sử dụng các thí nghiệm ảo về cảm ứng điện từ nhằm giúp học sinh lớp 11a2 trường thpt số i bát xát dễ dàng xác định nguyên nhân gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ

Trong chương V- Cảm ứng điện từ thuộc chương trình Vật lí lớp 11, nếu giáo viên giảng dạy chỉ sử dụng thí nghiệm minh họa thì học sinh không thể hình dung ra nguyên nhân của hiện tượng c

MỤC LỤC

1 Đặt vấn đề ( Lý do chọn đề tài ) 2

2 Nội dung 3

2.1 Cơ sở lý luận của vấn đề 3

2.2 Thực trạng của vấn đề 3

2.3 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề 3

2.4 Hiệu quả của SKKN 10

3 Kết luận 10

Tài liệu tham khảo 11

Phần I Lí do chọn đề tài

Ngày nay, khoa học công nghệ thông tin phát triển rất mạnh mẽ Công nghệ thông tin có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống Trong giảng dạy, việc ứng dụng CNTT đã đem đến nhiều lợi ích mà cụ thể là kết quả học tập của học sinh Học sinh có thể lãnh hội kiến thức một cách trực quan hơn, rõ ràng hơn và nhiều nội dung hơn.Vì vậy, việc đẩy mạnh ứng dụng CNTT trong dạy học là một yêu cầu quan trọng của việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lý là bộ môn khoa học thực nghiệm, song trong chương trình SGK có một số khái niệm mới, trừu tượng đòi hỏi giáo viên cung cấp kiến thức cho học sinh phải trực quan hơn, đa dạng hơn tạo điều kiện chuẩn trong thao tác tư duy của học sinh

để hiểu sâu bản chất của hiện tượng

Đối với học sinh phổ thông, Vật lý học là một môn học rất khó và mang tính trừu tượng cao Với các công nghệ dạy học truyền thống thì khó lòng có thể chuyển tải đến cho học sinh những khái niệm, những định luật, những định lý phần nhiều được rút ra từ thực nghiệm, chưa kể đến rất nhiều các thí nghiệm khó tiến hành, các hiện tượng khó quan sát mà việc diễn tả bằng lời của giáo viên làm mất đi rất nhiều tính trực quan cho học sinh

Trong chương V- Cảm ứng điện từ thuộc chương trình Vật lí lớp 11, nếu giáo viên giảng dạy chỉ sử dụng thí nghiệm minh họa thì học sinh không thể hình dung ra nguyên nhân của hiện tượng cảm ứng điện từ chính là sự biến thiên từ thông (hay chính là sự thay đổi số lượng các đường sức từ) qua mạch kín Nhiều học sinh chỉ hiểu đơn giản là

do có sự chuyển động, khiến các em không có kiến thức tổng quát và khó giải thích được các trường hợp cảm ứng điện từ khác

Giải pháp của tôi là sử dụng giáo án điện tử có kết hợp với các thí nghiệm ảo về cảm ứng điện từ vào bài giảng để cung cấp thêm hình ảnh động về sự thay đổi số lượng các đường sức từ qua mặt kín giúp các em hiểu nguyên nhân của hiện tượng nhanh hơn,

tổng quát hơn và sâu sắc hơn Vì vậy tôi chọn đề tài ‘‘Sử dụng các thí nghiệm ảo về cảm ứng điện từ nhằm giúp học sinh lớp 11A2 trường THPT số I Bát Xát dễ dàng xác định nguyên nhân gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ”

Phần II Nội dung 2.1 Cơ sở lý luận của vấn đề

Đặc điểm của môn Vật lý ở trường phổ thông chủ yếu là Vật lý thực nghiệm, với rất

nhiều các thí nghiệm, các hiện tượng, các quá trình mà đa số có thể tiến hành ở trường phổ thông Tuy nhiên, có nhiều thí nghiệm, hiện tượng khó quan sát hoặc không tiến hành được trong điều kiện bình thường

Một trong các giải pháp có thể hỗ trợ cho việc nghiên cứu các quá trình đó có hiệu quả hơn là việc sử dụng máy vi tính để mô phỏng các quá trình đó, nghĩa là hiển thị hiện tượng quá trình nghiên cứu trên màn hình, làm cho quá trình đó diễn ra nhanh hay chậm, dừng lại ở từng giai đoạn giúp ta nghiên cứu dễ dàng

2.2 Thực trạng của vấn đề

Khi giảng dạy bài thuộc chương V- chương trình Vật lí 11 tôi nhận thấy rằng hầu hết các em học sinh khó nhận biết và hiểu được nguyên nhân của hiện tượng cảm ứng điện từ Bởi vì đối với đa số các trường THPT hiện nay, thí nghiệm minh họa chủ yếu mà giáo viên có thể thực hiện được là thí nghiệm di chuyển vòng dây hoặc nam châm làm kim điện kế quay Với thí nghiệm đó, nếu hỏi học sinh tại sao có dòng điện thì hầu hết học sinh đều hiểu đơn thuần là do chuyển động, vì sự thay đổi về số lượng các đường sức từ các em không thể nhìn thấy bằng mắt Tuy nhiên, có những trường hợp có

sự chuyển động nhưng lại không có dòng điện cảm ứng, vì vậy cần giảng cho học sinh thấy rõ được đâu là nguyên nhân sâu xa của hiện tượng cảm ứng điện từ Hiểu được nguyên nhân này không những giúp các em giải thích được các hiện tượng thực tế mà còn giải quyết được rất nhiều các bài tập về cảm ứng điện từ

2.3 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề

a Nghiên cứu các thí nghiệm ảo về cảm ứng điện từ

Các thí nghiệm ảo tôi sử dụng là các thí nghiệm trong phần mềm về cảm ứng điện

từ do Tiến sĩ Phạm Xuân Quế – Khoa Vật lí, trường ĐHSP Hà Nội hướng dẫn thực hiện.

b Soạn giáo án (trên Power Point), có kết hợp các thí nghiệm ảo về cảm ứng điện từ, kiểm tra và giảng thử giáo án.

Bài dạy được thực hiện: Bài 23 – Từ thông Cảm ứng điện từ (tiết 1)

Nội dung của các slide được sử dụng kèm theo:

Mai Thu Phuong 1

Nêu cách xác định chiều của c m ứng từ do

khung dây dẫn trò và do ống dây gây ra

khi có dòng điện chạy qua?

Kiểm tra bài cũ

B

I

ống dây gây ra khi có dòng điện chạy qua

(Quy tắc đinh ốc 2 hoặc quy tắc nắm tay phải)

B

Mai Thu Phuong 3

Dòng điện có thể sinh

ra từ tr ờng Vậy từ

tr ờng có thể sinh ra

dòng điện hay không?

Tiế t 44 T ừ th ừ th ông Cảm ứng điện từ

B

n 



I) Từ thông

1)Khái niệm từ thông :Từ thôngqua một tiết diện kín S đ t trong từ tr ờng đều có véctơ phá tuyến hợp với một góclà

đại l ợng đ ợc tính b ng biểu thứ = B.S cos

n  B

B: Độ lớn cảm ứng từ S: Diện tích khung

 

 n

B,





Mai Thu Phuong 5

T ừ thông là đại l ợng vô

h ớng hay vectơ ?

Từ thông phụ thu ng phụ thu ộc vào

yếu tố nào?

Khi nào Ф > 0; Ф < 0; Ф = 0 ? = 0 ?

2) Đ ặc điểm : = B.S cos

-  là đại l ợng vô h ớng

-  B , S và  ↝khi (B, S, ) ↝

ư Ф < 0 khi cos < 0

  > π/2 n



B



ư Ф > 0 khi cos > 0

0 < π/2

n



B

-Ф = 0 khi cos = 0

Mai Thu Phuong 7

n 

n 

đổi chiều dấu của  thay đổi

 Dấu của   chiều

4) Quy ớc :S c c đ ờng cảm ứng từ đi qua một

đơn vị diện tích đặt  v i chúng b ng độ lớn của

c m ứng từ tại điểm đó

3)Đơn vị đo từ thông:

Xét  = B.S

Với B = 1T; S = 1m 2   = 1T 1m 2 = 1 Vêbe

Ký hiệu Wb; 1Wb = 1T 1m 2

Mai Thu Phuong 8

B

 Khi vòng dây  : |= B S

n //

S B 1

n

B   cos   

B

Ví dụ S = 1m 2

B = 5T / / = 5 Wb

 số đ ờng cảm ứng từ: 5

 Khi thì |  | = max max = số c c c đ ờng

c m ứng từ đi qua tiết diện S.

n //

B 

Mai Thu Phuong 9

B

Từ thông

lớn nhất

Từ thông bằng 0

Từ thông giảm dần

Mai Thu Phuong 10

II) Hiện t ợng cảm ứng điện từ :

a) Thí nghiệm 1:

-Dụng cụDụng cụ: + Vòng d y kín; điện kế

+ Nam châm thẳng

Lần 1: Đ a nam châm lại gần và ra xa vòng dây

1) Các thí nghiệm :

- Tiến h nh :

Lần 2: Đ a vòng dây lại gần và ra xa nam ra xa nam

châm

*Kết quả:

I 0

Khi NC c

Khi NC chuyển động song song với mặt

phẳng vòng dây: I = 0

(Thí nghiệm CC2)

b) Thí nghiệm 2 :

- Khi đang đóng (ngắt) hoặc đang di chuyển : I0 + Đóng (ngắt) nhanh mạch điện

- Khi đã đóng (ngắt) hoặc dừng di chuyển : I = 0

+ Di chuyển con chạy của biến trở

- Kết quả:

n

K

Mai Thu Phuong 1

c) Thí nghiệm 3 :

- Dụng cụ: (nh ở thí nghiệm 1)

-Tiếnh nh:Quay nam châm (hoặc vòng dây)

- Kết quả: - Khi quay : I 0

- Dừng quay : I = 0

- Dụng cụ: (nh ở thí nghiệm 1)

-Tiếnh nh:Bóp méo vòng dây.

- Kết quả: - Khi vòng dây đang biến dạng : I 0

- Khi vòng dây dừng biến dạng : I = 0

d) Thí nghiệm 4 :

?Tại sao trong vòng dây lại xuất hiện d n d òng điện n khi nó không ng đ ợc n c n ối với nguồn điện n n n ào?

Khi nào trong vòng dây xuất hiện dòng điện?

Mai Thu Phuong 15

2) Giải thích kết quả các thí nghiệm

-TN 1: v ng dây và NC chuyển đ ng t ơng đối:

 B ↝ ↝ I 0.

- TN TN 2: I ↝ B ↝  ↝ I 0

- TN 4: làm biến dạng vòng dây: S ↝ ↝ I 0

- TN 3: quay nam châm : ↝ ↝ I 0

c

c Hiện t n t ợng cảm m ứng điện từ là hiện t ợng trong mạch kín xuất hiện dòng điện cảm m ứng khi từ thông qua mạch biến thiên.

3 Kết luận:

a khi  qua qua Skíngiới hạn bởi 1 mạch điện thỡ trong mạch ch xuất hiện dòng điện ta gọi à d ng

điện c m ứng (I ng (Icu).

b Icuchỉ ồn tại trong thời gian  ↝

Mai Thu Phuong 17

Củng cố

• Từ thông là gỡ ? Biểu thức tính từ thông?

• Thế nào là hiện t ợng cảm ứng điện từ? Nờu

một số trường hợp c p c ú xảy ra hiện t ợng

cảm ứng điện từ?

• Thí nghiệm c m c ủng cố 1,3

Ghi chỳ: Cỏc thớ nghiệm ảo được liờn kết bằng cỏc đường link qua cỏc nỳt hoặc một

số dũng chữ cú gạch chõn (màu chữ khỏc)

c Giảng dạy thực tế trên lớp

Lớp học tôi chọn giảng dạy là lớp 11A2, trường THPT số 1 Bát Xát Trình tự bài giảng cơ bản theo các bước chính sau:

- Đặt vấn đề: dùng thí nghiệm thật: cho nam châm thẳng và vòng dây chuyển động tương đối với nhau để học sinh quan sát thấy sự xuất hiện của dòng điện trong mạch kín trong khi mạch đó không được nối với nguồn điện nào

- Dạy phần I - Từ thông, trong đó cần cho học sinh hiểu được:

+ Ý nghĩa của từ thông như là thông lượng các đường sức từ (hoặc hình chiếu của các đường sức từ) đi qua một mặt kín

+ Từ thông phụ thuộc vào các đại lượng nào và sẽ biến thiên khi nào

- Dạy phần 2: hiện tượng cảm ứng điện từ qua các thí nghiệm ảo, trong đó có hai thí nghiệm như sách giáo khoa và hai thí nghiệm khác Trong khí tiến hành thí nghiệm, giáo viên cần chú ý cho học sinh quan sát mặt cắt để thấy sự thay đổi số lượng các đường sức

từ qua diện tích mạch kín trong khi dòng điện cảm ứng xuất hiện Phần phân tích kết quả thí nghiệm cần cho học sinh thấy được sự biến thiên từ thông trong từng trường hợp là do đại lượng nào thay đổi, dẫn đến số lượng các đường sức từ thay đổi Cuối cùng các em vẫn kết luận được khi từ thông qua một mạch kín biến thiên thì trong mạch kín xuất hiện dòng điện cảm ứng, đồng thời hiểu được nguyên nhân sâu xa và nắm được thêm một số trường hợp cảm ứng điện từ khác nữa

d Ra các bài tập kiểm tra kết qủa hiểu và vận dụng kiến thức của học sinh

BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Một khung dây tròn, đặt trong một từ trường đều có mặt phẳng khung dây vuông

góc với các đường cảm ứng từ Trong các trường hợp sau :

I Khung dây chuyển động tịnh tiến trong từ trường theo một phương bất kỳ

II Bóp méo khung dây

III Khung dây quay quanh một đường kính của nó

Ở trường hợp nào thì xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung dây ?

Bài 2: Một nam châm thẳng N-S đặt gần khung dây tròn, trục N-S của nam châm vuông

góc với mặt phẳng của khung dây Giữ khung dây đứng yên Lần lượt làm nam châm chuyển động như sau :

I Tịnh tiến dọc theo trục N-S của Nam châm

II Quay nam châm quanh trục thẳng đứng, vuông góc với trục N-S của nó.

III Quay nam châm quanh trục N-S của nó

Ở trường hợp nào có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây ?

A I và II B II và III C I và III D Cả ba trường hợp trên

Bài 3: Trong một vùng không gian rộng có một từ trường đều Tịnh tiến một khung dây

phẳng, kín, theo những cách sau đây

I Mặt phẳng khung vuông góc với các đường cảm ứng

II Mặt phẳng khung song song với các đường cảm ứng

III Mặt phẳng khung hợp với đường cảm ứng một góc α

Trường hợp nào xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung ?

Bài 4: Một khung dây ABCD được đặt đồng phẳng với một dòng điện thẳng dài vô hạn

như hình vẽ Tịnh tiến khung dây theo các cách sau

I Đi lên, khoảng cách giữa tâm khung dây và dòng diện thẳng không đổi

II Đi xuống, khoảng cách giữa tâm khung dây và dòng diện thẳng không đổi

III Đi ra xa dòng điện

IV Đi về gần dòng điện

Trường hợp nào xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung ABCD

A I và II B II và III C III và IV D IV và I

Bài 5: Cho dòng điện thẳng cường độ I không đổi Khung dây dẫn hình chữ nhật MNPQ

đặt gần dòng điện thẳng, cạnh MQ song song với dòng điện thẳng Hỏi khi nào thì trong khung dây không có dòng điện cảm ứng:

A khung quay quanh trục là dòng điện thẳng I B khung quay quanh cạnh MN

C khung quay quanh cạnh PQ D khung quay quanh cạnh MQ

Bài 6: Cho một vòng dây tròn và một nam châm thẳng được bố trí như hình vẽ sau.

Trường hợp nào sau đây có dòng điện cảm ứng trong vòng dây?

A Cho nam châm quay quanh trục Bắc – Nam

B Cho vòng dây quay quanh trục ()

C Cho nam châm và vòng dây chuyển động với v1 v2

D Cho nam châm và vòng dây chuyển động theo phương ngang với v1v2

D C

Icư

Bài 7 Một vòng dây dẫn được đặt trong một từ trường đều, rộng, sao cho mặt phẳng của

vòng dây vuông góc với đường cảm ứng Trong vòng dây sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng nếu

A vòng dây được dịch chuyển tịnh tiến

B quay vòng dây xung quanh trục đi qua tâm và vuông góc với mặt phẳng vòng dây

C vòng dây được quay xung quanh một trục trùng với đường cảm ứng từ

D vòng dây bị làm cho biến dạng

Bài 8 Một vòng dây chuyển động trong từ trường đều (hình vẽ) Mặt phẳng khung song

song với B Cách chuyển động nào sau đây trong vòng dây có dòng điện?

A Tịnh tiến từ trái sang phải

B Tịnh tiến từ trên xuống dưới

C Quay vòng dây quanh trục AA'

D Quay vòng dây quanh trục nằm ngang, đi qua tâm và vuông góc

với mặt phẳng vòng dây

Bài 9 Trong thí nghiệm thay nam châm thẳng bằng ống dây mang dòng điện nối lắp một biến trở con chạy, một khóa K vào mạch Các trường hợp nào sau đây có dòng điện trong

mạch?

A K đã mở

B Lúc đang mở K

C Con chạy của biến trở không dịch chuyển

D K đã đóng một thời gian

Đáp án các bài tập vận dụng

e Đánh giá kết quả vận dụng và rút ra kinh nghiệm cho năm học sau:

Đa số học sinh trong lớp vận dụng khá tốt vào các bài tập xác định trường hợp nào thì có hiện tượng cảm ứng điện từ Đặc biệt các em đã phân biêt được trường hợp nào chuyển động có gây ra dòng điện cảm ứng, trường hợp nào thì không có Với các trường hợp cảm ứng điện từ khác mà nguyên nhân không phải do chuyển động, các em cùng nhận biết rất tốt

Kinh nghiệm rút ra sau khi giảng dạy:

- Nội dung đưa lên mỗi slide nên thật gắn ngọn để học sinh có thể ghi chép đầy đủ, kịp thời

B 

A

A’

- Không nên đưa quá nhiều các phần lời dẫn, phần đặt vấn đề hay giải thích vào các slide để

học sinh khỏi bị rối Các phần này giáo viên phải nhớ hoặc có thể sử dụng kết hợp với giáo án

soạn trên giấy để nắm vững các bước giảng dạy

- Các thí nghiệm ảo, các chương trình lồng ghép trong nội dung bài giảng phải điều khiển được theo ý muốn của giáo viên

- Sử dụng kết hợp với bảng đối với những nội dung cần diễn giải Lưu lại trọng tâm của bài trên bảng

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm

Qua việc vận dụng của học sinh vào các bài tập tôi nhận thấy việc sử dụng kết hợp

các thí nghiệm ảo về cảm ứng điện từ thực sự mang lại hiệu quả tốt trong giảng dạy Các thí nghiệm đó không những tăng tính trực quan, kích thích hứng thú của học sinh, mà điều quan trọng là giúp các em hiểu được bản chất của bài học, vì nắm được bản chất chính là cách học tốt nhất đối với bộ môn Vật lí

3 Kết luận và đề xuất

Theo tôi trong các năm học tới có thể tiếp tục nghiên cứu, cải tiến để áp dụng cách giảng dạy trên đối với học sinh lớp 11 Bên các đó, giáo viên có thể tìm hiểu kĩ hơn về các thí nghiệm ảo về cảm ứng điện từ để áp dụng giảng dạy bài 23- tiết 2, trong đó sử dụng các hình ảnh minh họa để giúp học sinh dễ dàng xác định chiều dòng điện cảm ứng theo định luật Lenxơ

Trên đây là một số kinh nghiệm của tôi rút ra trong việc dạy phần cảm ứng điện từ cho học sinh lớp 11 Tôi rất mong được sự giúp đỡ, đóng góp của ban giám khảo và các đồng nghiệp để công việc dạy học của tôi đạt kết quả cao hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn

Bát xát, tháng 12- 2011

Người viết kinh nghệm

Mai Thị Thu Phương