụng? Nếu được ta phải kiểm nghiệm điều gỡ?
GV cho HS quan sỏt lại thật kĩ đoạn Video clip thứ hai.
Hiện tượng ta thu được ở trờn được gọi
là hiện tượng hưởng ứng tĩnh điện. Phớa quả cầu gần thanh kim loại được nhiễm điện trỏi dấu với điện tớch của thanh kim loại, phớa xa hơn được nhiễm điện cựng dấu. Người ta núi quả cầu kim loại được
HS quan sỏt và rỳt ra kết luận:
- Đưa thanh kim loại ra xa quả cầu thỡ quả cầu khụng nhiễm điện (Hai là kim loại của điện nghiệm cụp lại).
HS quan sỏt và rỳt ra kết luận:
- Hai lỏ kim loại của điện nghiệm xoố ra nờn quả cầu đó bị nhiễm điện.
- Đưa thanh kim loại ra xa quả cầu thỡ quả cầu vẫn nhiễm điện.
HS quan sỏt.
b.Sự nhiễm điện của cỏc vật. - Nhiễm điện do cọ xỏt.
- Nhiễm điện do tiếp xỳc. - Nhiễm điện do hưởng ứng.
nhiễm điện do hưởng ứng.
GV cho HS xem lại clip TN về hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng. Yờu cầu HS quan sỏt và rỳt ra kết luõn.
GV tiếp tục tiến hành thớ nghiệm kiểm tra. (Cho HS xem Video clip về hiện tượng nhiễm điện do tiếp xỳc)
Yờu cầu HS quan sỏt để rỳt ra kết luận. GV biểu diễn TN mụ phỏng về hiện tượng nhiễm điện do tiếp xỳc và nhiễm điện do hưởng ứng cho HS quan sỏt.
Cú ba cỏch nhiễm điện cho một vật: nhiễm điện do cọ xỏt, nhiễm điện do tiếp xỳc và nhiễm điện do hưởng ứng.
Hoạt dộng 3. Nghiờn cứu định luật Cu-lụng
Hoạt động của HS Trợ giỳp của GV
HS thảo luận chung toàn lớp: - HS chỉ đưa ra được dự đoỏn:
Ở THCS chỳng ta đó biết khỏi niệm
r
Vật mang điện cú kớch thước nhỏ so với khoảng cỏch giữa chỳng (Đó biết khỏi niệm chất điểm)
Độ lớn của lực tương tỏc của hai điện tớch phụ thuộc vào độ lớn của hai điện tớch ( vỡ HS dựa vào hiện tượng hai lỏ kim loại của điện nghiệm xoố ra càng rộng nếu điện tớch truyền cho chỳng càng lớn).
HS quan sỏt TN và rỳt ra nhận xột:
- Khi thay đổi độ lớn của cỏc điện tớch hoặc thay đổi khoảng cỏch giữa chỳng thỡ độ lớn của lực tương tỏc giữa chỳng cũng thay đổi.
Cỏ nhõn tiếp thu, ghi nhớ.
2.Định luật Cu-lụng a. Nội dung: (SGK) b. Biểu thức: 2 2 1. r q q k F = Trong đú: + k = 9.109Nm2 /C2 : hệ số tỉ lệ. + r : khoảng cỏch giữa hai điện tớch điểm.
+ q1, q2 : độ lớn của hai điện tớch điểm.
c. Biểu diễn:
cỏc lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch. Vậy, khi nào thỡ một vật mang điện được xem là điện tớch điểm, độ lớn của cỏc lực tương tỏc giữa chỳng được xỏc định như thế nào?
GV tiến hành TN mụ phỏng để xỏc định một cỏch định tớnh sự phụ thuộc của lực tương tỏc giữa hai điện tớch điểm vào độ lớn của cỏc điện tớch đú và khoảng cỏch giữa chỳng.
Nhà bỏc học Cu – lụng đó dựng chiếc
cõn xoắn để khảo sỏt lực tương tỏc giữa hai quả cầu nhiễm điện cú kớch thước nhỏ so với khoảng cỏch giữa chỳng (gọi là điện tớch) và tổng kết cỏc kết quả TN của mỡnh thành định luật gọi là định luật Cu – lụng:
Độ lớn của lực tương tỏc giữa hai điện tớch điểm tỉ lệ thuận với tớch cỏc độ lớn của hai điện tớch đú và tỉ lệ nghịch với bỡnh phương khoảng cỏch giữa chỳng. Phương của lực tương tỏc giữa hai điện tớch điểm là đường thẳng nối hai điện tớch điểm đú. Hai điện tớch cựng dấu thỡ đẩy
12
F
q1>0 q2>0 r
Cỏ nhõn suy nghĩ và biểu diễn được như hỡnh 1.6 SGK.
nhau, hai điện tớch khỏc dấu thỡ hỳt nhau.
- Biểu thức: 1 2 2 q q F k r =
- Trong đú: r là khoảng cỏch giữa hai điện tớch q1, q2; k là hệ số tỉ lệ.
Trong hệ SI, k = 9.109 Nm2/C2 .
? biểu diễn vộc-tơ lực tương tỏc giữa hai
điện tớch cựng dấu và hai điện tớch trỏi dấu?
Hoạt dộng 4. Tỡm hiểu lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch trong điện mụi
Hoạt động của HS Trợ giỳp của GV
Cỏ nhõn tự tỡm hiểu SGK
3. Lực tương tỏc của cỏc điện tớch trong điện mụi (chất cỏch điện)
2 2 1 . . r q q k F ε =
ε : hằng số điện mụi, chỉ phụ thuộc vào bản chất điện mụi.
TN chứng tỏ rằng, lực tương tỏc giữa
cỏc điện tớch điểm đặt trong điện mụi đồng
tớnh: 1 2 2 q q F k r ε =
Trong đú ε được gọi là hằng số điện mụi.
Hoạt dộng 5. Cũng cố bài học và chuyển giao nhiệm vụ.
Hoạt động của HS Trợ giỳp của GV
Cỏ nhõn làm việc Thảo luận chung ở lớp. Cỏ nhõn tiếp nhận nhiệm vụ.
GV phỏt phiếu học tập số 1 ở phụ lục 5 cho HS, yờu cầu HS trả lời cỏc cõu hỏi như trong phiếu.
Giải thớch cỏc hiện tượng nhiễm điện và
vận dụng định luật Cu-lụng để giải cỏc bài toỏn trong SGK.
r
21
F F12
2.4.2.2. Tiến trỡnh dạy học bài “Điện trường” (Tiết 1) * Mục tiờu bài học
Về kiến thức
HS cần phải:
- Từ khỏi niệm về trường hấp dẫn ở lớp 10 THPT (hoặc từ trường đó học ở THCS) đưa ra được khỏi niệm về điện trường.
- Trả lời được cõu hỏi điện trường là gỡ và tớnh chất cơ bản của điện trường là tớnh chất gỡ.
- Phỏt biểu được định nghĩa vectơ cường độ điện trường. Hiểu được cường độ điện trường là một vectơ.
- Hiểu và vận dụng được biểu thức xỏc định vectơ cường độ điện trường và cường độ điện trường của một điện tớch điểm.
- Từ khỏi niệm đường sức từ ở THCS HS đưa ra được khỏi niệm đường sức điện. - Hiểu được ý nghĩa của đường sức điện, quy tắc vẽ cỏc đường sức điện. Biết được sự giống và khỏc nhau giữa cỏc “ đường hạt bột” của điện phổ và cỏc đường sức điện.
- Trả lời được cõu hỏi điện trường đều là gỡ và biết được điện trường bờn trong hai tấm kim loại tớch điện trỏi dấu và cú độ lớn bằng nhau là điện trường đều.
Về kỹ năng
- Quan sỏt thớ nghiệm biểu diễn của giỏo viờn và rỳt ra kết luận về hiện tượng vật lớ quan sỏt được.
- Thiết kế phương ỏn thớ nghiệm điện phổ.
- Từ hỡnh ảnh điện phổ vẽ được hỡnh dạng cỏc đường sức điện.
Về thỏi độ
- Nghiờm tỳc trong giờ học.
- Cú ý thức trong khi quan sỏt TN.
- Tổng hợp, khỏi quỏt húa cỏc kết quả thu được thành cỏc kiến thức cần lĩnh hội.
* Chuẩn bị Giỏo viờn:
Hai điờn tớch trong chõn khụng khụng tiếp xỳc với nhau nhưng vẫn hỳt nhau hoặc đẩy nhau. Chỳng tỏc dụng lực lờn nhau bằng cỏch nào? Bằng phương phỏp tương tự: - Một vật tỏc dụng lực hấp dẫn lờn vật khỏc đặt gần nú vỡ xung quanh vật đú cú trường hấp dẫn.
- Xung quanh nam chõm hoặc dũng điện cú từ trường, nếu ta đặt một nam chõm hay dũng điện trong từ trường thỡ nam chõm hay dũng điện sẽ chịu một lực từ tỏc dụng.
Xung quanh điện tớch cú điện trường. Tớnh chất cơ bản của điện trường là tỏc dụng lực điện lờn điện tớch đặt trong nú.
- Thớ nghiệm mụ phỏng về điện phổ và đường sức điện trường của vật mang điện tớch.
- Phiếu học tập số 2 (Ở phụ lục 5).
Học sinh: