Bài “Điện tích Định luật Cu-Lông”

6. Tổng quan vấn đề nghiên cứu

2.2.1. Bài “Điện tích Định luật Cu-Lông”

Bước 1: Xác định mục tiêu

Kiến thức

- Trình bày được các cách làm nhiễm điện một vật (cọ xát, tiếp xúc và hưởng ứng).

- Phát biểu được định luật Cu -lông và chỉ ra đặc điểm của lực điện giữa hai điện tích điểm.

Kĩ năng

- Vận dụng được định luật Cu - lông để xác định lực điện tác dụng giữa hai điện tích điểm; giải được các bài tập có liên quan.

- Giải thích được một số hiện tượng có liên quan đến sự nhiễm điện của vật.

Thái độ

- Nghiêm túc trong giờ học.

- Có ý thức trong khi quan sát và tiến hành thí nghiệm.

- Tổng hợp và khái quát hóa các kết quả thí nghiệm thu được thành các kiến thức cần lĩnh hội.

Bước 2: Xác định vấn đề

- Sự nhiễm điện của các vật thường gặp trong thực tế. - Các cách làm cho một vật nhiễm điện?

- Lực tương tác giữa các điện tích được xác định như thế nào

Bước 3: Xây dựng tình huống

Tình huống 1: Chúng ta đi đường thường bắt gặp những chiếc xe chở xăng, dầu có treo một sợi dây xích thả kéo lê dưới lòng đường. Vậy đó là do sơ xuất của người vận chuyển hay sợi dây xích đó có tác dụng gì chăng?

 Tình huống lựa chọn, bác bỏ.

Giải quyết tình huống:

Cơ sở vật lý: Các vật nhiễm điện trái dấu, đến một mức nào đó có thể phóng tia lửa điện qua nhau.

Khi chiếc xe chở xăng, dầu di chuyển, xăng dầu sẽ cọ xát nhiều với bồn chứa làm chúng tích điện trái dấu. Khi điện tích đủ lớn chúng sẽ phóng tia lửa gây ra cháy nổ. Sơi dây xích (vật đẫn điện) thả lê dưới đường có tác dụng làm cho các điện tích xuất hiện ở bồn chứa được truyền xuống đất nên sẽ không sinh ra cháy nổ. Ngoài ra, vào lúc khí hậu hanh khô các xe bus cũng thường phải có dây xích nối đất như thế để hành khách trên xe không bị điện giật khi cầm vào tay nắm bằng kim loại.

Tình huống 2: Vào những ngày mưa giông, tại sao lại hay có hiện tượng sấm sét?

 Tình huống lựa chọn, bác bỏ.

Giải quyết tình huống:

Sét hay tia sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và mặt đất hay giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu. Các đám mây giông được tích điện là do các điện tích được phân tách ra khi các hạt nước và hạt băng trong các đám mây giông cọ xát vào nhau. Khi hai đám mây tích điện

trái dấu lại gần nhau, hiệu điện thế giữa chúng có thể lên tới hàng triệu Vôn. Giữa hai đám mây có hiện tượng phóng tia lửa điện và ta trông thấy một tia sét. Vài giây sau ta mới nghe thấy tiếng nổ, đó là “sấm” (vận tốc của ánh sáng nhanh hơn vận tốc của tiếng động nên ta trông thấy tia sét trước).

Bước 4: Xác định các phương tiện, thiết bị, tài liệu hỗ trợ việc dạy và học

Tình huống 1: Máy chiếu, hình ảnh về những chiếc xe chở xăng, dầu có dây xích nối đất, video mô tả về sự tích điện và truyền điện tích xuống đất của xe.

Tình huống 2: Máy chiếu, hình ảnh về sấm sét, video mô tả về sự tích điện và truyền điện tích xuống đất của xe và phóng điện của các đám mây.

Ngoài ra, dặn dò học sinh chuẩn bị trước một số dụng cụ thí nghiệm: thanh thủy tinh, bút thử điện.

2.2.2. Bài “Thuyết electron. Định luật bảo toàn điện tích”

Bước 1: Xác định mục tiêu

Kiến thức

- Phát biểu được định luật bảo toàn điện tích.

- Trình bày được các nội dung chính của thuyết êlectron.

- Nêu được các tính chất của vật dẫn và điện môi khi đặt trong trường tĩnh điện.

- Trình bày được bản chất của hiện tượng nhiễm điện ở các vật.

Kĩ năng

- Vận dụng được định luật bảo toàn điện tích để giải bài tập có liên quan. - Giải thích được các tính chất của vật dẫn và điện môi khi đặt trong trường tĩnh điện.

Thái độ

- Hứng thú và tập trung trong tiết học; có tinh thần ham học hỏi để tiếp thu kiến thức mới.

- Có thái độ thích thú khi nghiên cứu các hiện tượng về điện. - Thấy được trách nhiệm cần học tốt môn Vật lý.

- Tác phong làm việc khoa học, có tính trung thực, cẩn thận, tỉ mỉ khi tiến hành thí nghiệm và tính toán; có ý thức sẵn sàng áp dụng những hiểu biết Vật lý vào thực tế giải quyết sáng tạo các tình huống thực tiễn đích thực.

Bước 2: Xác định vấn đề

Một số vấn đề của bài:

- Trong thực tế ta thấy có những vật dẫn điện tốt, có những vật không dẫn điện, tại sao các vật có tính chất điện khác nhau?

- Tại sao chúng ta có thể làm cho một vật nhiễm điện bằng cách cọ xát, tiếp xúc hay hưởng ứng?

- Giải thích sự nhiễm điện của các vật?

Bước 3: Xây dựng tình huống

Tình huống 1: Khi đưa thanh thủy tinh nhiễm điện lại gần mẫu giấy nhỏ, thanh thủy tinh hút mẫu giấy nhỏ bám vào, sau đó mẫu giấy lại rời khỏi thanh thủy tinh. Hãy giải thích hiện tượng trên?

 Tình huống phát triển, hoàn thiện.

Giải quyết tình huống:

Khi thanh thủy tinh nhiễm điện lại gần mẫu giấy nhỏ làm mẫu giấy nhỏ bị nhiễm điện do hưởng ứng, trên giấy có hai vùng điện tích trái dấu nhau, thanh thủy tinh tác dụng lên mẫu giấy cả lực hút và lực đẩy nhưng lực hút lớn hơn lực đẩy nên giấy bị hút dính vào thanh thủy tinh. Khi tiếp xúc với thanh thủy tinh,

mẫu giấy lại bị nhiễm điện do tiếp xúc, điện tích của thanh thủy tinh và mẫu giấy cùng dấu nên chúng đẩy nhau, kết quả là mẫu giấy lại rời khỏi đũa nhựa.

Tình huống 2: Đưa dần dần một chiếc đũa tích điện âm đến gần quả cầu của một điện nghiệm tích điện dương. Hai lá điện nghiệm dần dần khép lại, sau đó lại tách ra và khi chiếc đũa tiếp xúc với quả cầu của điện nghiệm thì các lá điện nghiệm vẫn xòe ra. Hãy giải thích hiện tượng đã xảy ra?

 Tình huống phát triển, hoàn thiện

Giải quyết tình huống:

Các lá điện khép lại là do một phần electron đã chuyển từ quả cầu sang các lá dưới ảnh hưởng của trường do chiếc đũa tích điện âm tạo ra. Tiếp tục đưa chiếc đũa đã tích điện âm đến gần hơn thì xuất hiện hiện tượng cảm ứng tĩnh điện: trên các lá xuất hiện điện tích âm làm tách các lá điện nghiệm ra. Khi chiếc đũa tiếp xúc với quả cầu của điện nghiệm thì điện tích dương của điện nghiệm sẽ bị các điện tích âm ở đũa trung hòa. Và trên các lá điện nghiệm vẫn còn lại các điện tích âm trước đó nên các lá điện nghiệm vẫn tách ra.

Bước 4: Xác định các phương tiện, thiết bị, tài liệu hỗ trợ việc dạy và học

Tình huống 1: Thanh thủy tinh, những mẫu giấy nhỏ, video mô tả quá trình nhiễm điện của mẫu giấy.

Tình huống 2: Đũa, điện nghiệm, video mô tả thí nghiệm nhiễm điện.

2.2.3. Bài “Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện”

Bước 1: Xác định mục tiêu

Kiến thức

- Nêu được điện trường tồn tại ở đâu, có tính chất gì ?

- Phát biểu được định nghĩa cường độ điện trường. Viết được công thức tính cường độ điện trường của một điện tích điểm.

- Nêu được đặc điểm của vecto cường độ điện trường.

- Phát biểu và viết biểu thức của nguyên lí chồng chất điện trường. - Nêu được các đặc điểm của đường sức điện.

Kĩ năng

- Xác định được cường độ điện trường (phương, chiều và độ lớn) tại một điểm của điện trường gây bởi một, hai hoặc ba điện tích điểm.

- Vận dụng được nguyên lí chồng chất điện trường để giải các bài tập có liên quan.

Thái độ

- Hứng thú và tập trung trong tiết học; có tinh thần ham học hỏi để tiếp thu kiến thức mới.

- Có thái độ thích thú khi nghiên cứu các hiện tượng về điện. - Thấy được trách nhiệm cần học tốt môn Vật lý.

Bước 2: Xác định vấn đề

Một số vấn đề của bài:

- Điện trường là gì? Điện trường có tính chất gì? - Cường độ điện trường là gì?

- Cách xác định cường độ điện trường tại một điểm trong điện trường. - Đường sức điện có những đặc điểm gì?

- Điện trường đều là gì? Điện trường đều có tính chất như thế nào?

Tình huống 1: Điện trường là môi trường bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Bằng mắt thường ta không thể quan sát được điện trường, vậy có cách nào để mô tả điện trường một cách trực quan nhất hay không?

 Tình huống nghịch lí, không phù hợp.

Giải quyết tình huống:

Điện trường là môi trường bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích đặt trong nó. Ta sẽ tiến hành thí nghiệm như sau:

+ Đặt hai quả cầu kim loại trong một bể nhỏ hình hộp chữ nhật, có thành bằng thủy tinh trong suốt, trong đựng dầu cách điện. Cho một ít các hạt cách điện (mạt cưa) nằm lơ lửng trong dầu. Khuấy đều các hạt cách điện rồi tích điện trái dấu cho hai quả cầu. Ta sẽ thấy các mạt cưa xếp thành những đường có trật tự nối hai quả cầu lại với nhau. Đó là cách mô tả điện trường một cách trực quan.

Tình huống 2: Mạt cưa là những hạt rất nhỏ, ta có một ít mạt cưa. Có cách nào nhanh nhất để xếp các mạt cưa thành những đường thẳng song song và cách đều nhau không?

 Tình huống phát triển, hoàn thiện.

Giải quyết tình huống:

Ta đặt mạt cưa vào một điện trường đều. Vì điện trường đều là điện trường mà vecto cường độ điện trường tại mọi điểm đều cùng phương, chiều và độ lớn; đường sức điện là những đường song song, cách đều nhau.

Cách làm: Cho một ít mạt cưa nằm lơ lửng trong dầu và khuấy đều. Sau đó, tích điện trái dấu và có cùng độ lớn cho hai bản kim loại phẳng rộng rồi đặt song song với nhau sao cho mạt cửa nằm khoảng giữa hai bản. Lúc này, ta sẽ thấy các mạt cưa xếp thành những đường thẳng song song và cách đều nhau.

Máy chiếu, hình ảnh đường sức điện, hình ảnh điện phổ được chụp lại, video mô tả quá trình sắp xếp của mạt cưa làm xuất hiện điện phổ.

2.2.4. Bài “Công của lực điện”

Bước 1: Xác định mục tiêu

Kiến thức

- Nêu được đặc điểm của lực tác dụng lên điện tích trong điện trường đều. - Lập được biểu thức tính công của lực điện trong điện trường đều.

- Nêu được đặc điểm của công dịch chuyển điện tích trong điện trường bất kì.

- Nêu được trường tĩnh điện là trường thế. .

- Trình bày được khái niệm, biểu thức, đặc điểm của thế năng của điện tích trong điện trường.

- Nêu được quan hệ giữa công của lực điện trường và độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường.

Kĩ năng

- Xác định được phương, chiều của vecto lực tác dụng lên điện tích trong điện trường đều.

- Tính được công của lực điện khi di chuyển một điện tích giữa hai điểm trong điện trường đều.

- Áp dụng công thức để giải bài toán tính công của lực điện trường và thế năng điện trường.

Thái độ

- Hứng thú và tập trung trong tiết học; có tinh thần ham học hỏi để tiếp thu kiến thức mới.

- Có thái độ thích thú khi nghiên cứu các hiện tượng về điện. - Thấy được trách nhiệm cần học tốt môn Vật lý.

Bước 2: Xác định vấn đề

Một số vấn đề của bài:

- Lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong điện trường đều có đặc điểm như thế nào?

- Công của lực điện có thể được biểu diễn bằng các đại lượng nào?

Bước 3: Xây dựng tình huống

Tình huống :

Kiểm tra kiến thức cũ ở lớp 10 của học sinh về công của trọng lực:

+ Tính công của trọng lực khi vật trượt (không có ma sát) trên mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng : A = P.s.cos, đặt h = s.cos =>A = P.h

+ Tính chất công của trọng lực: không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối.

Theo bạn, công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường có tương tự với công của trọng lực không?

 Tình huống lựa chọn, bác bỏ.

Giải quyết tình huống:

+ Yêu cầu HS dựa vào công thức công A(trên bảng) hãy tính công A khi điện tích q(dương) di chuyển theo đường thẳng từ M đến N. Biết MN=s;  là góc giữa F và s.

AMN =F.s= F.s.cos Với F = qE và s.cos= d => AMN = qEd

+ Yêu cầu HS tính công khi điện tích di chuyển theo đường gấp khúc MPN. AMPN = F.s1cos1 + F.s2cos2 = F(s1cos1 + s2cos2)

Đặt s1cos1 + s2cos2= d => AMPN = qEd

 Công của lực điện trường trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là AMN = qEd, không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi. Vậy nên, công của lực điện có những điểm tương tự như công của trọng lực.

Bước 4: Xác định các phương tiện, thiết bị, tài liệu hỗ trợ việc dạy và học

Máy chiếu, hình ảnh động biểu diễn lực điện khi điện tích di chuyển trong điện trường đều.

2.2.5. Bài “Tụ điện”

Bước 1: Xác định mục tiêu

Kiến thức

- Phát biểu được định nghĩa tụ điện. Nêu được cấu tạo của tụ điện. - Trình bày được cách tích điện cho một tụ điện.

- Phát biểu được định nghĩa điện dung của tụ điện; công thức tính và nêu được đơn vị đo điện dung.

- Nêu được ý nghĩa các số ghi trên mỗi tụ điện.

- Nêu được dạng năng lượng của một tụ điện tích điện là năng lượng điện trường. Viết được công thức W = 1

2 CU2.

Kĩ năng

- Vận dụng được công thức tính điện dung của tụ điện để giải toán. - Phân biệt được các loại tụ điện.

Thái độ

- Hứng thú và tập trung trong tiết học; có tinh thần ham học hỏi để tiếp thu kiến thức mới.

- Có thái độ thích thú khi nghiên cứu các hiện tượng về điện. - Thấy được trách nhiệm cần học tốt môn Vật lý.

Bước 2: Xác định vấn đề

- Tụ điện có cấu tạo như thế nào? Phân biệt các loại tụ điện như thế nào? - Tụ phẳng có cấu tạo như thế nào? Tụ phẳng có tính chất gì?

- Điện dung của tụ điện là gì? Công thức tính điện dung của tụ?

- Cách đọc các chỉ số trên tụ điện? Ứng dụng của tụ điện trong đời sống?

Bước 3: Xây dựng tình huống

Tình huống 1: Như ta thường thấy khi bật công tắc đèn nếu: + Ta lấy chuột (tắc te) ra khỏi đèn thì đèn không sáng.

+ Chuột (tắc te) đã gắn vào đèn thì chuột sẽ nhấp nháy sau đó đèn sáng. Vậy có phải là: lúc mất đi tắc te cũng giống như mạch điện bị hở không?

Nhưng Tắc te(chuột) là một thiết bị gồm 2 vật dẫn ngăn cách nhau bởi 1 lớp cách điện và 1 Rơle nhiệt (là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện nhờ sự co dãn vì nhiệt

Bài “Công của lực điện”

Kết quả thực nghiệm sư phạm