7. Cấu trúc khóa luận
2.4.2. Chương Cảm ứng điện từ
Giáo án 3: Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động (tiết 60).
Giáo án 4: Bài tập (tiết 61 được trình bày ở phụ lục 1).
Do giới hạn của đề tài, chúng tôi xin trình bày tiến trình dạy học bài: “Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động”.
NỘI DUNG GIÁO ÁN Mục đích yêu cầu:
1. Về kiến thức: Hỗ trợ HS nắm được các vấn đề sau:
- Trình bày được thí nghiệm về hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng ở một dẫn chuyển động trong từ trường.
- Phát biểu được quy tắc bàn tay phải, công thức xác định suất cảm ứng trong đoạn dây.
- Trình bày được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều. - Vận dụng được quy tắc bàn tay phải để xác định chiều từ cực âm sang cực dương của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây.Vận dụng công thức xác định độ lớn suất điện động cảm ứng trong đoạn dây để giải bài tập.
2. Về kĩ năng:
- Rèn luyện kĩ năng giải thích hiện tượng vật lý: xuất hiện suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.
- Rèn luyện kĩ năng toán học để xây dựng công thức suất điện động cảm ứng. - Rèn luyện kĩ năng giải thích nguyên tắc hoạt động của một số ứng dụng kĩ thuật.
3. Về tư duy:
- Rèn luyện khả năng tự giải quyết vấn đề trong học tập, biết vận dụng kiến thức vào tình huống mới.
Phương pháp: Kết hợp với các PPDH khác trong đó phương pháp thực nghiệm là chủ yếu.
Chuẩn bị:
Phương tiện nghe nhìn: Máy chiếu hình đa năng, máy vi tính. Nội dung ghi bảng.
Tiết 60-Bài 39:SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG 1 ĐOẠN DÂY DẪN
CHUYỂN ĐỘNG
1. Suất điện động cảm ứng trong 1 đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường:
a. Mô tả TN: (H.39.1/190-sgk) b. Nhận xét: Suất điện động cảm ứng chỉ xuất hiện khi đoạn dây MN chuyển động trong
từ trường.
2. Quy tắc bàn tay phải: (sgk/190)
3. Biểu thức suất điện động cảm ứng trong đoạn dây.
Suất điện động cảm ứng trong mạch chính là suất điện động trong đoạn dây chuyển động, có độ lớn : ec =
t
Chỉ xét trường hợp đơn giản: v và B đoạn dây dẫn (MN): * vB = BS =B (lvt)
* ( v, B) = ec = Blvsin
4. Máy phát điện:
a. Cấu tạo: Gồm một khung dây quay trong từ trường của một nam châm. b. Nguyên tắc hoạt động: (sgk)
Tiến trình bài giảng:
* Hoạt động 1: (5 phút): Kiểm tra bài cũ. - Nêu câu hỏi:
1. Phát biểu định luật Lenxo.
2. Viết công thức tính suất điện động trong một mạch điện kín. 3. Yêu cầu giải bài tập 2/188 sgk.
*Hoạt động 2:( 10 phút) Tìm hiểu về suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Mở đầu bài: ở bài học trước chúng ta đã xác định được suất điện động cảm ứng trong khung dây. Bây giờ, chúng ta sẽ bắt đầu khảo sát suất điện động cảm ứng trên một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.
Hình 2.22: Thí nghiệm đoạn dây chuyển động
Giới thiệu: MN là đoạn dây dẫn cứng. +QM và PN là 2 thanh ray dẫn điện được đặt nằm ngang.
+ điện kế được mắc trên đoạn QP. (?)Hiện tượng gì xảy ra khi cho đoạn dây dẫn chuyển động và vẫn tiếp xúc điện
Hình 2.23: Thí nghiệm khảo sát đoạn dâychuyển động không có từ trường.
với hai thanh ray?
Đặt mạch này trong 1 mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng vuông góc với từ trường đều B và hướng từ trên xuống dưới.
(?)Hiện tượng gì xảy ra khi cho đoạn dây dẫn chuyển động và vẫn tiếp xúc điện với hai thanh ray?
(?) khi cho đoạn dây dẫn chuyển động và vẫn tiếp xúc điện với hai thanh ray thì kim điện kế lệch khỏi số 0. Điều đó chứng tỏ gì?
Vì sao?
*Cho xem video thí nghiệm:
Hình 2.24: Thí nghiệm khảo sát đoạn dây
chuyển động trong từ trường.
(?)Khi đoạn dây dừng lại thì kim điện kế như thế nào? Chứng tỏ điều gì?
(?)từ thí nghiệm trên, em rút ra được nhận xét gì?
*Kết quả: Suất điện động cảm ứng chỉ
xuất hiện khi thanh MN chuyển động cắt
-TL: kim điện kế bị lệch khỏi số 0.
-TL: Chứng tỏ trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng, cũng có nghĩa là có suất điện động cảm ứng.Vì từ thông qua mạch kín MNPQ biến thiên khi MN chuyển động cắt các đường cảm ứng từ.
-TL: kim điện kế không lệch. Chứng tỏ nếu đoạn dây MN không chuyển động thì không có dòng điện cảm ứng, cũng có nghĩa là không có suất điện động cảm ứng trong mạch.
-TL: có thể đoán nhận rằng suất điện động cảm ứng trong mạch chỉ xuất hiện khi đoạn dây MN chuyển động trong từ trường.
các đường sức từ. Thanh MN coi như 1 nguồn điện
*Xét các cực của nguồn điện MN: trước hết ta phải xét xem sự phân bố điện tích diễn ra trong MN là như thế nào.
(?)Hạt mang điện chủ yếu trong MN? (?)các electron trong dây dẫn sẽ chuyển động dưới tác dụng của lực gì?
Chuyển động như thế nào?
Hình 2.25: Giải thích sự tạo thành suất điện động trong đoạn dây.
- Khi electron chuyển động về phía M thì chuyện gì xảy ra đối với sự phân bố điện tích trong MN.
- vậy chiều của dòng điện cảm ứng chạy trong khung dây như thế nào?
(?) Nếu các đường sức từ song song với chiều chuyển động của đoạn dây dẫn thì có hiện tượng gì xảy ra?
*Chốt lại kiến thức: Suất điện động cảm
ứng trong mạch đang xét xuất hiện khi đoạn dây MN chuyển động trong từ trường. Khi đoạn dây MN chuyển động cắt các đường sức từ nhưng không nối với hai thanh ray thì trong đó vẫn xuất hiện suất điện động cảm ứng.
Khi đoạn dây MN chuyển động song
- TL: các electron.
-TL: khi đó các electron chịu sự tác dụng của lực Lorenxơ và di chuyển về phía M( khi đoạn MN chuyển động về phía trái), chuyển động cùng vận tốc với MN.
-TL: đầu M của dây dẫn thừa electron nên mang điện tích âm còn đầu N thiếu electron mang điện tích dương.
- Chạy từ MNPQM.
- không có hiện tượng gì xảy ra vì khi đó các điện tích không chịu tác dụng của lực Lorenxo.
song với các đường súc từ thì không xuất hiện suất điện động cảm ứng trên đoạn dây.
*Hoạt động 3:( 7phút) Tìm hiểu về quy tắc bàn tay phải.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
-Đvđ: quay lại TN trên sơ đồ 39.1 và coi
rằng MN đóng vai trò như một nguồn điện với M là cực dương, N là cực âm. Vậy ta có thể sử dụng các quy tắc nào xác định các cực của nguồn điện?
+ Sử dụng định luật Len-xơ để xác định chiều dòng điện cảm ứng, sau đó xác định 2 cực của nguồn điện.
+Sử dụng quy tắc bàn tay trái để suy ra chiều tác dụng của lực Lorenxo tác dụng lên các điện tích, rồi từ chiều chuyển động của điện tích lại suy luận để ra các cực của nguồn điện như trên
Tuy nhiên, ta có thể rút gọn bằng cách sử dụng quy tắc bàn tay phải để suy luận trực tiếp cực của nguồn điện.
(?)Dựa vào SGK hãy phát biểu quy tắc bàn tay phải?
-Hướng dẫn sử dụng quy tắc bàn tay phải.
Hình 2.26: Quy tắc bàn tay phải.
-Quy tắc bàn tay phải:Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón cái choãi ra 900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến 4ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó.
*Hoạt động 4:( 10 phút) Tìm hiểu về biểu thức của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
*Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu suất điện động cảm ứng trong cuộn dây có thể được xác định bằng biểu thức toán học nào?
Suất điện động cảm ứng trong mạch chính là suất điện động trong đoạn dây chuyển động, có độ lớn:
ec =
t
(?)nếuv và B đều vuông góc với đoạn dây dẫn (MN) thì suất điện động cảm ứng được xác định như thế nào?
(?)Nếu v và B hợp với nhau một góc thì suất điện động cảm ứng được xác định như thế nào?Gợi ý: Phân tích B thành hai thành phần, một thành phần Bs song song với
và một thành phần Bt vuông góc với thì thành phần nào gây ra sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong đoạn dây.
-TL: vì v và B đều vuông góc với đoạn dây dẫn (MN), nên : = BS = B (lvt)
ec = Blv
l: độ dài, v là tốc độ của thanh MN
-TL:thành phần Bt mới gây ra suất điện động cảm ứng cho đoạn dây dẫn MN
Vậy :
ec = Btlv=Blvsin
Hoạt động 5 ( 7 phút): Tìm hiểu nguyên tắc cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
-Yêu cầu HS đọc sgk nghiên cứu về máy phát điện xoay chiều và một chiều.
Dùng minh họa kết hợp với H.39.5 giới thiệu lại cấu tạo của máy phát điện.
Hình 2.27: Cấu tạo máy phát điện.
(?)Yêu cầu nêu nguyên tắc hoạt động chung của máy phát điện xoay chiều?
Hình 2.28: Mô hình máy phát điện một chiều
(?) Đối với máy phát điện một chiều: nêu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động?
Hình 2.29: Mô hình máy phát điện xoay chiều
(?) Nêu điểm giống nhau và khác nhau của máy phát điện xoay chiều và máy phát điện một chiều?
Khi khung dây quay thì các cạnh của khung dây chuyển động cắt các đường sức từ, trong khung xuất hiện suất điện động cảm ứng.
- Giống nhau: đều có một khung dây quay trong từ trường.
- Khác: Hai đầu dây khung dây trong máy phát điện xoay chiều được nối với hai vòng đồng, hai vòng đồng này luôn tiếp xúc với
hai chổi quét. Hai chổi quét đóng vai trò là hai cực của máy phát điện xoay chiều. Còn hai đầu khung dây trong máy phát điện một chiều thì nối với 2 bán khuyên bằng đồng(luôn tiếp xúc với hai chổi quét)
Hoạt động5 ( 5 phút): Củng cố.
* Hệ thống hóa lại kiến thức thông qua sơ đồ tóm tắt bài học:
Hình 2.30: Sơ đồ tóm tắt bài học “Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động”.
Sử dụng Violet để đưa ra bài tập cho HS củng cố kiến thức vừa học: Bài tập tự
luận, bài tập trắc nghiệm, bài tập điền khuyết.
Hoạt động6( 1 phút): Dặn dò.
Yêu cầu HS làm bài tập 1,2,3,4/193 sgk.
Kết luận chương 2
Trong chương này, chúng tôi đã tìm hiểu và trình bày một số cách thức khai
thác các tư liệu như hình ảnh, video liên quan đến bài giảng thông qua các đĩa CD-ROM, mạng internet, từ các phần mềm dạy học vật lí…để khắc phục khó khăn về nguồn tài nguyên dạy học cho GV.
Thông qua việc định hướng sử dụng PTNN với kho tư liệu, chúng ta còn cần phải chú ý đến các nguyên tắc đảm bảo cho sự vận hành hoạt động học được diễn ra theo cách hiệu quả nhất:
Đảm bảo sử dụng đúng lúc, đúng chỗ, đúng cường độ. PTNN chỉ đóng vai trò như một công cụ dưới sự chỉ đạo, thực hiện của GV.
chỉ ngồi xem các hình ảnh từ PTNN.
Kiến thức về phương pháp của GV trong lĩnh vực chuyên môn và
sử dụng công nghệ cũng là một yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả của việc sử dụng. PTNN cần được sắp xếp thứ tự và vị trí sử dụng sao cho hợp lý, có mục đích, có kế hoạch trong sử dụng và khai thác.
Chương 3
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm
Mục đích của thực nghiệm sư phạm là nhằm kiểm tra tính hiệu quả của việc sử dụng PTNN trong quá trình dạy học phần điện từ học, thông qua tiến trình dạy học đã được xây dựng.
3.2. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành trong học kì II năm học 2011-2012.
Đối với lớp thực nghiệm (TN), GV sử dụng các phim video, máy chiếu đa phương tiện, các hình ảnh, video trong giờ học.Ngoài các PTNN được sử dụng và các ý tưởng được thực hiện trong giáo án, GV không sử dụng thêm hệ thống bài tập nào khác.
3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
3.3.1. Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm
Chúng tôi sử dụng phép chọn cả khối (chọn nguyên cả lớp) và dùng cách chọn ngẫu nhiên để chọn ra khối TN và khối ĐC. Các lớp được chọn có điều kiện tổ chức dạy học tương đối đồng nhất và chất lượng học tập môn vật lý là đồng đều nhau ( đều là những lớp phân ban tự nhiên). Đây là những lớp bình thường (không có lớp chọn). Chúng tôi chọn như sau: LớpTN: 11/20, lớp ĐC: 11/19. (Trường THPT Phan Châu Trinh).
3.3.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
3.3.2.1. Tiêu chí đánh giá
Chúng tôi tiến hành đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm qua những mặt sau: Về chất lượng kiến thức của HS và hiệu quả tiến trình dạy học: đánh giá qua điểm trung bình kiểm tra.
Về hiệu quả dạy học:
Tiến trình lên lớp, các thao tác của GV khi sử dụng PTNN.
Hoạt động của HS trong giờ học. Tính tích cực của HS thông qua không khí lớp học, các câu trả lời, phát biểu xây dựng bài, mức độ hiểu bài của HS thông qua chất lượng câu trả lời, kết quả bài kiểm tra chất lượng kiến thức.
3.3.2.2. Bài kiểm tra
HS cả hai nhóm ĐC và TN được đánh giá bằng 1 bài kiểm tra tổng hợp. Đánh giá khả năng tiếp thu, vận dụng kiến thức của HS. Bài kiểm tra tiến hành sau 4 tuần kể từ khi kết thúc thực nghiệm.
3.3.3. Thăm dò ý kiến HS
HS lớp thực nghiệm được thăm dò ý kiến về việc sử dụng các PTNN vào cuối đợt thực nghiệm sư phạm. Nội dung của phiếu thăm dò được trình bày trong phụ lục 3.
3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm
Tính toán các số liệu: Nhằm so sánh và đánh giá chất lượng kiến thức của HS ở lớp TN và ĐC, chúng tôi lập bảng: Bảng thống kê điểm số, bảng thống kê học lực, bảng phân phối tần suất và tần suất lũy tích.
Giá trị trung bình cộng:
Phương sai: và độ lệch chuẩn S =
Hệ số biến thiên: V = .100%, V cho phép so sánh mức độ phân tán của số liệu. Sai số tiêu chuẩn: m =
Kết quả tính toán: + Bảng thống kê điểm số Lớp Tổng số Điểm số 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TN 52 0 1 3 2 2 7 18 16 3 ĐC 52 3 2 4 10 14 9 6 3 1 Bảng 3.1: Bảng thống kê điểm số
+ Bảng phân phối tần suất
Lớp Tổng số Số % học sinh đạt điểm Xi 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TN 52 0 1,92 5,77 3,85 3,85 13,46 34,62 30,76 5,77 ĐC 52 5,77 3,85 7,69 19,23 26,92 17,36 11,54 5,77 1,92
Bảng 3.2: Bảng phân phối tần suất
+ Bảng phân phối tần suất lũy tích
Lớp Tổng số
Số % học sinh đạt điểm Xi trở xuống (Wi %)
2 3 4 5 6 7 8 9 10
TN 52 0 1,92 7,69 11,54 15,39 28,85 63,47 94,23 100
ĐC 52 5,77 9,62 17,31 36,54 63,46 80,77 92,31 98,08 100
Bảng phân phối theo học lực 0 10 20 30 40 50 60
Kém Yếu Trung bình Khá Giỏi
TN DC
+ Bảng phân phối theo học lực
Lớp Điểm số Lớp Kém (1-2) Yếu (3-4) Trung bình (5-6) Khá (7-8) Giỏi (9-10) TN 0 7,69 7,7 48,08 36,53 DC 5,77 11,54 46,15 28,85 7,69
Bảng 3.4: Bảng phân phối theo học lực
+ Bảng tổng hợp các tham số Lớp Điểm số Lớp m S2 S V(%) TN 7,77 0,04 3,48 1,87 24,29 ĐC 5,69 0,04 3,24 1,80 30,20 Bảng 3.5: Bảng tổng hợp các tham số
Từ bảng 3.3, chúng tôi vẽ đường lũy tích của lớp TN với lớp ĐC (Trục tung chỉ số % HS đạt điểm Xi trở xuống, trục hoành chỉ điểm số). Bảng phân phối tần số lũy tích