Lựa chọn phương pháp dạy học, phương tiện, hình thức tổ chức dạy học chương “Từ

II. VẬN DỤNG DẠY HỌC THEO GÓC TRONG DẠY HỌC THEO GÓC CHƯƠNG “

2.4. Lựa chọn phương pháp dạy học, phương tiện, hình thức tổ chức dạy học chương “Từ

học chương “Từ trường” theo dạy học tích cực

Bảng 2.2. Tổ chức dạy học các kiến thức chương “Từ trường” VL 11 THPT

Nội dung Mục tiêu

NL GQVĐ Phương pháp, hình thức dạy học Phương tiện Khái niệm từ trường. Lực từ Vẽ và nêu được đặc điểm đường sức từ biểu diễn từ trường của nam châm thẳng, chữ U

Sử dụng phương pháp mô hình theo chiến lược dạy học GQVĐ Nam châm chữ U, nam châm thẳng, nam châm thử, mạt sắt, miếng bìa cứng, máy chiếu vật thể. Phiếu học tập. Cảm ứng từ Nhận ra vấn đề nghiên cứu độ lớn cảm ứng từ, làm được TN, quan sát video, lập bảng số liệu, đưa ra nhận xét về việc GQVĐ Sử dụng phương pháp dạy học theo Góc TN cân lực từ, sử dụng video clip TN cân Cotton (khảo sát định lượng lực từ), Phiếu học tập

Các TN về

tương tác từ KN từ trường

KN Lực từ Từ trường đều Đường sức từ Lực từ tác dụng lên đoạn dây mang điện Cảm ứng từ

Vectơ cảm ứng từ. Định luật Am-pe

Định nghĩa, nguồn gốc, tính chất cơ bản Từ trường của dòng điện thẳng dài, dòng điện tròn, dòng điện trong ống dây. Từ trường của nhiều dòng điện Lực Lo-ren-xơ Ứng dụng của lực từ: Chế tạo động cơ điện 1 chiều

Từ trường của Trái Đất Các bài tập về từ trường

Kiến thức nền ở THCS

Từ trường dòng điện các dây dẫn có hình dạng khác nhau Thực hiện được các TN; suy luận, vẽ được hình dạng từ trường dòng điện tròn, ống dây, làm TN và rút ra kết luận. Sử dụng phương pháp dạy học theo Góc Xây dựng các TN khảo sát từ trường dòng điện thẳng, dòng điện tròn và dòng điện trong ống dây, máy chiếu vật thể. Máy tính và máy chiếu projector.

Lực

Lo-ren-xơ

Xây dựng biểu thức lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động, chỉ ra quỹ đạo của hạt mang điện; thực hiện TN kiểm chứng. Phương pháp dạy học GQVĐ; Tổ chức hoạt động nhận thức theo nhóm hợp tác.

Video hiện tượng cực quang. TN ống

dây Hem-hôm;

Video chuyển động hạt mang điện trong từ trường Bài tập vấn đề chương “Từ trường” Vận dụng kiến thức đã học giải quyết những vấn đề cuộc sống Phương pháp dạy học theo Góc Các TN dùng trong bài tập, phiếu học tập, bảng phụ, máy chiếu vật thể tự làm...

2.5. Chuẩn bị các điều kiện dạy học chương “Từ trường” để dạy học theo góc

Phân tích cấu trúc nội dung, mục tiêu chương “Từ trường”, chúng tôi lựa chọn, xây dựng được chủ đề “Lực từ. Cảm ứng từ” và chủ đề “Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt” phù hợp để tổ chức DHTG. Do đó, các điều kiện dạy học đề xuất được sử dụng cho hai chủ đề trên.

2.5.1. Thiết bị, thí nghiệm dùng trong chương “Từ trường”

a) Bộ thí nghiệm “Lực từ và cảm ứng điện từ” được trang bị ở các trường phổ thông

Bộ TN “Lực từ và cảm ứng điện từ” là một trong các bộ TN nằm trong danh mục thiết bị tối thiểu VL lớp 11. Chi tiết các dụng cụ và đặc tính kĩ thuật cơ bản của chúng như hình: Các bộ phận bao gồm: Hộp gỗ có chứa nam châm điện, hai Ampe kế 2A và hai biến trở; Đòn

cân; Lực kế 0,5N; ba khung dây dẫn; thanh nam châm vĩnh cửu; chân đế sắt tạo khe từ; các dây nối.

c)Thí nghiệm về từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài

Dụng cụ được chế tạo như sau: Gia công được bản nhựa có kích thước 25cmx20cm; trên đó khoan 2 lỗ cách nhau 15cm. Sử dụng dây đồng đường kính

2mm quấn xuyên qua 2 lỗ vừa khoan để tạo thành khung dây dẫn điện. Nếu xét trong không gian gần một cạnh của khung dây thì từ trường xung quanh được xem là của dây dẫn thẳng dài. Hai đầu của cuộn dây được nối vào nguồn điện. Chuẩn bị mạt sắt, kim nam châm, Máy biến áp HS được sử dụng làm nguồn điện.

Hình 2.2. Thí nghiệm khảo sát dòng điện dây dẫn thẳng dài

d) Thí nghiệm về từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn

Chế tạo dụng cụ như sau: Gia công được bản nhựa có kích thước 25cmx25cm; căn đều hai bên để khoan 2 lỗ cách nhau 10 cm. Sử dụng dây đồng 2mm quấn xuyên qua 2 lỗ (cắt ống nhựa tròn làm giá) để tạo thành dây dẫn điện tròn. Nối 2 đầu còn lại của cuộn dây với 2 chốt cắm vào nguồn. Chuẩn bị mạt sắt, kim nam châm. Máy biến áp HS.

d)Thí nghiệm về từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn hình trụ

Dụng cụ được chế tạo như sau: Gia công bản nhựa có kích thước 20cmx20cm; căn đều các phía, sau đó khoan 14 lỗ thành hai hàng cách đều nhau 8cm. Sử dụng dây dẫn bằng Đồng dài 15m, đường kính 2mm, quấn xuyên qua 14 lỗ vừa khoan để tạo thành ống dây dẫn hình trụ. (khi quấn, các vòng dây được quấn cùng chiều). Nối 2 đầu còn lại của cuộn dây với 2 chốt cắm. Chuẩn bị mạt sắt, nam

châm thử. Nguồn điện một chiều (Pin, ắcquy, máy biến áp HS).

2.5.2. Chuẩn bị video clip TN cân Cotton

a)Thí nghiệm cân Cotton.

Chúng tôi đã tải phim TN lực từ tác dụng lên dây dẫn điện được quay tại phòng TN của Trường Đại học Vinh và gọi là video clip cân Cotton để khảo sát lực từ, cảm ứng từ. (TN cân Cotton là một thiết bị TN hiện đại dùng để khảo sát lực từ. Có thể sử dụng bộ TN này dùng để khảo sát định lượng của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện).

Trong video có 4 đoạn phim với các nội dung; đoạn 1/ giới thiệu các bộ phận và cách tiến hành TN (2 phút); đoạn 2/ tiến trình khảo sát lực từ F phụ thuộc vào cường độ dòng điện I (3 phút); đoạn 3/ tiến trình khảo sát lực từ F phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn l (3 phút); đoạn 4/ tiến trình khảo sát lực từ F phụ thuộc vào góc α (3 phút).

Hình 2.3. Bộ TN cân Cotton

Thí nghiệm ảo là một phần mềm dạy học về một hiện tượng hay quá trình VL nào đó xảy ra trong tự nhiên, ở phòng TN, được tạo ra bởi sự tích hợp các dữ liệu dưới dạng số trên máy vi tính. Chúng tôi đã tải TN ảo “Lực từ và cảm

ứng điện từ” trên website

truonghoctructuyen.edu.vn hoặc các trang web khác, tiến hành cài đặt vào máy vi tính. HS có thể thực hiện các bước khảo sát lực từ giống như yêu cầu của TN thật “Lực từ và cảm ứng từ” đã trình bày ở trên.

2.5.3. Phiếu học tập sử dụng trong dạy học chương “Từ trường”

a) Phiếu hướng dẫn học, hướng dẫn làm thí nghiệm

Phiếu loại này thường được dùng để hỗ trợ HS trong hoạt động nhận thức để lĩnh hội kiến thức mới. Nội dung của phiếu có thể chứa những đoạn giới thiệu, làm mẫu, dẫn dắt, giải thích….giúp HS có thêm những kiến thức, thao tác đủ để tìm tòi, khám phá, GQVĐ, phiếu này cũng giúp HS tự điều chỉnh việc học. Phiếu này có hiệu quả trong việc tổ chức tự học cho HS. Các hoạt động được phân tách càng rõ ràng thì càng dễ cho HS thực hiện.

b)Phiếu thực hành, luyện tập

Phiếu dạng này là những câu hỏi, bài tập giao cho HS để thực hiện trong các giai đoạn của tiến trình dạy học (có thể có sự hướng dẫn của GV). Đây là loại phiếu được dùng khá phổ biến trong dạy học hiện nay. Với quan điểm dạy học đinh hướng phát triển NL, việc phân biệt mức độ (độ khó) của các phiếu ứng với từng HS (nhóm HS) rất quan trọng. Do đó, GV cần thiết kế phiếu đảm bảo thời gian tương đương nhau, mức độ cho từng đối tượng.

c)Phiếu kiểm tra ngắn

Phiếu kiểm tra ngắn thường được sử dụng sau khi kết thúc một hoạt động trong bài học, thậm chí sau một bài học với nội dung hỏi ngắn gọn. Nó dùng để kiểm tra mức độ nhận thức hay sự thành thạo của HS về một nội dung kiến thức/kĩ năng nào đó. Trong phiếu, thường sử dụng những dạng trắc nghiệm hoặc câu hỏi ngắn. GV có thể căn cứ câu trả lời của HS để biết kết quả đạt được của HS.

d) Phiếu phản hồi về phương pháp, thái độ học tập

Những phiếu này là những câu hỏi ngắn để nhận phản hồi từ HS xem thích hoạt động nào nhất (trong giờ dạy), HS bộc lộ thích được học như thế nào, hoặc muốn thay đổi hoạt động nào trong tiến trình bài học. Như vậy, vai trò quan trọng của việc trao đổi giữa GV và HS nhằm giúp người dạy điều chỉnh phương pháp, cách thức tổ chức hoạt động học tập. Để hỗ trợ quá trình đánh giá, GV có thể cho HS tự phản hồi, tự đánh giá theo phiếu này.

2.6. Thiết kế kế hoạch dạy học nội dung “Cảm ứng từ” trong chủ đề “ Lực từ và cảm ứng từ” vật lí 11

I. Mục tiêu 1. Về kiến thức:

-Phát biểu được lực từ, các yếu tố thành phần của lực từ.

- Dự đoán được độ lớn lực từ tác dụng lên dòng điện tỉ lệ với các yếu tố và thiết kế được phương án TN khảo sát sự phụ thuộc của độ lớn lực từ vào cường độ dòng điện, chiều dài đoạn dòng điện và góc α giữa phương chiều dòng điện và phương chiều đường sức từ.

- Thiết kế được phương án TN khảo sát thương số giữa lực F với tích (I.l.sinα) là khác nhau với các từ trường khác nhau.

- Thu thập và xử lí được số liệu, rút ra kết luận.

- Viết được biểu thức tính độ lớn của véctơ cảm ứng từ; hiểu được đặc điểm định tính của khái niệm cảm ứng từ.

2. Về năng lực: Bài học nhắm đến các chỉ số hành vi của các NL: Năng lực cốt lõi GQVĐ; NL thực nghiệm; NL hợp tác. Các NL này được cụ thể hoá tại các hoạt động ở các góc.

3. Về phẩm chất: Trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ học tập và vận dụng kiến thức vào cuộc sống cần hình thành và phát triển phẩm chất: trung thực, trách nhiệm.

II. Thiết bị dạy học và học liệu

Mục tiêu bài học phát triển NL GQVĐ, nên các thiết bị và học liệu như sau: 1. Thiết bị, học liệu dùng chung: máy tính, máy chiếu projector, camera vật thể.

2. Phương tiện, học liệu ở từng góc:

Tên góc Phương tiện, học liệu

Góc quan sát Máy vi tính để xem được video cân Cotton, phiếu học tập, máy tính cầm tay…

Góc phân tích Sách giáo khoa, bảng số liệu, phiếu học tập, bút, vở, máy tính cầm tay…

Góc trải nghiệm Bộ thí nghiệm “Lực từ và cảm ứng từ”, phiếu học tập, máy tính cầm tay HS FX500…

Các phiếu học tập ở các góc như sau:

2.1) Phiếu học tập ở góc quan sát:

HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM VỚI CÂN COTTON

TN cân Cotton là một thiết bị TN hiện đại dùng để đo lực từ tác dụng lên dòng điện thẳng đặt trong từ trường đều của các nam châm.

Tiến hành thí nghiệm

Với góc α=900(Đặt nam châm chữ U để đường sức hợp với khung dây góc 900)

Ta tiến hành thí nghiệm qua các bước:

Bước 1. Điều chỉnh cân về vị trí cân bằng: dịch chuyển con chạy trên đòn cân, rồi vặn núm tinh chỉnh ghi lại số chỉ N0 của cân .

Lưu ý: (Giá trị N0 hiển thị trên thước đo bằng 9.17)

Bước 2. Thay đổi dòng điện đến I=4A. Quan sát thấy cân bị lệch do lực từ tác dụng lên cạnh của khung dây. Điều chỉnh núm tinh chỉnh sao cho đòn cân trở về vị trí cân bằng, đọc giá trị của lực từ.

Bước 3. Ghi số chỉ mới của N của cân. Giá trị của lực từ tác dụng lên đòn cân được tính bằng (N – N0). 4

10 N.

Xử lí kết quả thí nghiệm thông qua bảng số liệu. Nêu kết luận.

Cách đọc giá trị của cân: Phần nguyên đọc trên thước động của núm tinh chỉnh, phần lẻ đọc trên thước cố định tại vị trí gần vạch số 0 nhất mà hai vạch của thước động và thước cố định trùng nhau.

Thực hiện các bước khi thay đổi góc giữa dây dẫn và đường sức từ với α=600 và 300.

+ Khảo sát F ~ I (Lực từ tỉ lệ với cường độ dòng điện qua đoạn dây dẫn) l = 8 cm; α = 90o Lần đo I (A) F (N) 𝐹 ∆𝐹 ∆𝐹 𝐹 𝐹 𝐼 1 2 3

+ Khảo sát F ~ l (Lực từ tỉ lệ với chiều dài đoạn dây dẫn) I = 2A; α = 90o Lần đo l (cm) F (N) 𝐹 ∆𝐹 ∆𝐹 𝐹 𝐹 𝑙 1 2 3

+ Khảo sát F ~ sin ∝ (Lực từ tỉ lệ với góc α) I= 4 A, l = 2 cm Lần đo Α (o) F (N) 𝐹 ∆𝐹 F F/ 𝐹 sin ∝ 1 2 3

2.2) Phiếu học tập ở góc trải nghiệm

a) Đọc hướng dẫn thực hiện TN Lực từ

Thí nghiệm Lực từ là một trong các bộ TN trong danh mục thiết bị tối thiểu môn VL lớp 11 của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Bộ TN này do Trung tâm nghiên cứu và sản xuất học liệu, trường Đại học Sư phạm Hà nội thiết kế, chế tạo. Chi tiết các

dụng cụ và đặc tính kĩ thuật cơ bản của chúng như hình.

Tiến hành thí nghiệm

* Nghiên cứu sự phụ thuộc độ lớn lực từ vào chiều dài dây dẫn:

- Lắp khung dây có cạnh đặt nằm ngang trong từ trường dài l1 = 8 cm lên đòn cân, sử dụng gia trọng và điều chỉnh sao cho cân thăng bằng.

- Bật công tắc để dòng điện chạy trong khung dây để lực từ hướng xuống, kéo cho đòn cân bị lệch. Đọc cường độ dòng điện hiển thị trên ampe kế. Khung dây có 200 vòng nên cường độ dòng điện I chạy qua đoạn dây trong từ trường cũng lớn gấp 200 lần số chỉ cường độ dòng điện trên apme kế. Sau đó, đọc số chỉ trên lực kế cho biết độ lớn F của lực từ tác dụng lên đoạn dây nằm ngang trong từ trường

- Thay đổi cường độ dòng điện vào khung dây, lặp lại thí nghiệm đo lực F tương ứng. Lập bảng số liệu để từ đó rút ra nhận xét là F có thể tỉ lệ thuận với I.

Lưu ý: Tăng dần cường độ dòng điện bằng núm vặn bên trái từ 0,2A; 0,4A đến 0,6A.

b) Điền số liệu thu được và hoàn thành các câu hỏi trong các bảng P1. Sự phụ thuộc của F vào I (khi l và α không đổi).

Lần

TN I (A) F (N) Dự đoán quan hệ F vào I

P2. Sự phụ thuộc của F vào l (khi I và α không đổi).

Lần

TN l (cm) F (N) Dự đoán quan hệ F vào l

P2. Sự phụ thuộc của F vào α (khi I và l không đổi).

Lần

TN α (độ) F (N) Dự đoán quan hệ F vào α

2 3

2.3) Phiếu học tập góc phân tích

Trong TN nghiên cứu sự phụ thuộc của lực từ vào các yếu tố được biểu thị theo bảng sau, đọc sách giáo khoa và các tài liệu, hoàn thành các ô trống và mô tả tiến trình làm TN? Nêu nhận xét?

Thí nghiệm: Khảo sát F ~ I (Lực từ tỉ lệ với cường độ dòng điện qua đoạn dây dẫn).

Bảng 1: Kết quả thí nghiệm khảo sát F ~ I l = 8 cm; α = 90o Lần đo I (A) F (N) 𝐹 ∆𝐹 F F/ F I/ 1 2 3 1,0 0.018 0.017 0.018 1,5 0.027 0.027 0.026 2,0 0.035 0.034 0.036 2,5 0.045 0.044 0.046

Thí nghiệm: Khảo sát F ~ l (Lực từ tỉ lệ với chiều dài đoạn dây dẫn)

Bảng 2: Kết quả thí nghiệm khảo sát F ~ l I = 2A; α = 90o Lần đo l (cm) F (N) 𝐹 ∆𝐹 F F/ F I/ 1 2 3 8 0.035 0.034 0.036 4 0.018 0.017 0.018 2 0.009 0.008 0.009

Bảng 3: Kết quả thí nghiệm khảo sát F ~ sin ∝ I= 4 A, l = 2 cm Lần đo (o) F (N) 𝐹 ∆𝐹 F I/ F / sin 1 2 3 90 0.018 0.017 0.018 60 0.016 0.015 0.015 45 0.013 0.012 0.013 30 0.009 0.008 0.010

III. Tiến trình dạy học

Hoạt động 1: Trình chiếu máy cộng hưởng từ và phần kiến thức chưa đầy đủ để xuất hiện nhu cầu tìm hiểu độ lớn cảm ứng từ.

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

* Tình huống:

- Trình chiếu về máy cộng hưởng từ, ghi nhận thông tin về thông số của máy là 2.5 Tesla: yêu cầu HS nêu ý nghĩa của thông tin đó?

- Nêu sự tương tự đối với điện trường, đưa ra khái niệm vectơ cảm ứng từ B