- Chuẩn bị phiếu học tập (Phụ lục 6)
1. Bà i1 “Điện tớch Định luật Culụng”
Thay vỡ việc thụng bỏo nội dung kiến thức đầu tiờn của SGK mà kiến thức này cỏc em đó được học ở lớp 7 THCS, GV yờu cầu HS nghiờn cứu tài liệu và đặt ra cỏc cõu hỏi:
O Cú những loại điện tớch nào, chỳng tương tỏc với nhau như thế nào? Cho biết đơn vị của điện tớch?
Với cõu hỏi này HS dễ dàng trả lời, cỏc em tỏ ra hăng hỏi vỡ kiến thức này cỏc em đó được học rất kĩ.
Để học sinh bộc lộ quan niệm về giỏ trị điện tớch của một vật bất kỡ, GV đặt cõu hỏi: Điện tớch của một vật mang điện cú thể nhận một giỏ trị tuỳ ý hay khụng?
HS1: Cú thể nhận một giỏ trị tuỳ ý.
HS2: Khụng cú giỏ trị tuỳ ý mà phải bằng số nguyờn lần điện tớch electron.
Đến đõy, GV giới thiệu cho HS khỏi niệm điện tớch nguyờn tố, chỉ rừ electron là điện tớch nguyờn tố õm. Một vật mang điện do cú sự cho hoặc nhận electron. Vậy điện tớch của một vật cú thể cú giỏ trị như thế nào?
Điện tớch vốn là một khỏi niệm khú hiểu đối với HS, khỏi niệm này được hỡnh thành trong một thời gian dài trong lịch sử vật lý, coi điện tớch giống như một loại chất lỏng, liờn tục, thấm vào mọi vật, điện tớch õm hay dương là do thừa hay thiếu loại chất lỏng liờn tục này. Giống như vậy, trong hoàn cảnh này, quan niệm của HS được cọ xỏt, họ nhận thấy đơn vị cấu thành nờn điện tớch của mỗi vật là điện tớch nguyờn tố. Cuối cựng, tất cả HS ghi nhận tớnh chất giỏn đoạn của điện tớch của một vật, bằng số nguyờn lần điện tớch nguyờn tố.
Tỡnh huống vấn đề của bài học được GV đặt ra:
O Để hiển thị chữ viết hoặc văn bản lờn giấy người ta cú thể sử dụng mỏy in laser hoặc mỏy photocopy. Cỏc mỏy đú hoạt động dựa trờn nguyờn tắc nào?
Trong cỏc nhà mỏy, để chống ụ nhiễm người ta sử dụng mỏy lọc bụi. Mỏy này hoạt động dựa trờn nguyờn tắc nào?
Cõu hỏi này thuộc loại cõu hỏi “giải thớch thế nào...?”, nú kớch thớch HS
cú nhu cầu giải quyết vấn đề đồng thời đũi hỏi HS phải lựa chọn một mụ hỡnh nào đú để vận hành. Việc giải thớch vấn đề nảy sinh trong tỡnh huống khụng đơn giản, HS khụng trả lời được, họ tỏ rừ sự băn khoăn. Họ ý thức
được vấn đề và sẵn sàng tham gia giải quyết nhiệm vụ của bài học.
Vấn đề 1: Sự nhiễm điện của cỏc vật.
O Ngoài cỏch làm nhiễm điện do cọ xỏt, cỏc vật cũn cú thể bị nhiễm điện bằng những cỏch nào? Điện tớch xuất hiện trờn cỏc vật được nhiễm điện cú dấu đối với nhau như thế nào?
Cõu hỏi này thuộc loại: “Làm thế nào để...trong thực tế?” và “Sẽ như thế nào nếu....?”Loại cõu hỏi này cú tỏc dụng kớch thớch sự suy nghĩ của HS, đũi hỏi họ phải liờn tưởng và vận dụng đến những kinh nghiệm đó cú của bản thõn trong thực tế. Trước cõu hỏi này HS đưa ra cỏc dự đoỏn như sau:
Dự đoỏn 1: Một vật cú thể bị nhiếm điện khi cho tiếp xỳc với cỏc vật khỏc đó nhiễm điện. Điện tớch của hai vật tiếp xỳc nhau là cựng dấu.
Dự đoỏn 2: Một vật cú thể bị nhiễm điện khi đặt vật ấy gần một vật mang điện khỏc. Điện tớch xuất hiện trỏi dấu trờn hai đầu của vật được nhiễm điện.
Cỏc nhúm đều đưa ra được dự đoỏn cú hai cỏch làm nhiễm điện một vật như trờn. Ở cỏch thứ hai, cú nhúm gọi tờn là vật bị nhiễm điện do hưởng ứng, cú thể cỏc em đó biết trong thực tế hoặc đó đọc trong tài liệu, song cỏc em đều cú diễn giải về tờn gọi này. Cỏc em dựng những hỡnh vẽ để mụ tả những dự đoỏn của mỡnh. Những điều này đó kớch thớch, lụi cuốn cỏc em tham gia vào cỏc nhiệm vụ tiếp theo.
- Thiết kế phương ỏn thớ nghiệm:
◊ Nhiệm vụ của thớ nghiệm là vừa kiểm tra sự nhiễm điện của vật, vừa phải phõn biệt được dấu điện tớch của cỏc vật đối với nhau.
O Cú những cỏch nào để kiểm tra xem một vật cú bị nhiễm điện hay khụng? Trong đú cú cỏch nào giỳp ta phõn biệt được dấu của cỏc điện tớch?
HS (Đưa ra được cỏc cỏch như đó dự kiến): khả năng hỳt cỏc vật nhẹ, tương tỏc với vật mang điện khỏc, làm xoố hai lỏ kim điện nghiệm, làm sỏng búng đốn neụn nhỏ trong bỳt thử điện..
HS cũng chỉ ra được muốn phõn biệt được dấu của cỏc điện tớch cần cho vật nhiễm điện tương tỏc với vật mang điện khỏc mà điện tớch của vật đú
đó cú dấu xỏc định.
O Muốn kiểm tra cỏc dự đoỏn trờn, cần phải cú những dụng cụ nào?
GV cho HS thảo luận nhúm sau đú thảo luận toàn lớp về cỏc dụng cụ cần thiết để làm thớ nghiệm kiểm tra, cỏc nhúm lần lượt đưa ra được cỏc dụng cụ đỳng như dự kiến của chỳng tụi (vật cần làm nhiễm điện, mỏy phỏt tĩnh điện, vật chỉ thị ). Khi đưa ra cỏc dụng cụ được đưa ra, HS khỏ bất ngờ vỡ những dụng cụ tự tạo khỏ đơn giản.
Trờn cơ sở cỏc dụng cụ đó cú sẵn, GV yờu cầu HS thảo luận nhúm thiết kế phương ỏn thớ nghiệm kiểm tra và nờu dự đoỏn kết quả. HS đó trỡnh bày được như sau:
* TN1: (Kiểm tra hiện tượng nhiễm điện do tiếp xỳc): Nối một cực của mỏy phỏt tĩnh điện với vỏ lon 1, cho vỏ lon 2 tiếp xỳc với vỏ lon 1. Dự đoỏn kết quả: hai dải giấy gắn trờn hai lon đẩy nhau. Tất cả cỏc nhúm đều cú phương ỏn này.
* TN2: (Kiểm tra hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng) Cỏc nhúm đưa ra hai
phương ỏn:
Phương ỏn 1: Nối một cực của mỏy phỏt với vỏ lon 1, đặt vỏ lon 2 gần vỏ lon 1. Dự đoỏn kết quả: Hai dải giấy trờn gắn trờn hai vỏ lon hỳt nhau.
Phương ỏn 2: Đặt vỏ lon 2 ở khoảng giữa vỏ lon 1 và 3 được nối với hai cực của mỏy phỏt. Dự đoỏn kết quả: hai dải giấy 1 và 2 hỳt nhau, hai dải giấy 2 và 3 hỳt nhau.
GV cho HS thảo luận toàn lớp về hai phương ỏn trờn, HS tranh luận:
+ Ở phương ỏn 1, cú thể chứng tỏ được hiện tượng một vật bị nhiễm điện khi đặt gần một vật khỏc mang điện. Nhưng khụng chứng tỏ được điện tớch phõn bố trỏi dấu trờn hai đầu của vật.
+ Ở phương ỏn 2, cú thể chứng tỏ được một vật bị nhiễm điện khi đặt gần một vật mang điện khỏc, đồng thời cú thể chứng minh được điện tớch phõn bố trỏi dấu trờn hai đầu của vật.
Cả lớp thống nhất với phương ỏn 2. Phương ỏn này chỉ cú một nhúm đề xuất, hơn nữa, đại diện của nhúm đó tự minh hoạ với cỏc dụng cụ để trờn bàn. Sự khen ngợi của GV và sự tỏn thưởng của cỏc HS khỏc dành cho nhúm khiến cỏc em tỏ ra phấn chấn, cuối giờ học cũn nỏn lại, giải thớch với GV về sỏng kiến của mỡnh. Ban đầu, chỳng tụi nghĩ rằng cần phải đưa ra những gợi ý thỡ HS mới cú thể thiết kế được phương ỏn dựng 3 vỏ lon, nhưng sự độc lập sỏng tạo của học sinh đó gõy sự bất ngờ cho chỳng tụi.
HS thụng qua bảo vệ và tranh luận ý kiến, tạo khụng khớ rất vui vẻ và sụi nổi trong giờ học.
Để kớch thớch và đặt ra tỡnh huống cho HS tiếp tục suy nghĩ, cũng là để HS bộc lộ quan niệm về hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng, GV đặt cõu hỏi:
O Điều gỡ sẽ xảy ra đối với thớ nghiệm 2 khi thay vỏ lon 2 bằng chai nhựa?
Vấn đề này sẽ được giải quyết trong bài 2: “Thuyết electron. Định luật bảo toàn điện tớch.”
Vấn đề 2: Định luật Culụng
GV giao cho học sinh giải quyết một tỡnh huống học tập nhằm giỳp học sinh bộc lộ quan niệm về độ lớn của lực tương tỏc giữa hai điện tớch với nhau. Phõn tớch trờn cỏc phiếu học tập của HS thu được, chỳng tụi thấy, một số HS đó biểu diễn chưa đỳng lực tương tỏc này, cụ thể:
GV đặt cõu hỏi: Muốn xỏc định đỳng cỏc lực này phải dựa vào những kiến thức nào?
HS: - Xỏc định tương tỏc giữa cỏc điện tớch dựa vào dấu của chỳng. - Tương tỏc giữa hai điện tớch tuõn theo định luật III Niutơn.
Sở dĩ, HS biểu diễn sai lực tỏc dụng lờn cỏc điện tớch vỡ họ cho rằng lực mà điện tớch này tỏc dụng lờn điện tớch kia phụ thuộc vào độ lớn của cỏc điện tớch. Quan niệm này giống như quan niệm cỏc em vẫn cú trong cơ học: trong tương tỏc giữa hai vật, vật cú khối lượng nhỏ hơn chịu tỏc dụng lực lớn hơn. Quan niệm này là khỏ phổ biến. Thụng qua hoạt động nhúm và cú sự tranh luận toàn lớp, quan niệm này của HS được thỏch thức, đối chọi nhau. Họ nhận thấy rằng quan niệm này chưa phự hợp, cần phải điều chỉnh.
- Dự đoỏn về sự phụ thuộc của lực vào cỏc yếu tố độ lớn của điện tớch và khoảng cỏch giữa cỏc điện tớch: HS đưa ra được dự đoỏn này dựa trờn cơ sở cỏc thớ nghiệm vừa tiến hành ở trờn: như tốc độ và thời gian quay mỏy phỏt, vị trớ đặt cỏc vật... Suy luận từ kết quả thớ nghiệm cho thấy được sơ bộ mối quan hệ của lực vào cỏc yếu tố đú.
Do đặc trưng riờng của định luật Culụng, khụng thể đưa học sinh tỡm lại định luật bằng phương phỏp thực nghiệm, nờn dự đoỏn trờn giỳp GV thụng bỏo định luật này một cỏch tự nhiờn và HS dễ chấp nhận.
Để giỳp HS cú quan niệm đỳng về độ lớn của lực là luụn dương, HS
dựa vào định luật, lần lượt viết biểu thức độ lớn và xõy dựng biểu thức vectơ của lực Culụng dưới sự hướng dẫn của GV.
1212 12 2 12 2 1 12 . r r r q q k F = ; F 12=-F 21
Qua thảo luận toàn lớp, HS nhận xột được, tương tỏc hỳt hay đẩy giữa cỏc điện tớch được thể hiện bởi hướng của cỏc vộctơ lực nếu q1q2> 0 thỡ F 12 cựng hướng với r12 là vectơ hướng từ điện tớch q1 đến điện tớch q2, ngược lại hai vectơ này ngược hướng nếu q1q2<0, cũn độ lớn của lực là luụn dương. Chỳng tụi quan tõm đến vấn đề này bởi qua điều tra chỳng tụi đó thực hiện, cú rất nhiều học sinh cú quan niệm rằng: lực hỳt cú dấu õm, lực đẩy cú dấu dương.
- Ở giai đoạn vận dụng kiến thức, GV đặt cõu hỏi yờu cầu giải thớch nguyờn tắc hoạt động của mỏy in laser. Để HS dễ dàng giải quyết được cõu hỏi này, GV đưa ra sơ đồ nguyờn lý, cỏc nhúm HS tỏ ra rất hào hứng. Một em HS đó trỡnh bày được toàn bộ chu trỡnh làm việc của mỏy in như sau: “Dõy phúng điện phúng điện vào trống quay, mỏy in laser phun cỏc kớ hiệu (chữ viết hoặc hỡnh ảnh) lờn trống quay. Khi trống quay
đến vị trớ của rulụ mực, mực được phun vào trống quay, cỏc kớ hiệu được in lờn giấy. Sau đú, giấy được đi qua bộ phận hơ núng đi ra ngoài, cũn trống quay đi qua bộ phận đốn xoỏ để chuẩn bị bắt đầu một chu trỡnh mới”.
GV xỏc nhận: Đõy chớnh là chu trỡnh làm việc của mỏy in, tuy nhiờn, mỏy này hoạt động dựa trờn hiện tượng nào?
HS trả lời được: dựa trờn hiện tượng nhiễm điện do tiếp xỳc và hỳt nhau giữa hai điện tớch trỏi dấu. GV yờu cầu xỏc định những giai đoạn của chu trỡnh xảy ra sự tớch điện đú. HS chỉ ra được cỏc
giai đoạn: Dõy phúng điện, tia laser, rulụ mực lần lượt tớch điện trỏi dấu cho trống, giấy cũng được tớch điện trỏi dấu với trống để hỳt cỏc giọt mực từ trờn trống.
GV yờu cầu cả lớp nhận xột và đưa ra ý kiến khỏc nếu cú. Cỏc HS đều đồng tỡnh và tỏn thưởng với cõu trả lời trờn. GV xỏc nhận và phõn tớch lại toàn bộ chu trỡnh, núi rừ dấu của cỏc điện tớch trong mỗi giai đoạn. GV cú lời khen ngợi vỡ HS đó biết vận dụng kiến thức đó học vào trong những tỡnh huống quen thuộc trong cuộc sống. Điều đú chứng tỏ kinh nghiệm trong cuộc sống của HS là rất phong phỳ, trong dạy học nếu tận dụng được điều này sẽ làm tăng thờm lũng ham hiểu biết, động cơ học tập, khả năng tỡm tũi của HS.
