9. Cấu trúc luận văn
2.4. Thiết kế tiến trình dạy học
2.4.1 Bài: Từ trƣờng
I. Mục tiêu 1. Kiến thức
- Hiểu đƣợc khái niệm tƣơng tác từ
- Phát biểu đƣợc từ trƣờng là gì và nêu đƣợc những vật nào có thể gây ra từ trƣờng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Nêu đƣợc cách xác định phƣơng, chiều của từ trƣờng tại một điểm. - Phát biểu đƣợc định nghĩa và nêu đƣợc 4 tính chất cơ bản của đƣờng sức từ.
2. Kĩ năng
- Quan sát, phân tích hiện tƣợng và kết quả thu đƣợc từ hiện tƣợng - Biết cách phát hiện sự tồn tại của từ trƣờng trong những trƣờng hợp thông thƣờng
- Biết cách xác định chiều của đƣờng sức từ của từ trƣờng gây bởi: dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài, dòng điện trong khung dây tròn. Biết cách xác định mặt Nam và mặt Bắc của khung dây kín.
- Biết cách vẽ các đƣờng sức từ của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua.
3. Thái độ:
- Tích cực tham gia xây dựng và vận dụng kiến thức. - Có hứng thú học tập, chuẩn bị chu đáo.
II. Chuẩn bị Giáo viên:
- Dụng cụ TN: Nam châm thẳng, kim nam châm, thanh sắt
- Làm trƣớc các thí nghiệm: tƣơng tác giữa các NC, tƣơng tác giữa NC với dòng điện, tƣơng tác giữa 2 dòng điện, tạo từ phổ của từ trƣờng đơn giản.(Có thể ghi lại hình ảnh hoặc video để trình chiếu TN)
- Mô phỏng : Hình ảnh về từ phổ và đƣờng sức từ của một số từ trƣờng đơn giản bằng ảnh chụp hoặc tranh vẽ để hoặc trình chiếu cho HS quan sát. Phƣơng tiện hỗ trợ: Máy vi tính, máy chiếu vật thể, máy chiếu đa năng...
Học sinh:
Ôn lại kiến thức về Từ trƣờng đã học trong chƣơng trình THCS Đọc bài trƣớc khi lên lớp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1. Từ trường.
Nhắc lại kiến thức đã học ở THCS:
- Một số loại quặng có khả năng hút đƣợc sắt vụn gọi là NC.
- NC có 2 cực: Nam và Bắc.
- Cực cùng tên của hai NC gần nhau thì đẩy nhau, khác tên gần nhau
thì hút nhau
Tƣơng tác NC – NC là tƣơng tác từ, NC là vật có từ tính
TN Ơxtet: Dây dẫn mang dòng điện làm lệch KNC khỏi hƣớng ban đầu
Dây dẫn mang dòng điện có từ tính nhƣ NC không?
TN:
-Dòng điện tác dụng lực lên NC
-NC tác dụng lực lên dòng điện
-Dòng điện tác dụng lực lên dòng điện
Kết luận: Giữa hai nam châm, hai dòng điện, nam châm và dòng điện có tƣơng tác với nhau gọi là tƣơng tác từ.
Vậy dây dẫn có dòng điện có từ tính
Môi trƣờng truyền tƣơng tác từ là môi trƣờng nào?
Hai điện tích không tiếp xúc nhau, nhƣng tƣơng tác với nhau, môi trƣờng truyền tƣơng tác là điện trƣờng. Hai vật có từ tính tƣơng tác với nhau nhƣng cũng không tiếp xúc với nhau, môi trƣờng truyền tƣơng tác là Từ trƣờng. Định nghĩa: Từ trƣờng là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một NC đặt trong nó.
Hƣớng của từ trƣờng tại một điểm là hƣớng Nam - Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2. Đường sức từ
Điện trƣờng và từ trƣờng đều không thể quan sát trực tiếp bằng mắt thƣờng. Từ trƣờng có thể biểu diễn bằng những đƣờng sức giống nhƣ điện trƣờng không?
TN: Tạo từ phổ của một NC (NC thẳng) bằng phƣơng pháp rắc mạt sắt. (Hoặc có thể sử dụng một hệ thống KNC)
Hình ảnh một số hình ảnh từ phổ của một số từ trƣờng.
-
- Định nghĩa: Đƣờng sức từ là những đƣờng vẽ trong không gian có từ trƣờng, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hƣớng trùng với hƣớng của từ trƣờng tại điểm đó.
Bằng cách nghiên cứu từ phổ. Vẽ và nêu đặc điểm đƣờng sức từ của một số từ trƣờng đơn giản: Từ trƣờng do dòng điện trong dây dẫn thẳng và dòng điện trong dây dẫn tròn gây ra?
TN: Tạo từ phổ của dòng điện thẳng dài và dòng điện tròn.
Vẽ đƣờng sức từ, từ đó nhận xét đặc điểm của đƣờng sức từ do dòng điện trong dây dẫn thẳng và dây dẫn tròn gây ra.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
III. Tiến trình dạy học cụ thể
Hoạt động 1: Giới thiệu chƣơng, bài
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS GV: Trong chƣơng trình lớp 10,
chúng ta đã nghiên cứu lực tƣơng tác giữa các vật có khối lƣợng là lực hấp dẫn, nguồn gốc của lực
HS: Ghi nhận
Dòng điện trong dây dẫn thẳng:
Là những đƣờng tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dòng điện.
Có chiều xác định bằng quy tắc nắm tay phải.
Dòng điện trong dây dẫn tròn:
Các đƣờng sức từ của dòng điện tròn có chiều đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn ấy.
Quan sát các đƣờng sức từ trên nhận thấy đƣờng sức từ có những đặc điểm gì?
- Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ đƣợc một đƣờng sức từ.
- Các đƣờng sức từ là những đƣờng cong khép kín hoặc vô hạn ở hai
đầu.
- Chiều của đƣờng sức từ tuân theo quy tắc nắm bàn tay phải , quy tắc vào nam ra bắc.
- Chỗ có từ trƣờng mạnh thì các đƣờng sức từ mau ,chỗ có từ trƣờng yếu thì các đƣờng sức từ thƣa.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
hấp dẫn là trƣờng hấp dẫn.
Trong phần điện học, chúng ta nghiên cứu lực tƣơng tác giữa các điện tích đứng yên, nguồn gốc của lực điện là điện trƣờng. Lực hút hay đẩy của hai NC có phải lực hấp dẫn hay lực điện hay không? Tại sao?
GV: Lực hút hay đẩy của 2 NC là loại lực gì? Và nguồn gốc do đâu. Chúng ta nghiên cứu “Chương IV: Từ trường”.
HS: Lực hút hay đẩy của hai NC không phải lực hấp dẫn vì khối lƣợng nhỏ, không phải lực điện vì 2 NC không tích điện.
HS: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu.
Hoạt động 2: Tìm hiểu thêm về Nam châm
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS GV: Ở THCS các em đã đƣợc
học nam châm. Vậy các em biết gì về NC? (Đặc điểm, có mấy cực? Các cực của NC đƣợc xác định nhƣ thế nào?)
GV: Giới thiệu thêm về KNC. Chỉ rõ cực Nam và Bắc của KNC, đồng thời yêu cầu HS chỉ rõ các hƣớng Đông, Tây, Nam, Bắc (địa lý) tại vị trí diễn ra tiết học. Cho HS quan sát KNC khi xoay chúng theo nhiều hƣớng.
GV: Hãy cho biết nguồn gốc đặt tên cực Nam và cực Bắc của NC?
HS: NC có khả năng hút sắt. NC có 2 cực Nam và Bắc. Cực của NC là miền hút sắt mạnh nhất.
HS: Quan sát TN:
HS: Kết luận: Nguồn gốc đặt tên của NC, Một NC nhỏ, nhẹ, nhƣ KNC, nếu đặt cân
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
GV: Hiện tƣợng gì xảy ra khi ta đƣa hai nam châm lại gần nhau. Làm TN và chiếu lên màn hìnhTN tƣơng tác giữa hai NC.
GV: Nếu ta đặt hai dòng điện cạnh nhau hoặc NC cạnh dòng điện thì chúng có tƣơng tác với nhau không?
GV: Muốn biết đƣợc điều đó chúng ta phải làm TN. Chúng ta nên làm TN nhƣ thế nào? GV: Các TN các em đề xuất đều hợp lí. Trƣớc hết ta xét xem giữa NC và DĐ có sự tƣơng tác không? Để dễ quan sát hiện tƣợng ta kéo căng một đoạn dây dẫn của mạch điện và đặt gần một KNC thử nhƣ hình vẽ. (Giải thích thêm, tại sao dùng KNC)
GV: Làm TN
GV: Hiện tƣợng gì xảy ra khi ta đóng mạch điện để cấp điện cho
bằng, nó luôn chỉ theo hai hƣớng Bắc và Nam của địa cực, do đó, ngƣời ta đặt cực chỉ về hƣớng Bắc là cực Bắc, cực chỉ về hƣớng Nam là cực Nam.
HS:Quan sát và nhận xét hiện tƣợng: Hai nam châm đƣa lại gần nhau, hai cực cùng tên thì đẩy nhau, khác tên thì hút nhau.
HS: Suy nghĩ…
HS: Trao đổi với nhau và thảo luận chung cả lớp.
- Mắc 2 mạch điện sao cho có 2 dây dẫn đặt cạnh nhau.
- Đặt 1 NC cạnh dây dẫn của một mạch điện.
- …
HS: Quan sát
HS: - Kim nam châm bị lệch hƣớng so với ban đầu.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
đoạn dây dẫn gần KNC?
GV: Các em nhận xét rất đúng, giữa nam châm và dòng điện có sự tƣơng tác lẫn nhau. Dòng điện tác dụng lực lên NC và ngƣợc lại, NC tác dụng lực lên DĐ. GV: (trình chiếu bằng hình ảnh mô phỏng TN hình 19.5) Ngƣời ta làm TN nhƣ hình 19.5 để xét sự tác dụng giữa 2 DĐ. Các em hãy nghiên cứu phần này trong SGK (phần đầu tr120) và cho biết kết luận. GV: Các em rút ra kết luận gì cho các TN trên ? GV: Tổng kết và nhấn mạnh: (nhƣ SGK)
GV: Bây giờ chúng ta nghiên cứu phần tiếp theo: “Từ trƣờng”
tƣơng tác lẫn nhau.
HS: Ghi nhớ
HS: Đọc SGK quan sát hình trên và trả lời.
- Nếu ta đặt hai dòng điện cạnh nhau thì chúng tác dụng lực lên nhau.
- Khi hai dòng điện ngƣợc chiều thì đẩy nhau và ngƣợc lại cùng chiều thì hút nhau.
HS: Trao đổi và trả lời.
-Tƣơng tác giữa NC với DĐ, DĐ với DĐ là tƣơng tác từ.
-Dòng điện cũng có từ tính nhƣ NC
HS: Lắng nghe và ghi nhớ
HS: Ghi đề mục
Hoạt động 3: Tìm hiểu về từ trƣờng GV: Hai vật bất kỳ muốn tƣơng tác với nhau thì chúng phải tiếp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
xúc với nhau hoặc tƣơng tác với nhau qua môi trƣờng nào đó. Các điện tích truyền tƣơng tác điện bởi môi trƣờng là điện trƣờng, các vật có từ tính truyền tƣơng tác bằng môi trƣờng nào? Môi trƣờng đó có phải là điện trƣờng không?
GV: Đƣa ra một thí nghiệm: Đƣa vật tích điện lại gần một KNC, quan sát KNC và nhận xét vật tích điện có tác dụng lực lên KNC không?
GV: Vậy môi trƣờng truyền
tƣơng tác từ không phải là điện trƣờng mà là một dạng vật chất khác. Đó là Từ trƣờng.
GV: Em hãy cho biết điện
trƣờng là gì?
GV: Từ sự tƣơng tự giữa tƣơng tác điện và tƣơng tác từ, điện trƣờng và từ trƣờng, em hãy nêu
HS: Quan sát TN và đƣa ra nhận xét: KNC không bị vật tích điện tác dụng lực, do đó môi trƣờng truyền tƣơng tác không phải điện trƣờng.
HS: Ghi nhận
HS: Nhắc lại khái niệm điện trƣờng. So sánh điện trƣờng và từ trƣờng có gì giống nhau. Từ đó nêu định nghĩa từ trƣờng: “Từ trƣờng là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một NC đặt trong nó”.
HS: Thảo luận và đƣa ra phƣơng án: Dùng NC thử. Nếu không có từ trƣờng, KNC cân bằng luôn định hƣớng theo hai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
định nghĩa từ trƣờng? Để phát hiện sự tồn tại của từ trƣờng tại một khoảng không gian nào đó ngƣời ta làm nhƣ thế nào?
GV: Phƣơng án của em rất đúng. Và ngƣời ta qui ƣớc chiều của từ trƣờng tại một điểm chính là hƣớng từ cực Nam sang cực Bắc của KNC nằm cân bằng tại điểm đó.
(GV minh họa bằng hình ảnh bên)
hƣớng Nam – Bắc, khi đặt KNC thử trong một không gian có từ trƣờng nó chịu tác dụng tƣơng tác từ và định hƣớng theo từ trƣờng đó.
HS: Ghi nhớ và quan sát hình ảnh sau để hiểu rõ vấn đề.
Hoạt động 4: Tìm hiểu về đƣờng sức từ GV: Điện trƣờng và từ trƣờng
đều không thể quan sát bằng mắt thƣờng. Nhƣng điện trƣờng có thể đƣợc biểu diễn bằng những đƣờng sức điện.
GV: Trƣớc tiên các em hãy nhắc lại định nghĩa đƣờng sức điện? Ngƣời ta có thể vẽ các đƣờng sức điện bằng cách nào?
GV: Nhận xét
GV: Các em hãy suy nghĩ, liệu từ trƣờng có thể biểu diễn bằng những đƣờng sức giống nhƣ điện trƣờng không?
GV: Rất đúng. Nhƣng ta có thể vẽ đƣợc các đƣờng sức từ bằng cách nào? Hãy trình bày phƣơng án đó?
HS: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu
HS: Nhắc lại định nghĩa đƣờng sức điện. Ngƣời ta vẽ đƣợc hình ảnh các đƣờng sức điện dựa trên điện phổ.
HS: Từ trƣờng cũng có thể đƣợc biểu diễn bằng những đƣờng sức gọi là đƣờng sức từ.
HS: Ta có thể vẽ đƣợc hình ảnh các đƣờng sức từ dựa trên từ phổ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
GV: Nhận xét. Giới thiệu thêm một số từ phổ của một số từ trƣờng.
GV: Dựa vào những quan sát trên hãy đƣa ra định nghĩa đƣờng sức từ?
GV: Chia học sinh làm 4 nhóm Nhóm 1, 2: Tìm hiểu về đƣờng sức từ của dòng điện trong dây dẫn thẳng dài
Nhóm 3, 4: Tìm hiểu về đƣờng sức từ của dòng điện trong dây dẫn tròn.
GV: Hƣớng dẫn chung tìm hiểu về đƣờng sức từ của: dòng điện trong dây dẫn thẳng dài, dòng điện trong dây dẫn uốn thành vòng tròn. Bằng cách quan sát hình ảnh trình chiếu, hoặc thực hiện thí nghiệm thật. Sau đó đƣa
HS: Quan sát từ phổ của một số từ trƣờng.
HS: Tham khảo SGK nêu định nghĩa đƣờng sức từ. Đƣờng sức từ là những đƣờng vẽ trong không gian có từ trƣờng, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hƣớng trùng với hƣớng của từ trƣờng tại điểm đó.
HS: làm việc theo nhóm
HS:Thảo luận và đƣa ra kết luận về đặc điểm của đƣờng sức từ của 2 dòng điện trong dây dẫn đặc
biệt trên.
Dòng điện trong dây dẫn thẳng:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ra nhận xét về hình dạng các đƣờng sức, đặc điểm và chiều các đƣờng sức đó,…)
GV: chuẩn bị trƣớc 2 bộ thí
nghiệm để HS thí nghiệm tạo từ
phổ của chúng (nếu có)
GV: Nhận xét và chính xác hóa
GV: Nhƣ vậy chúng ta đã tìm hiểu đƣợc đƣờng sức từ của một số từ trƣờng đơn giản. vậy các em hãy cho biết đặc điểm các đƣờng sức từ?
GV: Hãy so sánh sự giống và khác nhau giữa tính chất của đƣờng sức từ và đƣờng sức điện.
đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dòng điện.
+ Có chiều xác định bằng quy tắc nắm
tay phải.
Dòng điện trong dây dẫn tròn:
Các đường sức từ của dòng điện tròn có chiều đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn ấy.
HS: tham khảo SGK, quan sát hình ảnh các đƣờng sức từ, thảo luận và đƣa ra kết luận:
- Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ đƣợc một đƣờng sức từ.
- Các đƣờng sức từ là những đƣờng cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu.
- Chiều của đƣờng sức từ tuân theo quy tắc nắm bàn tay phải ,quy tắc vào nam ra bắc.
- Chỗ có từ trƣờng mạnh thì các đƣờng sức từ mau ,chỗ có từ trƣờng yếu thì các đƣờng sức từ thƣa.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.4.2 Bài: Lực từ. Cảm ứng từ
I. Mục tiêu 1. Kiến thức
- Phát biểu đƣợc định nghĩa từ trƣờng đều, biết đƣợc cách tạo ra từ trƣờng đều. Xác định đƣợc lực từ do từ trƣờng đều tác dụng lên một dây dẫn có dòng điện .
- Phát biểu đƣợc định nghĩa véc tơ cảm ứng từ B
, đơn vị của cảm ứng từ. Mô
