Ý tưởng sư phạm: Tổ chức dạy học theo tiến trình giải quyết vấn đề, để bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của HS.
2.5.5.1.Nội dung “ Hiện tượng cảm ứng điện từ” + Chuẩn bị của GV:
- Tài liệu phục vụ cho việc tổ chức các hoạt động học tập của HS; - Các bộ thí nghiệm về hiện tƣợng cảm ứng điện từ;
- Máy tính, máy chiếu vật thể;
- Phiếu học tập PHT 1; PHT 2; PHT 3.
PHIẾU HỌC TẬP 1
Họ và tên: ……………………………..Nhóm:…………………………….. -Hãy tìm một máy biến thế, tháo dỡ nghiên cứu cấu tạo, vẽ lại sơ đồ cấu tạo. -Hãy chỉ ra những bộ phận chính của máy biến thế?
……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… -Hãy thảo luận và đƣa cách vận hành máy biến thế?
………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………. - Từ những quan sát, thảo luận về cấu tạo, cách vận hành máy biến thế hãy đặt ra các câu hỏi liên quan đến cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến thế ? …………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… .. ………………………………………………………………………………..
PHIẾU HỌC TẬP 2
Họ và tên:………………………………..Nhóm:……………………………...
- Hãy nêu điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một cuộn dây kín ? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………. - Nếu mắc vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một dịng điện xoay chiều thì từ trƣờng do cuộn dây này gây ra có thay đổi khơng? Tại sao?
………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… - Hãy cho biết số đƣờng sức từ gửi qua tiết diện của cuộn thứ cấp có thay đổi khơng? Tại sao?
………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………. - Dựa vào những vấn đề trên hãy giải thích sự xuất hiện dòng điện cảm ứng ở cuộn thứ cấp của máy biến thế?
………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………
Họ và tên: ……………………………..Nhóm:……………………………..
- Khi nghiên cứu hoạt động của máy biến áp chúng ta đã biết đƣợc khi từ trƣờng tại vị trí đặt khung dây thay đổi thì số đƣờng sức gửi qua tiết diện của khung dây thay đổi. Vậy ngồi cách trên cịn có cách nào khác để làm thay đổi số đƣờng sức từ gửi qua tiết diện của khung dây không ? Hãy đề xuất các phƣơng án thí nghiệm kiểm chứng?
…………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. Phƣơng án 1: …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. Thí nghiệm kiểm chứng: …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. Phƣơng án 1: …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. Thí nghiệm kiểm chứng: …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. - Có thể thay khái niệm “ Số đƣờng sức từ gửi qua cuộn dây ” bằng một khái niệm đƣợc hình thành từ các yếu tố đó đƣợc khơng? Nêu có hãy đề xuất phƣơng án.
…………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………….
- Nghiên cứu lại tài liệu SGK ở trung học cơ sở để trả lời câu hỏi “ Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng ?”
- Tìm một máy biến thế, tháo dỡ, nghiên cứu cấu tạo, vẽ lại sơ đồ cấu tạo và tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của nó
Hoạt động 1: Tìm hiểu hiện tƣ ng cảm ứng điện từ
( Dự kiến thời gian 20 phút cho các hoạt động báo cáo thảo luận)
TT Bƣớc Nội dung 1 Nêu tình huống, phát hiện vấn đề và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu.
GV: Tổ chức cho HS tìm hiểu cấu tạo của máy biến thế và hƣớng dẫn HS đặt ra những câu hỏi liên quan đến cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến thế. - Tổ chức cho HS hoạt động nhóm thảo luận PHT 1 - Tổ chức cho HS thảo luận về những câu hỏi đặt ra về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến thế - Thống nhất phát biểu câu hỏi vấn đề về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến thế:
+ Tại sao khi mắc vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì dịng điện lấy ra ở cuộn thứ cấp cũng là dịng điện xoay chiều, có hiệu điện thế lớn hơn hoặc nhỏ hơn hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp ? + Tại sao lõi thép lại có cấu tạo gốm các lá thép mỏng ghép cách điện với nhau?
2 Giải quyết vấn đề.
- Hai câu hỏi trên có tính định hƣớng nghiên cứu cho
cả chủ đề, do đó trong hoạt động này chúng ta chỉ tổ chức cho HS tìm hiểu tại sao khi mắc vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế dòng điện xoay chiều thì ở cuộn thứ cấp cũng có dịng điện xoay chiều
PHT 2; trong quá trình HS thảo luận nhóm GV đi kiểm tra hoạt động của các nhóm trợ giúp hoạt động của các nhóm nếu có khó khăn.
- Hãy nêu điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một cuộn dây kín ?
- Nếu mắc vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một dịng điện xoay chiều thì từ trƣờng do cuộn dây này gây ra có thay đổi khơng? Tại sao?
- Hãy cho biết số đƣờng sức từ gửi qua tiết diện của cuộn thứ cấp có thay đổi khơng? Tại sao?
- Dựa vào những vấn đề trên hãy giải thích sự xuất hiện dòng điện cảm ứng ở cuộn thứ cấp cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ để tạo thành mạch kín của máy biến thế?
3 Báo cáo thảo luận và hợp thức hóa kiến thức
- GV tổ chức cho HS báo cáo kết quả làm việc nhóm
GV xác nhận xét quả làm việc của HS và xác nhận kiến thức “ Số đƣờng sức từ gửi qua cuộn thứ cấp thay đổi làm xuất hiện dòng điện xoay chiều trong cuộn thứ cấp”
Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
Hoạt động 2: Tìm hiểu kh i niệm “Từ thơng”
TT Bƣớc Nội dung 1 Nêu tình huống, phát hiện vấn đề và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu. -GV đặt vấn đề:
- Xuất phát từ việc nghiên cứu hoạt động của máy biến thế, ta thấy khi từ trƣờng ở vị trí đặt cuộn dây khung dây thay đổi thì số đƣờng sức từ gửi qua cuộn dây thay đổi. Vậy ngồi cách đó cịn có cách nào khác để làm cho số đƣờng sức từ gửi qua cuộn dây biến thiến không?
-GV tổ chức cho HS hoạt động nhóm thảo luận PHT 3; trong q trình HS thảo luận nhóm GV đi kiểm tra hoạt động của các nhóm trợ giúp hoạt động của các nhóm nếu có khó khăn.
- GV tổ chức cho HS báo cáo kết quả làm việc nhóm, và thảo luận thống nhất kết quả là “Có thể làm thay đổi số đƣờng sức từ gửi qua tiết diện của khung dây bằng cách làm thay đổi diện tích của khung dây, hoặc làm thay đổi góc tạo bởi giữa vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây” và thống nhất các phƣơng án làm thí nghiệm kiểm chứng
2 Giải quyết vấn đề.
-GV Tổ chức cho HS hoạt động nhóm làm các thí nghiệm kiểm chứng
TN1: Mắc khung dây với điện kế G, đặt vào trong từ trƣờng của nam châm hình chữ U, sau đó làm thay đổi diện tích của khung dây, quan sát số chỉ của điện kế G
trƣờng của nam châm hình chữ U, sau đó cho khung dây quay, quan sát số chỉ của điện kế G
Báo cáo thảo luận và hợp thức hóa kiến thức
-GV tổ chức cho HS báo cáo kết quả làm việc theo nhóm
-GV xác nhận quả làm việc của HS và xác nhận số đƣờng sức từ gửi qua tiết diện của khung dây phụ thuộc vào B, tiết diện S, và cos Với là góc tạo bởi giữa vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây và Bur );
- Có thể thay thế khái niện số đƣờng sức bằng khái niệm dựa trên các yếu tố B, S, cos đó là
BScos
ngƣời ta gọi đó là từ thơng
- Đơn vị Wb )
- Ý nghĩa của từ thông: Dùng để diễn tả số đƣờng sức xuyên qua một diện tích nào đó.
- Kết luận: Khi có sự biến đổi từ thơng qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện dịng điện cảm ứng.
2.5.5.2.Nội dung “ Định luật Len-xơ và định luật Fa-ra-đây” + Chuẩn bị của GV:
- Các bộ thí nghiệm về hiện tƣợng cảm ứng điện từ; - Các thiết bị máy tính; máy chiếu vật thể.
- Phiếu học tập PHT 4; PHT 5.
PHIẾU HỌC TẬP 4
Họ và tên: ……………………………..Nhóm:…………………………….. -Tiến hành làm thí nghiệm cho nam châm chuyển động tịnh tiến lại gần cuộn dây và ra xa cuộn dây với những tốc độ khác nhau, quan sát và ghi lại kết quả …………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… - Trong các trƣờng hợp khi độ lớn của tăng thì chiều của Buurc Vectơ cảm ứng từ do dòng điện cảm ứng gây ra so với chiều của Buuurng nhƣ thế nào? …………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………
- Trong các trƣờng hợp khi độ lớn của giảm thì chiều của Buurc Vectơ cảm ứng từ do dòng điện cảm ứng gây ra so với chiều của Buuurng nhƣ thế nào? …………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… - So sánh độ lớn của cƣờng độ dòng điện cảm ứng trong hai trƣờng hợp tốc độ
chuyển động của nam châm khác nhau tƣơng ứng với tốc độ biến thiên từ thơng qua diện tích của khung dây khác nhau .
…………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………
PHIẾU HỌC TẬP 5
Họ và tên: ……………………………..Nhóm:……………………………..
- Cƣờng độ dịng điện trong mạch điện kín có mối quan hệ nhƣ thế nào với độ
lớn của suất điện động?
…………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. - Cƣờng độ dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào tốc độ biến thiên qua mạch vậy
độ lớn của suất điện động cảm ứng phụ thuộc vào tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch nhƣ thế nào?
…………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………….
+ Chuẩn bị của HS
- HS ôn lại khái niệm về từ thông và ôn lại khi nào thì từ thơng gửi qua tiết diện đƣợc giới hạn bởi mạch điện kín thay đổi.
- Các đồ dùng học tập cần thiết phục vụ cho hoạt động nhóm.
Hoạt động 3: Tìm hiểu c c định uật về dòng điện cảm ứng
( Dự kiến thời gian 25 phút)
TT Bƣớc Nội dung 1 Nêu tình huống, phát hiện vấn đề và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu.
- GV đặt vấn đề chúng ta đã nghiên cứu nguyên tắc hoạt động của máy biến thế và thấy rằng khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một dòng điện xoay chiều thì ở hai đầu cuộn thứ cấp ( cuộn thứ cấp khép kín cũng xuất hiện dịng xoay chiều. Điều đó có nghĩa là khi từ thơng gửi qua cuộn dây biến thiên thì chiều dịng điện cũng biến thiên. Chúng ta có thể kiểm nghiệm điều đó
qua các thí nghiệm sau:
- GV làm các thí nghiệm biểu diễn
Đƣa cực N của nam châm tiến lại gần và ra xa cuộn dây với những tốc độ khác nhau
Sau khi yêu cầu HS quan sát kim điện kế trong các thí nghiệm trên GV đặt câu hỏi
Cho biết chiều và độ lớn của cƣờng độ dòng điện cảm ứng thay đổi nhƣ thế nào ?
Nội dung mong muốn câu trả lời của HS là: Cƣờng độ dòng điện lúc lớn, lúc bé. Chiều của dòng điện lúc chạy theo chiều này, lúc chạy theo chiều ngƣợc lại. Sau khi HS phát hiện ra vấn đề trên, GV có thể hƣớng dẫn HS tự phát hiện ra vấn đề cần nghiên cứu dƣới dạng câu hỏi khoa học:
Khi có sự thay đổi từ thơng qua tiết diện của cuộn dây theo những cách khác nhau thì chiều và độ lớn của cƣờng độ dòng điện cảm ứng cũng thay đổi vậy độ lớn và chiều của dịng điện cảm ứng có tn theo quy luật nào không?
2 Giải quyết vấn đề.
- GV tổ chức cho HS thảo luận đề ra giải pháp để giải quyết vấn đề nêu trên đó là: Cần tiến hành thí nghiệm khảo sát đối với một số trƣờng hợp rồi khái quát hóa thực nghiệm tìm ra quy luật.
- GV tổ chức cho học sinh làm việc nhóm theo PHT 4; trong quá trình HS thảo luận nhóm GV đi kiểm tra hoạt động của các nhóm trợ giúp hoạt động của các nhóm nếu có khó khăn.
-Tiến hành làm thí nghiệm cho nam châm chuyển động tịnh tiến lại gần cuộn dây và ra xa cuộn dây với những tốc độ khác nhau, quan sát và ghi lại kết quả - Trong các trƣờng hợp khi độ lớn của tăng thì chiều của Buurc Vectơ cảm ứng từ do dòng điện cảm ứng gây ra so với chiều của Buuurng nhƣ thế nào?
- Trong các trƣờng hợp khi độ lớn của giảm thì chiều của Buurc Vectơ cảm ứng từ do dòng điện cảm ứng gây ra so với chiều của Buuurng nhƣ thế nào?
- So sánh độ lớn của cƣờng độ dòng điện cảm ứng trong hai trƣờng hợp tốc độ chuyển động của nam châm khác nhau tƣơng ứng với tốc độ biến thiên từ thơng qua diện tích của khung dây khác nhau .
3 Báo cáo thảo luận và hợp thức hóa kiến thức
- GV tổ chức cho HS báo báo kết quả làm việc nhóm GV nhận xét kết quả làm việc của HS và xác nhận kiến thức Phân tích thêm các thí nghiệm khác nữa để khái quát thực nghiệm
+ Cƣờng độ dòng điện càng lớn khi tốc độ biến thiên từ thông qua tiết diện của mạch càng lớn.
+ Dịng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó. Định luật Len –xơ
Hoạt động 4: Tìm hiểu định uật Fa –ra –đâ về cảm ứng điện từ
( Dự kiến thời gian 20 phút )
TT Bƣớc Nội dung 1 Nêu tình huống, phát hiện vấn đề và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu.
-GV đƣa ra vấn đề: Trong mạch điện kín có dịng điện thì trong mạch phải tồn tại suất điện động. Gọi suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch là suất điện động cảm ứng.
- Độ lớn của cƣờng độ dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào tốc độ biến thiên của từ thơng qua mạch điện kín, vậy độ lớn của suất điện động cảm ứng có phụ thuộc vào tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch điện không?
2 Giải quyết
thảo luận trả lời PHT 5; trong quá trình HS thảo luận nhóm GV đi kiểm tra hoạt động của các nhóm trợ giúp hoạt động của các nhóm nếu có khó khăn.
- Cƣờng độ dòng điện trong mạch điện kín có mối quan hệ nhƣ thế nào với độ lớn của suất điện động?
- Cƣờng độ dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào tốc độ biến thiên qua mạch vậy độ lớn của suất điện động cảm ứng phụ thuộc vào tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch nhƣ thế nào?
3 Báo cáo thảo luận và hợp thức hóa kiến thức
- GV hƣớng dẫn thảo luận PHT 5 trƣớc lớp
- Một nhóm cử đại diện báo cáo trƣớc lớp
- Các nhóm khác lắng nghe, đƣa ra các ý kiến thảo luận. - GV, xác nhận ý kiến đúng ( ec t ; ec t ) - Thể chế hóa kiến thức - HS ghi nhận kiến thức
2.5.5.3.Nội dung “ Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động”
+ Chuẩn bị của GV:
- Tài liệu phục vụ cho việc tổ chức các hoạt động học tập của HS; - Thí nghiệm về thanh kim loại chuyển động trong từ trƣờng; - Máy tính, máy chiếu vật thể;
PHIẾU HỌC TẬP 6
Họ và tên: ……………………………..Nhóm:…………………………….. - Nếu thanh MN chuyển động sang bên trái thì chiều của dịng điện cảm ứng nhƣ thế nào?
………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. - Khi thanh MN chuyển động sang bên phải thì chiều của dịng điện cảm ứng nhƣ thế nào?
…………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………….
+Độ lớn của của suất điện động cảm ứng khi thanh chuyển động với tốc độ v. -Khi thanh MN chuyển động đều với tốc độ v sau khoảng thời gian t , hãy xác định độ biến thiên từ thông qua tiết diện của mạch điện
…………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………….
- Áp dụng định luật Fa-ra-đây hãy xác định độ lớn xuất điện động cảm ứng xuất hiện trong thanh MN
…………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………..
PHIẾU HỌC TẬP 7
Họ và tên: ……………………………..Nhóm:…………………………….. Xuất phát từ thí nghiệm ta có các trƣờng hợp sau
- Từ các trƣờng hợp trên hãy nêu ra một quy tắc có thể xác định đƣợc chiều