SKKN Hướng dẫn học sinh có học lực trung bình và yếu, sử dụng kiến thức toán học hàm số mũ để giải n...

SKKN Hướng dẫn học sinh có học lực trung bình và yếu, sử dụng kiến thức toán học hàm số mũ để giải nhanh và chính xác các bài toán phần điện tích Điện trường SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 3 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH CÓ HỌC LỰC TRUNG BÌNH VÀ YẾU, SỬ DỤNG KIẾN THỨC TOÁN HỌC HÀM SỐ MŨ ĐỂ GIẢI NHANH VÀ CHÍNH XÁC CÁC BÀI TOÁN PHẦN ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG Người thực hiện Lê Thị Bích Việt Chức vụ Giáo viên SKKN môn Vật lí THANH HOÁ NĂM 2016 SangKienKinhNghiem net 1[.]

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

HƯỚNG DẪN HỌC SINH CÓ HỌC LỰC TRUNG BÌNH VÀ YẾU, SỬ DỤNG KIẾN THỨC TOÁN HỌC HÀM SỐ MŨ ĐỂ GIẢI NHANH VÀ

Người thực hiện: Lê Thị Bích Việt Chức vụ: Giáo viên

SKKN môn: Vật lí

THANH HOÁ NĂM 2016

MỤC LỤC

1 Mở đầu

2

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng SKKN 4 2.3 Giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 5 – 16 3

2.4 Hiệu quả của SKKN đối với hoạt động giáo dục,

3 Kết luận, kiến nghị

4

1 Mở đầu

Mỗi môn học trong trương trình THPT đều có vai trò rất quan trọng trong việc hình thành và phát triển tư duy của học sinh

Trong quá trình giảng dạy, người thầy luôn phải đặt ra cái đích là giúp học sinh nắm được kiến thức cơ bản, hình thành phương pháp, kĩ năng, kĩ xảo, tạo thái

độ và động cơ học tập đúng đắn để học sinh có khả năng tiếp cận và chiếm lĩnh những nội dung kiến thức mới theo xu thế phát triển của thời đại

Môn Vật lí là môn khoa học nghiên cứu sự vật, hiện tượng, xảy ra hàng ngày, có tính ứng dụng thực tiễn cao, cần vận dụng những kiến thức toán học Học sinh phải có thái độ học tập nghiêm túc, có tư duy sáng tạo về những vấn đề mới nảy sinh để tìm ra hướng giải quyết phù hợp

Trong chương trình Vật lí lớp 11, kiến thức và cách giải quyết bài toán phần Điện tích - Điện trường rất quan trọng Một phần nó giúp học sinh giải thích được một số hiện tượng xảy ra trong tự nhiên, một phần nó là tiền đề, là động lực giúp học sinh học tốt hơn môn Vật lí ở những phần sau

1.1 Lí do chọn đề tài

Nhằm đảm bảo tốt việc thực hiện mục tiêu đào tạo môn Vật lí ở trường

THPT, cung cấp cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản, có hệ thống và tương đối toàn diện

Rèn luyện cho học sinh những kĩ năng cơ bản như: kĩ năng vận dụng kiến thức toán học linh hoạt vào việc giải quyết bài toán với số mũ, đặc biệt là học sinh

có học lực trung bình và yếu

Vật lí học là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật quan trọng, sự phát triển của Vật

lí gắn bó chặt chẽ và có tác động qua lại, trực tiếp đến sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật Vì vậy, những hiểu biết và nhận thức Vật lí có giá trị lớn trong đời sống và trong sản xuất, đặc biệt trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước

Ngày nay, việc nâng cao chất lượng giáo dục là một trong những vấn đề luôn được quan tâm hàng đầu trong xã hội Trong bối cảnh toàn ngành giáo dục và đào tạo đang nổ lực đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh trong học tập, mà phương pháp dạy học là cách thức hoạt động của giáo viên trong việc hướng dẫn, chỉ đạo, tổ chức hoạt động học tập nhằm giúp học sinh chủ động đạt các mục tiêu dạy học

Trong quá trình giảng dạy, tôi nhận thấy, nhiều học sinh gặp khó khăn khi sử dụng kiến thức toán học vào việc giải quyết bài toán phần Điện tích - Điện trường Đối với những học sinh học khá và giỏi, thì việc tính toán và thao tác máy tính không gây trở ngại cho các em Nhưng, đối với những học sinh có học lực trung bình và yếu thì đó là cả một vấn đề Nếu nguời thầy không thực sự tâm huyết, tỉ mỉ

trường, các em, mặc dù nắm được bản chất vật lí, nhưng vẫn không thể giải quyết được bài toán, vì kiến thức toán học còn yếu, kĩ năng sử dụng máy tính còn hạn chế, không những thế, các em sẽ cảm thấy chán nản và càng không thể theo kịp các bạn trong lớp, cứ như thế các em sẽ mất dần hứng thú đối với môn Vật lí

Nhằm phần nào tháo gỡ những khó khăn trên cho học sinh có học lực trung bình và yếu trong quá trình làm bài tập phần Điện tích - Điện trường, cũng như giúp các em hứng thú, yêu thích môn học Vật lí hơn, tôi đã chọn cách “ Hướng dẫn học sinh có học lực trung bình và yếu, sử dụng kiến thức toán học hàm số mũ để giải nhanh và chính xác các bài toán phần Điện tích - Điện trường”

Qua sáng kiến kinh nghiệm này, tôi mong muốn cung cấp cho học sinh một

số kĩ năng cơ bản trong việc giải quyết các bài tập về Điện tích - Điện trường Tạo tiền đề cho các em học tốt phần Vật lí lóp 12 sau này

1.2 Mục đích nghiên cứu

Giúp học sinh có học lực trung bình và yếu, vận dụng linh hoạt kiến thức toán học hàm số mũ và kiến thức vật lí, để gải bài tập phần Điện tích - Điện trường một cách đơn giản, dễ hiểu, dễ áp dụng từ đó xây dựng một hệ thống bài tập để học sinh có thể vận dụng phương pháp trên

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Phần Điện tích - Điện trường môn Vật lí 11 cơ bản

Học sinh lớp 11 trường THPT Yên Định 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Phân tích nội dung các bài toán phần Điện tích - Điện trường, phân tích quá trình làm bài của học sinh, quá trình tiếp thu kiến thức của học sinh, những khó khăn, vướng mắc mà học sinh gặp phải, đặc biệt là học sinh có học lực trung bình

và yếu, từ đó, đưa ra phương pháp giải quyết bài toán theo cách mới, và kiểm nghiệm tính hiệu quả của phương pháp đó

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiêm

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

Đối với môn Vật lí ở trường phổ thông, bài tập vật lí đóng vai trò hết sức quan trọng, việc hướng dẫn học sinh làm bài tập vật lí là một hoạt động dạy học, một công việc khó khăn, ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viên vật lí trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh, vì thế đòi hỏi giáo viên và cả học sinh phải học tập và lao động không ngừng Bài tập Vật lí sẽ giúp học sinh hiểu sâu hơn những quy luật vật lí, những hiện tượng vật lí Thông qua những bài tập ở những dạng khác nhau, tạo điệu kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt những kiến thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác nhau, thì những kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện, và trở thành vốn riêng của học sinh Trong quá trình giải quyết các vấn đề, tình huống cụ thể do bài tập đề ra, học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá để giải quyết vấn đề, từ đó sẽ giúp giải quyết, giúp phát triển tư duy và sáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập trong suy nghĩ Nên bài tập Vật lí gây hứng thú cho học sinh

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm

Là giáo viên dạy môn học Vật lí, sau hơn 10 năm dạy học và qua trao đổi với đồng nghiệp cũng như tìm hiểu thực tế học sinh, tôi nhận thấy, trong quá trình giải bài tập vật lí, nói chung đối với tất cả các đối tượng học sinh, ngay cả đối với những học sinh có học lực khá và giỏi thì quá trình giải quyết bài tập vật lí hiện nay vẫn còn gặp nhiều khó khăn, bởi lẽ số tiết bài tập để các em cũng cố lại kiến thức chưa nhiều, mối liên quan giữa Toán học và Vật lí rất chặt chẽ, nên việc kiến thức toán học còn hạn chế đã ảnh hưởng không nhỏ đến kết quả học tập môn Vật lí Qua mỗi bài dạy, việc học sinh nắm được bản chất vật lí không khó, nhưng khi áp dụng kiến thức toán học để đưa ra đáp số đúng thì hoàn toàn không đơn giản, đặc biệt là đối với học sinh có học lực trung bình và yếu

2.3 Giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề

Để nâng cao năng lực giải các bài tập liên quan đến phần Điện tích - Điện trường tôi đưa ra giải pháp:

+ Trang bị đầy đủ kiến thức lí thuyết về Điện tích - Điện trường cho học sinh, đưa

ra và phân tích các dạng bài tập có liên quan

+ Trang bị kiến thức toán học phần số mũ cho học sinh, đặc biệt là học sinh có học lực trung bình và yếu

+ Kết hợp việc tư duy, tự đọc tài liệu tham khảo của học sinh

Tôi mạnh dạn đưa ra một vài bài tập áp dụng phương pháp “ Vận dụng kiến thức toán học hàm số mũ để giải nhanh và chính xác bài tập phần Điện tích - Điện trường” môn Vật lí 11 cơ bản

2.3.1 Bài tập ví dụ

** Cơ sở lí thuyết

- Một vật bị nhiễm điện, còn gọi là vật mang điện, vật tích điện hay là một điện tích

- Có hai loại điện tích: điện tích âm và điện tích dương

- Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, các điện tích trái dấu thì hút nhau

- Định luật Culông: Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không

có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích, và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng

1 2

2

q q

F k

r



- Khi các điện tích điểm đặt trong một điện môi đồng tính thì công thức của định luật Culông trong trường hợp này là:

1 2

2

q q

F k

r





Với : là hằng số điện môi.

2 9 2 9.10 Nm

k

C



q q1 , 2 : là các điện tích điểm, có đơn vị là Culông (C)

r: là khoảng cách giữa hai điện tích điểm, có đơn vị là mét (m)

- Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số các điện tích là không đổi

Dạng 1: Bài tập phần Điện tích

+ Điện tích của electron là ( 1, 6.10  19C)

+ Điện tích của prôtôn là 19

( 1, 6.10   C)

** Bài tập ví dụ

Bài tập 1 Hai điện tích điểm 6 và đặt cách nhau trong

1 2.10

2 8.10

chân không Xác định độ lớn lực tác dụng giữa chúng

* Hướng dẫn học sinh:

- Tóm tắt bài toán

- Lực tác dụng giữa các điện tích được xác định dựa vào công thức của định luật Culông

- Yêu cầu học sinh viết công thức của định luật Culông và thay số ( chú ý đơn vị)

- Hướng dẫn học sinh tính toán với số mũ và tìm đáp án của bài toán

* Trình tự bài giải:

Tóm tắt: 6

1 2.10 ;

2 8.10 ;

3 3.10 ;

r cm  m   1

Xác định lực F.

Giải:

Lực tác dụng giữa hai điện tích:

1 2

2

q q

F k

r





(1)

6 6 9

2 2

2.10 8.10 9.10

1.(3.10 )

 





9 6 6

9.2.8 10 10 10

 





A B.

( - Giáo viên hướng dẫn học sinh sau khi thay số thì viết thành hai phần và A B

như ví dụ.

- Giáo viên hướng dẫn học sinh tính toán phần và ghi kết quả A

- Giáo viên hướng dẫn học sinh tính toán phần và ghi kết quả B

- Cụ thể với bài này A 16

(9 6 6 4) 1

B     

- Ghi kết quả bài toán: F  16.10 160( )  N )

Vậy lực tác dụng giữa hai điện tích là 160N

( Như vậy ta thấy việc tính và tính dễ dàng hơn nhiều so với việc sử dụng máy A B

tính để tính từ (1)) F

Bài tập 2 Hai quả cầu nhỏ có điện tích q1  4 C và q2   7 C, đặt tại hai điểm trong môi trường có hằng số điện môi   2, cách nhau 2cm. Xác định độ lớn lực tác dụng giữa chúng

Tóm tắt: 6

1 4 4.10 ;

2 7 7.10 ;

q    C    C   2; 2

2 2.10

r cm  m

Xác định độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích trên

Giải:

Lực tương tác giữa hai điện tích:

1 2 2

q q

F k

r





9

2 2

4.10 ( 7.10 ) 9.10

2.(2.10 )







9 6 6

9.4.7 10 10 10

2.2 (10 )

 





31, 5.10

 315( )N



Bài tập 3 Khoảng cách giữa một prôtôn và một electron trong chân không là

coi rằng prôtôn và electron là các điện tích điểm Lực tương tác giữa

9

5.10 cm,

chúng là lực hút hay lực đẩy, có độ lớn bao nhiêu?

1 p 1, 6.10 ;

2 e 1, 6.10 ;

q q    C r 5.109cm 5.1011m;   1.

Xác định lực tương tác giữa chúng

Giải:

- Vì prôtôn và electron là hai điện tích trái dấu nên lực tương tác giữa chúng là lực hút

- Lực tương tác giữa chúng là:

1 2 2

q q

F k

r





9

11 2

1, 6.10 ( 1, 6.10 ) 9.10

1.(5.10 )







9 19 19

9.1, 6.1, 6 10 10 10

 





7

0, 921.10 ( ) N



Bài tập 4 Hai điện tích điểm bằng nhau, đặt trong chân không, cách nhau 3cm, lực đẩy giữa chúng là 1, 6.10 ( ).4 N Xác định độ lớn của hai điện tích điểm đó

Tóm tắt: q1 q2 q; F  1, 6.10 ( );4 N   1; r 3cm 3.102m.

Xác định độ lớn của và q1 q2.

Giải:

Lực tương tác giữa hai điện tích:



9

1, 6.10 1.(3.10 )

9.10

q



4 4 9

1, 6.9 10 10

 



17

1, 6.10



X Y. (1)

( - Giáo viên hướng dẫn học sinh viết 2( ) với n=1,2,3,4

10 n.

Y   C

- Hướng dẫn học sinh tính X C Z

- Ghi kết quả bài toán là: q Z.10n )

Viết lại (1): 2 2( 9)

1, 6.10.10

2( 9)

16.10 



9

4.10

1 2 4.10 ( )

q q  q  C

( Việc tính X C Z và viết 2( ) rồi suy ra kết quả rế ràng hơn nhiều so với

10 n.

Y   C

việc bấm máy tính để tính X Y. rồi suy ra kết quả)

Bài tập 5 Hai quả cầu nhỏ mang hai điện tích có độ lớn bằng nhau, đặt cách nhau trong chân không thì chúng tác dụng lên nhau một lực là 0,009N Xác định

10cm

điện tích của hai quả cầu đó

Tóm tắt : q1 q2 q; F  0, 009  9.10 ( );3 N   1; r 10cm 101m.

Xác định độ lớn của và q1 q2

Giải:

Lực tương tác giữa hai điện tích:



Thay số ta được: 2 3 1 2

9

9.10 1.(10 ) 9.10

q



3 2 9

9 10 10

9 10

 



3 2 9

1.10  



14 2( 7)

10 10 

q q   q  C

Bài tập 6 Hai quả cầu nhỏ có điện tích 7 và tương tác với

1 10

2 4.10

q   C

nhau bằng một lực 0,1N trong chân không Xác định khoảng cách giữa chúng

Tóm tắt: 7

1 10 ;

2 4.10 ;

q   C F  0,1 ;N   1.

Xác định khoảng cách r ?

Giải:

Theo định luật Culông: 1 2 2 1 2

2

Thay số ta được: 2 9.10 10 4.109 7 7

0,1.1

r

 



9.4 9 7 7

.10 0,1

 



5

360.10



 36.10 2( 2)

36.10 ( ) 6.10 ( ) 6( )

Bài tập 7 Có hai điện tích 6 và đặt tại hai điểm và

1 2.10

2 2.10

trong chân không, cách nhau 6cm. Một điện tích q3  2.106C đặt tại điểm C là trung điểm của AB. Xác định độ lớn của lực điện do và tác dụng lên q1 q2 q3.

Tóm tắt: 6

1 2.10 ;

2 2.10 ;

3 2.10 ;

6 6.10 ( ).

r cm  m

Xác định độ lớn lực điện do và tác dụng lên F q1 q2 q3.

Giải:

- Lực điện do tác dụng lên q1 q3: 1 1 3

2

q q

F k

AC





6 6 9

2 2

2.10 2.10 ) 9.10

1.(3.10 )

 





9 6 6

9.2.2 10 10 10

1.3 (10 )

 





 40( )N

- Lực điện do tác dụng lên q2 q3: F2 k q q2 32

BC





6 6 9

2 2

2.10 2.10 ) 9.10

1.(3.10 )

 







9 6 6

9.2.2 10 10 10

1.3 (10 )

 





- Lực điện tổng hợp do và tác dụng lên A C q1 q2 q3: F F1; 2 B

r r

q 1 >0 q3 0 F q 2 <0

r

Fr Fr1Fr2

Vì F1 và cùng phương cùng chiều nên ta có:

r

2

F

r

FF1F2  40 40   80( )N

Bài tập 8 Cho hai điện tích điểm 7 và đặt tại hai điểm và

1 10

2 5.10

trong chân không, cách nhau Một điện tích đặt tại điểm C sao

cho CA 3cm, CB 4cm. Xác định độ lớn của lực điện do và tác dụng lên q1 q2 q0.

Tóm tắt: 7

1 10 ;

2 5.10 ;

0 2.10 ;

q   C   1; CA 3cm; CB 4cm; AB 5cm

Xác định độ lớn lực điện do và tác dụng lên F q1 q2 q0.

Giải:

- Lực điện do tác dụng lên q1 q0: 1 1 0

2

q q

F k

AC





7 8 9

2 2

10 2.10 ) 9.10

1.(3.10 )

 





9 7 8

9.2 10 10 10

1.3 (10 )

 





 2.10 ( )2 N

- Lực điện do tác dụng lên q2 q0: 2 2 0

2

q q

BC





8 8 9

2 2

5.10 2.10 ) 9.10

1.(4.10 )

 







9 8 8

9.5.2 10 10 10

1.4 (10 )

 





 0, 5625.10 ( )2 N

- Lực điện tổng hợp do và tác dụng lên q1 q2 q0: F10

r

Fr Fr1Fr2 q0  0 F

r

Vì Fr1  Fr2 F2 F12 F22 F20

r

1 2 2, 08.10 ( )

A q1  0 q2  0 B

** Cơ sở lí thuyết

- Điện trường là một dạng vật chất bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích

Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó

- Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của điện

trường tại điểm đó Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác

dụng lên một điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q

E F

q



+ Đơn vị của cường độ điện trường là Vôn/mét (V/m)

+ Cường độ điện trường của một điện tích điểm:

E F k Q2

 

- Nguyên lí chồng chất điện trường: Các điện trường ; đồng thời tác dụng lực Er1 Er2

điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau và điện tích q chịu tác dụng của điện

trường tổng hợp thì: Er

Er Er1Er2

** Bài tập ví dụ

Bài tập 1 Một điện tích điểm đặt tại điểm có cường độ điện trường E 1600 / V m

Lực tác dụng lên điện tích đó là 4 Xác định độ lớn điện tích đó

2.10 N.

Tóm tắt: E 1600 /V m 16.10 2V m F/ ;  2.104N

Xác định độ lớn của điện tích q

Dạng 2: Bài tập phần Điện trường