Hoạt động giải BTTN vật lí rất đa dạng và phong phú, có thể diễn ra ở trên lớp học, ở phòng thí nghiệm thực hành, ở nhà và có thể diễn ra cả ở những buổi du lịch, dã ngoại... Nếu GV và HS biết khai thác BTTN một cách hợp lí thì nó sẽ mang lại hiệu quả giáo dục rất cao.
Trong khuôn khổ của đề tài chúng tôi đã xây dựng và sưu tầm được một số BTTN phần “Điện - Điện từ” vật lí 11 sau:
2.2.3.1. BTTN phần Điện tích - Điện trường
Bài 1. Cho các dụng cụ sau:
- 1 ít giấy vụn, 1 mảnh vải len, 1 thanh bằng nhựa
- 1 điện nghiệm, 1 mảnh vải len, 1 ống hút bằng nhựa
Hãy tiến hành thí nghiệm để quan sát hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc?
Bài 3. Cho các dụng cụ sau:
- 1 điện nghiệm, 1 mảnh vải len, 1 ống hút bằng nhựa hay cây thước nhựa Hãy tiến hành thí nghiệm để quan sát hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng
Bài 4. Sự nhiễm điện của các vật
Với 3 dụng cụ: thanh nhựa, mảnh nilon PE và tua tĩnh điện, hãy tiến hành các thí nghiệm về hiện tượng nhiễm điện do cọ xát, nhiễm điện do tiếp xúc và nhiễm điện do hưởng ứng?
Bài 5. Cho các dụng cụ sau:
- 2 điện nghiệm, 1 sợi dây đồng, 1 sợi dây nhựa - 1 thanh nhựa êbônit, 1 mảnh vải len.
Hãy tiến hành thí nghiệm để nghiên cứu vật dẫn điện và vật cách điện?
2.2.3.2. BTTN phần Dòng điện không đổi
Bài 6. Trong tường một toà nhà có đặt ngầm trong bê tông một cáp điện, trong đó có 3 dây dẫn giống nhau và chỉ để lộ đầu dây ở các vị trí xa nhau như hình. Hãy tìm cách xác định điểm đầu và điểm cuối của mỗi dây với ít thao tác nhất bằng các dụng cụ: Một pin con thỏ 1,5 V, một đoạn dây dẫn ngắn khoảng 20 cm, một bóng đèn 1.5 V, 3W.
Bài 7. Một điện trở R1 chưa biết giá trị. Hãy lập các phương án để đo giá trị điện trở đó nếu cho thiết bị: Một nguồn điện một chiều, một vôn kế, một ampe kế, một điện trở R2 đã biết và các dây nối (điện trở không đáng kể).
Bài 8. Có hai hộp kín, mỗi hộp có hai đầu dây đưa ra ngoài. Biết một hộp chứa điện trở còn hộp kia có một bóng đèn . Hãy tìm phương án thực nghiệm để xác định hộp nào chứa điện trở và hộp nào chứa bóng đèn.
Bài 9. Với những thiết bị, nguyên liệu thực tế, hãy sưu tầm hoặc tự đưa ra một phương án chế tạo một nguồn điện một chiều.
Bài 10. Một acquy bị mất ký hiệu các cực dương và cực âm. Chỉ bằng hai dây dẫn và một cốc nước ( nước uống thông thường ) làm cách nào có thể xác định lại các cực của acquy. Hãy nêu phương án thực hiện.
K Đ
Bài 11. Một nguồn điện chưa biết cực dương, cực âm, các sợi dây dẫn, các thanh đồng, một số dung dịch muối tan như: CuSO4, NaCl, AgNO3. Hãy xây dựng phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm để xác định đâu là cực dương, đâu là cực âm của nguồn.
Bài 12.Cho điện trở đã biết trị số R1, điện trở chưa biết trị số R2, hai vôn kế có điện trở rất lớn, nguồn điện, dây nối. Hãy lập phương án xác định công suất tiêu thụ trên
2
R ?
Bài 13. Cho một acquy có suất điện động (SĐĐ) E = 12V, điện trở trong r = 1W, một bóng đèn 6V -3W và các dây nối có điện trở không đáng kể. Hãy lựa chọn một điện trở và tìm các cách mắc mạch điện điện để đèn sáng bình thường.
Bài 14. Có 4 bóng đèn giống nhau loại 6V- 4,8W, một cái biến áp có HĐT ra thay đổi được từ 2V đến 24V. Hãy lập các phương án mắc mạch điện gồm 4 bóng đèn trên để chúng sáng bình thường.
Bài 15. Hãy nêu một phương án tối ưu ( có hiệu suất suất lớn nhất ) để mắc 4 bóng đèn loại 6V-3W với nguồn điện có suất điện động E = 18V, điện trở trong r = 6W
để các bóng đèn vẫn sáng bình thường.
Bài 16. Trong một hộp đen để lộ ra 3 bóng đèn: Đ1: 220V- 40W, Đ2: 220V- 100 W, Đ3: 220V- 150W chưa biết cách mắc các bóng đèn.
- Nếu tháo 1 trong 3 bóng đèn sẽ thấy như sau: + Khi tháo đèn 40W, đèn 100W sáng hơn đèn 150W. + Khi tháo đèn 150W, đèn 40W sáng hơn đèn 100W. + Khi tháo đèn 100W thì hai dèn kia đều tắt.
+ Nếu nối tắt đèn 100W thì hai đèn kia sáng bình thường. Xác định cách mắc các bóng đèn trên.
Bài 17. Một bàn là có độ tự cảm không đáng kể, trên bàn là có ghi 220V, các kí HĐT khác đã bị mờ không đọc được. Hãy lập các phương án xác định công suất của bàn là.
Bài 18.Cho các dụng cụ sau:
- 3 pin, mỗi pin có suất điện động bằng 1,5V, điện trở trong 0,5W, Bóng đèn 3V – 3W
- Khóa K và dây nối
Mắc bóng đèn 3V – 3W vào mạch điện như hình 2.3 Hiện tượng gì xảy ra với bóng đèn khi đóng khóa K?
Bài 19. Người ta có một chiếc pin nhưng lại không biết suất điện động và điện trở trong của nó. Với các dụng cụ: Một vôn kế, một ampe kế, một biến trở và các dây nối, làm thế nào để xác định được suất điện động và điện trở trong của pin.
Bài 20. Có hai điện trở trong đó một cái đã biết giá trị. Chỉ bằng các dụng cụ: - Một acquy nhưng chưa biết suất điện động và điện trở trong.
- Một ampe kế ( điện trở không đáng kể ) và các dây nối.
Hãy tìm các phương án mắc mạch điện từ đó tìm ra giá trị của của điện trở còn lại.
Bài 21. Có hai hộp kín giống nhau, một hộp chứa hai pin mắc nối tiếp và một hộp chứa hai pin mắc song song ( các pin giống nhau ). Cho các thiết bị:
- Một ampe kế.
- Một điện trở R( lớn hơn điện trở trong của các pin ). Tìm phương án để xác định :
a. Hộp nào chứa hai pin mắc nối tiếp, hộp nào chứa hai pin mắc song song. b. Suất điện động và điện trở của mỗi pin.
Bài 22. Có một bóng đèn 6V - 6W, với chỉ một loại pin e=1,5V, r0= 1W và các dây nối có điện trở không đáng kể, hãy tìm phương án lắp mạch điện điện gồm các pin thành bộ nguồn đối xứng, mạch ngoài là bóng đèn để đèn sáng bình thường, chọn phương án có hiệu suất cao nhất.
Bài 23: Sử dụng dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng để xây dựng định luật Ôm đối với đoạn mạch có chứa nguồn điện. Thiết phương án thí nghiệm chứng minh kết quả suy luận là đúng.
Bài 24: Cho các dụng cụ sau: - Pin điện hóa, biến trở,
- 2 đồng hồ đo điện năng hiển thị số DT 9205 dùng làm chức năng ampe kế và vôn kế một chiều
- Bình thủy tinh chứa H2SO4 có gắn 2 điện cực Pb, PbSO4
Hãy tiến hành thí nghiệm để thiết lập định luật Ôm đối với đoạn mạch có chứa máy thu điện.
Bài 25: Cho các dụng cụ sau:
- Pin điện hóa, Biến trở, Điện trở bảo vệ R0=20W
- 1 bảng lắp ráp mạch điện, Dây nối
- 1 đồng hồ đo điện năng hiển thị số DT 9205 dùng làm chức năng ampe kế một chiều. Hãy tiến hành thí nghiệm để kiểm nghiệm định luật Ôm đối với toàn mạch.
2.2.3.3. Thí nghiệm phần từ trường - cảm ứng điện từ
Bài 26. Có hai thanh bề ngoài nhìn y hệt nhau, một thanh bằng sắt mềm và một thanh bằng thép có từ tính? Làm thế nào để phân biệt được hai thanh đó?
Bài 27. Không có bất cứ một dụng cụ hay vật nào nào trong tay làm thế nào để biết chính xác lưỡi cưa đã bị nhiễm từ?
Bài 28. Làm thế nào xác định được hai cực của bộ ác quy trong xe ô tô bằng cách dùng một bóng đèn dự phòng trong hộp đồ nghề của xe, một đoạn dây dẫn và một la bàn?
Bài 29. Các chữ ghi tên cực của một nam châm hình móng ngựa của bạn đã bị xóa mất. Có rất nhiều phương pháp để xác định cực bắn và cực nam của nam châm, nhưng bạn hãy làm điều đó khi chỉ có một chiếc tivi? Nêu cách làm?
Bài 30. Dùng một nam châm hình móng ngựa làm thế nào xác định được dòng điện qua một bóng đèn là một chiều hay xoay chiều?
Bài 31. Cho vào ống nghiệm thủy tinh các hạt mạt sắt tới gần miệng ống, rồi đậy nút lại.
a. Đưa từng cực của kim nam châm lần lượt lại gần hai đầu ống thì có hiện tượng gì xẩy ra? Giải thích hiện tượng quan sát được?
b. Quệt dọc chiều dài ống nhiều lần theo cùng một hướng vào một cực của nam châm mạnh. Lại lần lượt đưa từng cực của kim nam châm tới gần hai đầu ống chứa mạt sắt. Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra?
c. Lắc mạnh ống thủy tinh ở câu b nhiều lần, sẽ quan sát thấy hiện tượng gì nếu lại lần lượt đưa từng cực của kim nam châm tới gần hai đầu ống chứa mạt sắt?
Bài 32. Cho các dụng cụ sau: Một cái đĩa, 1 nút chai, 1 cái kim nhiễm từ, một tờ giấy, một chai nước. Hãy đánh dấu 4 hướng của trái đất trên đĩa?
Bài 33. Bạn Hùng đã làm một thí nghiệm như sau: - Đặt cố định một ống dây có lõi sắt nằm ngang nối với acquy qua khóa k đang ngắt hình H2.4
- Đặt một vòng nhôm nhẹ, kín, linh động ở gần đầu ống dây.
- Đóng nhanh khóa K
Hãy tìm và giải thích hiện tượng sẽ xẩy ra?
Bài 34. Hiện tượng các bóng đèn điện trong các hộ gia đình sáng bừng lên trước khi tắt hẳn khi gặp sự cố mất điện có nguyên nhân là do đâu?
Một số bài tập chỉ sử dụng giao về nhà, chúng tôi trình bày ở phụ lục 4
2.3. Sử dụng bài thí nghiệm “Điện-Điện từ” Vật lí 11 bồi dưỡng học sinh giỏi
2.3.1. Kế hoạch sử dụng bài thí nghiệm phần “Điện-Điện từ học” Vật lí 11
trong dạy học bồi dưỡng học sinh giỏi
BT sử dụng tại lớp Chủ đề Tên bài Hình thành kiến thức mới Củng cố BT giao về nhà và được chữa tại lớp BT giao về nhà, không chữa tại lớp Điện tích. Định luật Cu- lông. Bài 1, bài 2, bài 3
Bài 4; Bài 1và bài 2
- Phụ lục 4 Điện tích Điện trường Vật dẫn và điện môi trong
điện trường Bài 5 Dòng điện không đổi. Nguồn điện. Bài 7,
bài 8 Bài 9 Bài 6
Pin và acquy. Bài 9 Bài 10 Bài 11
Bài tập Bài 12 ; Bài 16 Bài 19; Bài 18; Bài 25 Bài 3đến bài 4 - Phụ lục 4 Định luật ôm
cho toàn mạch. Bài 18
Bài 25; Bài 19 Bài 23; Bài 24 Bài 20 Dòng điện không đổi
Định luật ôm Bài 23, Bài 22 Bài 14; Bài 21 H.2.3
đối với các loại mạch điện. Mắc nguồn thành bộ. bài 24 Bài 13; Bài 15 Bài tập về định luật ôm và công suất điện. Bài 13; bài 14; bài 15. Bài 17
Từ trường. Bài 26 Bài 27
Phương và chiều của lực từ tác dụng lên
dòng điện.
Bài 28
Lực Lo-ren-xơ. Bài 29 Bài 30
Sự từ hoá các chất. Sắt từ. Bài 31 Từ trường Từ trường trái đất. Bài 32 Hiện tượng cảm ứng điện từ. Bài 33 Cảm ứng điện từ Hiện tượng tự cảm. Bài 34
2.3.2. Hướng dẫn hoạt động giải bài thí nghiệm “Điện-Điện từ học” Vật lí 11 trong dạy học bồi dưỡng học sinh giỏi trong dạy học bồi dưỡng học sinh giỏi
STT Bài giải Hoạt động của GV và
HS Bài
1
- Cọ xát thanh nhựa vào mảnh vải len.
- Đưa thanh nhựa lại gần giấy vụn => giấy vụn bị hút về phía thanh nhựa. H2.4 GV: Làm thí nghiệm cho HS quan sát HS: Quan sát TN, sau đó tự tiến hành lại và rút ra kết luận. GV: Kết luận: Thanh nhựa sau khi cọ sát vào mảnh vải len có thể hút H.2.4
H 2.5
H 2.6
thanh nhựa bị nhiễm điện do cọ sát
Bài 2
- Cọ xát ống hút vào mảnh vải len.
- Đưa ống hút lại tiếp xúc với núm kim loại của điện nghiệm à hai lá kim loại của điện nghiệm xòe ra.
- Lấy ống hút ra khỏi điện nghiệm à hai lá kim loại của điện nghiệm vẫn xòe ra.
GV: Làm thí nghiệm cho HS quan sát HS: Quan sát TN và rút ra kết luận. GV: Kết luận: Từ kết quả TN chứng tỏ hai lá điện nghiệm đã được nhiễm điện cùng dấu với ống hút. Ta nói 2 lá điện nghiệm bị nhiễm điện do tiếp xúc.
Bài 3
- Cọ xát cây thước nhựa vào mảnh vải len. - Đưa cây thước nhựa lại gần núm kim loại của điện nghiệm à hai lá kim loại của điện nghiệm xòe ra.
- Lấy cây thước nhựa ra khỏi điện nghiệm à hai lá kim loại của điện nghiệm không xòe ra.
GV: Làm thí nghiệm cho HS quan sát HS: Quan sát TN và rút ra hiện tượng. GV: Kết luận: Từ kết quả TN chứng tỏ hai lá điện nghiệm được nhiễm điện cùng dấu với thước nhựa khi đưa thước nhựa lại gần núm kim loại của điện nghiệm . Ta nói 2 lá điện nghiệm bị nhiễm điện do hưởng ứng.
Bài 4
1. Hiện tượng nhiễm điện do cọ xát:
+ Dùng mảnh nilon cọ xát với một đầu thanh nhựa.
+ Đưa đầu thanh nhựa vừa cọ xát lại gần các
GV: Yêu cầu HS từ các dụng cụ đã cho hãy thiết lập phương án TN để quan sát hiện tượng
H. 2.7 sợi dây tua tĩnh điện.
+ Kết quả: các sợi dây tua tĩnh điện bị hút lại gần đầu thanh nhựa à thanh nhựa đã bị nhiễm điện do cọ xát với mảnh nilon.
2. Hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc:
+ Dùng mảnh nilon cọ xát với một đầu thanh nhựa.
+ Đưa đầu thanh nhựa vừa cọ xát tiếp xúc với quả cầu gắn ở đầu tua tĩnh điện.
+ Kết quả: các sợi dây tua tĩnh điện xòe ra àquả cầu đã bị nhiễm điện do tiếp xúc.
3. Hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng:
+ Dùng mảnh nilon cọ xát với một đầu thanh nhựa.
+ Đưa đầu thanh nhựa vừa cọ xát lại gần quả cầu gắn ở đầu tua tĩnh điện.
+ Kết quả: các sợi dây tua tĩnh điện xòe ra àquả cầu đã bị nhiễm điện do hưởng ứng.
nhiễm điện do cọ sát, hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc, hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng?
HS: Thiết lập phương án TN dưới sự trợ giúp của GV
GV: Tiến hành làm thí nghiệm theo phương án đã thiết lập. HS: Quan sát và rút ra hiện tượng Bài 5 1. Vật dẫn điện:
+ Nối 2 núm kim loại của 2 điện nghiệm bằng sợi dây đồng.
+ Cọ xát thanh nhựa vào mảnh vải len.
+ Đưa thanh nhựa tiếp xúc với núm kim loại của điện nghiệm A àcả 2 kim của 2 điện nghiệm đều quay à sợi dây đồng là vật dẫn điện.
2. Vật cách điện:
+ Nối 2 núm kim loại của 2 điện nghiệm bằng
GV: Yêu cầu HS từ các dụng cụ đã cho hãy thiết lập phương án TN để quan sát vật dẫn điện và vật cách điện
HS: Thiết lập phương án TN dưới sự trợ giúp của GV
GV: Tiến hành làm thí nghiệm theo phương án đã thiết lập.
Hình 2.8
A B
+ Cọ xát thanh nhựa vào mảnh vải len.
+ Đưa thanh nhựa tiếp xúc với núm kim loại của điện nghiệm A àchỉ có kim của điện nghiệm A quay à sợi dây nhựa là vật cách điện.
HS: Quan sát và rút ra nhận xét về vật dẫn điện và vật cách điện
GV: Đưa ra khái niệm vật dẫn điện và vật cách điện.
Bài 6
* Bài giải:
- Đánh dấu 3 điểm đầu dây là 1, 2, 3 và 3 điểm cuối dây là a, b, c như hình vẽ
- Cắt đoạn dây dẫn thành 4 đoạn. 3 đoạn mắc