Xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí về từ trường và cảm ứng điện từ lớp 11 trung học phổ thông

Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và sử dụng được chuyên đề gồm phần bổ túc kiến thức và hệ thống các bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo Vật lí có nội dung giáo khoa, nội dung thực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

***

NGUYỄN QUANG TRUNG

XÂY DỰNG CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ VỀ TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ LỚP 11

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Nghệ An - 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

***

NGUYỄN QUANG TRUNG

XÂY DỰNG CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ VỀ TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ LỚP 11

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Chuyên ngành: Lý luận và PPDH bộ môn Vật lý

Mã số: 60 14 01 11

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS PHẠM THỊ PHÚ

Nghệ An - 2016

Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn PGS.TS Phạm Thị Phú đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong thời gian

nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Đồng thời, nhân dịp kết thúc chương trình Cao học, tôi xin chân thành cảm ơn

Ban giám hiệu, khoa Sau đại học, khoa Vật lý, bộ môn Phương pháp giảng dạy khoa

Vật lý, Trường Đại học Vinh và tập thể lớp Cao học 22 LL&PPDHBM Vật lý đã tạo

mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Xin thành thật cảm ơn sự nhiệt tình của Ban giám hiệu và các thầy cô bộ môn Vật

lý cùng toàn thể sư phạm của trường THPT Đức Thọ - nơi tôi công tác đã tạo mọi điều

kiện giúp đỡ tôi trong thời gian tiến hành thực nghiệm sư phạm của luận văn

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã động viên,

giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tôi rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp quý báu từ phía thầy cô và bạn đọc

Tác giả

Nguyễn Quang Trung

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Giả thuyết khoa học 2

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp mới của luận văn 3

8 Cấu trúc luận văn 3

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 4

1.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi ở giáo dục phổ thông Việt Nam 4

1.1.1 Khái niệm học sinh giỏi 4

1.1.2 Học sinh giỏi toàn diện 4

1.1.3 Học sinh giỏi môn học 4

1.1.4 Bồi dưỡng học sinh giỏi góp phần phát hiện và bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo môn học cho học sinh 4

1.2 Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý THPT 5

1.2.1 Học sinh giỏi Vật lí 5

1.2.2 Dấu hiệu của học sinh giỏi vật lý 5

1.2.3 Bồi dưỡng HSG – dạy học phân hoá vi mô ở trường THPT 6

1.2.4 Thực trạng bồi dưỡng HSG ở nước ta và tỉnh Hà Tĩnh trong thời gian qua 6

1.3 Sử dụng bài tập vật lý trong bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý 8

1.3.1 Chức năng lý luận dạy học của bài tập vật lý 8

1.3.2 Phân loại bài tập Vật lý theo mục đích sử dụng 9

1.3.3 Sử dụng bài tập phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi 11

1.4 Xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi góp phần nâng cao thành tích bồi dưỡng học sinh giỏi 13

1.4.1 Nội dung của chuyên đề 13

1.4.2 Quy trình xây dựng chuyên đề bồi dưỡng HSG Vật lý ở trường THPT 13

1.4.3 Các phương án sử dụng chuyên đề nâng cao hiệu quả dạy học 15

Kết luận chương 1 17

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ VỀ TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ LỚP 11 THPT 18

2.1 Phân tích nội dung phần từ trường, cảm ứng điện từ thuộc chuẩn KT-KN vật lý 11 THPT 18

thức - kỹ năng 21

2.2 Phân tích một số đề thi chọn học sinh giỏi các cấp từ năm 2011 đến năm 2015 22

2.2.1 Đề thi học sinh giỏi quốc gia 22

2.2.2 Đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh (tỉnh Hà Tĩnh) 24

2.3 Xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí về từ trường và cảm ứng điện từ lớp 11 THPT 25

2.3.1 Bổ túc các kiến thức 25

2.3.2 Các bài tập tập dượt cho phần bổ túc kiến thức 27

2.3.3 Bài tập luyện tập nâng cao 30

2.3.4 Bài tập sáng tạo 45

2.4 Phương án sử dụng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí về từ trường và cảm ứng điện từ vật lí 11 THPT 54

2.4.1 Xây dựng đề thi chọn đội tuyển học sinh giỏi trường 54

2.4.2 Xây dựng các bài học bổ túc kiến thức và luyện tập 55

2.4.3 Xây dựng các bài học luyện tập giải bài tập trên lớp 59

2.4.4 Hướng dẫn học sinh tự học chuyên đề ở nhà 64

2.4.5 Xây dựng đề thi khảo sát đội tuyển học sinh giỏi trường 64

Kết luận chương 2 69

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 70

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 70

3.2 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 70

3.3 Nội dung và diễn biến thực nghiệm sư phạm: 71

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 71

3.4.1 Chọn lọc học sinh để thành lập đội tuyển học sinh giỏi 71

3.4.2 Tiến hành giảng dạy các giáo án thực nghiệm sư phạm 72

3.4.3 Kết quả thực nghiệm: 72

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm 74

3.6 Bài học kinh nghiệm: 75

Kết luận chương 3 77

KẾT LUẬN CHUNG 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ quy trình xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi 14

Bảng 1 Tỷ trọng và tần suất bài tập về từ trường và cảm ứng điện từ trong đề thi HSG quốc gia 23

Bảng 3.1 Kết quả Thi chọn HSG Tỉnh (lần 1) 72

Bảng 3.2 Kết quả Thi khảo sát HSG Tỉnh giữa kì thực nghiệm (lần 2) 73

Bảng 3.3 Kết quả Thi khảo sát HSG Tỉnh cuối kì ( lần 3) 74

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Từ xưa đến nay công tác phát hiện và bồi dưỡng nhân tài luôn được quan tâm đúng mức Đảng ta đã xác định nhiệm vụ của giáo dục và đào tạo là “Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” Hội nghị Trung ương 8 khóa XI ngày 4/11/2013 đã ra Nghị quyết số 29-NQ/TW về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo trong đó nêu rõ “Đối với giáo dục phổ thông, tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh…” Vì vậy bồi dưỡng HSG trong trường THPT đáp ứng yêu cầu phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu cho học sinh ở các trường THPT không chuyên

Hiện nay công tác bồi dưỡng HSG được các cấp quản lí giáo dục và các trường THPT quan tâm đúng mức Đối với xã hội lực lượng HSG ở các trường phổ thông đóng vai trò rất lớn cung cấp nguồn nhân lực chất lượng cao cho các ngành, đặc biệt trong lĩnh vực khoa học

Việc bồi dưỡng học sinh giỏi nhằm phát hiện ra học sinh có năng khiếu để bồi dưỡng, động viên khích lệ học sinh học tập, đồng thời là động lực để giáo viên dạy giỏi góp phần nâng cao chất lượng của quá trình dạy – học Bồi dưỡng học sinh giỏi hướng tới mục tiêu đào tạo nhân tài cho đất nước Để thực hiện tốt công tác bồi dưỡng HSG ngoài các yếu tố: Công tác chỉ đạo, công tác phát hiện các cá nhân xuất sắc thì công tác định hướng và bồi dưỡng của giáo viên giảng dạy đóng một vai trò hết sức quan trọng Trong việc bồi dưỡng HSG ngoài việc sử dụng các tài liệu tham khảo, giáo viên giảng dạy cần chủ động nghiên cứu xây dựng hệ thống các bài tập phù hợp nhằm làm tăng hiệu quả trong giảng dạy

Bồi dưỡng HSG ở trường phổ thông là một hình thức dạy học phân hoá vi mô Giáo viên dạy các môn khoa học ở trường THPT cần phải thường xuyên tự học, tự bồi dưỡng để có năng lực bồi dưỡng HSG – một tiêu chuẩn để đạt danh hiệu giáo viên giỏi các cấp

Tuy có vai trò hết sức quan trọng nhưng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở các trường phổ thông lại thực hiện theo các phương pháp khác nhau, chủ yếu là dựa vào kinh nghiệm giảng dạy của cán bộ giáo viên Do đó hiện nay chưa có các phương án bồi dưỡng một cách có hệ thống trong các trường THPT không chuyên

Trong chương trình vật lí THPT phần từ trường, cảm ứng điện từ được sử dụng với tần suất tương đối nhiều trong các đề thi chọn HSG vật lí lớp 11 và lớp 12 THPT cũng như trong các đề thi chọn HSG Quốc gia

Trên cơ sở đó tôi chọn đề tài luận văn Thạc sỹ: “Xây dựng chuyên đề bồi dưỡng

học sinh giỏi vật lí về từ trường và cảm ứng điện từ lớp 11 trung học phổ thông”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí về từ trường và cảm ứng điện từ lớp 11 trung học phổ thông nhằm nâng cao kiến thức, kỹ năng, phát triển tư duy và bồi dưỡng niềm yêu thích vật lý cho học sinh, từ đó góp phần nâng cao thành tích bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí cấp trung học phổ thông

3 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng và sử dụng được chuyên đề gồm phần bổ túc kiến thức và hệ thống các bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo Vật lí có nội dung giáo khoa, nội dung thực tế, nội dung kỹ thuật để bồi dưỡng học sinh khá giỏi thì sẽ nâng cao được kiến thức, kỹ năng, bồi dưỡng tư duy và niềm yêu thích Vật lý cho học sinh

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

+ Học sinh giỏi vật lý trung học phổ thông

+ Bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý trung học phổ thông

- Phạm vi nghiên cứu: Lý thuyết và bài tập về từ trường và cảm ứng điện từ trung học phổ thông

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và tâm lý học về dạy học phân hoá, bồi dưỡng học sinh giỏi;

- Tìm hiểu thực trạng bồi dưỡng HSG các cấp ở nước ta, ở tỉnh Hà Tĩnh và một

số trường THPT tại Hà Tĩnh: tài liệu bồi dưỡng, đề thi chọn HSG các cấp,

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học bài tập vật lý;

- Nghiên cứu lý thuyết, xây dựng và phân loại hệ thống hóa lý thuyết về từ trường

và cảm ứng điện từ Xây dựng hệ thống bài tập dùng cho bồi dưỡng HSG phần từ trường, cảm ứng từ;

- Xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí về từ trường và cảm ứng điện từ lớp 11 THPT dùng cho bồi dưỡng HSG ở trường THPT;

- Đề xuất phương án dạy học chuyên đề bồi dưỡng HSG đã xây dựng để bồi dưỡng HSG Vật lý lớp 11;

- Thực nghiệm sư phạm

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lí luận

- Phương pháp điều tra, khảo sát thực tiễn

- Phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm dạy học

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

7 Đóng góp mới của luận văn 7.1 Về lý luận

- Hệ thống hóa cơ sở lí luận về xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lí ở trường THPT Bổ sung hoàn thiện quy trình xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lí ở trường THPT, đề xuất tiêu chí bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lí ở trường THPT

7.2 Về thực tiễn

- Khảo sát đề thi HSG tỉnh Hà Tĩnh, HSG Quốc gia từ 2011 đến 2015

- Xây dựng được chuyên đề bồi dưỡng HSG bao gồm lí thuyết, phần bổ túc kiến thức và hệ thống 34 bài tập được phân thành 3 loại chính: bài tập bổ túc kiến thức, bài

tập luyện tập nâng cao và bài tập sáng tạo về từ trường và cảm ứng điện từ

- Thiết kế 8 giáo án sử dụng chuyên đề đã xây dựng để bồi dưỡng HSG

8 Cấu trúc luận văn

Mở đầu (3 trang) Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn xây dựng chuyên đề bồi dưỡng HSG (14

trang)

Chương 2 Xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí về từ trường và

cảm ứng điện từ lớp 11 THPT(52 trang)

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm (8 trang) Kết luận(1 trang)

Tài liệu tham khảo (2 trang) Phụ lục (40 trang)

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 1.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi ở giáo dục phổ thông Việt Nam

1.1.1 Khái niệm học sinh giỏi

Ở nước ta, trong hệ thống giáo dục quốc dân, bậc phổ thông có hai khái niệm HSG đó là HSG toàn diện và HSG môn học các cấp

1.1.2 Học sinh giỏi toàn diện

Theo điều 13 và điều 18 Qui chế đánh giá, xếp loại học sinh THCS, THPT (Ban hành kèm theo Thông tư số 58/2011/TT-BGDĐT ngày 12 tháng 12 năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo) HSG toàn diện là học sinh đạt các yêu cầu sau: hạnh kiểm xếp loại tốt và học lực đạt loại giỏi (có điểm trung bình chung học tập đạt từ 8,0

và một trong hai môn Văn hoặc Toán đạt trên 8,0; không có môn nào dưới 6,5; các môn học đánh giá bằng nhận xét đạt loại Đạt)

1.1.3 Học sinh giỏi môn học

HSG môn học là học sinh được công nhận danh hiệu qua các kỳ thi chọn HSG các cấp môn học đó Ở trường THPT thì có các danh hiệu HSG cấp Tỉnh, cấp Quốc gia, khu vực và Quốc tế Muốn nâng cao thành tích HSG thì học sinh thường phải qua các đợt bồi dưỡng luyện tập vừa để nâng cao kiến thức vừa rèn luyện kỹ năng và phát triển năng lực tư duy HSG một môn học phải đạt và vượt chuẩn kiến thức kỹ năng của môn học đó Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chúng tôi chỉ đề cập đến đối tượng học sinh giỏi môn học

1.1.4 Bồi dưỡng học sinh giỏi góp phần phát hiện và bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo môn học cho học sinh

Như đặt vấn đề ở trên bồi dưỡng HSG có vai trò rất quan trọng trong các trường THPT Đó là sớm phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu cho học sinh ở trường phổ thông, tiếp tục chọn lọc và bồi dưỡng đào tạo để có nguồn nhân lực chất lượng cao cho các bậc đại học và sau đại học để có đội ngũ nhân lực, nhân tài đáp ứng được những yêu cầu phát triển đỉnh cao, mũi nhọn của phát triển xã hội, ngang tầm khu vực và quốc tế Bồi dưỡng HSG là chủ động tạo ra môi trường và những điều kiện thích hợp cho người học phát huy cao độ năng lực của mình, đi đôi với việc tiếp nhận một cách thông minh, hiệu quả ngoại lực (người thầy có vai trò quan trọng hàng đầu trong môi

trường có tính ngoại lực); mà cốt lõi là giúp cho người học về phương pháp, biết cách học, cách nghiên cứu, cách tư duy, cách tự đánh giá, tận dụng phương tiện hiện đại nhất để tìm kiếm, thu thập và xử lý thông tin để tự học, tự bồi dưỡng Bồi dưỡng HSG cũng là một hình thức để người giáo viên tự bồi dưỡng bản thân, để không bị lạc hậu

so với sự thay đổi của xã hội và sự phát triển của khoa học công nghệ ngày nay

1.2 Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý THPT 1.2.1 Học sinh giỏi Vật lí

HSG Vật lí cấp THPT là học sinh được công nhận danh hiệu qua các kỳ thi chọn HSG các cấp môn môn Vật lí qua các kì thi chọn HSG cấp Tỉnh, cấp Quốc gia, khu vực và Quốc tế HSG Vật lí phải là học sinh nắm kiến thức kỹ năng của môn học ở mức độ phân tích, tổng hợp, đánh giá, có tư duy logic, tư duy toán học, tư duy vật lý

tốt, có niềm đam mê vật lý học, tự học và tìm tòi sáng tạo

Nhiệm vụ bồi dưỡng HSG Vật lí hàng năm được nhà trường chú trọng giao cho

tổ bộ môn Vật lí nhằm phát hiện những học sinh có năng lực tốt để bồi dưỡng giúp các

em hình thành những kỹ năng cơ bản, rèn luyện và nâng cao năng lực nhận thức, phát triển tư duy, tạo đà để các em có thể vươn xa, đạt những thành tích cao trong các kỳ thi HSG các cấp và có thể trở thành những tài năng có ích cho đất nước sau này

1.2.2 Dấu hiệu của học sinh giỏi vật lý [27]

Dựa vào một số kinh nghiệm có được qua quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi,

chúng tôi đưa ra các dấu hiệu sau về nhận biết HSG vật lý cấp THPT

- Đạt chuẩn và vượt chuẩn các kiến thức về vật lý: trước tiên học sinh phải nắm

chắc lý thuyết, biết phân tích hiện tượng, sự kiện, biết vận dụng kiến thức đã học để đưa bài toán phức tạp thành bài toán đơn giản, qui một hiện tượng mới lạ về hiện tượng đã quen biết Các em không bị lúng túng khi gặp các bài toán vật lý có dạng mới

lạ

- Có năng lực toán học: học sinh biết sử dụng công cụ toán học (các phép tính

véctơ, khảo sát hàm số, đồ thị, đạo hàm, vi phân, tích phân, lượng giác…) để giải BTVL

- Có kĩ năng thực hành vật lý: trong đề thi HSG cấp quốc gia, khu vực, quốc tế

hiện nay luôn có một bài tập thí nghiệm Đây là vấn đề mới và cũng là một điểm hạn chế của học sinh chúng ta hiện nay Học sinh phải nắm được cách sử dụng các dụng cụ thí nghiệm cơ bản, biết chọn dụng cụ cần thiết cho yêu cầu của phép đo, nắm được

nguyên tắc, nội dung lý thuyết để thiết kế phương pháp đo Ngoài ra học sinh cũng phải biết cách xử lý số liệu, cách tính các loại sai số và đánh giá sai số của phép đo…

- Có thói quen tự học, tự nghiên cứu qua tài liệu sách, tạp chí bộ môn: Học sinh

phải biết cách nghiên cứu thêm qua tài liệu, sách báo, mạng internet… Để có thể tự trau dồi và cập nhật kiến thức Vật lí ngoài SGK

- Có lòng yêu thích môn học Vật lí: thích tìm tòi, khám phá, thích giải những bài

tập Vật lí khó, luôn tự đặt ra câu hỏi cho bản thân và cho giáo viên, luôn muốn tìm câu trả lời cho các hiện tượng xảy ra trong tự nhiên

1.2.3 Bồi dưỡng HSG – dạy học phân hoá vi mô ở trường THPT [7]

Ở cấp vi mô tác giả Nguyễn Bá Kim cho rằng dạy học phân hoá xuất phát từ sự biện chứng của thống nhất và phân hóa, từ yêu cầu đảm bảo thực hiện tốt các mục tiêu dạy học đối với tất cả mọi HS, đồng thời khuyến khích phát triển tối đa và tối ưu những khả năng của cá nhân, đó là phân hoá nội tại hay còn gọi là phân hoá trong, tức

là dùng những biện pháp phân hoá thích hợp trong một lớp học thống nhất với cùng một kế hoạch học tập, cùng một chương trình và sách giáo khoa Dạy học phân hóa nội tại là một quan điểm dạy học dựa vào những khác biệt về năng lực, sở thích, các điều kiện học tập…nhằm phát triển tốt nhất cho từng người học Bồi dưỡng HSG từng bộ môn là một hình thức dạy học phân hóa vi mô ở trường THPT

Đi đôi với công tác giáo dục diện “đại trà”, bồi dưỡng HSG là công tác mũi nhọn

và trọng tâm ở trường THPT Nó có tác dụng thiết thực và mạnh mẽ để nâng cao trình

độ chuyên môn nghiệp vụ của các thầy giáo, cô giáo, nâng cao chất lượng khẳng định được thương hiệu của nhà trường, thương hiệu của mỗi thầy giáo, cô giáo; tạo khí thế hăng say vươn lên học tập dành những đỉnh cao trong mỗi học sinh

Bồi dưỡng HSG một mặt được tiến hành trong những giờ học đồng loạt bằng những biện pháp phân hóa (phân hóa trong giờ học chính khóa), mặt khác được thực hiện bằng cách bồi dưỡng tách riêng diện này trên nguyên tắc tự nguyện

1.2.4 Thực trạng bồi dưỡng HSG ở nước ta và tỉnh Hà Tĩnh trong thời gian qua 1.2.4.1.Thực trạng bồi dưỡng HSG Vật lý nước ta

Hiện nay ở các tỉnh, thành trên cả nước đều có tổ chức các kì thi HSG cấp tỉnh qua đó lựa chọn các đội tuyển cấp khu vực và cấp quốc gia Việc bồi dưỡng HSG nói chung và bồi dưỡng HSG Vật lý nói riêng đều do các trường tự chủ động Đa số các

trường vẫn giảng dạy theo chương trình Vật lý phổ thông nâng cao và sử dụng nhiều nguồn tài liệu khác nhau làm tài liệu tham khảo

Bên cạnh những thành tích không nhỏ, những tồn tại của vấn đề bồi dưỡng HSG cũng bộc lộ khá rõ:

Trước hết là có sự đánh đồng giữa mục đích bồi dưỡng HSG để đào tạo nhân tài với mục tiêu nuôi dưỡng một số “gà chọi” để tranh giải trong các kì thi cấp tỉnh thành, quốc gia và quốc tế; bồi dưỡng HSG bằng cách nhồi nhét những kiến thức quá xa ngoài chương trình, nhồi nhét các thủ thuật làm các dạng bài, biến các em thành thợ làm bài tập vật lý

Do phải đầu tư nhiều thời gian vào môn thi HSG, nên các em còn ít thời gian để tham gia các môn học khác Mặt khác, cũng do cách hiểu mục đích, mục tiêu bồi dưỡng HSG chưa đúng mực, còn chạy theo thành tích, vì thế mà HS, GV, phụ huynh

và cả các cấp quản lí đã đầu tư bằng mọi cách, mọi thủ thuật khả dĩ đáp ứng được yêu cầu đoạt giải; còn những đòi hỏi về trang bị năng lực tư duy sáng tạo, về những phương pháp nhận thức khoa học của môn học, phương pháp tự học, tự nghiên cứu đang còn bị coi nhẹ trong quá trình bồi dưỡng HSG

Việc phát hiện không đúng HS năng khiếu cũng làm cho hoạt động bồi dưỡng HSG thêm khó khăn Kết quả học tập của những HS đó về môn vật lý khó đạt kết quả cao, do dồn hết sức lực và thời gian để hoàn thành nhiệm vụ mà GV giao cho, nên các môn học khác các em không có điều kiện học nữa; nhiều em không đạt chuẩn kiến thức các môn học trong chương trình

Cũng không ít trường phổ thông, HS, phụ huynh, các nhà quản lí chỉ quan tâm đến mục tiêu kết quả thi tốt nghiệp, thi đại học là chính còn hoạt động bồi dưỡng HSG vật lý đang có tâm lí coi nhẹ

1.2.4.2 Thực trạng bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý ở tỉnh Hà Tĩnh

Giáo dục Hà Tĩnh là một trong những tỉnh có thế mạnh ở khu vực Bắc Trung bộ Sở GD-ĐT Hà Tĩnh chú trọng công tác phát triển mũi nhọn ở các trường học trong đó đặc biệt chú trọng hơn về việc bồi dưỡng HSG trong tỉnh Hàng năm Hà Tĩnh tổ chức

kì thi chọn HSG cho các khối lớp 10, 11 và 12 trong đó có bộ môn Vật lý Hàng năm chất các đội tuyển quốc gia ở Hà Tĩnh thường được xếp ở thứ hạng cao Các em đạt HSGQG không chỉ tập trung ở trường chuyên mà còn có một lượng học sinh được bổ sung từ các trường không chuyên trong toàn tỉnh

Trong các trường THPT ở Hà Tĩnh, công tác bồi dưỡng HSG là hoạt động xuyên

suốt năm học Vào đầu năm học, nhà trường xây dựng kế hoạch bồi dưỡng HSG cho cả năm học Mỗi tổ bộ môn xây dựng kế hoạch bồi dưỡng cho các khối lớp Tuy nhiên việc xây dựng kế hoạch chủ yếu dựa vào kinh nghiệm của giáo viên mà chưa dựa trên các tiêu chí cụ thể

Trong những năm gần đây do sự đổi mới của kỳ thi tuyển sinh vào ĐH –CĐ không phù hợp với kì thi học sinh giỏi (Kì thi ĐH –CĐ thi bằng hình thức trắc nghiệm, kiến thức chủ yếu tập trung ở lớp 12 còn kì thi học sinh giỏi thi bằng hình thức trắc nghiệm, kiến thức phủ đều ở ba khối lớp 10, 11, 12) nên nhiều học sinh không còn có hứng thú trong việc tham gia đội tuyển học sinh giỏi vật lý

Về tài liệu bồi dưỡng HSG Vật lý mà GV sử dụng đa số là các sách được xuất bản từ NXB Giáo dục, một số chuyên đề bồi dưỡng HSG, một số chuyên đề nâng cao cho HS phổ thông Hiện nay tài liệu các giáo viên trực tiếp biên soạn để bồi dưỡng HSG còn thiếu, chỉ tập trung vào các dạng bài tập nâng cao và cũng chưa chú trọng vào dạng bài tập sáng tạo Việc biên soạn các tài liệu hướng dẫn học sinh bồi dưỡng nói chung còn rất ít

1.3 Sử dụng bài tập vật lý trong bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý 1.3.1 Chức năng lý luận dạy học của bài tập vật lý [23]

Bài tập vật lý có tầm quan trọng đặc biệt, chúng được sử dụng theo các mục đích khác nhau:

BTVL như một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức mới cho học sinh, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức mới một cách sâu sắc

BTVL là một phương tiện cũng cố, ôn tập kiến thức một cách có hiệu quả

BTVL là phương tiện rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát

BTVL là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh Trong khi giải bài tập vật lý học sinh phải lập luận, huy động các thao tác tư duy để xây dựng các lập luận, phải tính toán, có khi phải tiến hành thí nghiệm, thực hiện các phép đo để tìm mối liên hệ giữa các tham số hoặc kiểm tra trước các kết luận của mình

BTVL có thể rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt và tác phong làm việc khoa học

BTVL là phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức kỹ năng của học sinh một các chính xác

BTVL là phương tiện đặc biệt hiệu quả để rèn luyện tư duy, phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh BTVL là phương tiện không thể thiếu trong BD HSG vật

lý

Đối với môn Vật lí ở trường phổ thông, BTVL đóng một vai trò hết sức quan trọng, việc hướng dẫn HS làm BTVL là một hoạt động dạy học, là một công việc khó khăn, ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ và phương pháp tư duy logic của người GV Vật lí trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của HS, vì thế đòi hỏi người giáo viên và cả HS phải học tập và lao động không ngừng

Cần chú ý rằng việc rèn luyện cho học sinh giải các BTVL không phải là mục đích dạy học mà thông qua đó, làm cho HS hiểu sâu sắc hơn những quy luật Vật lí, biết phân tích và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào kỹ thuật và cuối cùng phát triển được năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề cho HS

1.3.2 Phân loại bài tập Vật lý theo mục đích sử dụng

BTVL rất đa dạng và phong phú cho nên có nhiều cách phân loại khác nhau Dựa vào mục đích dạy học, về tiêu chí giải mà người ta phân loại các dạng BTVL như phân loại theo nội dung, theo mục đích dạy học, theo độ khó, theo đặc điểm, phương pháp nghiên cứu vấn đề, theo phương thức giải hay phương thức cho điều kiện và theo hình thức lập luận logic

Với mục đích bồi dưỡng HSG theo Phạm Thị Phú chia BTVL theo các loại sau:

Loại 1 Bài tập bổ túc kiến thức

- Mục tiêu: Bổ túc thêm kiến thức cho học sinh để có thể thi Olympic các cấp hoặc quốc gia Thông qua các loại bài tập này giáo viên bổ sung cho học sinh một số kiến thức có tính chất nâng cao và mở rộng nằm ngoài chuẩn chương trình THPT nhưng trong phạm vi chương trình chuyên sâu của lớp chuyên ở THPT chuyên, để giải các bài tập này học sinh cần có sự tập trung cao độ và đồng thời phải huy động kiến thức vật lý cũng như toán học ở mức độ cao và phức tạp như vi phân, tích phân… Bên cạnh đó học sinh khi giải cần phải có tư duy, tổng hợp và khái quát hóa vấn đề ở mức

độ cao Vì vậy trong quá trình bồi dưỡng loại bài tập này ta cần chú trọng và ưu tiên về thời gian, số lượng để học sinh tiếp cận và rèn luyện

Loại 2: Bài tập luyện tập nâng cao

- Mục tiêu: Rèn luyện kỹ năng sử dụng các phương pháp quen thuộc để giải các bài tập tổng hợp nhiều kiến thức, phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật Những bài tập được dùng để rèn luyện cho học sinh kỹ năng áp dụng được những kiến thức xác định để giải bài tập theo một khuôn mẫu đã có, loại bài tập này không đòi hỏi nhiều về tư duy sáng tạo của học sinh Tính chất tái hiện của tư duy thể hiện ở chỗ: Học sinh so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết, trong đề bài các dữ kiện

đã hàm chứa angôrit giải Bồi dưỡng loại bài tập này cho học sinh sẽ giúp học sinh rèn luyện kỹ năng tính toán, lập luận lôgic tính cẩn thận kiên trì, tự lực và có khả năng chịu áp lực cao

Loại 3 Bài tập sáng tạo

Mục tiêu: Bồi dưỡng tư duy sáng tạo và đòi hỏi trả lời câu hỏi “Làm thế nào”

tương tự với “Sáng chế” trong sáng tạo khoa học kỹ thuật Có nhiều BTVL không chỉ dừng lại ở phạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện tựơng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất có ích cho phát triển tư duy Vật lý Đây là loại bài tập rất đặc trưng của môn vật lý đòi hỏi người giải cần có tính nhạy bén sáng tạo, óc quan sát, trí tưởng tượng, trực giác kỹ thuật; bồi dưỡng niềm đam mê tìm tòi sáng tạo

và hứng thú với môn học

Loại bài tập dùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo: tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm Tính chất sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrit cho việc giải bài tập, đề bài che dấu dữ kiện khiến người giải không thể liên hệ tới một angôrit đã có Với BTST, người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong tình huống mới (chưa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kĩ năng hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới), phải có những đề xuất độc lập mới mẻ, không thể suy luận một cách đơn thuần từ kiến thức đã học

Các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo [23]

Dấu hiệu 1: Bài tập có nhiều cách giải Dấu hiệu 2: Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung thay đổi Dấu hiệu 3: Bài tập thí nghiệm về vật lí gồm bài tập thí nghiệm định tính và thí nghiệm định lượng

Dấu hiệu 4: Bài tập cho thiếu hoặc thừa dữ kiện

Dấu hiệu 5: Bài tập nghịch lí ngụy biện Dấu hiệu 6: Bài toán hộp đen

Giải BTST không những đòi hỏi học sinh phải có kiến thức sâu rộng mà còn phải biết vận dụng kiến thức một cách linh hoạt, việc đề xuất ra các phương án và các hình thức thực hiện các phương án phải có tính sáng tạo BTST là một trong những phương tiện giúp giáo viên phát hiện và bồi dưỡng HSG vật lí, loại bài tập này còn bồi dưỡng cho học sinh niềm yêu thích khoa học vật lý

1.3.3 Sử dụng bài tập phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi 1.3.3.1 Tiêu chí bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT

Theo Phạm Thị Phú ngoài các yêu cầu chung của hệ thống bài tập dùng trong dạy

học một chương, một phần thì bài tập bồi dưỡng HSG phải đạt được các tiêu chí sau:

Tiêu chí 1: Hệ thống bài tập được chọn theo chủ đề, các bài tập trong cùng một chủ đề phải đảm bảo đủ 3 loại: Bài tập bổ túc kiến thức, Bài tập luyện tập nâng cao, Bài tập sáng tạo

Tiêu chí 2: Bài tập bổ túc kiến thức phải bổ túc cho học sinh phổ thông kiến thức nằm ngoài chuẩn kiến thức kỹ năng chương trình THPT nhưng trong phạm vi các đề thi HSG các cấp tương ứng đề cập đến

Tiêu chí 3: Bài tập luyện tập nâng cao phải là những bài tập tổng hợp sử dụng từ

3 đơn vị kiến thức trở lên ở cấp thấp nhất (cấp trường), từ HSG cấp tỉnh trở lên loại bài tập này phải sử dụng tối thiểu 4 đơn vị kiến thức cơ bản Bài tập luyện tập nâng cao phải đa dạng: Bài tập định tính, Bài tập định lượng, Bài tập đồ thị

Tiêu chí 4: Bài tập sáng tạo là những bài tập gắn với tình huống thực tế nhằm bồi dưỡng cho học sinh năng lực sáng tạo và niềm đam mê yêu thích vật lý học

Với những tiêu chí như trên trong chương 2 chúng tôi sẽ hiện thực hóa 4 tiêu chí cho hệ thống bài tập bồi dưỡng HSG về từ trường và cảm ứng điện từ

1.3.3.2 Sử dụng bài tập phát hiện học sinh giỏi vật lý [23]

Trong quá trình dạy học việc phát hiện học sinh có năng khiếu vật lý để bồi dưỡng đóng vai trò hết sức quan trọng Một trong những phương pháp để phát hiện học sinh có năng khiếu vật lý thông qua việc giảng dạy các bài tập vật lý Các dạng bài tập vật lí đều có khả năng giúp cho người dạy phát hiện được các học sinh có tố chất

và năng khiếu vật lí Tuy nhiên, hiệu quả nhất khi sử dụng bài tập phát hiện học sinh

có năng khiếu vật lí là sử dụng bài tập sáng tạo Bài tập sáng tạo hàm chứa một số đặc

trưng của hoạt động sáng tạo Chỉ có thể bồi dưỡng tư duy sáng tạo và năng lực sáng tạo của học sinh thông qua hoạt động sáng tạo trong quá trình dạy học Thường xuyên rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải bài tập sáng tạo là một biện pháp tốt nhất để bồi dưỡng năng lực sáng tạo Qua hoạt động giải bài tập sáng tạo về vật lí sẽ phát hiện học sinh có năng khiếu, tuyển chọn vào các đội tuyển dự thi học sinh giỏi các cấp

1.3.3.3 Các phương án dạy học bồi dưỡng học sinh giỏi [23]

Để phục vụ tốt cho việc giải BTVL, trước tiên giáo viên nên hệ thống lại các kiến thức có liên quan, bổ sung những kiến thức HS chưa được học và các công thức toán học thường được sử dụng trong khi giải BTVL

Theo [23] qui trình giải một BTVL thực chất là qui trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem xét hiện tượng vật lý được đề cập và dựa trên kiến thức vật lý toán học để suy nghĩ tới những mối quan hệ có thể có của cái đã cho và cái đi tìm sao cho có thể thấy được cái phải tìm có thể liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho Từ đó tìm

ra mối liên hệ tường minh giữa cái cần tìm với cái đã biết, tức là tìm được lời giải

Từ đó, sơ đồ định hướng chung để giải BTVL gồm:

- Bước 1 Tìm hiểu đầu bài, xác định dữ kiện, ẩn số của bài tập

- Bước 2 Xác lập các mối liên hệ cơ bản giữa các dự liệu đã cho và ẩn số

- Bước 3 Rút ra kết quả cần tìm

- Bước 4 Kiểm tra kết quả, nhận xét, tìm hướng giải khác (nếu có thể) Trong hoạt động dạy bài tập còn tùy thuộc vào đối tượng học sinh và nội dung bài tập, giáo viên có thể đưa ra hệ thống câu hỏi định hướng tư duy phù hợp Việc định hướng quá trình này phải xuất phát từ mục đích sư phạm cụ thể để có thể đưa ra các kiểu hướng dẫn phù hợp và quan trọng nhất là định hướng một cách đúng đắn để đưa

ra được phương pháp cụ thể bằng cách vận dụng các thao tác tư duy để giải quyết BTVL

Ba kiểu định hướng HS giải BTVL: [23]

- Định hướng Angorit (theo mẫu): GV hướng HS vào việc huy động, áp dụng những kiến thức, cách thức hoạt động mà HS đã nắm được hoặc đã được GV chỉ ra một cách tường minh

- Định hướng Ơristic (tìm tòi): GV không chỉ ra cho HS một cách tường minh các kiến thức và cách thức hoạt động mà HS cần áp dụng, GV chỉ đưa ra cho HS những gợi ý sao cho HS có thể tự tìm tòi, huy động và xây dựng những kiến thức, cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận, nghĩa là đòi hỏi HS

tự xác định hành động thích hợp trong tình huống không phải đã quen thuộc đối với

họ

- Định hướng khái quát hóa chương trình: GV gợi ý cho HS tương tự như kiểu định hướng tìm tòi, nhưng giúp HS ý thức được đường lối khái quát của việc tìm tòi giải quyết vấn đề Sự định hướng được chương trình hóa theo các bước dự định hợp lí

GV thực hiện từng bước hướng dẫn HS giải quyết nhiệm vụ

Tùy theo giai đoạn, mục đích, phạm vi của nhiệm vụ và trình độ của HS mà GV lựa chọn và sử dụng kiểu định hướng sao cho phù hợp và đạt kết quả

1.4 Xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi góp phần nâng cao thành tích bồi dưỡng học sinh giỏi

1.4.1 Nội dung của chuyên đề

Nội dung chuyên đề được chia thành 3 phần nhằm đạt mục tiêu kiến thức theo yêu cầu của chuyên đề:

Phần 1: Bổ túc kiến thức ngoài chuẩn, bổ túc kiến thức hỗ trợ, bài tập luyện tập

bổ túc kiến thức;

Phần 2: Bài tập luyện tập nâng cao rèn luyện phát triển kỹ năng;

Phần 3: Bài tập sáng tạo

1.4.2 Quy trình xây dựng chuyên đề bồi dưỡng HSG Vật lý ở trường THPT

Dựa trên mục đích bồi dưỡng, nội dung HSG Vật lí và tiêu chí hệ thống bài tập bồi dưỡng HSG, chúng tôi sử dụng qui trình như đề xuất của Phạm Thị Phú để xây dựng chuyên đề bồi dưỡng HSG vật lý cho mỗi phần, mỗi chương, mỗi chủ đề (sau đây gọi chung là chủ đề) gồm các bước sau đây:

1 Xác định chuẩn kiến thức, kỹ năng của chủ đề (Đây là mức độ tối thiểu của học sinh đại trà, HSG phải đạt vượt chuẩn này ở mức độ khá trở lên)

2 Khảo sát đề thi HSG cấp tương ứng trong 4 năm gần đây của địa phương và của một vài địa phương khác (Cấp tương ứng nghĩa là bồi dưỡng HSG cấp nào thì khảo sát đề thi HSG cấp đó: Đội tuyển HSG Tỉnh thì khảo sát đề thi HSG Tỉnh, ) Qua khảo sát đề thi HSG chúng ta xác định phổ kiến thức của chủ đề được sử dụng trong các đề thi, mức độ vượt khỏi chuẩn của kiến thức và kỹ năng làm cơ sở xác định kiến thức cần bổ túc cho HSG thông qua bài tập nâng cao kiến thức; xác định mức độ phức tạp của bài tập luyện tập nâng cao làm cơ sở thiết kế các kỹ năng cần rèn luyện cho học sinh trong các bài tập luyện tập nâng cao; xác định tần suất và dấu hiệu bài tập sáng tạo được sử dụng

3 Đánh giá kiến thức kỹ năng và năng lực tư duy của đội tuyển HSG (Xác định trình độ hiện thời, đầu vào của đối tượng HSG) nhằm xây dựng bài tập phù hợp với vùng phát triển gần nhất của học sinh được bồi dưỡng

4 Xây dựng mục tiêu dạy học của chuyên đề bồi dưỡng HSG Vật lí trên cơ sở các kết quả của các bước 1, 2, 3 trong quá trình

5 Xây dựng chuyên đề gồm phần kiến thức bổ sung của chủ đề và hệ thống bài tập thỏa mãn các tiêu chí bài tập bồi dưỡng HSG nhằm đạt mục tiêu ở bước 4

6 Xây dựng phương án sử dụng chuyên đề đã xây dựng

7 Thực nghiệm các phương án, đánh giá hiệu quả bài tập đã xây dựng

8 Điều chỉnh, bổ sung bài tập qua từng đợt bồi dưỡng

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ quy trình xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi [28]

Xác định Chuẩn KT-KN trong CT phổ thông

Đánh giá KT-KN

và NLTD của HSG

Khảo sát

đề thi HSG cấp tương ứng

Xây dựng mục tiêu dạy học của chuyên đề

Xây dựng chuyên

đề bồi dưỡng HSG

Xây dựng phương

án sử dụng chuyên đề

Thực nghiệm các phương án

Xây dựng phương án sử

dụng chuyên đề

Có thể điều chỉnh nội dung chuyên đề để đạt mục tiêu

Có thể điều chỉnh phương án sử

dụng chuyên đề để đạt mục tiêu

1.4.3 Các phương án sử dụng chuyên đề nâng cao hiệu quả dạy học

Mục đích của việc xây dựng các chuyên đề nhằm hướng đến việc nâng cao hiệu quả công tác bồi dưỡng HSG Vì vậy theo chúng tôi đề xuất phương án khi sử dụng chuyên đề bồi dưỡng HSG như sau

1.4.3.1 Cung cấp tài liệu về lý thuyết cho học sinh

Các nội dung về kiến thức lý thuyết của chuyên đề (bao gồm cả phần bổ sung kiến thức nâng cao và phần bổ túc toán học) được cung cấp cho học sinh tự nghiên cứu Đây cũng là xu thế chung về việc hướng dẫn học sinh tự nghiên cứu tài liệu Để thực hiện yêu cầu này khi biên soạn tài liệu đòi hỏi phải biên soạn chi tiết, dễ hiểu phù hợp với đối tượng học sinh giỏi

1.4.3.2 Hướng dẫn học chuyên đề tại lớp

Sau khi học sinh nghiên cứu tài liệu bằng phương pháp tự học, học sinh bắt đầu hình thành các kiến thức về lĩnh vực học tập của mình Giáo viên tiến hành hướng dẫn học sinh thêm các nội dung trọng tâm bao gồm:

Giải các bài tập minh họa kiến thức và bổ sung kiến thức: qua các bài tập ở lớp

HS được bồi dưỡng hầu hết các kỹ năng để giải các dạng bài tập và xử lý các phép toán phức tạp, kỹ năng thực hành ở những bài tập thiết kế chế tạo… Bài tập được GV sử dụng giảng dạy tại lớp là những bài tập có tính đa dạng, độ khó cao, mang tính sáng tạo đồng thời cũng có những bài tập tổng quát có angôrit giải Dưới sự hướng dẫn của

GV thông qua các CH định hướng và khả năng tự lực HS tiến hành giải bài tập tìm kết quả

- Bài tập tự giải – tự kiểm tra: bao gồm bài tập vận dung kiến thức đã học và bài tập luyện tập nâng cao, bài tập sáng tạo

1.4.3.3 Luyện tập giải bài tập cá nhân tại nhà

Trong lúc học ở nhà, GV chuyển giao cho HS những bài tập luyện tập nội dung các bài tập này có thể nâng cao nhưng ngược lại HS đã được cung cấp tài liệu, angôrit giải hoặc hệ thống CH định hướng tư duy Trên cơ sở đó HS với năng lực tự học kết hợp cùng với các thao tác tư duy để hoàn thành bài tập được giao

Trong hoạt động này không có sự hướng dẫn trực tiếp và giám sát của GV nên

HS phải phát huy hết năng lực tự học của mình, vì vậy qua hoạt động này HS được rèn luyện năng lực tự học rất cao, cho nên trong quá trình bồi dưỡng GV không nên xem

nhẹ GV định thời gian để hoàn thành bài tập có thể trong ngày, trong tuần, sau khi HS giải bài tập xong thì GV kiểm tra và chỉnh sửa cho hoàn chỉnh

1.4.3.4 Kiểm tra đánh giá sau khi học chuyên đề

Sau khi tiến hành dạy các chuyên đề giáo viên nên dành thời gian để kiểm tra đánh giá và bổ sung các thiếu sót Để tăng hiệu quả công tác kiểm tra giáo viên nên kiểm tra thông qua việc giải các bài tập dưới dạng đề thi chọn đội tuyển để tạo động lực cho học sinh trong quá trình giải bài tập

Đề thi tuyển chọn HSG phải đạt những yêu cầu sau:

- Bài tập của đề thi phải đảm bảo độ khó nhưng không vượt ra ngoài nội dung của chương trình đã nêu trong quy chế của kỳ thi

- Bài tập của đề thi luôn mang tính sáng tạo

- Mức độ phân hóa cao

Trong chương 2 chúng tôi xây dựng 3 đề thi bao gồm + Đề thi đánh giá đội tuyển học sinh giỏi (thực hiện trước khi bồi dưỡng chuyên đề) + Đề thi khảo sát đội tuyển HSG giữa kì (thực hiện vào giữa kì bồi dưỡng chuyên đề) + Đề thi khảo sát đội tuyển HSG cuối kì (thực hiện vào cuối kì bồi dưỡng chuyên đề)

Kết luận chương 1

Bồi dưỡng HSG nhằm hướng tới mục tiêu đào tạo nhân lực và bồi dưỡng nhân tài Công tác bồi dưỡng HSG không chỉ là mối quan tâm của các trường chuyên mà là vấn đề chung của các trường THPT hiện nay Việc tham gia vào đội tuyển HSG ở các trường là động lực để các em có năng khiếu trên các lĩnh vực phấn đấu và nơi để các

em có thể thực hiện được phần nào ước mơ của mình

Công tác bồi dưỡng HSG không chỉ cung cấp kiến thức, kỹ năng cho các em mà còn phải hướng tới phát triển các phẩm chất năng lực của đội ngũ học sinh giỏi Phương pháp tốt nhất để bồi dưỡng năng lực tự học cho đối tượng học sinh giỏi là xây dựng các chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi

Việc xây dựng chuyên đề bồi dưỡng HSG còn là một hình thức nâng cao tinh thần tự học, tự bồi dưỡng cho đội ngũ cán bộ giáo viên Trong quá trình xây dựng chuyên đề giáo viên phải tự nghiên cứu và tự sưu tầm tài liệu Ngoài ra giáo viên còn phải xây dựng hệ thống các câu hỏi định hướng, hệ thống các bài tập phục vụ kiểm tra đánh giá

Vì thế, việc xây dựng tài liệu dạy học trong công tác bồi dưỡng HSG thực chất là xây dựng tài liệu dạy học theo yêu cầu phân hóa, phải chú ý phát triển được các thuộc tính của nhân cách là trí thông minh, sự sáng tạo, kích thích sự đam mê, yêu thích bộ môn và các năng lực tư duy

Chúng tôi nghĩ rằng trong công tác quản lý phải động viên, khuyến khích GV xây dựng tài liệu dạy học cho HSG Trên cơ sở đánh giá chính xác năng lực HS ở từng địa phương để tổ chức cho GV các môn chuyên xây dựng tài liệu dạy học bồi dưỡng HSG cho phù hợp

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ VỀ TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ LỚP 11 THPT 2.1 Phân tích nội dung phần từ trường, cảm ứng điện từ thuộc chuẩn KT-KN vật

lý 11 THPT 2.1.1 Nội dung dạy học của chương từ trường Vật lý 11 THPT theo chuẩn kiến thức - kỹ năng [19]

Khái niệm từ trường

Từ trường tồn tại trong không gian có các điện tích chuyển động (xung quanh dòng điện hoặc nam châm)

Lí thuyết và thực nghiệm đã chứng tỏ rằng xung quanh điện tích chuyển động có

từ trường Tính chất cơ bản của từ trường là nó gây ra lực từ tác dụng lên một nam châm hay một dòng điện đặt trong nó

Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam-Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó

Lực từ

Thực nghiệm chứng tỏ rằng: Một đoạn dây dẫn có chiều dài l và dòng điện I chạy

qua, được đặt trong từ trường đều thì chịu tác dụng của lực từ Fur

có điểm đặt tại trung điểm đoạn dây, có phương vuông góc với đoạn dây và đường sức từ, có chiều tuân

theo quy tắc bàn tay trái, và có độ lớn tính bằng công thức: F = BIlsin trong đó,  là góc tạo bởi đoạn dây dẫn và đường sức từ; I là cường độ dòng điện chạy trong đoạn dây, B là hệ số tỉ lệ chỉ phụ thuộc vào vị trí đặt đoạn dây

Quy tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái sao cho đường sức từ hướng vào lòng bàn

tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của dòng điện trong dây dẫn, khi đó chiều ngón cái choãi ra chỉ chiều của lực từ F

ur

Véc tơ cảm ứng từ

Ta gọi vectơ cảm ứng từ Bur

tại một điểm đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực lên dòng điện là một vectơ :

Có hướng trùng với hướng của đường sức từ trường tại điểm đó ;

Có độ lớn là

lsin

FBI

 , trong đó l là chiều dài của một đoạn dây dẫn ngắn có

cường độ dòng điện I đặt tại điểm xác định trong từ trường và vuông góc với các đường sức từ tại điểm đó

Trong hệ SI, lực từ F đo bằng N, cường độ dòng điện I đo bằng A, chiều dài đoạn

dây điện l đo bằng m, thì đơn vị của cảm ứng từ là tesla (T)

Nguyên lí chồng chất từ trường:

Giả sử hệ có n nam châm (hay dòng điện) Tại điểm M, từ trường chỉ của nam châm thứ nhất làB1

ur, từ trường chỉ của nam châm thứ hai làB2

ur, từ trường chỉ của nam châm thứ n là Bn

ur Gọi B

ur

là từ trường của hệ tại M, thì:

Bur  Bur Bur  Bur

Cảm ứng từ của dòng điện thẳng dài

Các đường sức từ của dòng điện thẳng là các đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện Tâm của các đường sức từ là giao điểm của mặt phẳng đó và dây dẫn

Chiều của các đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải : Giơ ngón cái của bàn tay phải hướng theo chiều dòng điện, khum bốn ngón kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay đến các ngón là chiều của đường sức từ

Độ lớn cảm ứng từ tại một điểm cách dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I một khoảng r trong chân không được tính bằng công thức : 7I

B 2.10

r



trong đó, I đo bằng ampe (A), r đo bằng mét (m), B đo bằng tesla (T)

Vectơ cảm ứng từ Bur

có hướng trùng với hướng của đường sức tại một điểm trong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài

Cảm ứng từ của dòng điện tròn

Đường sức từ ở gần dây dẫn là các đường cong khép kín bao quanh dây dẫn và đường sức từ tại tâm vòng tròn là đường thẳng vuông góc với mặt phẳng vòng tròn Chiều các đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải : Khum bàn tay phải theo vòng dây của khung sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều

dòng điện trong khung, ngón cái choãi ra chỉ chiều các đường sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện

Độ lớn cảm ứng từ ở tâm của dòng điện tròn bán kính R, gồm N vòng dây có dòng điện I chạy qua, đặt trong không khí, được tính theo công thức : B 2 10 7NI

R



 trong đó, R đo bằng mét (m), I đo bằng am-pe (A), B đo bằng tesla (T)

Vectơ cảm ứng từ Bur

có hướng trùng với hướng của đường sức tại tâm của dòng điện tròn

Cảm ứng từ của ống dây mang dòng điện thẳng dài

Bên trong ống dây, các đường sức từ song song với trục ống dây và cách đều nhau Nếu ống dây đủ dài (chiều dài rất lớn so với đường kính của ống) thì từ trường bên trong ống dây là từ trường đều Bên ngoài ống, đường sức từ có dạng các giống như ở nam châm thẳng

Chiều các đường sức từ được xác định như dòng điện tròn Có thể coi như ống dây có hai cực : đầu ống mà các đường sức từ đi ra là cực Bắc, đầu kia là cực Nam

Độ lớn cảm ứng từ B trong lòng ống dây dài l, có N vòng dây và có dòng điện I

chạy qua, được tính bằng công thức : 7N

Lực Lo-ren-xơ

Lực từ tác dụng lên hạt mang điện tích chuyển động trong từ trường gọi là lực Lo-ren-xơ Lực Lo-ren-xơ do từ trường có cảm ứng từ Bur

tác dụng lên một hạt có điện tích q chuyển động với vận tốc vr

: + Có phương vuông góc với vr

và Bur

; + Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của v

r khi q0 > 0

và ngược chiều vr

khi q0 < 0, khi đó chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra;

+ Có độ lớn : f  q vB sin, trong đó  là góc hợp bởi vr

và B

ur

Chiều của lực Lo-ren-xơ tuân theo quy tắc bàn tay trái

Khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường

Độ lớn momen của lực từ (đặc trưng cho tác dụng làm quay khung) được tính

theo công thức : M = IBSsintrong đó, S là diện tích mặt phẳng khung,  là góc tạo bởi vectơ cảm ứng từ Bur

và vectơ pháp tuyến nr

với mặt phẳng khung dây

2.1.2 Nội dung dạy học của chương cảm ứng điện từ Vật lý 11 THPT theo chuẩn kiến thức - kỹ năng [19]

Định luật Len-xơ xác định chiều của dòng điện cảm ứng: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông đã sinh ra nó

Định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ: Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch: ec k

t



 Trong hệ SI, hệ số tỉ lệ k=1 Nếu để ý đến chiều của dòng điện cảm ứng theo định luật Len-xơ ta có: ec  

ttrong đó  là từ thông qua diện tích giới hạn bởi vòng dây

Hệ thức tính độ lớn của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn l chuyển

động ec B v sinl  trong đó,  là góc giữa vr vàBr (v

r

và B

urvuông góc với đoạn dây)

Độ tự cảm L (hệ số tự cảm) của mạch điện là đại lượng đo bằng thương số

i

 với  là từ thông qua diện tích của mạch do dòng điện i chạy trong mạch sinh ra: L=

i



Trong hệ SI, cường độ dòng điện i tính bằng A, từ thông  tính bằng Wb, độ tự cảm tính bằng henri (H)

Năng lượng từ trường trong ống dây, có hệ số tự cảm L, khi có dòng điện cường

độ i chạy qua, là: 1 2

W = Li2

2.2 Phân tích một số đề thi chọn học sinh giỏi các cấp từ năm 2011 đến năm 2015 2.2.1 Đề thi học sinh giỏi quốc gia[29]

Quá trình phát hiện và công nhận là HSG cấp quốc gia phải trải qua hai kỳ thi đó

là kỳ thi HSG vòng tỉnh, thành phố và vòng quốc gia được tổ chức chỉ một lần trong năm

Qua tìm hiểu và nghiên cứu các Công văn của Bộ GD&ĐT về công tác thi HSG quốc gia và các đề thi HSG quốc gia môn vật lý từ năm 2012 đến năm 2015 (Xem phụ lục 1, trang PL9 đến trang PL15), chúng tôi nhận thấy rằng:

- Về cấu trúc: Có sự thay đổi trong những năm gần đây

+ Năm 2012: thi trong hai ngày thi viết đề thi cho mỗi ngày gồm 5 câu trong thời gian làm bài 180 phút

+ Năm 2013-2015: thi trong ba ngày ngày thứ nhất và thứ hai thi viết đề thi cho mỗi ngày gồm 5 câu trong thời gian làm bài 180 phút; ngày thứ ba học sinh làm bài thi thi thực hành mỗi bài thi thường thực hiện trong 90 phút

- Về nội dung: Các đề thi HSG quốc gia gồm toàn bộ nội dung các phần của vật

lý: Cơ, Nhiệt, Điện, Quang, Vật lý hiện đại và bài tập thí nghiệm

Trong đó phần Điện gồm:

+ Điện học (Tĩnh điện, Dòng điện không đổi, Dòng điện trong các môi trường) + Điện từ học (Bài tập liên quan đến từ trường và cảm ứng điện từ)

+ Điện xoay chiều Để đánh giá tần suất bài tập liên quan đến từ trường và cảm ứng điện từ trong đề thi HSG quốc gia chúng tôi căn cứ vào tỷ trọng bài tập liên quan đến từ trường và cảm ứng điện từ: Tỷ số giữa điểm dành cho bài tập có kiến thức phần liên quan đến từ trường và cảm ứng điện từ so với tổng số điểm bài thi

Bảng 1 Tỷ trọng và tần suất bài tập về từ trường và cảm ứng điện từ trong đề thi

HSG quốc gia

Năm Ngày thi

Số câu trong đề

Bài tập có liên quan về từ trường và

cảm ứng điện từ

Số câu Số điểm/

Tổng điểm Tỷ lệ

2012

Ngày 1(180’) 5 1 4/20 20% Ngày 2(180’) 5 1 4/20 20%

2013

Ngày 1(180’) 5 1 4,5/20 22,5% Ngày 2(180’) 5 1 4/20 20% Ngày 3(90’) Bài thi thực hành

2014

Ngày 1(180’) 5 1 4/20 20% Ngày 2(180’) 5 1 4/20 20% Ngày 3(90’) Bài thi thực hành

2015

Ngày 2(180’) 5 1 4/20 20% Ngày 3(90’) Bài thi thực hành

HSG quốc gia 2012 - 2015 gồm:

+ Bài tập về chuyển động của hạt trong từ trường có cảm ứng từ biến đổi trong không gian theo một số hàm số toán học

+ Bài tập về dòng điện tự cảm trong ống có độ tự cảm thay đổi, bài tập về hỗ cảm phải sử dụng kiến thức ngoài chương trình hỗ cảm

+ Bài tập sử dụng các phép tính vi phân, tích phân, phải bổ túc kiến thức tích phân vi phân

2.2.2 Đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh (tỉnh Hà Tĩnh) [29]

Qua khảo sát đề thi tuyển chọn HSG Vật lý 11 tỉnh Hà Tĩnh trong những năm từ

2011 đến 2015 (xem phụ lục 1, trang PL1 đến trang PL1 ) chúng tôi nhận thấy như sau:

Về cấu trúc: Đề thi HSG vòng tỉnh của tỉnh Hà Tĩnh thường có 5 câu mỗi câu 5

điểm và thời lượng làm bài 180 phút cụ thể như sau

Tổng số câu trong

Số câu về từ trường

Tỉ lệ số điểm 3/20=15% 4/20=20% 3/20=15% 5/20=25% 3/20=15%

Như vậy trong 5 năm liền các đề thi chọn HSG tỉnh Hà Tĩnh số lượng bài tập từ trường và cảm ứng từ chiếm 1 câu trong tổng số 5 câu của đề với tỉ lệ số điểm vào khoảng 15-25%

-Về nội dung: Đề thi HSG tỉnh Vật lý lớp 11 các năm có nội dung gồm các phần:

Cơ, Nhiệt, Điện, Quang

Trong đó phần Điện gồm:

+ Điện học (Tĩnh điện, Dòng điện không đổi, Dòng điện trong các môi trường) + Điện từ học (Bài tập về từ trường và cảm ứng điện từ)

Nhìn chung đề thi tuyển chọn HSG cấp tỉnh Hà Tĩnh hiện nay chú trọng vào bài tập lý thuyết và vận dụng giải các bài tập đòi hỏi HS phải tư duy tương đối cao, trong những năm gần đây đã bổ sung thêm các bài tập về thiết kế, nêu phương án thí nghiệm

- Về loại bài tập: Đề thi HSG tỉnh trong đa phần tập trung vào dạng bài tập luyện

tập nâng cao và bài tập sáng tạo

- Về phổ kiến thức: Các bài tập về từ trường và cảm ứng điện từ của vật lí 11

chủ yếu nằm trong chuẩn KTKN, ít vượt khỏi chuẩn KTKN

2.3 Xây dựng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí về từ trường và cảm ứng điện từ lớp 11 THPT

2.3.1 Bổ túc các kiến thức 2.3.1.1 Bổ túc các kiến thức vật lí

* Từ trường của một số mạch điện đơn giản [8]

Cảm ứng từ gây ra bởi một đoạn dòng điện thẳng:

+ Phương: Vuông góc với mặt phẳng hình vẽ

+Chiểu theo quy tắc nắm tay phải + Độ lớn:

7

0 (cos 1 cos 2) (cos 1 cos 2)

104

Công của lực từ: A=I(m2-m1)

* Khái niệm về hỗ cảm [8]: Hiện tượng phát sinh suất điện động cảm ứng trong

1 mạch kín khi dòng điện trong một mạch khác biến thiên

+ Xét hai mạch kín gần nhau

12: Từ thông của mạch kín 1 gửi qua mạch kín 2: 12 = M12 I1

21: Từ thông của mạch kín 2 gửi qua mạch kín 1

21 = M21 I2 Đã có M12 = M21 = M M: Cùng đơn vị L: Henry

Ta có:

t

IMt

1 12

2 21

* Sự bảo toàn từ thông đối với mạch điện siêu dẫn

Ta đi chứng minh rằng đối với mạch điện siêu dẫn thì từ thông tổng cộng đi qua diện tích của mạch được bảo toàn:

Xét một vòng dây siêu dẫn đặt trong từ trường ngoài biến thiên, trong vòng dây

có một dòng điện cảm ứng, dòng điện này lại sinh ra một từ trường riêng Vậy từ thông qua diện tích vòng dây là do hai từ trường tạo ra: từ trường ngoài và từ trường của dòng điện cảm ứng

Suất điện động cảm ứng trong vòng dây là: e c d

Kết luận: Từ thông qua diện tích vòng dây siêu dẫn được bảo toàn

2.3.1.2 Bổ túc kiến thức toán

* Khái niệm đạo hàm

Cho hàm số y f x  xác định trên khoảng (a,b) và x0 a b, Nếu tồn tại giới hạn hữu hạn    

0

0 0

 thì giới hạn đó được gọi là đạo hàm của hàm số y f x  tai

điểm x0 và kí hiệu là f ' x0 hoặc ( y x' 0 ) tức là:      

0

0 0

0 0 0

lim )

( ) (

lim )

(

0 x x

x f x f x

x f x x

f x

f

x x

Một số ý nghĩa vật lí của đạo hàm sử dụng trong chương cảm ứng điện từ:

Biểu thức suất điện động cảm ứng là:

* Một số dạng phương trình vi phân thường gặp

- Phương trình vi phân cấp 1 với biến số phân li

+ Dạng tổng quát: f x dx1   f2  y dy

Chú ý rằng ở vế trái chỉ chứa biến x và vi phân của nó, ở vế phải chỉ chứa biến y

và vi phân của nó + Phương pháp giải: Lấy tích phân hai vế theo hai biến độc lập x và y

- Phương trình vi phân tuyến tính cấp 2 thuần nhất, khuyết y’

+ Dạng tổng quát của phương trình vi phân tuyến tính cấp 2

Nghiệm tổng quát: y  A cos   x   

* Định nghĩa nguyên hàm

Cho hàm số f x( ) xác định trên K (K là đoạn, khoảng, nửa khoảng) Hàm số

( )

F x được gọi là nguyên hàm của hàm số f x( ) trên K, nếu F x'( ) f x( ), với mọi xK

* Định nghĩa tích phân

Cho hàm f x( ) liên tục trên khoảng K và a, b là hai số bất kỳ thuộc K Nếu F x( )

là một nguyên hàm của f x( ) thì hiệu số F b( )F a( )được gọi là tích phân của f x( ) từ

2.3.2 Các bài tập tập dượt cho phần bổ túc kiến thức

Bài tập 1 Hai vòng dây dẫn phẳng hình

tròn, tâm O1 và O2 (O1O2=a)đồng trục, bán kính R1 và R2 (R1, R2<<a) Tính hệ số hỗ cảm

giữa chúng?

O2

O1

a Hình 1.1

Hướng dẫn giải:

Đây là dạng bài tập sử dụng kiến thức bổ sung hỗ cảm và công thức tính cảm ứng từ trên trục của vòng dây nên học sinh chỉ sử dụng linh hoạt các công thức đã được bổ túc ở phần kiến thức là có thể giải được

Giả sử cường độ dòng điện chạy qua vòng dây 1 là I1 Dòng điện này gây ra tại

I R B

I R B

Bài tập 2 Hai vòng dây siêu dẫn khép kín có hệ số tự cảm 2L (vòng dây thứ

nhất) và L (vòng dây thứ hai) được lồng vào một thanh trụ không có từ tính, mặt phẳng của mỗi vòng được giữ cho vuông góc với trục của thanh (Hình 2.1) Vòng thứ nhất được giữ cố định ở vị trí A, vòng dây thứ có thể trượt không ma sát dọc theo thanh Ban đầu có dòng điện cường độ I trong vòng dây thứ nhất, vòng thứ hai ở rất xa vòng thứ nhất và không có dòng điện Người ta đưa vòng thứ hai lại gần vòng thứ nhất, tới vị trí B, khi đó cường độ dòng điện I2 trong vòng thứ hai Hãy tính hệ số hỗ cảm M giữa hai vòng dây biết I=2I2[8]

Câu hỏi định hướng tư duy:

C1: Khi hai vòng ở rất xa nhau thì từ thông gửi qua mỗi vòng dây bằng bao nhiêu?

C2: Khi hai vòng ở gần nhau thì từ thông gửi qua mỗi vòng dây bằng bao nhiêu? C3: Mối liên hệ từ thông gửi qua mỗi vòng dây trong các trường hợp trên như thế nào?

Hướng dẫn giải:

Khi đưa vòng dây thứ 2 lại gần vòng dây thứ nhất thì dòng điện cảm ứng trong vòng dây thứ 2 sẽ ngược chiều với dòng điện cảm ứng trong vòng dây thứ nhất để tạo ra lực đẩy chống lại quá trình đưa vòng dây thứ 2 lại gần vòng 1 Khi vòng dây thứ 2 còn xa vòng dây thứ nhất thì từ thông gửi qua vòng dây thứ nhất là 2LI, còn từ thông qua vòng dây thứ 2 bằng 0 Khi vòng dây ở vị trí B, từ thông gửi qua vòng 1 là 2LI1-MI2, còn từ thông gửi qua vòng 2 là LI2-MI1

Vì các vòng dây có điện trở bằng không nên suất điện động cảm ứng phải bằng không, nghĩa là từ thông gửi qua mỗi vòng dây có giá trị không đổi:

2LI=2LI1-MI2 (2.1) 0= LI2-MI1 (2.2)

Bài tập 3 Hai vòng dây siêu dẫn khép kín có hệ số tự cảm 2L (vòng dây thứ

nhất) và L (vòng dây thứ hai) được lồng vào một thanh trụ không có từ tính, mặt phẳng của mỗi vòng được giữ cho vuông góc với trục của thanh (Hình 3.1) Vòng thứ nhất được giữ cố định ở vị trí A, vòng dây thứ có thể trượt không ma sát dọc theo thanh Ban đầu có dòng điện cường độ I=1A trong vòng dây thứ nhất, vòng thứ hai ở rất xa vòng thứ nhất và không có dòng điện Người ta đưa vòng thứ hai lại gần vòng thứ nhất, tới vị trí B, khi đó cường độ dòng điện I2=0,5A trong vòng thứ hai Hãy xác định cường độ dòng điện I1 trong vòng dây thứ nhất; công cần thiết để đưa vòng dây

thứ hai như trên

Hình 2.1

Thay (3.2) vào (3.1) ta được: 2

1

0,51,11

1.22

dây được uốn thành 1 vòng tròn bán kính 1,5 cm Cho dòng điện I=3A chạy qua dây Tìm B tại tâm O của vòng tròn trong 2 TH:

a Cả đoạn dây dẫn đồng phẳng

b Đoạn dây thẳng vuông góc với mặt phẳng của khung dây tròn

Câu hỏi định hướng tư duy:

C1: Hãy xác định phương chiều, độ lớn cảm ứng từ do vòng dây

và do dây dẫn thẳng dài gây ra tại tâm O?

C2: Trong các trường hợp này phương chiều độ lớn cảm ứng từ tổng hợp được xác định như thế nào?

+ Có phương vuông góc với mặt phẳng chứa vòng dây + Có chiều: Hướng từ sau ra trước

1

32.10 2.10 4.10 ( )

- Cảm ứng từ do vòng dây gây ra tại tâm:

+ Có phương vuông góc với mặt phẳng chứa vòng dây + Có chiều: Hướng từ trước ra sau

- Cảm ứng từ tổng cộng gây ra tại tâm:

+ Có phương vuông góc với mặt phẳng chứa vòng dây + Có độ lớn: B=B2-B1=12,56.10-5-4.10-5=8,56.10-5 (T) + Có chiều: Hướng từ trước ra sau theo chiều của B2 (vì B2 lớn hơn B1)

b Đoạn dây thẳng vuông góc với mặt phẳng của khung dây tròn

- Cảm ứng từ tổng cộng gây ra tại tâm:

4.10

12,56.10

      

Bài tập 5 Hai vòng dây dẫn tròn bán kính R = 10cm có tâm trùng nhau đặt

vuông góc nhau Cường độ trong hai dây I1=I2=I=2A Tìm Btại tâm O của hai vòng dây

Câu hỏi định hướng tư duy:

C1: Hãy xác định phương chiều, độ lớn cảm ứng từ do vòng dây và do dây dẫn thẳng dài gây ra tại tâm O?

C2: Trong các trường hợp này phương chiều độ lớn cảm ứng từ tổng hợp được xác định như thế nào?

Bài tập 6 Một ống dây dài 25cm có 120 vòng dây, bên trong đặt 1 kim nam

châm ở vị trí cân bằng theo phương nằm ngang Trục ống dây vuông góc với trục nam châm Cho dòng điện 0,2A đi qua ống dây Tìm góc quay của kim nam châm cho biết thành phần nằm ngang của địa từ trường là 26 T

Câu hỏi định hướng tư duy:

C1: Vì sao khi có dòng điện nam châm quay?

C2: Khi đó kim nam châm chỉ theo chiều nào?

Hướng dẫn giải:

Từ trường Bd của ống dây cùng phương với trục ống dây, do đó vuông góc với trục nam châm, tức là vuông góc với thành phần nằm ngang B0 của từ trường trái đất Kim nam châm sẽ nằm theo phương của B là từ trường tổng hợp của B0 và Bd Vậy kim nam châm đã quay một góc = 

Cảm ứng từ bên trong ống dây:

Bài tập 7

Hãy tính từ trường tạo ra tại điểm O, là tâm của hình chữ nhật ABCD, trong các trường hợp sau đây: Mỗi nửa vòng tròn có bán kính a ta sẽ đặt DA = BC = 2l cường

độ dòng bằng I (hình 7.1)

Câu hỏi định hướng tư duy:

C1: Các đoạn dây dẫy trong bài toán này có gì đặc biệt?

C2: Tính cảm ứng từ tổng cộng tại tâm O như thế nào?

0I

với

2 2

sin

a l

3 2 2 0

d al

a

I

0 ( ) 2 2 3

l a

al a

l a

l I

Dạng 2: Bài tập về lực từ và lực Lorenxơ

Bài tập 8 Một hạt tích điện bay vào một môi trường có lực cản tỉ lệ với độ lớn

vận tốc hạt Đến khi dừng lại hạt đã đi quãng đường L=10cm (tính từ lúc đi vào môi trường) Nếu trong môi trường đó có đặt một từ trường đều vuông góc với vận tốc hạt thì với vận tốc ban đầu như trước hạt sẽ dừng lại sau khi đi được đoạn đường l1=6cm