Mục đích nghiên cứu
Xây dựng hệ thống BTST chương “Từ trường” Vật lí 11 và đề xuất phương án sử dụng trong dạy học bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh.
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Quá trình dạy học Vật lí ở trường THPT
- Bài tập sáng tạo về Vật lí THPT
- Bài tập sáng tạo chương “Từ trường” Vật lí 11
- Hoạt động giải bài tập sáng tạo của HS lớp 11, THPT.
Giả thuyết khoa học
Xây dựng hệ thống BTST dạy học chương "Từ trường" Vật lý 11 đảm bảo tính khoa học và phù hợp với mục tiêu nội dung giảng dạy sẽ góp phần nâng cao hiệu quả học tập Việc này không chỉ giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách toàn diện mà còn thúc đẩy phát triển tư duy sáng tạo trong quá trình học tập Áp dụng phương pháp giảng dạy khoa học và phù hợp sẽ tạo ra môi trường học tập tích cực, góp phần phát huy khả năng tư duy sáng tạo của học sinh trong môn Vật lý.
Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1 Nghiên cứu phương pháp luận sáng tạo khoa học
5.2 Nghiên cứu lý thuyết bài tập sáng tạo về Vật lí; mối quan hệ giữa BTST với việc bồi dƣỡng tƣ suy sáng tạo cho HS trong dạy học
5.3 Phân tích mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức kỹ năng và nghiên cứu nội dung kiến thức chương “Từ trường” lớp 11 THPT
5.4 Tìm hiểu thực tế dạy học bài tập chương “Từ trường” ở một số trường THPT TP Hồ Chí Minh
5.5 Xây dựng hệ thống các BTST chương “Từ trường” Vật lí 11
5.6 Đề xuất các phương án sử dụng hệ thống BTST đã xây dựng để bồi dƣỡng tƣ suy sáng tạo cho học sinh
5.7 Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT nhằm xác định mức độ phù hợp, tính khả thi và tính hiệu quả của dạy học hệ thống BTST chương Từ trường.
Phương pháp nghiên cứu
6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu các tài liệu về phát triển tƣ duy và năng lực sáng tạo của
HS, bài tập sáng tạo, sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lí
- Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp luận sáng tạo
- Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bài tập Vật lí lớp 11
- Dự giờ, sử dụng phiếu điều tra tìm hiểu đánh giá thực trạng dạy học bài tập Vật lí ở trường THPT
6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm
- Thử nghiệm dạy học theo kết quả nghiên cứu của đề tài ở trường THPT để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài
6.4 Phương pháp thống kê toán học
- Xử lý các số liệu điều tra và các kết quả thực nghiệm sƣ phạm.
Đóng góp của đề tài
- Xây dựng được 22 bài tập bài tập sáng tạo dạy học chương “Từ trường” trong đó có:
+ Bài tập có nhiều cách giải và có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi: 2 bài
+ Bài tập thừa hoặc thiếu dữ kiện: 5 bài
+ Bài tập thí nghiệm: 2 bài
+ Bài tập giải thích một hiện tƣợng : 1 bài
Hệ thống bài tập sáng tạo đi kèm với các câu hỏi hướng dẫn dựa trên nguyên tắc sáng tạo TRIZ giúp phát triển tư duy phản biện và nâng cao năng lực sáng tạo của học sinh.
- Đề xuất được các phương án sử dụng bài tập sáng tạo nhằm bồi dƣỡng tƣ duy sáng tạo
Thiết kế 4 tiến trình dạy học bài tập sáng tạo trong chương “Từ trường” nhằm mục đích phát huy khả năng tư duy sáng tạo của học sinh Các phương án dạy học này được đề xuất dựa trên các chiến lược phù hợp để kích thích sự sáng tạo và tư duy phản biện của học sinh Việc áp dụng các tiến trình này giúp hình thành kỹ năng tư duy linh hoạt, mở rộng khả năng học tập và nâng cao hiệu quả giảng dạy trong môn vật lý Nhờ đó, học sinh không chỉ hiểu sâu về kiến thức lý thuyết mà còn phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề sáng tạo trong thực tiễn.
- Luận văn có thể dùng làm tƣ liệu để phát hiện và bồi dƣỡng học sinh có năng khiếu về Vật lí ở trường THPT
- Nội dung : 3 Chương Chương 1 Bài tập sáng tạo về Vật lí với việc phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh (15 trang)
Chương 2 Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo Chương Từ trường (36 trang)
Chương 3 Thực ngiệm sư phạm (9 trang)
- Tài liệu tham khảo (2 trang)
Cơ sở lý luận của việc xây dựng bài tập sáng tạo về vật lí
Tƣ duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình học vật lí
Tư duy là giai đoạn cao của quá trình nhận thức, đi sâu vào bản chất và phát hiện ra các quy luật của sự vật thông qua các hình thức như biểu tượng, khái niệm, phán đoán và suy luận (Nguồn: Từ điển Tiếng Việt, Hoàng Phê, 1994) This understanding giúp làm rõ vai trò của tư duy trong việc khai thác và nhận diện các quy luật của thế giới xung quanh, từ đó nâng cao khả năng phân tích và suy nghĩ logic.
Tư duy phản ánh thực tế một cách khái quát bằng cách thể hiện những thuộc tính của hiện thực qua các khái niệm, tách rời khỏi các sự vật cụ thể chứa đựng thuộc tính đó Tư duy phản ánh hiện thực một cách gián tiếp, thay thế các hành động thực tế bằng các hành động tinh thần diễn đạt hình ảnh của chúng, giúp giải quyết các nhiệm vụ thực tế thông qua hoạt động tinh thần Điều này dựa trên kiến thức về các thuộc tính và mối quan hệ của sự vật, được củng cố trong các khái niệm.
1.1.2 Những đặc điểm của tƣ duy
Tính "có vấn đề" xuất hiện khi con người đối diện với những hoàn cảnh hoặc tình huống vượt quá khả năng hiểu biết và phương pháp xử lý đã quen thuộc Lúc này, chúng ta rơi vào tình huống có vấn đề, đòi hỏi phải vượt ra khỏi giới hạn kiến thức hiện có để tìm kiếm giải pháp Quá trình này thúc đẩy tư duy sáng tạo và mở rộng kiến thức, giúp con người giải quyết các vấn đề phức tạp một cách hiệu quả.
Tư duy có khả năng khám phá các thuộc tính chung và mối liên hệ mang tính quy luật của nhiều sự vật, hiện tượng, giúp hình thành khả năng khái quát Chính vì vậy, tư duy mang đặc điểm khái quát, phản ánh khả năng tổng hợp và nhận diện các đặc điểm chung trong thực tiễn Khả năng này giúp con người xác định các quy luật và mối liên hệ quan trọng, từ đó đưa ra các nhận định và giải pháp phù hợp trong quá trình lý luận và thực tiễn.
Tư duy có tính gián tiếp ở mức độ nhận thức cảm tính, khi con người phản ánh thế giới qua các giác quan để tiếp nhận hình ảnh cảm tính về sự vật và hiện tượng Con người chỉ có thể tiếp cận các hình ảnh cảm tính này, không thể nhận thức trực tiếp bản chất của sự vật Trong quá trình tư duy, thế giới được phản ánh một cách gián tiếp thông qua ngôn ngữ, giúp mở rộng khả năng hiểu biết và giao tiếp.
Tư duy có mối liên hệ trực tiếp với ngôn ngữ, vì ngôn ngữ được xem là phương tiện chủ đạo để diễn đạt tư duy Trong quá trình tư duy, con người sử dụng hệ thống thông tin ngôn ngữ để thực hiện các thao tác tư duy như hình thành khái niệm, đưa ra phán đoán và suy luận Sản phẩm cuối cùng của quá trình tư duy chính là các khái niệm, phán đoán, suy lý, đều được biểu đạt bằng từ ngữ, câu và các hình thức ngôn ngữ khác.
Tư duy có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính vì chúng liên hệ chặt chẽ và bổ sung cho nhau, chi phối lẫn nhau trong quá trình nhận thức Trong hoạt động nhận thức, nhận thức cảm tính mang tính trừu tượng, tựa như làm nền tảng cho tư duy phát triển Ngược lại, tư duy và kết quả của nó ảnh hưởng đến khả năng cảm giác và tri giác, làm cho khả năng cảm giác của con người trở nên có tính lựa chọn và mang ý nghĩa rõ ràng, góp phần nâng cao hiệu quả nhận thức.
Vật lí là môn khoa học nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên thông qua quan sát và phân tích các hiện tượng phức tạp thành các bộ phận đơn giản Quá trình này giúp xác lập các mối quan hệ định tính và định lượng giữa các hiện tượng và đại lượng vật lí Điều này tạo nền tảng cho việc dự đoán các hệ quả mới, phát triển các lý thuyết mới và vận dụng sáng tạo các kiến thức khái quát từ thực tiễn vào thực hành và công nghệ.
Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chi phối chúng lại rất đơn giản Mỗi hiện tượng thường bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo hoặc nối tiếp, dẫn đến kết quả tổng hợp cuối cùng có thể quan sát rõ Vì vậy, để hiểu rõ tính chất và quy luật của tự nhiên, việc phân tích hiện tượng phức tạp thành các thành phần, bộ phận và giai đoạn bị chi phối bởi một số nguyên nhân chính là rất quan trọng.
Trong quá trình nhận thức vật lý, con người phải sử dụng tổng hợp nhiều hình thức tư duy như tư duy lý luận, tư duy logic và các hình thức đặc thù của vật lý học để nâng cao hiểu biết và phát triển kiến thức khoa học.
Sáng tạo là hoạt động mang lại sản phẩm tinh thần hoặc vật chất mang tính cách tân, có ý nghĩa xã hội và giá trị Đây là quá trình tạo ra những ý tưởng mới, đột phá, góp phần thúc đẩy sự phát triển của xã hội và thúc đẩy đổi mới trong nhiều lĩnh vực khác nhau Sáng tạo không chỉ là khả năng nghĩ ra điều mới lạ mà còn thể hiện ở việc ứng dụng những ý tưởng đó vào thực tế để mang lại lợi ích cho cộng đồng.
Sáng tạo là hoạt động tạo ra bất kỳ cái gì có tính mới và tính ích lợi
"Tính mới" đề cập đến sự khác biệt của đối tượng so với các đối tượng cùng loại ra đời trước đó về mặt thời gian, thể hiển rõ qua sự ra đời của đối tượng tiền thân Trong khi đó, "tính lợi ích" chỉ thể hiện rõ khi đối tượng hoạt động đúng chức năng và phạm vi áp dụng của nó, đảm bảo hiệu quả tối đa Khái niệm "phạm vi áp dụng" xuất phát từ luận điểm triết học "chân lý là cụ thể", nhấn mạnh rằng một kết luận chỉ đúng trong không gian, thời gian, hoàn cảnh và điều kiện cụ thể.
1.1.5 Khái niệm tƣ duy sáng tạo
Tƣ duy sáng tạo là quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề có tính sáng tạo
Theo Rubinski, để bắt đầu quá trình tư duy, cần xác định rõ tình huống "có vấn đề" hoặc "vấn đề", vì đây chính là điều kiện cần thiết để kích hoạt quá trình suy nghĩ Vấn đề hay bài toán chính là đối tượng của tư duy, giúp định hướng và phát triển các giải pháp sáng tạo Việc nhận diện chính xác vấn đề đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình tư duy logic và hiệu quả.
Trạng thái tâm lý lúng túng của con người xuất hiện trong quá trình nhận thức và hoạt động thực tiễn, thể hiện sự mâu thuẫn giữa những gì đã biết và những gì chưa biết Đây là tình huống mà chủ thể hiểu được mục đích cần đạt nhưng lại gặp khó khăn trong việc xác định phương pháp phù hợp để đạt được mục tiêu đó hoặc tối ưu hóa quá trình thực hiện Hiện tượng này phản ánh mâu thuẫn giữa chủ thể và khách thể trong quá trình tiếp cận và giải quyết vấn đề.
Tư duy sáng tạo phát triển theo quy luật từ tiệm cận đến nhảy vọt, giống như mưa dầm thấm lâu và hạt cát nhỏ tích tụ thành bãi phù sa lớn Trong dạy học, việc rèn luyện kỹ năng tư duy sáng tạo giúp học sinh giải quyết tốt các bài tập, vấn đề khó khăn Qua thời gian, học sinh dần tiến tới khả năng điều khiển tư duy sáng tạo một cách tự chủ và hiệu quả.
Sau đây là mô hình quá trình phát triển tư duy sáng tạo theo phương pháp thử và sai theo quan điểm lý thuyết thông tin
1.1.6 Các yếu tố và quá trình tâm lý trong tƣ duy sáng tạo
Cơ sở lý thuyết của bài tập sáng tạo
Quá trình sáng tạo gồm 4 giai đoạn, trong đó giai đoạn khó khăn nhất và đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là từ những sự kiện khởi đầu để đề xuất mô hình giả thuyết và xác định phương án thực nghiệm kiểm tra hệ quả của mô hình đó Trong hai giai đoạn này, không có con đường suy luận logic nào, mà chủ yếu dựa vào trực giác, nhằm thúc đẩy sự hình thành của những phỏng đoán mới và giải pháp sáng tạo chưa từng có, thể hiện rõ hoạt động sáng tạo thực sự.
Dựa trên chu trình sáng tạo khoa học trong Vật lý học, có thể xây dựng các bài tập sáng tạo về Vật lý dựa trên sự tương tự về bản chất của quá trình nhận thức của học sinh và nhà Vật lý học Tuy nhiên, đây vẫn là một khái niệm mới trong lý luận dạy học Vật lý tại Việt Nam, còn chưa được phổ biến và phần lớn các phương pháp còn thiếu hệ thống, gây khó khăn trong việc vận dụng thực tiễn.
Bài tập BTST về Vật lí là dạng bài yêu cầu vận dụng linh hoạt kiến thức do thiếu thông tin đầy đủ về hiện tượng hoặc quá trình vật lí, có những đại lượng Vật lí ẩn dấu và không cung cấp chỉ dẫn trực tiếp hoặc gián tiếp về kiến thức cần thiết Người giải cần phát huy khả năng tư duy sáng tạo,Identifying mới kiến thức, kỹ năng hoặc thái độ ứng xử phù hợp trong các tình huống chưa biết trước Đây là dạng bài tập giúp kiểm tra khả năng suy luận, khám phá kiến thức mới và rèn luyện tư duy độc lập trong học tập Vật lí.
Bài tập sáng tạo được xây dựng nhằm mục đích rèn luyện và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh Các bài tập này thường dựa trên tình huống xuất phát, yêu cầu học sinh đưa ra giả thuyết khi thông tin liên quan đến hiện tượng hoặc quá trình vật lí chưa đầy đủ Bài tập sáng tạo còn giúp học sinh phát hiện những đại lượng ẩn dấu và phân tích điều kiện để giải quyết vấn đề một cách linh hoạt và sáng tạo hơn.
Bài tập không chứa chỉ dẫn trực tiếp hoặc gián tiếp về Angôrit giải hay kiến thức Vật lý cần thiết Đề bài yêu cầu học sinh thể hiện sự nhạy cảm trong tư duy và khả năng tưởng tượng, nhằm phát huy hoạt động sáng tạo Học sinh cần vận dụng linh hoạt kiến thức đã học để giải quyết các tình huống mới, giúp các em phát hiện ra những điều chưa biết hoặc chưa có.
Sơ đồ 1 : Chu trình sáng tạo Đặc biệt, BTST yêu cầu khả năng đề xuất đánh giá theo ý kiến riêng của bản thân HS
Bài tập sáng tạo về Vật lý thường giả định không có đủ thông tin liên quan đến hiện tượng hoặc quá trình vật lý, đồng thời có những đại lượng vật lý bị ẩn dấu Các đề bài này thường không cung cấp trực tiếp hoặc gián tiếp các gợi ý về phương pháp giải hay kiến thức vật lý cần thiết Chính vì vậy, giải quyết các bài tập này đòi hỏi tư duy sáng tạo và khả năng suy luận logic cao của học sinh.
1.2.2 Các dấu hiệu nhận biết BTST về Vật lí
Theo Nguyễn Đình Thước thì BTST có thể dựa vào các dấu hiệu sau :
Dấu hiệu 1 Bài tập có nhiều cách giải
Dạng bài tập BT giúp học sinh hình thành thói quen nhìn nhận vấn đề từ nhiều góc độ khác nhau, phát triển khả năng phân tích đa chiều và lựa chọn giải pháp tối ưu Phương pháp này kích thích sự sáng tạo của học sinh, khuyến khích các em tư duy độc lập và linh hoạt trong quá trình học tập Với việc mở rộng cách tiếp cận, học sinh có thể khám phá nhiều con đường đạt đến mục tiêu, từ đó lựa chọn con đường hiệu quả nhất phù hợp với từng hoàn cảnh.
Dấu hiệu thứ 2 là bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi, gồm nhiều câu hỏi liên tiếp, trong đó câu hỏi đầu tiên là BTLT và các câu hỏi tiếp theo có cùng dạng thức nhưng nội dung đã thay đổi về chất Khi áp dụng phương pháp giải như ban đầu, sẽ gặp khó khăn hoặc bế tắc do sự biến đổi trong nội dung câu hỏi.
Dấu hiệu 3 Bài tập thí nghiệm về VL gồm các bài tập thí nghiệm định tính và bài tập thí nghiệm định lượng
Bài tập thí nghiệm định tính yêu cầu thiết kế phương án thí nghiệm phù hợp với mục đích cụ thể, bao gồm việc thiết kế dụng cụ ứng dụng vật lý hoặc thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn để quan sát và giải thích các hiện tượng xảy ra Trong khi đó, bài tập thí nghiệm định lượng tập trung vào việc đo đạc các đại lượng vật lý, nhằm minh họa và xác nhận các quy luật vật lý thông qua thực nghiệm.
Việc bồi dưỡng tính linh hoạt của tư duy giúp nâng cao khả năng đề xuất các phương án thí nghiệm phù hợp với từng tình huống khác nhau Điều này đảm bảo các giải pháp đo đạc được lựa chọn tối ưu dựa trên các thiết bị thí nghiệm đã cho hoặc khả năng tự tìm kiếm phương pháp phù hợp Khả năng thích ứng linh hoạt trong đề xuất phương án góp phần nâng cao hiệu quả và độ chính xác của quá trình nghiên cứu và đo đạc trong các tình huống đa dạng.
Dấu hiệu 4 Bài tập cho thiếu hoặc thừa các dữ kiện
Tính sáng tạo trong bài toán đòi hỏi học sinh phải nhận biết được sự không bình thường của đề bài, khơi dậy khả năng phân tích và suy nghĩ độc lập Học sinh cần xác định được những mâu thuẫn giữa các dữ kiện đã cho để nhận diện điểm bất thường, từ đó đề xuất các phương án điều chỉnh dữ kiện sao cho phù hợp và hợp lý hơn Việc phát hiện ra các mâu thuẫn giúp mở rộng khả năng tư duy logic và nâng cao khả năng giải quyết vấn đề một cách sáng tạo và hiệu quả.
Việc phân tích kết quả nhận được và đối chiếu với các dữ kiện của bài toán là bước quan trọng để đánh giá chính xác Trong trường hợp bài toán có thừa dữ kiện, việc xác định dữ kiện quan trọng sẽ giúp quá trình giải trở nên hiệu quả hơn Chính quá trình so sánh và phân tích này đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo kết quả đúng và phù hợp với đề bài đặt ra.
Bài tập này giúp phát triển tư duy sáng tạo bằng cách yêu cầu người học tự tìm kiếm dữ liệu qua quan sát, đo đạc và thống kê từ thực tế Việc lập kế hoạch và triển khai thu thập dữ liệu như một công trình nghiên cứu nhỏ mang tính sáng tạo cao Thực hiện các bước này giúp nâng cao khả năng phân tích và giải quyết vấn đề một cách linh hoạt và sáng tạo.
Bài tập sáng tạo về Vật lý là loại bài tập đặt ra các giả thuyết mà chưa có đầy đủ thông tin về hiện tượng hoặc quá trình vật lý, đồng thời ẩn chứa các đại lượng vật lý cần thiết để giải quyết Các đề bài này thường không cung cấp trực tiếp hoặc gián tiếp các chỉ dẫn rõ ràng về phương pháp giải hoặc kiến thức vật lý liên quan, đòi hỏi người học phải tư duy sáng tạo và vận dụng kiến thức để xác định các yếu tố còn thiếu.
Dấu hiệu 5 của bài tập nghịch lý và ngụy biện xuất hiện khi đề bài chứa đựng sự ngụy biện, dẫn đến kết luận mâu thuẫn với thực tiễn hoặc các nguyên tắc, định luật vật lý đã biết Các bài toán này thường xuyên gây ra nghịch lý và làm rõ sự sai lệch trong quá trình phân tích, đồng thời cảnh báo về việc nhận biết các dạng ngụy biện trong đề toán Việc phát hiện các dấu hiệu này giúp người học nhìn nhận rõ hơn về tính hợp lý của các luận đề, đảm bảo sự chính xác trong quá trình giải quyết và áp dụng kiến thức vật lý.
Các dấu hiệu 4 và 5 có tác dụng bồi dƣỡng tƣ duy phê phán, phản biện cho HS; giúp cho tƣ duy có tính độc đáo, nhạy bén
Dấu hiệu 6 Bài toán “hộp đen”
Phương pháp xây dựng BTST về vật lí dựa vào các nguyên tắc của
tiếng việt: “ Lý thuyết các bài toán sáng chế” (Thoery of inventive problem solvingtips)
TRIZ kết hợp chặt chẽ các yếu tố như tâm lý, lôgíc, kiến thức và trí tưởng tượng để thúc đẩy hoạt động tư duy sáng tạo Đây là một khoa học chính xác với lĩnh vực nghiên cứu, phương pháp, ngôn ngữ và công cụ riêng biệt, nhằm tích cực hóa quá trình sáng tạo Dựa vào TRIZ, người ta đã giải quyết thành công các bài tập sáng tạo trong thực tiễn xã hội và phát triển nhiều công trình nghiên cứu, trong đó có việc ứng dụng 40 nguyên tắc sáng tạo của TRIZ vào các môn học như Vật lý học Một số nguyên tắc tiêu biểu như phân nhỏ, tách khỏi, đối xứng, đảo ngược, vạn năng, linh động, cầu tròn hóa, giải thiếu hoặc thừa, đồng nhất, có thể được vận dụng để xây dựng và giải các bài tập sáng tạo về Vật lý, góp phần nâng cao khả năng sáng tạo và tư duy phản biện của học sinh, sinh viên.
1.3 Phương pháp xây dựng BTST về Vật lí dựa vào các nguyên tắc của TRIZ
1.3.1 Các nguyên tắc của TRIZ
Dựa trên 40 nguyên tắc sáng tạo của TRIZ, chúng ta có thể lựa chọn những nguyên tắc phù hợp với nội dung Vật lí của chương trình Vật lí THPT để xây dựng bài tập thực hành sáng tạo Việc áp dụng các nguyên tắc này giúp kích thích tư duy phản biện và sáng tạo của học sinh trong quá trình học tập môn Vật lí Tùy thuộc vào nội dung cụ thể của từng chủ đề, chúng ta có thể lựa chọn những nguyên tắc TRIZ phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy và giúp học sinh hiểu sâu hơn về các khái niệm vật lí Việc vận dụng linh hoạt những nguyên tắc này góp phần tạo ra các bài tập đa dạng, hấp dẫn, phục vụ tốt mục tiêu phát triển tư duy logic và khả năng giải quyết vấn đề của học sinh.
+ Lựa chọn một hoặc một số bài tập cơ sở (có thể bài tập luyện tập hay bài tập sáng tạo);
+ Giải các bài tập cơ sở dạng tổng quát;
+ Phân tích các hiện tƣợng Vật lí, giả thuyết, kết luận cũng nhƣ lời giải và kết quả bài tập;
+ Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để xây dựng các bài tập mới bằng cách trả lời các câu hỏi sau:
Có thể giải bài tập theo các cách khác nhau bằng cách áp dụng nguyên tắc phân nhỏ để phân chia dữ kiện và nguyên tắc linh hoạt trong việc dịch chuyển, thay đổi các phần của đối tượng, nhằm tối ưu hóa quá trình giải bài Việc bỏ bớt hoặc thay đổi dữ kiện của bài tập cũng là một phương pháp hợp lý nhằm điều chỉnh mức độ khó hoặc phù hợp với mục tiêu học tập Ngoài ra, sử dụng nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa giúp thêm vào hoặc loại bỏ dữ kiện một cách linh hoạt, từ đó tạo ra các phương án giải khác nhau phù hợp với từng tình huống cụ thể.
Trong quá trình làm bài tập vật lý, có thể thay đổi các dữ kiện để mô tả hiện tượng vật lý, tuy nhiên, điều này có thể dẫn đến mâu thuẫn với các định luật vật lý đã được xác lập Việc yêu cầu giải bài tập theo cách ngược lại, tức là dựa trên nguyên tắc đảo ngược yêu cầu của đề bài, cũng hoàn toàn có thể thực hiện Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nguyên tắc đảo ngược yêu cầu phải phù hợp với các nguyên tắc chung của vật lý để đảm bảo tính logic và chính xác của kết quả.
Trong quá trình thiết kế bài tập, việc thay đổi các thông số vật lý hóa của đối tượng là cần thiết để tạo ra các bài tập mới phù hợp với mục tiêu học tập Nguyên tắc chính là điều chỉnh các đặc tính như khối lượng, kích thước, trạng thái vật chất hoặc các đặc tính liên quan khác một cách hợp lý để đảm bảo tính đa dạng và phù hợp của bài tập, đồng thời vẫn giữ được tính chính xác về mặt khoa học Việc làm này giúp phát triển khả năng phân tích, tư duy của học sinh, đồng thời mở rộng kiến thức về các đặc tính vật lý của đối tượng.
- Có thể cụ thể hóa bài tập không? (nguyên tắc phân nhỏ)
Bạn có thể chuyển các bài tập thành các bài tập tổng quát hơn để nâng cao khả năng vận dụng và linh hoạt trong giải quyết các bài toán Việc kết hợp các bài tập thành các dạng lớn hơn giúp tối ưu quá trình học tập và tạo ra các bài tập mang tính tổng thể, dễ ứng dụng cho nhiều tình huống khác nhau Ngoài ra, có thể sử dụng các bài tập liên quan khác để xây dựng các bài toán mới, dựa trên nguyên tắc kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc kế cận nhằm chuẩn bị cho các hoạt động tiếp theo một cách hiệu quả.
Bạn có thể làm cho bài tập trở nên dễ dàng hơn bằng cách áp dụng nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa Điều này đòi hỏi tách riêng phần gây phiền phức hoặc tách ra phần duy nhất cần thiết, giúp tập trung vào những yếu tố cốt lõi và loại bỏ những yếu tố không cần thiết Việc tách biệt các phần này giúp giảm bớt sự phức tạp của bài tập và làm cho quá trình giải trở nên đơn giản hơn, đồng thời nâng cao hiệu quả học tập và tư duy logic.
- Bài tập ứng dụng trong thực tiễn nhƣ thế nào? (nguyên tắc vạn năng kết hợp một số chức năng trên đối tƣợng)
- Có thể dùng ứng dụng đó để phát biểu thành bài tập mới không? (nguyên tắc linh động, nguyên tắc kết hợp)
Bài viết đánh giá cao tính sáng tạo của bài tập, nhấn mạnh về sự mới mẻ và lợi ích đã biến đổi so với bài tập cơ sở, đặc biệt dưới góc độ phát triển tư duy sáng tạo và khả năng thực tiễn của học sinh Việc khẳng định tính sáng tạo của bài tập đã xây dựng thể hiện rõ sự đổi mới trong phương pháp giảng dạy, góp phần nâng cao kỹ năng tư duy độc lập và sáng tạo của học sinh.
Có thể sơ đồ hóa các bước theo mô hình sau:
1.3.2 Một số nguyên tắc sáng tạo của TRIZ vào dạy học Vật lí
Theo Phan Dũng, thủ thuật sáng tạo là các thao tác tư duy đơn giản nhưng có hướng đi rõ ràng, giống như những lời chỉ dẫn giúp định hướng suy nghĩ Các thủ thuật này phải đủ mạnh, bền vững theo thời gian và mang tính khách quan cao, được gọi là những nguyên tắc quan trọng trong quá trình sáng tạo và phát triển ý tưởng.
NTST (Các thủ thuật sáng tạo và thao tác tư duy) đóng vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn người giải suy nghĩ và phát triển các kỹ năng tư duy Để xây dựng bài tập tích cực cho dạy học, việc sử dụng các NTST là điều cần thiết, giúp nâng cao hiệu quả giáo dục Tuy nhiên, việc lựa chọn các NTST phải dựa trên nội dung chương trình, đặc điểm tâm sinh lý của học sinh, cũng như khả năng vận dụng linh hoạt các nguyên tắc Chúng tôi đề xuất 10 nguyên tắc quan trọng để chọn lọc các NTST phù hợp, nhằm tối ưu hóa quá trình giảng dạy và học tập.
* Nội dung: - Chia đối tƣợng thành các phần độc lập
- Làm đối tƣợng trở nên tháo lắp đƣợc
- Tăng mức độ phân nhỏ của đối tƣợng
Nguyên tắc TRIZ: câu hỏi định hướng tƣ duy tuy Sáng tạo
Bài tập cơ sở; phân tích hiện tƣợng vật lý; giải bài tập cơ sở dạng tổng quát
Nguyên tắc sáng tạo của TRIZ
BTST Định hướng giải BTST Đánh giá tính sáng tạo của
Tính mới, tính tiện ích
Sơ đồ 2: Mô hình xây dựng và sử dụng BTST trong dạy học
Nguyên tắc này thường được áp dụng trong các trường hợp khó thực hiện các phương pháp "trọn gói", "nguyên khối" hoặc "một lần" nhằm phân chia công việc thành các phần nhỏ hơn phù hợp với năng lực và phương tiện hiện có Phương pháp này giúp việc thực hiện trở nên dễ dàng hơn và linh hoạt hơn trong cuộc sống hàng ngày.
- Nguyên tắc phân nhỏ hay dùng với các nguyên tắc: Kết hợp, linh động (Sẽ trình bày dưới đây)
Ví dụ về tên lửa nhiều tầng cho thấy, mỗi tầng chứa một lượng nhiên liệu nhất định Khi phần nhiên liệu trong một tầng cháy hết, tầng đó tự động tách khỏi tên lửa, giúp quá trình chuyển đổi tăng tốc và hiệu quả bay đạt được tối đa Điều này giúp tên lửa trở nên nhẹ hơn và dễ dàng tiếp tục hành trình tới mục tiêu.
Trong dạy học Vật lý, để giải quyết các bài toán khó một cách hiệu quả, nên chia bài toán thành nhiều giai đoạn hoặc các bài toán phụ (bài toán trung gian), giúp dễ khảo sát và xử lý hơn Khi gặp vấn đề phức tạp, việc tách thành các vấn đề đơn giản hơn sẽ giúp học sinh dễ hiểu và giải quyết nhanh chóng hơn Áp dụng phương pháp này không chỉ nâng cao khả năng tư duy logic mà còn giúp học sinh vượt qua các thử thách trong quá trình học Vật lý một cách tự tin và thành công.
- Nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lí của đối tƣợng
- Thay đổi trạng thái đối tƣợng
- Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc
- Thay đổi độ dẻo, độ cứng
- Thay đổi nhiệt độ, thể tích
Khi điều chỉnh các thông số lý - hóa của đối tượng, cần dựa trên quy luật triết học “Lượng đổi, chất đổi” để tạo ra những tính chất mới mà trước đây đối tượng chưa có Việc thay đổi này giúp mở ra khả năng phát triển và ứng dụng mới phù hợp với yêu cầu thực tiễn Hiểu rõ nguyên tắc này sẽ giúp người nghiên cứu điều chỉnh các yếu tố một cách chính xác, mang lại kết quả tối ưu trong quá trình thay đổi đặc tính của đối tượng.
- Cần khắc phục tính ì tâm lý, quen nhìn đối tƣợng chỉ một trạng thái nào đó hay bắt gặp
Việc sử dụng các trạng thái khác nhau của đối tượng chính thể hiện rõ sự khai thác các nguồn dự trữ có sẵn trong đối tượng Điều này giúp tối ưu hóa khả năng hoạt động của đối tượng bằng cách tận dụng mọi nguồn lực tự nhiên và dự trữ nội tại Nhờ đó, các trạng thái đa dạng của đối tượng góp phần nâng cao hiệu quả và hiệu suất trong quá trình khai thác nguồn dự trữ tồn tại sẵn có.
Ví dụ: Thay đổi áp suất chất khí
Mục tiêu dạy học chương “Từ trường”
Từ trường tồn tại xung quanh các vật dẫn dòng điện như dây dẫn có dòng điện chạy qua, nam châm thẳng, nam châm chữ U và ống dây có dòng điện Từ trường của nam châm thẳng và nam châm chữ U có đặc điểm là các đường sức từ không đều, hình thành các đường cong từ cực này sang cực kia, với hướng từ cực Bắc đến cực Nam của nam châm Đường sức từ của dòng điện thẳng dài có dạng hình tròn xung quanh dây dẫn, tạo thành các vòng tròn đồng tâm với dây dẫn Trong khi đó, từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua có cấu trúc hình tròn đều, giúp tạo ra từ trường ổn định, có ý nghĩa quan trọng trong các ứng dụng kỹ thuật và vật lý Các đặc điểm này giúp nhận biết và mô tả chính xác tính chất của các loại từ trường xung quanh các vật mang dòng điện hoặc nam châm.
- Xác định đƣợc véc tơ lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường đều
- Vận dụng các công thức tính độ lớn của lực từ: F = BIlsin
Chúng tôi xác định độ lớn, phương và chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường do dòng điện thẳng dài gây ra, giúp hiểu rõ ảnh hưởng của dòng điện tới từ trường xung quanh Nhờ đó, ta có thể tính toán chính xác cảm ứng từ tại tâm của dòng điện tròn, xác định hướng và cường độ của từ trường tại trung tâm vòng dây Đồng thời, việc đo đạc và phân tích cảm ứng từ trong lòng ống dây có dòng điện lưu thông giúp hiểu rõ sự phân bố từ trường trong các hệ thống điện và từ Các bước này là cơ sở để ứng dụng kiến thức từ trường trong kỹ thuật điện và thiết kế mạch, nâng cao hiệu quả hoạt động của các thiết bị điện.
- Vận dụng các công thức tính véctơ cảm ứng từ:
+ Từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài r
+ Từ trường gây tại tâm dòng điện tròn
+ Từ trường gây tại một điểm trong lòng ống dây nI
Lực Lorentz tác dụng lên một điện tích q chuyển động trong từ trường đều được xác định bởi độ lớn và phương chiều của nó Độ lớn của lực Lorentz được tính bằng công thức |F| = qvB, trong đó q là điện tích, v là tốc độ của điện tích, và B là cảm ứng từ của từ trường Phương chiều của lực lorentz vuông góc với cả vận tốc của điện tích và đường sức từ, theo quy tắc bàn tay phải Khi điện tích chuyển động trong mặt phẳng vuông góc với đường sức từ, lực Lorentz hướng ra ngoài hoặc vào trong tùy thuộc vào chiều của điện tích và cảm ứng từ Hiểu rõ đặc điểm này giúp xác định chính xác tác dụng của lực Lorentz trong các ứng dụng về điện từ và từ trường.
- Vận dụng các công thức tính độ lớn của lực Lorenxơ: f = q Bv sin
- Phân biệt chất sắt từ cứng và chất sắt từ mềm.
Tóm tắt nội dung cơ bản của phần “ Từ trường”
Chương “Từ trường” trong Vật lí lớp 11 hiện hành có cấu trúc nội dung được tổ chức theo sơ đồ 2.1, giúp hệ thống kiến thức rõ ràng và logic Nội dung chính tập trung vào các khái niệm cơ bản về từ trường, các đặc điểm của từ trường do dòng điện và nam châm tạo ra, cùng các công thức tính lực từ và cảm ứng từ Việc nắm vững cấu trúc này giúp học sinh hiểu rõ mối liên hệ giữa các phần kiến thức, từ đó nâng cao hiệu quả học tập và vận dụng trong các bài tập và thực tế.
Từ trường có nhiều ứng dụng thực tế gần gũi như từ trường của nam châm, dòng điện và các thiết bị liên quan như nam châm điện Trong cuộc sống hàng ngày, từ trường của Trái Đất giúp định hướng compa, còn lực Lorentz được ứng dụng trong ống phóng điện tử để điều khiển dòng electron Lực từ tác dụng lên khung dây nằm trong nguyên lý hoạt động của động cơ điện, góp phần tự nhiên vào các thiết bị điện chạy trong cuộc sống Những kiến thức về từ trường này là nền tảng để học sinh có thể xây dựng các bài tập sáng tạo trong môn vật lý, giúp hiểu rõ hơn về các ứng dụng của điện từ trong thực tiễn.
Véctơ cảm ứng từ của ống dây
Lực từ tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện
Từ trường của trái đất
Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều
TỪ TRƯỜNG Định nghĩa nguồn gốc, tính chất cơ bản Đường sức từ
Véctơ cảm ứng từ Đường sức từ của dây dẫn thẳng Đường sức từ của dây dẫn uốn thành vòng tròn Đường sức từ của ống dây
Từ trường đều Đường sức từ giữa hai nhánh nam châm chữ U
Véctơ cảm ứng từ của dây dẫn thẳng
Véctơ cảm ứng từ của dây dẫn thành vòng tròn
Sơ đồ 2.1 Cấu trúc lôgíc của chương Từ trường
Tìm hiểu thực trạng dạy và học bài tập chương “Từ trường” ở một số trường THPT TP Hồ Chí Minh
số trường THPT TP Hồ Chí Minh
Mục tiêu của nghiên cứu nhằm khám phá thực trạng giảng dạy các bài tập sáng tạo trong môn Vật lý tại một số trường THPT hiện nay, đồng thời đánh giá nhận thức của giáo viên về vai trò và ý nghĩa của các bài tập sáng tạo trong quá trình dạy học Nghiên cứu này giúp làm rõ mức độ tích cực và những ưu điểm của việc sử dụng bài tập sáng tạo để nâng cao hiệu quả học tập của học sinh Thông qua đó, đề xuất các giải pháp nhằm phát huy tối đa tiềm năng của các bài tập sáng tạo trong giảng dạy Vật lý tại các trường THPT.
Phương tiện điều tra: phiếu điều tra (phụ lục 2), tìm hiểu các tài liệu về bài tập Vật lí lớp 11, trao đổi trực tiếp với giáo viên
Thời gian: đầu học kỳ II năm học 2011-2012 Đối tượng: 20 giáo viên trường Trần Quang Khải, Nguyễn Hiền, Nam
Kỳ Khởi Nghĩa và các trường THPT lân cận
Qua quá trình khảo sát thực trạng giảng dạy Vật lí tại một số trường THPT qua phiếu điều tra, các buổi trao đổi trực tiếp và dự giờ các tiết học, tác giả nhận thấy còn nhiều khó khăn và hạn chế trong phương pháp dạy học của giáo viên Nghiên cứu chỉ rõ cần có những giải pháp nâng cao chất lượng giảng dạy Vật lí để thúc đẩy sự hiểu biết và ham học của học sinh Việc đánh giá thực trạng giúp xác định rõ những điểm mạnh, điểm yếu trong quá trình giảng dạy, từ đó đề xuất các hướng phát triển phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy môn Vật lí tại các trường THPT.
2.3.1 Thực trạng xuất bản trên thị trường về bài tập sáng tạo hiện nay nhƣ sau
Trong các sách bài tập Vật lí 11 hiện nay, phần lớn các bài tập chủ yếu đều tập trung vào luyện tập theo các chủ đề và dạng kiến thức cần thiết Tuy nhiên, bài tập bài tập tự luyện theo chuyên đề (BTST) chiếm tỷ lệ rất thấp hoặc gần như không có các ví dụ minh họa rõ ràng Ví dụ, trong sách Bài tập Vật lí 11 nâng cao của Nhà xuất bản Giáo dục, chương Từ trường chỉ có khoảng 1 đến 2 bài tập BTST trong tổng số, gây khó khăn cho học sinh trong việc ôn luyện và nắm vững kiến thức.
Gần 65% giáo viên quan tâm đến việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh, nhưng phương pháp chủ yếu vẫn là hướng dẫn giải các dạng bài tập vật lý từ đơn giản đến phức tạp Nguồn bài tập chủ yếu lấy từ sách giáo khoa và sách bài tập, trong đó 20% giáo viên trả lời có sử dụng bài tập tự tạo (BTST) khá ít, còn lại 80% không có hoặc ít sử dụng BTST Điều này cho thấy đa số giáo viên vẫn chưa phân biệt rõ ràng giữa bài tập luyện tập (BTLT) và bài tập tự tạo (BTST), ảnh hưởng đến công tác phát triển tư duy sáng tạo của học sinh.
Hiện có tới 90% giáo viên chưa tiếp cận đầy đủ phương pháp luận sáng tạo và thiếu tài liệu về TRIZ, dẫn đến nhận thức về khái niệm Bí quyết tư duy sáng tạo (BTST) còn chưa rõ ràng và chưa đầy đủ.
Hệ thống bài tập Vật lý dành cho học sinh hiện nay chủ yếu tập trung vào luyện tập các kỹ năng áp dụng định luật, công thức và giải phương trình toán học Tuy nhiên, đa số các bài tập này chưa kết nối nhiều với thực tế cuộc sống, dẫn đến thiếu sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh Điều này khiến học sinh không cảm thấy thích thú với môn học và chưa nhận thức rõ lợi ích của Vật lý đối với đời sống hàng ngày.
GV thường tập trung vào các biến đổi toán học mà chưa chú trọng phân tích định hướng tư duy giúp học sinh nghiên cứu sâu hơn về bản chất vật lý Điều này thể hiện việc chưa xây dựng thái độ khách quan, tôn trọng tư duy của các em trong quá trình học tập và nghiên cứu vật lý.
BTST chưa được sử dụng phong phú trong các hình thức dạy học khác nhau như dạy bài mới, ôn tập, thí nghiệm thực hành, hoạt động ngoại khóa và bài tập về nhà, làm giảm hiệu quả ứng dụng và đa dạng của phương pháp giảng dạy.
Hệ thống bài tập sáng tạo dạy học chương “Từ trường”
Dây đồng đường kính 0,5mm được phủ một lớp sơn cách điện mỏng để tạo thành ống dây Ống dây gồm 5 lớp nối tiếp sao cho dòng điện trong tất cả các vòng dây của các lớp cùng chiều và các vòng dây của mỗi lớp quấn sát nhau Khi dòng điện cường độ 0,15A chạy qua các vòng dây, ta cần xác định cảm ứng từ bên trong ống dây.
Sử dụng nguyên tắc sáng tạo
- Nguyên tắc kết hợp: ứng dụng của nam châm
Hiện nay, rải đinh trên đường phố gây nguy hiểm cho người tham gia giao thông Trong chương trình “Hoa cuộc sống” của HTV, nhiều tình nguyện viên đã tham gia thu nhặt đinh bằng tay hoặc nam châm, nhưng việc dùng nam châm để nhặt đinh rồi phải gỡ ra bằng tay gây bất tiện và nguy hiểm Một phương án hiệu quả là chế tạo dụng cụ nhặt đinh sử dụng sợi dây đồng dài, thanh thép và nguồn pin hoặc ắc quy để nâng cao hiệu quả và an toàn Đề xuất thiết kế một dụng cụ dựa trên nguyên lý điện từ để nhặt đinh nhanh chóng, sau đó thực hiện thí nghiệm biểu diễn để chứng minh tính khả thi của phương án này.
Sử dụng nguyên tắc sáng tạo
- Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: thay thế việc nhặt đinh bằng các tay bằng dụng cụ có thể nhặt đinh nhờ tác dụng từ
- Nguyên tắc linh động: dụng cụ này có thể vừa hút đinh đƣợc, vừa nhả đinh ra đƣợc nên đó phải là nam châm điện
Câu hỏi định hướng tư duy
- Có thể dùng vật gì nhặt đinh thay cho tay? Vật đó có thể tìm nhặt đinh ngay cả khi ta không nhìn thấy mẫu đinh không?
- Vật ấy có thể thấy và nhặt đinh và nhả đinh ra khi không cần dùng tay gỡ ra hay không?
- Chế tạo vật đó nhƣ thế nào? Vẽ sơ đồ chế tạo và giải thích hoạt động?
- Vật vừa có thể hút nhả đinh là nam châm điện Ta dùng dây dẫn quấn quanh một thanh thép thành một ống dây
Các vòng dây cách điện với nhau và giữa các lớp vòng dây có thể được chèn thêm một lớp giấy cách điện để nâng cao an toàn và độ bền của mạch điện Hai đầu dây dẫn được kết nối với hai cực của pin hoặc ắcquy thông qua một công tắc để kiểm soát dòng điện dễ dàng Khi kết hợp với một nam châm quấn quanh một thanh dài, có thể cầm để nhặt đinh, hệ thống này cho phép nam châm hút đinh khi công tắc bật và tự nhả đinh vào giỏ rác khi tắt, giúp vệ sinh và xử lý vật dụng dễ dàng hơn.
Một ống dây điện trên hình 2.1 bị hút về phía thanh nam châm Hãy chỉ rõ các cực của thanh nam châm (Bài 4.34 trang 49 sách BTVL 11NC)
Sử dụng nguyên tắc sáng tạo
- Nguyên tắc phân nhỏ: chia nhỏ các thành phần cấu tạo trên ống dây
- Nguyên tắc linh động: thay nam châm thẳng thành nam châm chữ U ta chuyển thành BTST 2
Nam châm chữ U bị mất ký hiệu cực Nam và Bắc, gây khó khăn trong việc nhận biết cực của nó Để xác định đúng tên các nam châm này, bạn cần có một dây đồng đủ dài, một ắcquy và một đinh sắt Sử dụng các dụng cụ này, bạn có thể xác định cựcNam và cực Bắc của nam châm chữ U một cách dễ dàng và chính xác, từ đó tiện lợi trong quá trình sử dụng và ứng dụng trong các bài học vật lý hoặc dự án thực hành.
Sử dụng nguyên tắc sáng tạo
- Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: dùng tác dụng từ của dòng điện để nhận biết các cực của nam châm
- Nguyên tắc kết hợp: kết hợp các thành phần của một ống dây mang dòng điện
- Nguyên tắc linh động: có thể nhận biết các cực nam châm bằng tác dụng từ lên dòng điện thẳng hay ống dây
Câu hỏi định hướng tư duy
- Có thể dùng những cách nào để nhận biết cực Nam và cực Bắc của nam châm?
Nam châm có thể tác dụng lên nhiều vật thể như kim loại có từ tính, thép, và các vật dụng inox chứa hợp kim từ tính Khi quan sát tác dụng của nam châm, bạn có thể suy ra chiều của đường sức từ và xác định các cực của nam châm dựa trên hướng hút và đẩy của các vật thể này Bạn hoàn toàn có thể tạo ra các cực của nam châm bằng cách mục tiêu hóa hoặc cắt nhỏ nam châm theo đúng hướng của đường sức từ, từ đó hình thành các cực Nam và cực Bắc rõ ràng.
- Với điều kiện bài toán bạn có thể dùng cách nào?
- Hãy nêu cách tiến hành nhận biết các cực của nam châm và làm thí nghiệm để ghi nhận tên của các cực cho đúng?
- Có thể phân biệt 2 cực của nam châm dựa vào tác dụng của nam châm lên một nam châm khác hay lên dòng điện, hạt mang điện chuyển
Hình 2.2 động Theo đề bài, ta có thể tạo một dòng điện thẳng hay một nam châm để nhận biết các cực của nam châm chữ U
Khi đặt dòng điện vào hai nhánh của nam châm chữ U sao cho dòng điện vuông góc với mặt phẳng chứa các đường từ trường và trục đối xứng của nam châm, ta quan sát được chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây và chiều dòng điện (ra khỏi cực dương của pin) Nhờ vào quan sát này, ta xác định được chiều của đường sức từ, từ đó suy ra cực Nam và Bắc của nam châm theo quy tắc bàn tay trái.
Khi sử dụng dây dẫn quấn quanh lõi thép để tạo thành nam châm điện, dòng điện chạy qua dây dẫn sẽ sinh ra từ trường Áp dụng quy tắc nắm tay phải, chúng ta có thể xác định chiều của từ trường B bên trong lòng ống dây khi biết chiều của dòng điện Điều này giúp xác định rõ các cực Nam và cực Bắc của cuộn dây, từ đó hiểu rõ cách hoạt động của nam châm điện.
- Nếu đặt đầu Nam châm lại gần một cực của nam châm chữ U mà thấy chúng đẩy nhau thì đó phải là cực Nam
Trong trường hợp cả hai đầu ống dây đều bị một cực của nam châm chữ U hút lõi thép, điều này cho thấy từ trường của nam châm chữ U đang tác dụng mạnh mẽ do bản chất hút lõi thép của nam châm Khi từ trường của nam châm điện chưa đủ lớn để vượt qua lực hút này, ta cần tăng cường độ dòng điện để làm mạnh hơn từ trường của nam châm điện, từ đó đẩy lực đẩy thắng lực hút hiệu quả hơn.
Khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD có 200 vòng dây, trong đó cạnh AB nằm ngang và được treo trên lực kế Cạnh AB được đặt trong từ trường đều của một nam châm chữ U, với các đường sức từ nằm ngang, vuông góc với cạnh AB Cạnh AB dài 8cm và nằm giữa hai nhánh của nam châm, tạo điều kiện thuận lợi để quan sát tác dụng của lực từ lên dây dẫn khi dòng điện chạy qua.
Lực kế ban đầu chỉ giá trị 0,3N, sau đó mở dòng điện qua dây dẫn và thu được lực kế lên đến 0,4N, với cường độ dòng điện là 0,5A, cho thấy sự thay đổi của lực tác dụng do hiện tượng cảm ứng từ trong lòng nam châm Dựa trên dữ liệu này, ta có thể xác định cảm ứng từ trong lòng nam châm, góp phần hiểu rõ đặc tính từ trường của vật thể (Hình 2.2)
Sử dụng nguyên tắc sáng tạo
- Nguyên tắc kết hợp: giữa hai nhánh của một nam châm chữ U
Nguyên tắc sử dụng đối tượng trung gian trong đo lường cảm ứng từ dựa trên phương pháp đo lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn khi đặt trong từ trường Để xác định cảm ứng từ, người ta thường sử dụng các dụng cụ đo cường độ dòng điện và đo lực tác dụng lên dây dẫn Phương pháp này giúp đảm bảo độ chính xác trong việc tính toán cảm ứng từ dựa trên nguyên tắc đo lực từ tác dụng lên phần tử dây dẫn trong từ trường.
Để đo độ lớn cảm ứng từ, bạn cần chuẩn bị một nam châm hình chữ U, khung dây, lực kế, ắc quy, ampe kế, các giá đỡ và đồng hồ đo điện đa năng Sử dụng các thiết bị này để thiết lập mồi trường phù hợp, sau đó tiến hành đo cảm ứng từ và phân tích kết quả chính xác Việc sử dụng đồng hồ đo điện đa năng giúp kiểm tra các thông số điện một cách chính xác, đảm bảo độ tin cậy của phép đo cảm ứng từ.
Sử dụng nguyên tắc sáng tạo
- Nguyên tắc kết hợp: kết hợp các dữ kiện có thể đo lực từ lên cạnh khung dây
- Nguyên tắc sử dụng trung gian: Áp dụng nhƣ thế nào?
Câu hỏi đinh hướng tư duy
Bài tập này có điểm gì tương tự với BTCS4 hay không, và liệu có thể áp dụng phương pháp giải của BTCS4 để giải bài tập này không? Việc chuyển đổi sang phương pháp của BTCS4 chỉ áp dụng được khi các yêu cầu và đặc điểm của bài tập phù hợp, đồng thời cần áp dụng đúng quy trình và kỹ thuật của BTCS4 để đạt hiệu quả tối ưu.
- Từ trường giữa hai nhánh cuả nam châm là từ trường đều Muốn đo
B ta có thể dùng công thức sin
Chúng ta có thể sử dụng lực kế để đo lực từ, ampe kế để đo cường độ dòng điện và thước để đo chiều dài đoạn dây Để đơn giản hóa quá trình đo lường, ta đặt dây dẫn vuông góc với cảm ứng từ B để đảm bảo góc 90 độ nhằm chính xác hơn trong kết quả đo.
Để đo lực từ, ta treo khung dây vào một đầu lực kế, kết nối một đầu dây của khung với ắc quy và đầu còn lại mắc nối tiếp với ampe kế rồi nối với cực của ắc quy hoặc biến thế nguồn Khung dây được đặt sao cho cạnh dưới nằm ngang và nằm trong vùng không gian giữa hai nhánh của nam châm chữ U, với nam châm được đặt để B nằm trong mặt phẳng nằm ngang và vuông góc với cạnh của khung Khi quan sát lực kế, ta ghi nhận số chỉ F₁, sau đó bật công tắc ắc quy để dòng điện chạy qua khung, ghi nhận số chỉ lực kế F₂ Lực từ tác dụng lên khung dây được tính bằng hiệu số F = F₁ - F₂.
- Ghi nhận số chỉ của Ampe kế đo chiều dài cạnh dưới của khung
