IX. Cấu trỳc luận văn
2.2.4. Phõn tớch sơ đồ cấu trỳc logic nội dung và quỏ trỡnh nhận thức
SƠ ĐỒ CẤU TRÚC LOGIC NỘI DUNG
Từ thụng Hiện tượng cảm ứng điện từ
Khỏi niệm dũng điện cảm ứng
Chiều dũng điện cảm ứng, định luật Lenxơ
Dũng điện
Fu-cụ Khỏi niệm suất điện động
cảm ứng
Biểu thức suất điện động cảm ứng trong mạch kớn Khỏi niệm dũng điện Fu-cụ Tỏc dụng của dũng điện Fu-cụ Hiện tượng tự cảm Khỏi niệm hiện tượng tự cảm Năng lượng từ trường Suất điện động tự cảm
SƠ ĐỒ BIỂU ĐẠT LOGIC CỦA QUÁ TRèNH NHẬN THỨC KHOA HỌC
Trờn cơ sở thực nghiệm về sự xuất hiện dũng điện trong mạch kớn khi số đường sức từ qua mạch biến đổi đưa ra khỏi niệm từ thụng.
Từ TN và khỏi niệm từ thụng nờu điều kiện cú hiện tượng CƯĐT,hỡnh thành khỏi niệm hiện tượng CƯĐT, dũng điện cảm ứng, suất điện động cảm ứng.
Phõn tớch kết quả thực nghiệm tỡm ra quy tắc xỏc định chiều dũng điện cảm ứng trong mạch điện kớn (Định luật Lenxơ). Từ thực nghiệm dũng điện cảm ứng xuất hiện khi khối vật dẫn chuyển động trong từ trường đưa ra khỏi niệm dũng điện Fu-cụ.
Từ thực nghiệm dũng điện cảm ứng
xuất hiện do chớnh sự biến đổi dũng điện trong mạch đú gõy ra giải thớch hiện
tượng tự cảm.
Suất điện động cảm ứng phụ thuộc vào tốc độ biến thiờn của
từ thụng qua mạch (Định luật Fa-ra- đõy). Tỡm hiểu tớnh chất và cụng dụng của dũng điện Fu-cụ. Giải thớch tỏc dụng
cú lợi, cú hại của dũng điện Fu-cụ trong một số thiết bị,
mỏy múc.
Năng lượng từ trường. Giải thớch sự xuất hiện
dũng điện Fu-cụ đưa ra khỏi niệm lực hóm
điện từ.
Từ biểu thức định nghĩa từ thụng, sự phụ thuộc của B vào i tỡm được sự phụ thuộc của vào i. Từ đú cú khỏi niệm độ tự cảm.
Từ biểu thức suất điện động cảm ứng và
biểu thức = Li tỡm biểu thức suất điện
động tự cảm Từ định luật Fa-ra-
đõy, địng luật Len- xơ tỡm ra mối quan hệ giữa hai định luật
2.2.5. Tỡm hiểu những khú khăn và sai lầm của HS khi học chương:
Trong phạm vi nghiờn cứu của đề tài chỳng tụi chỉ tỡm hiểu những bài học sẽ được nghiờn cứu trong luận văn. Qua tỡm hiểu, trao đổi, dự giờ học chỳng tụi nhận thấy ở cỏc bài học này HS sẽ cú những khú khăn sai lầm hay mắc phải như sau :
Bài: Từ thụng cảm ứng điện từ
- Khỏi niệm Từ thụng: Đõy là khỏi niệm mới HS tiếp thường khụng nắm chắc từ thụng là đại lượng đại số dấu của nú phụ thuộc và giỏ trị gúc (phụ thuộc vào chọn hướng của vộc tơ n ).
Hiện tượng cảm ứng điện từ HS khú phõn tớch khi nào từ thụng qua S tăng hay giảm đối với trường hợp đưa nam chõm thẳng lại gần hoặc ra xa vũng dõy. HS rất khú khăn trong việc xỏc định chiều dũng điện cảm ứng. Cụ thể khú xỏc định chiều biến thiờn của từ thụng ban đầu, chiều từ trường cảm ứng chống lại sự biến thiờn của từ thụng ban đầu.
HS khụng hiểu rừ về bản chất dũng điện cảm ứng: Dũng điện cảm ứng xuất hiện là do từ thụng biến thiờn, vỡ vậy HS thường cho rằng
- Cứ đặt cuộn dõy trong từ trường, hoặc chuyển động trong từ trường là cú dũng điện cảm ứng mà khụng xột đến sự biến thiờn của từ thụng
- Dũng điện cảm ứng chỉ cú tỏc dụng chống lại sự biến thiờn của từ thụng. Vỡ vậy khi từ thụng biến thiờn do chuyển động thỡ HS thường khụng nắm rừ dũng điện cảm ứng cũn chống lại chuyển động nguyờn nhõn gõy ra biến thiờn từ thụng,
- Chiều dũng điện cảm ứng cú chiều sao cho từ trường cảm ứng luụn ngược chiều với từ trường ban đầu.
- HS thường chỉ biết đến dũng điện cảm ứng và từ trường cảm ứng nhưng lại khụng biết đến mối quan hệ của chỳng với nhau: Chỳng chỉ tồn tại trong thời gian từ thụng biến thiờn độ lớn phụ thuộc vào tốc độ biến thiờn của từ thụng.
Bài: Suất điện động cảm ứng
HS cho rằng:
Suất điện động cảm ứng phụ thuộc vào từ trường và từ thụng qua ống dõy nờn từ trường, từ thụng vũng dõy hoăc ống dõy càng lớn thỡ suất điện động cảm ứng càng lớn. ( khụng hiểu bản chất ở đõy là tốc độ biến thiờn từ thụng).
- Khi xỏc định độ lớn của suất điện động cảm ứng HS khú xỏc định độ biến thiờn từ thụng để từ đú tỡm mối tương quan giữa độ biến thiờn từ thụng, thời gian xảy ra biến thiờn, độ lớn suất điện động cảm ứng.
- Khú xỏc định mối quan hệ giữa chiều suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ.
2.3. Xõy dựng tiến trỡnh dạy học một số bài của chƣơng
2.3.1. Xõy dựng tiến trỡnh dạy học bài “ Từ thụng, cảm ứng điện từ” tiết 1
Bài 23. TỪ THễNG- CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ (TIẾT 1) I. MỤC TIấU:
1. Kiến thức:
- Hiểu được khỏi niệm từ thụng, cụng thức tớnh từ thụng, cỏc đại lượng cú trong cụng thức, biết từ thụng phụ thuộc vào những yếu tố nào để từ đú nắm được 3 cỏch làm thay đổi từ thụng qua một KD: Thay đổi độ lớn diện tớch S, độ lớn cảm ứng từ B, gúc .
- Thụng qua T/N về sự chuyển động của KD với NC và T/N về KD đặt trong từ trường biến thiờn (NC điện) nhận ra điều kiện để xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ, hiểu được hiện tượng cảm ứng điện từ, dũng điện cảm ứng và nhận biết được sự xuất hiện dũng điện cảm ứng trong cỏc trường hợp cụ thể.
2. Kĩ năng:
- Kĩ năng quan sỏt thu thập thụng tin qua 2 T/N trờn, phõn tớch và rỳt ra kết luận cần thiết.
- Biết vận dụng cỏc kiến thức cảm ứng điện từ để rỳt ra định luõt Lenxơ ở tiết tiếp theo, giải thớch được sự xuất hiện dũng Fucụ và hiện tượng tự cảm, giải thớch được một số hiện tượng trong thực tế và giải cỏc bài tập đơn giản tớnh từ thụng qua KD cú hỡnh dạng khỏc nhau: hỡnh chữ nhật, hỡnh vuụng, hỡnh trũn, KD cú nhiều vũng dõy, KD đặt trong từ trường sao cho mặt phẳng vũng dõy tạo với B cỏc gúc khỏc nhau...
- Kĩ năng làm T/N về sự chuyển động của KD với NC và T/N về KD đặt trong từ trường biến thiờn. Mụ tả được cỏc T/N về hiện tượng cảm ứng điện từ, dụng cụ, cỏch bố trớ, tiến hành T/N.
3. Thỏi độ
- Hứng thỳ học mụn vật lý, tin tưởng vào cỏc kiến thức KH được xõy dựng trờn cơ sở T/N.
- Trung thực khỏch quan cú tớnh kiờn trỡ, cẩn thận, tinh thần say mờ trong học tập, tỏc phong của nhà khoa học
II. CHUẨN BỊ 1. Giỏo viờn.
- Thớ nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ: Bộ thớ nghiệm cõn lực từ, 01 NC vĩnh cửu, 01 điện kế
- Mụ hỡnh khảo sỏt về sự thay đổi số đường sức từ qua vũng dõy kớn trờn bản trong, mụ hỡnh về mỏy phỏt điện xoay chiều
- Phiếu học tập
Cõu 1: Từ thụng qua mặt phẳng đặt trong từ trường đều khụng phụ thuộc vào yếu tố
nào sau đõy
A. Diện tớch của mặt phẳng
B. Cỏch chọn vộc tơ phỏp tuyến của mặt phẳng C. Vị trớ của mặt phẳng
D. Hỡnh dạng của mặt phẳng
Cõu 2: Từ thụng qua một diện tớch phẳng S đạt giỏ trị cực đại khi
A. Cỏc đường sức từ vuụng gúc với
B. Cỏc đường sức từ song song
C. Gúc giữa và cỏc đường sức từ là 900 D. Gúc giữa và cỏc đường sức từ là 450
Cõu 3: Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng
A. Điện trường biến thiờn thỡ sẽ cú từ trường cảm ứng B. Từ trường biến thiờn thỡ sẽ cú điện trường cảm ứng
C. Từ thụng biến thiờn thỡ sẽ cú dũng điện cảm ứng
Cõu 4: Đơn vị nào dưới đõy khụng phải là đơn vị của từ thụng
A. Wb B. T.m2
C. N.m/A D. N.m.A
Cõu 5: Khung dõy dẫn ABCD được đặt trong từ trường đều như hỡnh vẽ. Coi rằng
ngoài vựng MNPQ khụng cú từ trường, khung chuyển động dọc theo 2 đường xx’, yy’. Trong khung sẽ xuất hiện dũng điện cảm ứng khi:
A. Khung đang chuyển động ở ngoài vựng NMPQ
B. Khung đang chuyển động ở ngoài vào trong vựng NMPQ
C. Khung đang chuyển động ở trong vựng NMPQ
D. Khung đang chuyển động đến gần vựng NMPQ
* Ứng dụng cụng nghệ thụng tin:
- Phần mềm T/N về hiện tượng cảm ứng điện từ
- Chuẩn bị một số cõu hỏi trắc nghiệm dưới dạng powerpoint - Hỡnh ảnh về hiện tượng cảm ứng điện từ
2. Học sinh
- ễn lại kiến thức về từ trường
- ễn lại kiến thức về cảm ứng từ đó học ở lớp 9 Y X Y ’ B A C x D X ’ Q M P N ’
III. Tiến trỡnh xõy dựng kiến thức 1. Sơ đồ tiến trỡnh xõy dựng kiến thức
GV cho HS ụn khỏi niệm từ trường và vẽ cỏc đường sức từ của NC thẳng và NC chữ U. Xung quanh một dõy dẫn cú dũng điện tồn tại một từ trường, nghĩa là dũng điện gõy ra từ trường. Vậy từ trường cú thể gõy ra dũng điện khụng và nếu cú thỡ trong điều kiện nào? Để tỡm hiểu được vấn đề này trước hết chỳng ta tỡm hiểu đại lượng vật lý mới đú là từ thụng
Thế nào là từ thụng?
Khi nào cú hiện tượng cảm ứng điện từ?
Giỏo viờn cho HS đọc SGK nghiờn cứu khỏi niệm từ thụng.
* Khỏi niệm từ thụng . - Định nghĩa
- Đặc điểm: Từ thụng là đại lượng vụ hướng, cú thể dương hoặc õm, tuỳ thuộc vào chiều n mà ta chọn .
- Biểu thức:
- í nghĩa : Từ thụng qua S tỉ lệ với số đường sức từ qua S. - Đơn vị : (Wb )
Từ thụng phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Cú những cỏch nào làm biển từ thụng qua diện tớch S của mạch điện kớn đặt trong từ trường?
Khi từ thụng qua S thay đổi thỡ cú hiện tượng gỡ xảy ra trong mạch?
T/N 1: Thay đổi vị trớ tương đối giữa thanh nam chõm hoặc NC điện chữ U với
mạch kớn (C) nối với điện kế
GV hướng dẫn HS làm TN quan sỏt kết quả và rỳt ra giả thuyết 1
GT1: Khi cú sự CĐ tương đối giữa NC và mạch kớn C thỡ trong mạch xuất hiện dũng điện. Khi khụng cú CĐ tương đối giữa NC và mạch kớn thỡ trong mạch kớn khụng xuất hiện dũng điện
T/N 2: Đúng ngắt khúa K hoặc thay đổi dũng điện qua NC điện chữ U, thỡ trong
mạch kớn (C) đặt trong NC điện và nối với điện kế xuất hiện dũng điện
GV hướng dẫn HS làm TN quan sỏt kết quả và rỳt ra giả thuyết 2
Trong khoảng thời gian cường độ dũng điện qua NC điện thay đổi thỡ trong mạch kớn C đặt trong NC này xuất hiện dũng điện
Khi cường độ dũng điện qua NC khụng đổi thỡ khụng xuất hiện dũng điện.
T/N 3: đặt mạch kớn C sao cho mặt phẳng của C song song với cỏc đường sức từ của
NC thẳng hoặc NC điện chữ U hướng dẫn làm TN - Thay đổi vị trớ tương đối giữa NC và ( C)
- Đúng ngắt khúa K hoặc thay đổi dũng điện qua NC điện chữ U, thỡ trong mạch kớn (C) đặt trong NC điện và nối với điện kế xuất hiện dũng điện
HS thấy 2 GT đưa ra ở trờn khụng cũn đỳng nữa vậy bản chất của cỏc hiện tượng xảy ra ở cỏc TN trờn là gỡ? GV hướng dẫn HS tỡm hiểu về từ thụng qua (C) ở cỏc T/N trờn
Giỏo viờn hướng dẫn học sinh làm thớ nghiệm mụ phỏng, học sinh làm thớ nghiệm quan sỏt hiện tượng xảy ra, rỳt ra kết luận chung cho cỏc TN trờn..
TN 1: khi thay đổi vị trớ tương đối giữa NC và (C) thỡ từ thụng qua (C) thay đổi do từ trường của NC khỏc nhau tại cỏc vị trớ khỏc nhau
TN 2: khi đúng nhắt khúa K hoặc di chuyển con chạy của biến trở thỡ từ trường của NC điện chữ U thay đổi từ thụng qua (C) thay đổi
TN 3: nếu đặt (C) song song với cỏc đường sức từ thỡ luụn bằng 0 do gúc
KL: khi cú sự biến thiờn của từ thụng qua (C) thỡ trong mạch xuất hiện dũng điện cảm ứng
Hỡnh thành khỏi niệm hiện tượng cảm ứng điện từ: + Mỗi khi từ thụng qua mạch kớn (C ) biến thiờn thỡ trong mạch kớn (C) xuất hiện dũng điện, gọi là dũng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dũng điện cảm ứng trong (C) gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. + Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thụng qua mạch kớn biến thiờn. - Nờu ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ.
2. Tiến trỡnh dạy học cụ thể * í tƣởng sƣ phạm:
+ Tiến trỡnh DH được thực hiện như trỡnh tự mà SGK vật lý 11 cơ bản đó biờn soạn đú là: Cung cấp cho HS kiến thức cơ bản về từ thụng: khỏi niệm, biểu thức, ý nghĩa của từ thụng, cỏc cỏch làm thay đổi từ thụng vận dụng thấy được sự biến đổi từ thụng qua cỏc T/N khỏi niệm hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Để HS nhớ lại hiện tượng cảm ứng điện từ, nguyờn nhõn xuất hiện dũng điện cảm ứng HS đó học ở lớp 9 chỳng tụi cho HS quan sỏt T/N mụ phỏng : NC chuyển động tương đối so với KD.
- Để xõy dựng khỏi niệm về hiện tượng cảm ứng điện từ, điều kiện xuất hiện dũng điện cảm ứng, chỳng tụi giới thiệu bộ T/N, hướng dẫn HS làm T/N theo nhúm quan sỏt KQ T/N hoàn thành cỏc yờu cầu bảng khảo sỏt kết hợp với khỏi niệm từ thụng. - Phần sử dụng phương tiện dạy học đối với T/N 1,2 chỳng tụi sử dụng cụ T/N gồm NC thẳng và khung dõy trong bộ T/N điện từ. Đối với T/N 3,4 chỳng tụi sử dụng bộ T/N điện từ hiện nay cỏc trường phổ thụng đều được cấp bộ T/N này .
- Để giỳp HS thấy được sự thay đổi của từ thụng qua vũng dõy kớn khi NC hoặc vũng dõy chuyển động một cỏch trực quan. Chỳng tụi cho HS quan sỏt MH cỏc đường sức từ của NC thẳng vẽ trờn phim trong chuyển động đối với vũng dõy S vẽ trờn giấy trắng. Như vậy HS thấy rừ mối quan hệ giữa từ thụng và số đường sức từ khẳng định được ý nghĩa của từ thụng tạo ra sự gắn kết giữa kiến thức mới và kiến thức HS đó học ở lớp 9 nhằm phỏt huy tư duy của HS.
+ Định hướng cụ thể khi hỡnh thành hiện tượng cảm ứng điện từ:
GV thụng bỏo khỏi niệm từ thụng yờu cầu HS tỡm hiểu theo SGK. Trờn cơ sở nhắc lại T/N về hiện tượng cảm ứng điện từ đó học ở lớp 9 GV hướng dẫn HS làm T/N về hiện tượng cảm ứng điện từ. Qua đú HS nhận thấy dũng điện cảm ứng xuất hiện do NC, KD chuyển động tương đối với nhau (T/N1,2) hoặc do sự thay đổi cường độ dũng điện qua NC điện (T/N 4)Tạo ra tỡnh huống cần giải quyết tỡm ra bản chất của hiện tượng xảy ra trong cỏc T/N trờn là gỡ?
Chỳng tụi hướng dẫn HS làm T/N mụ phỏng để giỳp HS nhận thấy chuyển động của NC hay của vũng dõy sẽ làm cho số đường sức qua vũng dõy biến thiờn
dẫn tới từ thụng qua diện tớch giới hạn KD biến thiờn. Đối với T/N 3,4 GV gợi ý cho HS nhắc lại kiến thức về từ trường dũng điện trong ống dõy. Vỡ HS đó biết từ thụng phụ thuộc và cảm ứng từ, khi dịch chuyển con chạy hoặc đúng ngắt khúa K thỡ I qua NC điện thay đổi từ trường NC điện thay đổi từ thụng qua diện tớch KD thay đổi. Qua đú HS hoàn thiện bảng khảo sỏt cỏc T/N. Như vậy HS cú thể thấy rừ hiện tượng cảm ứng điện từ do nhiều nguyờn nhõn gõy ra, nhưng đú chỉ là cỏc