NỘI DUNG
Khái niệm vật lý là hình thức cơ bản của nhận thức lý tính, hình thành từ quá trình khái quát hóa và trừu tượng hóa, phản ánh những dấu hiệu chung của các đối tượng và hiện tượng vật lý Khái niệm này được xây dựng dựa trên hệ thống khoa học trừu tượng, do đó trong dạy học, cần tạo điều kiện cho học sinh có biểu tượng rõ ràng về hiện tượng vật lý Giáo viên nên sử dụng các câu hỏi định hướng để giúp học sinh phát hiện dấu hiệu chung của sự vật và kiểm tra nhận thức qua quan sát và thực nghiệm, từ đó thâu tóm và định nghĩa hiện tượng được nghiên cứu.
Khái niệm mới thường xuất hiện khi chúng ta khám phá những khía cạnh chưa hiểu của hiện tượng mà các khái niệm cũ không thể mô tả hay giải thích Điều này cho thấy rằng khái niệm mới ra đời nhằm giải quyết mâu thuẫn giữa kiến thức hiện có và những điều chưa được hiểu biết, đồng thời là kết quả của quá trình giải quyết mâu thuẫn đó.
Các khái niệm phản ánh tính chất và mối quan hệ của sự vật, nhưng độ chính xác và đầy đủ của chúng phụ thuộc vào trình độ nhận thức của con người về thế giới khách quan Do đó, các khái niệm vật lý không phải là bất biến mà có thể thay đổi, trở nên phong phú, phức tạp và chính xác hơn theo sự tiến bộ trong nhận thức của con người.
CƠ SỞ LÝ LUẬN
Khái niệm và đặc điểm về các đại lƣợng vật lý
Khái niệm vật lý là hình thức cơ bản của nhận thức lý tính, được hình thành từ hai quá trình gắn bó chặt chẽ là khái quát hóa và trừu tượng hóa Khái quát hóa giúp xác định những điểm chung trong các sự vật và hiện tượng khác nhau, trong khi trừu tượng hóa cho phép tách rời các dấu hiệu cụ thể Để xây dựng khái niệm vật lý, cần tạo điều kiện cho học sinh có được biểu tượng rõ ràng về hiện tượng Giáo viên nên sử dụng các câu hỏi định hướng để hướng dẫn học sinh phát hiện những dấu hiệu chung và kiểm tra kết quả nhận thức qua quan sát và thực nghiệm, từ đó giúp học sinh diễn đạt và thâu tóm định nghĩa của hiện tượng được nghiên cứu.
Khái niệm mới thường xuất hiện khi chúng ta khám phá những khía cạnh chưa hiểu của hiện tượng mà không thể mô tả hay giải thích bằng các khái niệm cũ Điều này cho thấy rằng khái niệm mới ra đời nhằm giải quyết mâu thuẫn giữa kiến thức hiện có và những điều chưa được hiểu biết, đồng thời là kết quả của quá trình giải quyết mâu thuẫn đó.
Các khái niệm phản ánh tính chất và mối quan hệ của sự vật, nhưng độ chính xác và đầy đủ của chúng phụ thuộc vào trình độ nhận thức của con người về thế giới khách quan Do đó, các khái niệm vật lý không phải là bất biến mà có thể thay đổi, phong phú và chính xác hơn theo sự tiến bộ trong nhận thức Trong quá trình dạy học, việc hình thành một khái niệm thường cần nhiều bài học và giai đoạn khác nhau, tùy thuộc vào trình độ nhận thức của học sinh.
Mỗi khái niệm được biểu thị bằng một ký hiệu, là tên gọi mà chúng ta gán cho khái niệm đó Tuy cùng một khái niệm, nhưng ngôn ngữ của mỗi dân tộc lại diễn đạt theo cách khác nhau Do đó, việc biết tên khái niệm chưa đủ để hiểu rõ nội dung mà ký hiệu đó chứa đựng.
Trong quá trình dạy học vật lý, các đại lượng vật lý đóng vai trò quan trọng, được hình thành từ sự kết hợp giữa các dấu hiệu định tính và định lượng Dấu hiệu định tính thể hiện tính chất nhanh hay chậm của sự vật, hiện tượng, trong khi dấu hiệu định lượng cho phép đo lường độ lớn, nhỏ, mạnh hay yếu của các tính chất đó Việc chú trọng cả hai loại dấu hiệu này là cần thiết để hiểu rõ hơn về các khái niệm vật lý.
Các đại lượng vật lý cần được định nghĩa một cách rõ ràng và chính xác, bao gồm cả dấu hiệu định tính và định lượng Hiểu biết về một đại lượng vật lý phải phản ánh mối quan hệ giữa hai khía cạnh này Định nghĩa của một đại lượng vật lý cần trả lời các câu hỏi về số đo định lượng của tính chất vật lý và cách xác định số đo đó Nếu bắt đầu từ dấu hiệu định lượng, cần làm rõ dấu hiệu định tính, và ngược lại, nếu bắt đầu từ dấu hiệu định tính, cần làm sáng tỏ dấu hiệu định lượng của tính chất vật lý đang được xem xét.
Các giai đoạn điển hình của quá trình hình thành những khái niệm về đại lƣợng vật lý
về đại lƣợng vật lý
Đại lượng vật lý được hình thành thông qua việc quan sát và phân tích các hiện tượng vật lý, dựa trên kết quả từ các thí nghiệm thực nghiệm.
Kết quả suy luận và tính toán lý thuyết cho thấy sự tồn tại của các đặc điểm của sự vật hiện tượng thông qua các biểu thức toán học xác định Những biểu thức này thể hiện mối tương quan vốn có giữa các sự vật thuộc cùng một lớp Tuy nhiên, giá trị định lượng của các biểu thức này có thể khác nhau đối với từng sự vật cụ thể Do đó, khái niệm về các đại lượng vật lý được hình thành từ những mối liên hệ này.
Các sự vật và hiện tượng rất đa dạng và phong phú, do tính chất muôn hình muôn vẻ của các hiện tượng vật lý, nên không thể có một sơ đồ chung cho việc hình thành tất cả các khái niệm về đại lượng vật lý Dưới đây là các giai đoạn điển hình trong quá trình hình thành các khái niệm vật lý Khi áp dụng vào việc xây dựng từ khái niệm cụ thể, có thể thay đổi trình tự các giai đoạn cũng như các hành động cụ thể trong mỗi giai đoạn cho phù hợp.
1.2.1 Giai đoạn 1: Phát hiện đặc điểm định tính của khái niệm
Giáo viên cần giúp học sinh nhận thức được mâu thuẫn giữa kiến thức đã có và những điều chưa hiểu biết Điều này có nghĩa là những khái niệm hiện tại không đủ để mô tả và giải thích các hiện tượng mới Học sinh sẽ khám phá những khía cạnh mới của sự vật mà không thể hiểu được chỉ bằng những kiến thức cũ Để đạt được điều này, giáo viên cần tạo ra tình huống trong đó xuất hiện những tính chất mới của sự vật và hiện tượng.
1.2.2 Giai đoạn 2: Chỉ ra đặc điểm định lượng của khái niệm
Mối liên hệ định lượng giữa khái niệm mới và khái niệm cũ cần được làm rõ, đồng thời xây dựng độ lớn của khái niệm mới Đặc điểm định lượng phải thống nhất với đặc điểm định tính, phản ánh những đặc điểm định tính đó Thông thường, đặc điểm định lượng của một đại lượng mới được biểu diễn qua một công thức toán học liên hệ giữa đại lượng mới và đại lượng cũ đã biết Có ba phương pháp để xác định đặc điểm định lượng của khái niệm mới.
Để xác định đặc điểm định tính của khái niệm, ta có thể bắt đầu từ những đặc điểm đó và phân tích mối liên hệ giữa khái niệm mới và khái niệm cũ Qua đó, ta tìm ra một biểu thức định lượng giữa các khái niệm cũ, với giá trị biểu thức này tăng lên khi đặc tính mới của sự vật và hiện tượng thể hiện mạnh mẽ hơn Chẳng hạn, giá trị sẽ lớn hơn khi chuyển động diễn ra nhanh hơn, từ đó biểu thị tính chất nhanh chậm của chuyển động.
Nếu chưa nắm rõ đặc điểm định tính của khái niệm, chúng ta có thể sử dụng các đại lượng và định luật đã biết để khảo sát những hiện tượng mới Qua đó, chúng ta sẽ tìm ra một biểu thức có thể đặc trưng cho tính chất nào đó của sự vật, từ đó xác định được đặc điểm định tính của khái niệm.
Đặc điểm định lượng của khái niệm đại lượng vật lý thể hiện mối quan hệ khách quan giữa khái niệm mới và khái niệm cũ, thường xuất hiện đồng thời với định luật vật lý Chẳng hạn, đại lượng mv trong công thức của định luật bảo toàn động lượng, F = ma, cũng là công thức của khái niệm lực.
1.2.3 Giai đoạn 3: Định nghĩa đại lượng vật lý
Theo logic học, khi định nghĩa một khái niệm, cần phân biệt sự vật đó với các sự vật khác có liên quan.
Để định nghĩa một khái niệm, cần xác định những dấu hiệu bản chất của sự vật, bao gồm cả nội hàm của khái niệm Đối với các đại lượng vật lý, đặc điểm định lượng phản ánh đặc điểm định tính, nhưng đặc điểm định tính thường có vai trò nổi bật hơn do yêu cầu đo lường chính xác và cách diễn đạt rõ ràng hơn Vì vậy, trong nhiều trường hợp, định nghĩa chỉ nêu đặc điểm định lượng của đại lượng vật lý, trong khi đặc điểm định tính được coi là giải thích ý nghĩa vật lý của khái niệm, có thể được diễn đạt bằng các mệnh đề nằm ngoài định nghĩa.
1.2.4 Giai đoạn 4: Xác định đơn vị đo
Trị số của một đại lượng vật lý được xác định theo đơn vị đo của nó Đối với các đại lượng vật lý cơ bản, đơn vị đo là một mẫu cụ thể theo quy ước Trong khi đó, các đại lượng vật lý dẫn xuất có đơn vị đo phụ thuộc vào mối liên hệ với các đại lượng cơ bản Việc dạy học vật lý cần đảm bảo học sinh nắm vững đơn vị đo của các đại lượng vật lý.
8 đó Ta còn phân biệt các đại lƣợng vật lý có thứ nguyên và các đại lƣợng không có thứ nguyên
1.2.5 Giai đoạn 5: Vận dụng khái niệm vào thực tiễn
Để áp dụng khái niệm cũ, chúng ta cần nhận diện các biểu hiện của nó trong thực tiễn và các hiện tượng cụ thể Việc sử dụng các khái niệm mới giúp giải thích những sự vật này, đồng thời dự đoán các dấu hiệu và hiện tượng có thể cảm nhận được qua giác quan và đo lường cụ thể Nhờ đó, chúng ta có thể hiểu sâu sắc hơn về ý nghĩa của các khái niệm mới.
Các phương pháp nhận thức vật lý
Có hai phương pháp được sử dụng phổ biến ở trường trung học phổ thông là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình
Phương pháp thực nghiệm bắt nguồn từ quan sát và thực nghiệm, trong đó nhà khoa học xây dựng giả thuyết dựa trên những kiến thức đã có Giả thuyết không chỉ tổng quát hóa các kiến thức thực nghiệm mà còn chứa đựng những yếu tố mới mẻ Qua suy luận logic và toán học, các nhà khoa học có thể rút ra các hệ quả và dự đoán những sự kiện chưa biết Những hệ quả này có thể được kiểm tra qua thực nghiệm, và nếu thành công, chúng khẳng định giả thuyết, biến nó thành định luật vật lý xác định.
Trong phương pháp mô hình, các mô hình cơ bản của vật thể, hiện tượng và quá trình được xây dựng để nghiên cứu thay cho việc khảo sát trực tiếp đối tượng thực Kết quả từ mô hình giúp chuyển giao thông tin mới về đối tượng gốc và dự đoán các tính chất, hiện tượng mới có thể xảy ra Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các mô hình chỉ là cách biểu đạt một khía cạnh nhất định của thực tế và có giới hạn trong việc áp dụng.
Ngoài hai phương pháp cơ bản trên trong quá trình dạy học còn sử dụng một số phương pháp sau:
Trong quá trình dạy học vật lý, việc thu hút học sinh tham gia vào giải quyết vấn đề giúp hình thành khả năng đề xuất giả thuyết Điều này không chỉ cho phép giải thích các hiện tượng đã biết mà còn giúp tiên đoán mối liên hệ giữa các hiện tượng, từ đó tìm ra cách kiểm tra bằng thực nghiệm.
Trong quá trình học tập, học sinh sử dụng các phương pháp toán học như xác định đại lượng trung bình, biểu diễn kết quả đo bằng đồ thị và lập phương trình.
1.3.5 Phương pháp quy nạp suy diễn
Khi chuyển từ mô hình giả thuyết đến hệ quả, suy luận và suy diễn được áp dụng Ngược lại, khi sử dụng kết quả quan sát để xác nhận các kết luận và hệ quả lý thuyết, suy luận quy nạp trở nên quan trọng Sự hỗ trợ lẫn nhau giữa suy luận quy nạp và suy diễn giúp thu thập thông tin quan trọng về tính xác thực của các quy luật.
CÁCH TIẾP CẬN MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỆN – TỪ TRƯỜNG TRONG SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ LỚP 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
Khái niệm điện trường
Điện trường là khái niệm cơ bản trong tĩnh điện học, đóng vai trò quan trọng trong chương trình vật lý lớp 11 THPT Khái niệm này giúp giải thích nhiều hiện tượng điện như cơ chế tương tác giữa các điện tích, sự nhiễm điện do cọ xát, tiếp xúc và hưởng ứng Để học sinh hiểu rõ và sâu sắc về điện trường, các tác giả sách giáo khoa đã áp dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau Dưới đây là các phương pháp mà các tác giả đã lựa chọn để hình thành khái niệm điện trường.
2.1.1 Sách giáo khoa ban cơ bản
Khi nghiên cứu sự tương tác giữa các điện tích, vấn đề đặt ra là các điện tích ở xa nhau tác động lên nhau như thế nào Vật lý học hiện đại đã chỉ ra rằng xung quanh vật chất tồn tại một môi trường đặc biệt gọi là điện trường Kiến thức về điện trường được giới thiệu như một môi trường truyền tương tác, trước khi đưa ra định nghĩa chính xác về điện trường.
Điện trường là một dạng vật chất bao quanh điện tích, có mối liên hệ chặt chẽ với điện tích đó Nó tạo ra lực tác động lên các điện tích khác khi chúng được đặt trong điện trường.
2.1.2 Sách giáo khoa ban nâng cao
Khác với các sách giáo khoa cơ bản, sách này giới thiệu khái niệm điện trường thông qua phương pháp tương tự, dựa vào kiến thức của học sinh về trường hấp dẫn Cụ thể, trong SGK lớp 10, khái niệm trường hấp dẫn được hình thành từ lực hấp dẫn, và lực hấp dẫn này là do trường gây ra Tương tự, lực điện cũng do một trường gây ra, và trường này được gọi là điện trường Từ đó, định nghĩa điện trường được nêu ra một cách đơn giản.
“Một điện tích tác dụng lực điện lên các điện tích khác ở gần nó Ta nói, xung quanh điện tích có điện trường.”
Điện trường được định nghĩa là "Nơi nào có điện tích tác dụng lên điện tích thì nơi đó có điện trường." Khái niệm này tương tự như trường hấp dẫn, nơi có vật thể có khối lượng thì có trường hấp dẫn, và ở đâu có tương tác hấp dẫn thì ở đó có trường hấp dẫn Đây là điểm mới trong sách giáo khoa nâng cao khi đề cập đến khái niệm điện trường.
2.1.3 Những ưu, nhược điểm của các cách tiếp cận và một số điều lưu ý
Cách tiếp cận khái niệm điện trường qua phương pháp tương tự trong sách giáo khoa nâng cao là phù hợp nhất, vì nó kế thừa và đơn giản, dễ hiểu Phương pháp này giúp học sinh liên hệ với kiến thức về trường hấp dẫn đã học trong chương trình vật lý lớp 10 ở THPT.
Khi giảng dạy khái niệm điện trường, giáo viên cần giúp học sinh hiểu rằng điện trường là môi trường vật chất liên tục, với điện trường tồn tại tại mọi điểm xung quanh điện tích Điều này khác biệt với môi trường vật chất thông thường, vốn được cấu tạo từ các hạt rời rạc.
Khi nói về điện trường, không chỉ có lực điện tác dụng lên điện tích mà còn nhiều tính chất cơ bản khác Điện trường không chỉ gây ra lực điện mà còn chứa năng lượng và được xem như một trường thế tương tự như trường hấp dẫn Những khía cạnh này sẽ được tìm hiểu sâu hơn trong phần tiếp theo của chương trình học.
Học sinh cần lưu ý rằng điện tích không bị ảnh hưởng bởi lực điện trường do chính nó tạo ra, mà chỉ chịu tác động từ điện trường do các điện tích khác Do đó, khi có hai điện tích tương tác với nhau, chúng sẽ tác động lẫn nhau thông qua điện trường mà mỗi điện tích tạo ra.
Trong không gian xung quanh hai điện tích, tồn tại hai điện trường riêng biệt Điện trường của mỗi điện tích tác động lên nhau, và một điện tích thứ ba nằm trong vùng không gian này sẽ chịu ảnh hưởng đồng thời từ cả hai điện trường Tuy nhiên, tác động của điện trường từ mỗi điện tích lên điện tích thứ ba là độc lập với nhau.
Khái niệm cường độ điện trường
2.2.1 Sách giáo khoa cơ bản
Khác với sách giáo khoa nâng cao, sách giáo khoa cơ bản định nghĩa cường độ điện trường thông qua lý thuyết, không dựa vào thực nghiệm Cường độ điện trường tại một điểm được xác định bằng độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích thử q = +1C.
Theo định luật Culông, độ lớn của lực F tỉ lệ thuận với điện tích q, do đó thương số này chính là độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích 1 Culông Vì vậy, thương số được sử dụng làm số đo của cường độ điện trường.
Từ đó nêu lên định nghĩa cường độ điện trường:
Cường độ điện trường tại một điểm phản ánh lực tác động của điện trường tại vị trí đó Nó được tính bằng cách chia độ lớn của lực điện F tác động lên một điện tích thử q (dương) cho độ lớn của q.
2.2.2 Sách giáo khoa nâng cao
Cường độ điện trường là một đại lượng véctơ, được xác định tại một điểm trong điện trường, với thương số không đổi giữa lực tác dụng và điện tích thử Đại lượng này không phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử \( q \) và được sử dụng để đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đang xét.
2.2.3 Ưu nhược điểm và những điều cần lưu ý
Cách hình thành khái niệm cường độ điện trường bằng phương pháp thực nghiệm
Cách tiếp cận SGK nâng cao phù hợp với đặc trưng của môn vật lý, vì nhiều khái niệm và định luật vật lý được phát hiện qua thực nghiệm Việc áp dụng phương pháp dạy học mới, đặc biệt là phương pháp thực nghiệm, sẽ giúp giáo viên tạo ra không khí lớp học sinh động hơn Điều này khuyến khích học sinh phát huy tính tích cực và tự lực trong học tập, từ đó giúp các em hiểu rõ và sâu sắc hơn về khái niệm cường độ điện trường.
Hiện nay, nhiều trường THPT thiếu trang thiết bị thí nghiệm, gây khó khăn cho giáo viên và học sinh trong quá trình học tập và nghiên cứu Do hạn chế về thời gian (chỉ 2 tiết mỗi tuần) và kiến thức được viết cho học sinh đại trà, sách giáo khoa (SGK) chủ yếu tập trung vào lý thuyết Cách tiếp cận này dựa vào định luật Culông, giúp tiết kiệm thời gian và dễ hiểu, nhưng không phù hợp với đặc trưng của bộ môn Phương pháp này cũng được nhiều tác giả nước ngoài áp dụng.
Khi giảng dạy về cường độ điện trường, giáo viên cần nhấn mạnh rằng đây là một đại lượng véctơ, có phương, chiều và độ lớn xác định tại mỗi điểm Véctơ cường độ điện trường là mô hình biểu diễn cường độ này, trong đó độ lớn của cường độ điện trường được thể hiện bằng một giá trị số học.
Học sinh thường nhầm lẫn mối quan hệ giữa q và cho rằng tỉ lệ nghịch
14 với q, điều này hoàn toàn không đúng Có thể hiểu về mối quan hệ giữa và q và trong công thức = q nhƣ mối liên hệ giữa , m và trong công thức
Trong đó, \( m \) và \( q \) là các đặc trưng riêng của vật, trong khi đó trường lại có tác dụng lên vật Các đặc trưng này vừa phụ thuộc vào trường, vừa phụ thuộc vào vật.
Đường sức điện trường
Khái niệm điện trường được hình thành từ thực nghiệm với hình ảnh các đường sức điện Khi đặt hai quả cầu kim loại trong bể dầu cách điện và cho các hạt cách điện như mạt cưa lơ lửng, sau khi tích điện trái dấu cho hai quả cầu, các hạt sẽ di chuyển dọc theo các đường nối giữa chúng Điều này chứng minh rằng các hạt nhỏ đã bị nhiễm điện và nằm dọc theo những đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương của véctơ cường độ điện trường Mỗi đường mà các hạt mạt cưa tạo thành được gọi là đường sức điện, từ đó ta có thể nêu ra khái niệm và các đặc điểm của đường sức điện.
2.3.2 SGK nâng cao Để cụ thể hóa điện trường có nhiều phương pháp, một trong những phương pháp đó là phương pháp hình học, đây là một phương pháp trực quan và rất dễ hiểu đối với học sinh Lôgic hình thành khái niệm đường sức điện trường trong SGK nâng cao diễn ra như sau: Trước tiên SGK đưa ra định nghĩa đường sức điện trường
Đường sức điện là đường vẽ trong điện trường, với hướng tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với hướng của véctơ cường độ điện trường tại điểm đó.
Với việc biểu diễn điện trường bằng các đường sức các tác giả cho rằng đây là cách mô tả điện trường thuận tiện nhất và trực quan nhất
Đường sức điện được định nghĩa là các đường biểu diễn hướng và độ lớn của điện trường Các tính chất của đường sức điện bao gồm: (1) Đường sức điện luôn bắt đầu từ điện tích dương và kết thúc tại điện tích âm; (2) Chúng không bao giờ giao nhau; (3) Mật độ đường sức điện tỉ lệ thuận với độ lớn của điện trường; (4) Đường sức điện cong khi có mặt của điện tích phân cực Mỗi tính chất này đều có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu rõ cấu trúc và hành vi của điện trường, và các hình vẽ minh họa sẽ giúp làm rõ hơn các đặc điểm này.
Điện trường tồn tại ở mọi điểm trong không gian xung quanh điện tích, cho phép chúng ta vẽ một đường sức qua bất kỳ điểm nào.
Mỗi điểm trong điện trường có hướng và độ lớn xác định, do đó tại mỗi điểm chỉ có thể vẽ một đường sức Điều này có nghĩa là các đường sức không bao giờ cắt nhau.
Đường sức điện trường hướng ra từ các điện tích dương và kết thúc tại các điện tích âm, cho thấy chiều của véctơ cường độ điện trường Khi chỉ có điện tích dương hoặc âm, đường sức vẫn bắt đầu từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm hoặc vô cực Do đó, đường sức của điện trường tĩnh không tạo thành hình khép kín.
Để biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường, người ta quy ước rằng đường sức sẽ dày đặc ở những khu vực có cường độ điện trường lớn và thưa ở những nơi có cường độ điện trường nhỏ.
Để giúp học sinh hình dung rõ nét về các đường sức điện, sách giáo khoa nâng cao đã cung cấp mô hình hình ảnh của các đường bột trong điện trường của hai quả cầu nhiễm điện trái dấu và cùng dấu Đặc biệt, sách này giới thiệu khái niệm mới về điện phổ, cho phép người học hình dung dạng và sự phân bố của các đường sức điện một cách trực quan hơn.
2.3.3 Ưu, nhược điểm và những điều lưu ý Ở SGK nâng cao tác giả coi đường sức chỉ là một mô hình để biểu diễn điện trường và cho rằng đó chỉ là một cách thuận tiện nhất để biểu diễn điện trường Do đó khái niệm đường sức điện được hình thành từ một định nghĩa có tính chất áp đặt, học sinh chỉ việc thừa nhận nó nhƣ một định lý Đối với SGK cơ bản việc đưa ra hình ảnh các đường hạt mạt cưa nhiễm điện nằm trong điện trường trước khi hình thành khái niệm đường sức điện trường giúp học sinh bước đầu hình dung được mô hình biểu diễn điện trường, từ đó việc tiếp cận khái niệm sẽ đơn giản hơn, giúp các em hiểu rõ hơn bản chất và tính chất của các đường sức điện trường
Trong sách giáo khoa nâng cao, các tính chất của đường sức điện được giải thích rõ ràng về ý nghĩa của chúng Ngược lại, sách giáo khoa cơ bản lại không cung cấp ý nghĩa của những tính chất này.
Công của lực điện
Điện trường mang năng lượng, thể hiện qua việc điện trường có khả năng làm dịch chuyển điện tích Năng lượng của điện trường càng lớn, khả năng dịch chuyển của điện tích càng xa Công của lực điện trường khi dịch chuyển điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối Điều này tương tự như công của trọng lực trong trường trọng trường Vậy lôgic hình thành công của lực điện trường diễn ra như thế nào? Trường tĩnh điện có những tính chất gì? Dưới đây là các phương án hình thành khái niệm công của lực điện trường trong Sách giáo khoa vật lý lớp 11 THPT.
2.4.1 SGK cơ bản Để hình thành khái niệm công của lực điện và biểu thức của nó SGK cơ bản đã dựa trên việc chứng minh đặc điểm công của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong trường hợp đặc biệt: trong điện trường đều tạo nên giữa hai bản kim loại phẳng tích điện trái dấu đặt song song với nhau, thì công của lực điện trong trường hợp này có giá trị:
Công thức \$A = qEd\$ mô tả mối quan hệ giữa công, điện tích và điện trường Kết luận này có thể được mở rộng cho mọi trường hợp điện trường tĩnh, bao gồm cả điện trường đều và không đều, cũng như trên các quãng đường có hình dạng bất kỳ.
Công của lực điện di chuyển một điện tích thử trong điện trường tĩnh tỷ lệ với độ lớn của điện tích đó Điều này không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi, mà chỉ dựa vào vị trí điểm đầu và điểm cuối.
Sách cơ bản này nói rõ hơn về dấu của công:
Trong trường hợp < , thì cos > 0 khi đó công của lực dương
Trong trường hợp \$ > \$, thì \$\cos < 0\$ dẫn đến công của lực âm Đáng chú ý, sách giáo khoa cơ bản không sử dụng thuật ngữ "công của lực điện trường", mà chỉ đề cập đến "công của lực điện" khi làm dịch chuyển điện tích trong điện trường.
Công của lực điện trường được mô tả từ trường hợp cụ thể, bắt đầu bằng việc tính toán công của lực điện trường trong điện trường đều Từ đó, khái niệm này được mở rộng để áp dụng cho các điện trường tổng quát, tức là cho điện trường bất kỳ.
Công của lực điện chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường dịch chuyển, không phụ thuộc vào đường đi của điện tích Lực có đặc tính này được gọi là lực thế, và các trường tương ứng được gọi là trường thế.
Trường trọng lực và điện trường tĩnh được mô tả bằng các đường thế Tuy nhiên, cần lưu ý rằng trong điện trường xoáy, các đường sức là những đường cong kín, không có điểm khởi đầu và điểm kết thúc, do đó không phải là trường thế Trong trường hợp này, lực điện không được coi là lực thế.
Công của lực điện có thể là dương hoặc âm, nhưng nhiều học sinh thường nhầm lẫn rằng công của lực điện luôn dương Điều này được sách giáo khoa đề cập để giúp học sinh hiểu rõ hơn về khái niệm này.
18 sinh hiểu rõ hơn về đặc điểm công.
Khái niệm điện thế
2.5.1 SGK cơ bản Để xây dựng khái niệm điện thế sách giáo khoa cơ bản có đƣa thêm khái niệm thế năng của điện tích trong điện trường: tương tự như thế năng của một vật trong trọng trường, thế năng của điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét trong điện trường Các tác giả quan niệm thế năng của điện tích trong điện trường như một khái niệm trung gian để đi đến khái niệm điện thế Và dựa vào luận điểm cơ bản Công tỉ lệ thuận với điện tích thử q:
Hệ số tỉ lệ tại điểm M không phụ thuộc vào q mà chỉ dựa vào vị trí của M Nó đặc trưng cho khả năng tạo ra thế năng của q tại điểm M, được gọi là điện thế tại M.
Khái niệm điện thế đƣợc đƣa ra sau khái niệm hiệu điện thế
Điện thế của điện trường tại các điểm M và N được xác định dựa trên cách chọn mốc tính điện thế Thông thường, điện thế ở mặt đất được coi là mốc với giá trị bằng 0 Ngoài ra, có thể chọn điện thế ở xa vô cực làm mốc Đơn vị của điện thế là vôn, ký hiệu là V.
Khái niệm hiệu điện thế
Khái niệm hiệu điên thế cũng đƣợc hình thành từ khái niệm điện thế:
Khái niệm này làm rõ chiều di chuyển của điện tích, cụ thể là hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trong điện trường, thể hiện khả năng sinh công của điện trường khi điện tích di chuyển từ M đến N.
“ Hiệu điện thế giữa hai điểm M,N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích từ M đến
Khái niệm thế năng được giới thiệu như một khái niệm trung gian để hiểu hiệu điện thế Hiệu thế năng được xây dựng dựa trên sự tương đồng giữa công của lực điện và công của trọng lực, với đặc điểm là công không phụ thuộc vào đường đi mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối Công của thế năng được biểu diễn qua hiệu thế năng tại hai vị trí, do đó, công của lực điện cũng có thể được diễn đạt qua hiệu của các thế năng của điện tích q tại hai điểm đó.
Hiệu thế năng của vật trong trọng trường tỉ lệ với khối lượng của nó, do đó, hiệu thế năng của điện tích trong điện trường cũng tỉ lệ với điện tích \( q \).
= q( - ) = - đƣợc gọi là hiệu điện thế giữa hai điểm M, N
2.6.3 Những ưu, nhược điểm và một số lưu ý đối với khái niệm điện thế và hiệu điện thế
Việc giới thiệu khái niệm hiệu điện thế trước khái niệm điện thế trong sách giáo khoa nâng cao không phù hợp với logic hình thành khái niệm Tuy nhiên, phương pháp tương tự như đã đề cập trước đây là một cách đơn giản và dễ hiểu cho học sinh phổ thông Khi đã nắm vững khái niệm hiệu điện thế, việc hiểu khái niệm điện thế trở nên dễ dàng hơn Cần lưu ý rằng điện thế phụ thuộc vào mốc tính thế năng, trong khi hiệu điện thế thì không.
Điện thế được định nghĩa dựa trên thế năng của điện tích trong điện trường, trong khi hiệu điện thế lại liên quan đến công của lực điện Điều này cho thấy bản chất của điện thế gắn liền với thế năng, còn hiệu điện thế thì liên quan đến công mà lực điện thực hiện.
Thế năng là năng lượng tương tác mà một hệ vật dự trữ được khi có một
Khái niêm từ trường
Thế năng của điện tích trong điện trường phản ánh thế năng tương tác của điện tích đó với các điện tích khác, những điện tích đã tạo ra điện trường.
Sự tỉ lệ thuận giữa thế năng của một điện tích q trong điện trường và độ lớn của q có thể được chứng minh mà không cần sử dụng phép tương tự như trong sách giáo khoa nâng cao.
Công vi phân của lực điện = trong đó là véctơ độ dời rất nhỏ Công của lực điện khi di chuyển điên tích q từ M ra xa vô cực là:
Đặt điện tích q tại điểm M trong điện trường, ta có thể xác định công thực hiện để đưa điện tích này từ vô cực về điểm M Vì chọn mốc thế năng của q ở vô cực bằng 0, giá trị của công này sẽ được sử dụng làm số đo thế năng của điện tích q tại điểm M.
= = q là đại lƣợng không phụ thuộc q
2.7.1.1 Bắt đầu bằng khái niệm nam châm
Trước hết là định nghĩa: “Nam châm là loại quặng sắt có khả năng hút được sắt vụn.”
Nam châm có hai cực phân biệt là cực nam (S) và cực bắc (N), nơi có miền hút sắt vụn mạnh nhất Khi hai cực của nam châm cùng tên đặt gần nhau, chúng sẽ đẩy nhau, còn nếu khác tên thì sẽ hút nhau Lực tương tác này được gọi là lực từ, và các nam châm được xem là có từ tính Ngoài ra, dây dẫn có dòng điện cũng thể hiện tính chất từ tính tương tự như nam châm.
+ Dòng điện có thể tác dụng lên nam châm
+ Nam châm có thể tác dụng lên dòng điện
+ Hai dòng điện có thể tương tác với nhau
"Từ trường" là một dạng vật chất trong không gian, thể hiện qua lực từ tác động lên dòng điện hoặc nam châm trong nó.
2.7.1.3:Cuối cùng đưa ra qui ước:
Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam- Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó
Từ trường là khái niệm cơ bản trong vật lý, được hình thành từ sự tương tác từ Khi một kim nam châm nhỏ được đặt gần một thanh nam châm hoặc một dòng điện, nó sẽ chịu tác động của lực từ Do đó, ta có thể nói rằng xung quanh thanh nam châm hoặc dòng điện tồn tại một từ trường.
Tính chất cơ bản của từ trường là nó gây ra lực từ tác dụng lên một nam hay một dòng điện đặt trong nó
Sách này giới thiệu khái niệm cảm ứng từ, đặc trưng cho từ trường qua lực từ Nó chỉ ra rằng phương của nam châm thử cân bằng trong từ trường tương ứng với phương của vectơ cảm ứng từ tại điểm đó, và chiều của vectơ cảm ứng từ được qui ước từ cực nam đến cực bắc của nam châm thử.
Xung quanh nam châm và dòng điện đều tồn tại từ trường, nhưng không nên hiểu rằng có hai loại từ trường khác nhau Thực tế, từ trường của nam châm và dòng điện không có sự phân biệt về bản chất, vì cả hai đều tạo ra lực từ và có những tính chất cơ bản giống nhau Để hiểu rõ hơn về bản chất của tương tác từ, học sinh nên liên hệ với tương tác điện, nhưng cần lưu ý rằng sự tương đồng giữa chúng là rất quan trọng.
Tương tác điện xảy ra giữa hai điện tích, trong khi tương tác từ liên quan đến hai nam châm, giữa nam châm với dòng điện, và giữa các dòng điện với nhau.
Điện trường xuất hiện xung quanh các điện tích, trong khi từ trường tồn tại xung quanh nam châm, dòng điện và các hạt mang điện đang chuyển động.
Học sinh cần hiểu rằng các cực từ không phải chỉ là các đầu của nam châm, mà trong trường hợp nam châm hình đĩa, hai mặt của đĩa chính là các cực của nam châm Trong thí nghiệm ơ-xtex, nếu thay dòng điện bằng một nam châm ở vị trí thích hợp, nam châm sẽ tác dụng lên nam châm một lực tương tự như dòng điện tác dụng lên kim nam châm Điều này cho thấy bản chất của lực tác dụng lên nam châm từ dòng điện và nam châm là giống nhau.
Khái niêm đường sức từ
Đường sức từ là các đường vẽ trong không gian có từ trường, với đặc điểm là tiếp tuyến tại mỗi điểm trên đường sức từ sẽ trùng với hướng của từ trường tại điểm đó.
SGK cơ bản không hướng dẫn cách tạo ra từ phổ, nhưng cung cấp phương pháp quan sát hình dạng đường sức từ thông qua thí nghiệm Cụ thể, người ta rắc mạt sắt lên tấm kính hoặc nhựa trong và đưa vào từ trường cần quan sát Dưới tác dụng của từ trường, các mạt sắt trở thành nam châm nhỏ và sắp xếp theo các đường sức từ Một số ví dụ về đường sức từ cũng được nêu ra.
+Từ trường của dòng điện thẳng rất dài
+Từ trường của dòng điện tròn
Các tính chất của đường sức từ bao gồm: qua mỗi điểm trong không gian chỉ có thể vẽ một đường sức từ duy nhất, và các đường sức từ là những đường cong khép kín Chiều của các đường sức từ tuân theo quy tắc nắm tay phải và quy tắc từ Bắc vào Nam Đường sức từ được vẽ sao cho tại những khu vực có từ trường mạnh, các đường sức từ dày đặc, trong khi ở những khu vực có từ trường yếu, chúng thưa hơn Đặc biệt, sách giáo khoa cơ bản còn bổ sung khái niệm về từ trường trái đất, điều mà nhiều sách giáo khoa khác không đề cập.
Sách này coi việc đưa ra khái niệm đường sức từ là một trong những phương pháp hình học mô tả từ trường một cách trực quan cụ thể
Từ thí nghiệm với nam châm thử, ta nhận thấy rằng trong từ trường có thể vẽ những đường cong mà tại bất kỳ điểm nào trên đường cong, trục của nam châm thử đều nằm cân bằng và tiếp tuyến với đường cong đó Sự định hướng của nam châm thử tại nhiều vị trí khác nhau trên cùng một đường cong cho thấy một trật tự nhất định Các đường cong này có chiều xác định, được qui ước từ cực nam sang cực bắc của nam châm thử Những đường cong này được gọi là các đường sức từ.
Từ trường của nam châm luôn có các đường sức từ đi ra từ cực bắc và đi vào cực nam Tại bất kỳ điểm nào trong từ trường, có thể vẽ một và chỉ một đường sức từ đi qua điểm đó.
Cuối cùng, khái niệm từ phổ được đưa ra thông qua việc rắc mạt sắt lên một tấm bìa cứng và đặt tấm bìa lên một nam châm Khi gõ nhẹ tấm bìa, các mạt sắt tự sắp xếp thành các đường cong xác định Hình ảnh này, được tạo ra bởi các đường mạt sắt, được gọi là từ phổ của từ trường đang xét, và nó phản ánh hình ảnh các đường sức từ.
Dựa vào từ phổ thu đƣợc ta có thể biết đƣợc gần đúng về dạng và sự phân bố các đường sức từ của từ trường
Trong trường hợp từ trường đều các đường sức từ là những thẳng song song và cách đều nhau
Đường sức từ được định nghĩa là đường mà tại mỗi điểm, hướng của tiếp tuyến trùng với hướng của véc tơ cảm ứng từ Sự phân bố của từ trường trong không gian được mô tả qua các đường sức từ của nam châm và giữa hai cực của hai nam châm gần nhau Từ đó, các tính chất của đường sức từ được xác định Hình ảnh từ phổ, tức là các đường mạt sắt, giúp chúng ta hình dung rõ hơn về dạng đường sức từ Cuối cùng, sách giáo khoa cũng giới thiệu khái niệm đường sức từ trong từ trường đều.
Khái niệm lực từ và cảm ứng từ
Khác với sách giáo khoa cải cách giáo dục, tài liệu này định nghĩa từ trường đều là loại từ trường có đặc tính giống nhau tại mọi điểm, với các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.
Từ trường đều có thể được tạo ra giữa hai cực của nam châm hình chữ U Thí nghiệm này giúp xác định lực từ mà từ trường đều tác động lên một đoạn dây dẫn có chiều dài và dòng điện cường độ I chạy qua Đồng thời, cần chỉ rõ phương chiều và độ lớn của lực từ như trong hình vẽ.
Lực từ có cường độ được xác định bởi công thức: tan
F mg và đƣa ra qui tắc bàn tay trái chỉ ra cách xác định lực từ
Tiếp theo dùng thí nghiệm lực từ ở trên cho I và thay đổi, kết quả cho thấy thương F
Cảm ứng từ tại vị trí khảo sát được định nghĩa là thương số đặc trưng cho tác dụng của từ trường, ký hiệu là B Thương số này không thay đổi và phản ánh ảnh hưởng của từ trường tại điểm đó.
Từ đó chỉ ra đơn vịcủa cảm ứng từ là tesla (T) và véctơ cảm ứng từ tại một điểm:
- Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó
Cuối cùng là biểu thức tổng quát của lực theo
Lực tác dụng tại trung điểm của M1 và M2 có phương vuông góc với chúng, chiều lực tuân theo quy tắc bàn tay trái Độ lớn của lực được tính bằng công thức: \$F = Il \sin \alpha\$, trong đó \$\alpha\$ là góc tạo bởi hai vectơ.
Sách này phân chia phương và chiều của lực từ tác động lên dòng điện cùng với cảm ứng từ thành hai phần riêng biệt Bắt đầu từ việc nghiên cứu phương và chiều của lực từ, khái niệm cảm ứng từ được phát triển dựa trên lực từ, làm rõ độ lớn và đơn vị của cảm ứng từ.
Tuy nhiên khác với các sách giáo khoa khác sách này có đƣa thêm vào mục Định luật Am-pe: sin
Lực từ tác dụng lên một dòng điện có chiều dài và cường độ I được mô tả bởi công thức F = Il Định luật Am-pe này cũng liên quan đến nguyên lý chồng chất từ trường.
Giả sử có hệ thống n nam châm hoặc dòng điện Tại điểm M, từ trường của nam châm thứ nhất, nam châm thứ hai, và nam châm thứ n được xác định Từ trường tổng hợp của hệ thống tại điểm M được gọi là từ trường của hệ.
2.9.3.Ưu nhược điểm và những điều cần lưu ý
Thí nghiệm cân lực từ là một thí nghiệm kinh điển được sử dụng trong các sách giáo khoa So với các thí nghiệm khác về lực từ, thí nghiệm này dễ thực hiện hơn vì không yêu cầu các dụng cụ phức tạp.
Khái niệm cảm ứng từ được hình thành từ khái niệm lực từ, theo truyền thống của sách giáo khoa vật lý trung học Tuy nhiên, việc trình bày khái niệm đường sức từ một cách hoàn chỉnh ngay từ đầu là khó khăn, do đó cần phải đan xen giữa khảo sát lực từ và hình thành khái niệm cảm ứng từ.
THIẾT KẾ MỘT SỐ BÀI GIẢNG NHẰM KIỂM TRA TÍNH KHẢ THI CỦA ĐỀ TÀI
KHẢ THI CỦA ĐỀ TÀI
Bài soạn 1:ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN (tiết 1)
- Nêu được điện trường tồn tại ở đâu, có tính chất gì?
- Phát biểu được định nghĩa cường độ điện trường
- Vận dụngkhái niệm điện trường để giải được các bài tập đối với hai điện tích điểm
- Giải được các bài tập về chuyển động của một điện tích dọc theo đường sức của một điện trường đều
- Tích cực tham gia hoạt động nhóm để xây dựng bài mới
- Hứng thú, yêu thích môn học
- Chuẩn bị hình vẽ 3.6 đến 3.9 trang 19 SGK
- Chuẩn bị phiếu câu hỏi
- Chuẩn bị bài trước ở nhà
III.CÁC PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
- Phương pháp thảo luận nhóm
- Phương pháp dạy học nêu vấn đề
IV TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
- Kiểm tra bài cũ: Nêu và giải thích hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc, do hưởng ứng?
Trọng lực tác động lên mọi vật trên trái đất, tạo ra trọng trường Tương tự, hai điện tích cách nhau một khoảng r sẽ tương tác với nhau: chúng hút nhau nếu mang điện trái dấu và đẩy nhau nếu cùng dấu, ngay cả trong chân không Vậy, môi trường nào đã truyền tương tác giữa các điện tích? Hãy cùng khám phá trong bài viết hôm nay.
Hoạt động 2 (10 phút) : Tìm hiểu khái niệm điện trường
Trợ giúp củagiáo viên Hoạt độngcủa học sinh Nội dung ghi bảng
GV: Nêu ví dụ về tương tác giữa hai điện tích:
Khi đặt hai quả cầu tích điện trái dấu trong một bình kín, chúng sẽ hút nhau Môi trường tương tác giữa hai quả cầu này chính là không gian xung quanh, nơi mà lực điện tác động lên chúng.
- Lắng nghe và trả lời câu hỏi
- HS trả lời: (Dự đoán) Môi trường truyền tương tác ở đây là không khí
1 Môi trường truyền tương tác điện
Môi trường tuyền tương tác giữa các điện tích gọi là điện trường
Khi hút hết không khí ra khỏi bình kín, lực hút giữa hai quả cầu sẽ tăng lên Điều này cho thấy không khí không phải là môi trường truyền tương tác, mà có một môi trường khác chịu trách nhiệm cho sự tương tác điện giữa hai quả cầu.
Vậy trong trường hợp này môi trường truyền tương tác giữa hai quả cầu là gì?
- GV giới thiệu khái niệm điện trường
- GV Yêu cầu HS đọc
SGK và nêu khái niệm điện trường
-HS: (Dự đoán) +HS1: Môi trường truyền tương tác đó là chân không
+ HS2: Môi trường truyền tương tác đó là điện trường
Điện trường là một dạng vật chất bao quanh các điện tích và liên quan chặt chẽ đến chúng Nó có khả năng tác động lực điện lên các điện tích khác đặt trong vùng ảnh hưởng của nó.
2 Điện trường Điện trường là một dạng vật chất bao quanh các điện tích và gắn liền với điện tích Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó nó
Hoạt động 3(25phút) : Tìm hiểu cường độ điện trường
Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng
Cường độ điện trường là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực điện học, thể hiện độ mạnh hay độ yếu của điện trường, môi trường truyền tải tương tác điện.
Cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng cho sự mạnh yếu của điện trường Định nghĩa cụ thể về cường độ điện trường sẽ được trình bày trong phần tiếp theo.
- GV:Xét hai điểm A và
B nằm trong điện trường của điện tích Q biết rằng
A gần Q còn B xa Q, tại hai điểm ta lần lượt đặt điện tích thử Q và đo lực tác dụng lên nó các em
- Ghi chép khái niệm cường độ điện trường vào vở
II Cường dộ điện trường
1 Khái niệm cường độ điện trường
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lƣợng đặc trƣng cho độ mạnh yếu của điện trường tại điểm đó
30 hãy phán đoán xem thương số và thương số nào lớn hơn? Vì sao?
Điểm A gần điện tích Q hơn, điều này hoàn toàn phù hợp với thực nghiệm Thực nghiệm cho thấy rằng khi cùng một điện tích được đặt ở hai vị trí khác nhau, thương số lực tác dụng sẽ khác nhau Càng gần nguồn điện trường, thương số này càng lớn và ngược lại Do đó, thương số này có thể được sử dụng để đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực.
- GV yêu cầu HSnêu định nghĩa và biểu thức định nghĩa cường độ điện trường
- HS: Lắng nghe và ghi nhận
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó, được xác định bằng thương số của độ lớn lực.
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lƣợng đặc trƣng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó Nó
- GV yêu cầu HS nêu đơn vị cường độ điện trường theo định nghĩa
+ Giới thiệu đơn vị đo cường độ điện trường
+ Giới thiệu véc tơ cường độ điện trường
+ Vẽ hình biểu diễn véc tơ cường độ điện trường gây bởi một điện tích điểm
+ Từ biểu thức , em có nhận xét gì về hướng cuẩ và ?
- GV nhận xét : điện F tác dụng lên điện tích thử Q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của
Cường độ điện trường được xác định dựa vào đơn vị của các đại lượng trong biểu thức, và theo định nghĩa, đơn vị của cường độ điện trường là niutơn trên culông (N/C).
- HS trả lời: (Dự đoán) + HS1: thì cùng chiều với
+ HS2: thì được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên điện tích thử Q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của Q
E Đơn vị cường độ điện trường là N/C hoặc người ta thường dùng là V/m
1 Véc tơ cường độ điện trường
Véc tơ cường độ điện trường E gây bởi một điện tích điểm có :
-Điểm đặt tại điểm ta xét -Phương trùng với đường thẳng nối điện tích điểm với điểm ta xét
+ Nêu nguyên lí chồng chất điện trường: Các điện trường , đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích Q một cách độc lập với nhau và điện tích
Q chịu tác dụng của điện trường tổng hợp
Các véctơ cường độ điện trường tại một điểm đƣợc tổng hợp theo quy tắc hình bình hành ngƣợc chiều với
- Chiều hướng ra xa điện tích nếu là điện tích dương, hướng về phía điện tích nếu là điện tích âm
4 Nguyên lí chồng chất điện trường
Hoạt động4 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà
- Hoạt động của giáo viên:
+ Cho học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản đã học trong bài
+ Yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập 1 đến 11 trang 20 sgk
- Hoạt động của học sinh:
+ Tóm tắt những kiến thức cơ bản
+ Ghi các bài tập về nhà và làm bài tập đƣợc giao đầy đủ
+ Đọc và tìm hiểu bài mới
Bài soạn 2: LỰC TỪ - CẢM ỨNG TỪ
Từ trường đều được định nghĩa là một loại từ trường có cường độ và phương hướng không thay đổi theo không gian Để tạo ra từ trường đều, có thể sử dụng các cuộn dây dẫn có dòng điện chạy qua Lực từ tác động lên một đoạn dây dẫn có dòng điện trong từ trường đều được xác định theo quy tắc bàn tay phải, giúp hiểu rõ hơn về tương tác giữa dòng điện và từ trường.
- Phátbiểu đƣợc định nghĩa véctơ cảm ứng từ đơn vị của cảm ứng từ Mô tả đƣợc một thí nghiệm xác định cảm ứng từ
- Viết đƣợc biểu thức xác định cảm ứng từ tại vị trí đang xét
- Viết đƣợc biểu thức tổng quát của lực từ theo
- Từ công thức : F Il sin suy ra đƣợc quy tắc xác định lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện
- Biết cách xác định chiều các đường sức từ của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn, dòng điện chạy trong dây dẫn tròn
- Biết cách xác định mặt nam hay mặt bắc của một dòng điện chạy trong một mạch kín
- Có kĩ năng quan sát thí nghiệm, phân tích tổng hợp để rút ra các kết luận cần thiết
- Các thí nghiệm về lực từ, nhƣ hình vẽ 20.3; 20.4 sách giáo khoa
- Kiến thức về lực từ, cảm ứng từ
- Ôn tập lại các kiến thức đã học ở THCS về từ trường, qui tắc bàn tay trái
- Ôn tập lại kiến thức về hợp các lực đồng quy, tích các véctơ
Giáo viên sử dụng các phương pháp: phương pháp dạy học nêu vấn đề, phương pháp đàm thoại, phương pháp thảo luận nhóm
IV Tổ chức các hoạt động:
Hoạt động 1: Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ
+ Hoạt động của giáo viên:
- Nêu khái niệm điện trường? Đại lượng nào đặc trưng cho điện trường?
- Hãy phát biểu định nghĩa cường độ điện trường?
+ Hoạt động của học sinh:
- Điện trường là môi trường vật chất bao quanh điện tích.Đại lượng đặc trưng cho điện trường là cường độ điện trường
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 tác dụng lên một điện tích thử Q (dương) tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử q.
Trong chương I, chúng ta đã tìm hiểu về cường độ điện trường như là đại lượng đặc trưng cho điện trường Vậy, đại lượng nào sẽ đại diện cho từ trường?
Hoạt động 2 : Tìm hiểu khái niệm lực từ
Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng
- Để dễ dàngđo và khảo sát lực từ, trước hết chúng ta tạo ra một từ trường đều
- Vậy thế nào là từ trường đều và có thể tạo ra từ trường đều bằng cách nào?
+Yêu cầu HS nhắc lại khái niệm từ trường đều là gì?
(vì học sinh đã học ở cấp
+ Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm, các đường sức từ là những đường thẳng song song,
Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm; các đường sức từ là
- Giáo viên mô tả thí nghiệm hình 20.2a (trang
125 SGK), chú ý cho học sinh phương đặt dây dẫn
M 2 trong từ trường đều có dòng điện I chạy qua
Trong thí nghiệm, một đoạn dây dẫn dài được treo giữa hai cực của một nam châm hình chữ U Khi chưa có dòng điện chạy qua dây dẫn, sợi dây này đứng thẳng theo phương thẳng đứng.
Khi dòng điện chạy qua cơ thể, sợi dây sẽ lệch khỏi phương thẳng đứng một góc θ, tạo ra hiện tượng đáng chú ý.
- Có thể tạo ra từ trường đều bằng cách dùng nam châm chữ Uvà xét từ trường giữa hai cực của nam châm đó
+ HS: quan sát, lắng nghe cô giáo mô tả thí nghiệm 20.2a (trang 125 SGK) những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau
2.Lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện