xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “dòng điện không đổi” chương trình vật lí 11 nâng cao nhằm phát huy tính tích cực của người học

Có nhiều giải pháp đã được các nhà giáo dục học đề ra trong đó xây dựng hệthống bài tập mở, phát huy được tính tích cực của học sinh là một giải pháp.. Xuất phát từ thực tế trên và điều

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong Nghị quyết Trung ương 8 khóa XI, Đảng đã chỉ ra: “Phát triển giáo dục vàđào tạo là nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài Chuyển mạnh quátrình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩmchất người học Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn; ” và chỉ ra mục tiêu chogiáo dục phổ thông: “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, địnhhướng nghề nghiệp cho học sinh Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọnggiáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kỹnăng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn Phát triển khả năng sáng tạo, tự học,khuyến khích học tập suốt đời ” Như vậy vấn đề thực hành và vận dụng kiến thức vàothực tiễn phải được đặt ở vị trí quan trọng của quá trình dạy và học

Trên thực tế nghiên cứu chương trình vật lí lớp 11 nâng cao nhận thấy số bài tậpthực tiễn không nhiều Kết quả học tập của môn vật lí ở nhiều trường THPT đang thấpdần đi so với các môn học khác

Có nhiều giải pháp đã được các nhà giáo dục học đề ra trong đó xây dựng hệthống bài tập mở, phát huy được tính tích cực của học sinh là một giải pháp

Xuất phát từ thực tế trên và điều kiện nghiên cứu của bản thân, tác giả chọn đề

tài: “ Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Dòng điện không đổi” chương trình vật lí 11 nâng cao nhằm phát huy tính tích cực của người học” làm

luận văn thạc sỹ

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu những luận điểm về phát huy tính tính cực của người học

Đề xuất giải pháp nhằm phát huy tính tích cực của học sinh trong học tập mônvật lí

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Thứ nhất: Hệ thống hóa cơ sở lý luận về bài tập và về giải pháp phát huy tính

tích cực của học sinh trong học tập môn vật lí tại các trường THPT

Thứ hai: Đề xuất các giải pháp phát huy tính tích cực của học sinh thông qua hệ

thống bài tập mở phù hợp với chương trình vật lí 11 nâng cao

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy và học nội dung kiến thức chương “Dòng điện không đổi”chương trình vật lí 11 nâng cao

4.2 Khách thể nghiên cứu

- Giáo viên trường THPT Trần Nguyên Hãn – Hải Phòng

- Học sinh trường THPT Trần Nguyên Hãn – Hải Phòng

5 Vấn đề nghiên cứu

- Xây dựng hệ thống bài tập chương “Dòng điện không đổi” chương trình vật lí

11 nâng cao như thế nào để thúc đẩy được sự tích cực của học sinh?

- Những phương pháp giải bài tập nào gây được hứng thu cho học sinh?

6 Giả thuyết khoa học

Áp dụng các bài tập có nội dung phù hợp thì sẽ phát huy được tính tích cực củacác em trong học tập vật lí

7 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

Phạm vi các trường THPT trên địa bàn Hải Phòng mà tác giả có thể cộng tác

Số liệu sử dụng thập trong khoảng thời gian từ năm 2012 đến năm 2014

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

8.1 Ý nghĩa lý luận của đề tài:

Cung cấp một cách rõ ràng và hệ thống cơ sở lý luận về bài tập và những vấn đề

cơ bản để phát huy tính tích cực của học sinh

8.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Đề tài cung cấp giải pháp sử dụng bài tập có nội dung đổi mới để phát huy tínhtích cực của người học có thể được áp dụng rộng rãi với các trường THPT

9 Phương pháp nghiên cứu

- Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận

- Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn

10 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luậnvăn được trình bày theo 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận về bài tập và giải pháp phát huy tính tích cực của học

sinh trong học tập vật lí

Chương 2: Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập nâng cao nhằm phát

huy tính tích cực của học sinh khi học chương “Dòng điện không đổi” vật lí lớp 11

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BÀI TẬP VẬT LÍ VÀ GIẢI PHÁP PHÁT HUY TÍNH

TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH TRONG HỌC TẬP VẬT LÍ 1.1 Khái niệm về bài tập vật lí

1.1.1 Bài tập vật lí

Bài tập là một hệ thống thông tin chính xác, bao gồm hai tập hợp gắn bó chặtchẽ, tác động qua lại với nhau đó là những điều kiện (đôi khi còn được gọi là giả thiết)

và những câu hỏi (đôi khi còn được gọi là kết luận)

1.1.2 Người giải (hệ giải)

Người giải (hệ giải) là một hệ bao gồm hai thành tố tương tác với nhau để hình thành lời giải cho bài tập là phương pháp giải và phương tiện giải.

1.1.3 Sơ đồ giải bài tập vật lí

1.1.4 Phân loại bài tập vật lí

1.1.4.1 Bài tập vật lí định tính

1.1.4.2 Bài tập vật lí định lượng

1.1.4.3 Bài tập đồ thị

1.1.4.4 Bài tập thí nghiệm

1.2 Mục tiêu, vị trí, vai trò và nhiệm vụ của bài tập vật lí trong dạy học

1.2.1 Bài tập vật lí giúp cho học sinh, đào sâu, mở rộng kiến thức

1.2.2 Bài tập vật lí có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt tới kiến thức mới

BÀI TẬPNhững điều kiện

Những yêu cầu

NGƯỜI GIẢIPhương pháp giải

Phương tiện giải

1.2.3 Bài tập vật lí giúp rèn kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn

1.2.4 Bài tập vật lí là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh 1.2.5 Bài tập vật lí góp phần làm phát triển tư duy của học sinh

1.2.6 Bài tập vật lí giúp kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh

1.2.7 Bài tập vật lí gây hứng thú và góp phần phát huy tính tích cực học sinh

1.3 Quan điểm về tính tích cực và phương pháp dạy học tích cực

1.3.1 Tính tích cực

1.3.1.1 Tính tích cực của con người

Tính tích cực là một phẩm chất của con người được nhận định qua sự chủ động hành động, đem hết khả năng, tâm trí vào công việc, nhằm cải biến môi trường tự nhiên, cải tạo xã hội để tồn tại và phát triển

1.3.1.2 Tính tích cực học tập

Tính tích cực học tập - về thực chất là TTC nhận thức, đặc trưng ở khát vọnghiểu biết, cố gắng trí lực và có nghị lực cao trong quá trình chiếm lĩnh tri thức

1.3.2 Phương pháp dạy học tích cực

Phương pháp dạy học tích cực là những phương pháp giáo dục, dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học.

1.3.3 Một số phương pháp dạy học tích cực

1.3.3.1 Phương pháp dạy học dựa trên vấn đề (PBL)

Dạy học dựa trên vấn đề (PBL) là phương pháp dạy học mà việc tổ chức hoạt động học được tiến hành thông qua việc đặt vai trò tích cực của người học vào vị trí trung tâm của việc giải quyết một hoặc một chuỗi các vấn đề, qua đó người học phải học thêm một số kiến thức yêu cầu trong bài học mới có thể giải quyết vấn đế đưa ra 1.3.3.2 Phương pháp dạy học thông qua làm dự án

Dạy học dự án hay dạy học thông qua làm dự án là một mô hình dạy học lấy hoạt động của học sinh làm trung tâm Kiểu dạy này phát triển kiến thức và kĩ năng của học sinh thông qua quá trình học sinh giải quyết một bài tập tình huống gắn với thực tiễn bằng những kiến thức theo nội dung môn học- được gọi là dự án

1.3.3.3 Phương pháp dạy học theo trạm

1.3.3.4 Phương pháp dạy học theo góc

1.4 Phân tích thực trạng về tính tích cực của học sinh THPT giai đoạn gần đây

1.4.1 Hiện trạng về tính tích cực của học sinh Việt Nam sau năm 2000

1.4.1.1 Điều kiện xã hội ảnh hướng đến tính tích cực của học sinh

1.4.1.2 Đánh giá tính tích cực của học sinh Việt Nam sau năm 2000

1.4.2 Nhiệm vụ đổi mới phương pháp dạy học, phát huy tính tích cực của học sinh

1.4.2.1 Nhận định tình hình

1.4.2.2 Yêu cầu đề ra

1.5 Phương pháp phát huy tính tích cực của học sinh trong học tập vật lý

1.5.1 Thông qua đổi mới phương pháp dạy học

1.5.2.Thông qua đổi mới nội dung bài tập

Để làm được như vậy các giáo viên đã thực hiện việc thay đổi điều kiện và yêucầu của đề bài như sau:

- Các điều kiện đề ra trong bài lấy từ kết quả bài thực hành

- Các điều kiện đề ra trong bài lấy từ sự thật trong cuộc sống mà giáo viên đã trảinghiệm, hoặc chứng kiến

- Các điều kiện đề ra trong bài lấy từ những tư liệu lịch sử

- Các điều kiện trong bài do học sinh đo đạc và đề ra

- Các điều kiện trong bài do học sinh bắt gặp trong đời sống

- Các yêu cầu trong bài là những yêu cầu bắt gặp trong cuộc sống hàng ngày củahọc sinh và người thân

- Các yêu cầu trong bài tính toán cho những vật dụng thông thường có trong giađình của học sinh

- Các yêu cầu trong bài là những hoạt động vui chơi gắn liền với các vật dụng cónguyên lý hoạt động dựa trên các hiện tượng vật lí

- Các yêu cầu trong bài liên quan tới các hoạt động tìm kiếm, sưu tầm, và chế tạo

mô hình các vật dụng liên quan tới các nguyên lý vật lí

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP NÂNG CAO NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH KHI HỌC CHƯƠNG

“DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI” VẬT LÍ LỚP 11 2.1 Cấu trúc nội dung và vị trí chương “Dòng điện không đổi” trong chương trình vật lí lớp 11 nâng cao

2.1.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung

Nội dung của chương 2 – Dòng điện không đổi có cấu trúc như sau:

Sơ đồ cấu trúc nội dung chương II – Dòng điện không đổi

2.1.2 Vị trí vai trò của chương “Dòng điện không đổi” trong chương trình vật lí lớp

11 nâng cao

- Chương “Dòng điện không đổi” kế tiếp chương “Điện tích điện trường”

- Mở đầu cho việc nghiên cứu về sự chuyển động của điện tích trong các vật

- Đặt nền tảng kiến thức để nghiên cứu về dòng điện trong các môi trường, từtrường, dòng điện xoay chiều, sóng điện từ… sau này

2.2 Mục tiêu kiến thức, kĩ năng cần đạt qua việc giảng dạy chương “Dòng điện không đổi”

2.2.1 Nội dung kiến thức học sinh cần đạt được sau khi học chương “Dòng điện không đổi”

2.2.1.1 Dòng điện và tác dụng của dòng điện

2.2.1.2 Cường độ dòng điện

2.2.1.3 Định luật Ôm, đặc tuyến Vôn - Ampe

2.2.1.4 Nguồn điện

2.2.1.5 Điện năng, định luật Jun – Lenxơ

CHƯƠNG 2 - DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI

Máy đo (V, A)

Điện trở (R, Đ)

Nguồn

điện

()

Định luật Ôm

Định luật Jun–

Len xơ

Các loại mạch điện và đoạn mạch

2.2.1.6 Định luật Ôm với toàn mạch, hiệu suất

2.2.1.7 Định luật Ôm với các loại đoạn mạch, ghép nguồn thành bộ

2.2.2 Nội dung kỹ năng học sinh cần đạt được sau khi học chương “Dòng điện không đổi”

2.2.2.1 Kỹ năng suy luận lý thuyết

2.2.2.2 Kỹ năng vận dụng kiến thức

2.2.2.3 Kỹ năng về thí nghiệm

2.2.2.4 Kỹ năng liên hệ thực tiễn

2.3 Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Dòng điện không đổi” thuộc chương trình Vật lý 11 nâng cao

Tôi xây dựng hệ thống bài tập gồm 40 bài tập theo bốn chủ đề:

- Định nghĩa dòng điện, cường độ dòng điện: 8 bài

- Bài tập về định luật Ôm và điện trở tương đương: 10 bài

- Bài tập về công của dòng điện và nguồn điện: 8 bài

- Bài tập về định luật Ôm cho toàn mạch: 9 bài

- Bài tập về định luật Ôm cho các loại đoạn mạch, ghép nguồn thành bộ: 5 bài

2.3.1 Bài tập về định nghĩa dòng điện, cường độ dòng điện

Bài 1 Cho một dòng điện không đổi chạy qua dây dẫn đường kính 1,5mm trong thời

gian 10 s có một điện lượng 1,6 C chạy qua tiết diện của dây dẫn

a) Tính cường độ dòng điện đó

b) Tính lưu lượng dòng electron dịch chuyển qua tiết diện dây dẫn So sánh với

số người dịch chuyển qua đường Khâm Thiên hàng ngày?

Bài 2 Một dòng điện không đổi có cường độ 1,6 mA chạy trong dây dẫn Tính số

eletron chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian 0,1s So sánh dân số thếgiới ?

Bài 3 Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong khoảng thời gian

2giờ là 6,25.1023 e Khi đó dòng điện qua dây dẫn có cường độ bao nhiêu?

Bài 4 Cho một dòng điện không đổi có cường độ I=3,2A chạy qua dây kim loại tiết

diện thẳng S=0,1cm2 Tính:

a) Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong 1s

b) Vận tốc trung bình của chuyển động định hướng của electron, so sánh với vậntốc của chuyển động nhiệt của các phân tử khí Biết mật độ electron tự do n=2,4.1028m-

3

Bài 5 Hãy giải thích tại sao trong dây dẫn kim loại tốc độ chuyển động nhiệt của các

electron là tương đối lớn cỡ 1.105 m/s, mà tốc độ chuyển động có hướng của cácelectron dẫn khi có dòng điện chạy qua lại rất nhỏ chỉ khoảng một vài lần 10-5 m/s?

Bài 6 Hãy giải thích tại sao vận tốc chuyển động có hướng của các electron trong dây

dẫn khi có dòng điện chạy qua là nhỏ, nhưng khi ta đóng công tắc đèn điện thì ngay lậptức đèn phát sáng

Bài 7 Nếu coi dòng điện như một dòng nước chảy trong ống tưới cây trong vườn, mỗi

phân tử nước chảy trong ống coi là một electron tự do trong kim loại Hỏi với lưu lượngR=500 cm3/s thì tương đương với dòng điện có cường độ là bao nhiêu?

Bài 8 Hãy giải thích tác dụng nhiệt của dòng điện.

2.3.2 Bài tập về định luật Ôm và điện trở tương đương

Bài 9 Cho đoạn mạch song song gồm hai điện trở R1 và R2 Biết R1>>R2, hiệu điện thếgiữa hai đầu đoạn mạch là U Hãy so sánh cường độ dòng điện đi qua chúng, từ đó rút

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

b) Tìm cường độ dòng điện qua mạch chính và mỗi điện trở

Bài 12 Cho mạch điện như hình vẽ 2.3: R1=30, R2=10, R3=R4=40 Cường độdòng điện qua CB là 4,5A Tìm hiệu điện thế UAB

Bài 13 Cho hai điện trở R1=40 và R2=60 mắc nối tiếp (hình 2.4) Nguồn điện cungcấp hiệu điện thế không đổi UAB=100V Sử dụng một vôn kế có điện trở RV=1000 để

đo hiệu điện thế giữa đầu các điện trở Tìm các giá trị mà vôn kế đo được, so sánh giátrị đó với trường hợp sử dụng vôn kế có điện trở vô cùng lớn

Bài 14 Hai điện trở R1=10và R2=20 chịu được cường độ dòng điện tối đa lần lượt

là I1=2,5 A và I2=2 A Cường độ dòng điện mà chúng chịu được tối đa là bao nhiêu nếu:

a) Mắc chúng nối tiếp

b) Mắc chúng song song

Bài 15 Cho mạch điện như hình 2.5 Cho R1=12; R2=8; R3=15 Biết UAB=12V,điện trở Ampe kế không đáng kể

a) Tìm số chỉ của Ampe kế nếu R4=5

b) Tìm giá trị của R4 để số chỉ của Ampe kế bằng 0

D

Bài 16 Cho mạch điện như hình 2.6 UAB=60V; điện trở Ampe kế nhỏ không đáng kể;điện trở R1=20; R2=5; R3=R4=30.Tìm số chỉ của Ampe kế

Bài 17 Cho mạch điện như hình 2.7 Các điện trở R1=R3=4; R2=1,6; R4=6;

R5=3; R6=5; U=9V Vôn kế V có điện trở rất lớn, ampe kế A có điện trở rất nhỏ

Tìm số chỉ vôn kế V và ampe kế A

Bài 18 Cho mạch điện như hình 2.8 Biết R1=R2=R3=R4=R5=6 Điện trở ampe kếkhông đáng kể

a) Tìm RAB?

b) Cho UAB=15V, tìm số chỉ của Ampe kế

2.3.3 Bài tập về công của dòng điện và nguồn điện

Bài 19 Đoạn mạch gồm nhiều điện trở Chứng minh công suất của đoạn mạch bằng

tổng công suất của các điện trở? (Xét trong trường hợp mạch gồm các phần tử mắc nốitiếp, song song, hỗn hợp)

R3R

4

R5U

Bài 20 Một bếp điện có hai dây điện trở Nếu sử dụng dây thứ nhất đun nước trong nồi,

nước sẽ sôi sau thời gian t1=15phút Nếu sử dụng dây thứ hai thì nước sẽ sôi sau

t2=5phút Tìm thời gian đun sôi nước nếu hai dây điện trở mắc:

a) Nối tiếp

b) Song song

(Bỏ qua sự tỏa nhiệt của bếp ra môi trường)

Bài 21 Một bếp điện được sử dụng dưới hiệu điện thế 220V, có công suất P=600W

được dùng để đun sôi 2l nước, từ 100C Cho hiệu suất bếp là 75%, nhiệt dung riêng củanước là 4200J/kgK, khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3

a) Tính thời gian đun nước, điện năng tiêu thụ ra kWh ?

b) Dây bếp có đường kính d=0,2mm, ρ=4.10-7Ωm được quấn trên ống sứ hình trụm được quấn trên ống sứ hình trụ

có đường kính d2=1cm Tính số vòng dây?

Bài 22 Hiệu điện thế của nguồn cung cấp là U=220V được dẫn đến nơi tiêu thụ cách xa

l=100m bằng hai dây dẫn bằng đồng có ρ=1,7.10-8Ωm được quấn trên ống sứ hình trụm Nơi tiêu thụ gồm 100 bóng đèn40W và 5 bếp điện loại 1000W mắc song song Tính đường kính dây dẫn biết hiệu điệnthế các dụng cụ trên lúc cùng hoạt động chỉ còn U’=200V

Bài 23 Người ta dẫn dòng từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ bằng dây dẫn có điện trở

tổng cộng Rd=2 Công suất và hiệu điện thế nơi tiêu thụ là P=3,3kW, vàU=220V.Tính:

a) Công suất hao phí trên dây dẫn

b) Hiệu suất dẫn điện

Bài 24 Cho sơ đồ mạch điện như hình 2.9 Biết: E=22V, r=1.

a) Tìm R để công suất trên R là lớn nhất? Tính công suất đó?

b) Tính R để công suất tỏa nhiệt trên R là 36W

Bài 25 Cho mạch như hình 2.10, biết: E=24V, r=2Ω, R1=6Ω, R2=3Ω

Tìm R3 để:

E,r

R

Hình 2.9

a) Công suất mạch ngoài lớn nhất, tính giá trị này.

b) Công suất tiêu thụ trên R3 bằng 4,5W

c) Công suất tiêu thụ trên R3 là lớn nhất Tính công suất này

Bài 26 Bộ Acquy có E’=120V, r’=0,6Ω được nạp bằng dòng điện I=5A từ một máy

phát có E=220V, r=0,4Ω theo sơ đồ như hình 2.11 Tính:

a) Giá trị R của biến trở để có cường độ dòng điện trên

b) Công suất của máy phát, công suất có ích khi nạp, cộng suất tiêu hao trong

mạch và hiệu suất nạp

2.3.4 Bài tập về định luật Ôm cho toàn mạch

Bài 27 Cho mạch điện như hình 2.12 Biết nguồn E,r có suất điện động và điện trở

trong không thay đổi Điện trở R là một biến trở Vôn kế có điện trở vô cùng lớn Số chỉcủa vôn kế sẽ như thế nào nếu ta cho R tăng?

R

Hình 2.12