Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “cảm ứng điện từ” vật lí lớp 11 ban cơ bản theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm

20 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CỦA CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ LỚP 11- BAN CƠ BẢN THEO CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .... Với những lí do trên,

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thành khoá luận, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ tận tình của Thầy giáo và gia đình Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến:

ThS Nguyễn Thanh Lâm, người hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ, động

viên tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận

Ban giám Hiệu trường Đại Học Tây Bắc, Khoa Toán - Lý - Tin, quý Thầy

cô đã tận tình giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Ban giám Hiệu, quý Thầy cô tổ Vật lý trường THPT Quỳnh Thọ đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm sư phạm

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình và Thầy đã động viên, giúp đỡ tôi học tập và nghiên cứu để hoàn thành khóa luận này

Sơn La, tháng 05 năm 2015

Tác giả khóa luận Ngô Thị Thủy

MỤC LỤC

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài và tổng quan vấn đề nghiên cứu 1

2 Đối tượng nghiên cứu 2

3 Phạm vi nghiên cứu 3

4 Mục đích nghiên cứu 3

5 Giả thuyết khoa học 3

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận 3

6.2 Nghiên cứu thực tiễn 3

6.3 Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức thuộc chương “Cảm ứng điện” vật lý lớp 11- Ban cơ bản THPT theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm 3

7 Phương pháp nghiên cứu 4

8 Cấu trúc khóa luận 4

PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 5

CHƯƠNG 1: CỞ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1 Cấu trúc và nhiệm vụ của quá trình dạy học 5

1.2 Bản chất của học và chức năng của dạy 6

1.2.1 Bản chất của hoạt động học 6

1.2.2 Chức năng của dạy 6

1.3 Phát huy tính tích cực, tự chủ của HS và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS 7

1.3.1 Phát huy tính tích cực, tự chủ của HS 7

1.3.1.1 Các biểu hiện của tính tích cực học tập 7

1.3.1.2 Mức độ tích cực của HS 8

1.4 PPTN trong nghiên cứu khoa học và trong nghiên cứu vật lý 9

1.4.1 Tầm quan trọng của PPTN trong nghiên cứu khoa học và trong nghiên cứu vật lý 9

1.4.2 Nội dung của PPTN 10

1.5 Sử dụng PPTN trong dạy học vật lý 10

1.5.1 Tầm quan trọng của PPTN trong dạy học vật lý 10

1.5.2 Các giai đoạn của PPTN trong dạy học vật lý 11

1.5.3 Hướng dẫn hoạt động trong mỗi giai đoạn của PPTN 12

1.5.4 Những sự chuẩn bị cần thiết để sử dụng PPTN trong dạy học vật lý 14

1.5.2.1 Chuẩn bị về mặt nội dung dạy học 14

1.5.2.2 Chuẩn bị về thí nghiệm và cơ sở vật chất 14

1.5.2.3 Những kỹ năng cần thiết chuẩn bị cho HS 15

1.6 Thiết kế phương án dạy học 16

1.6.1 Tiến trình dạy học một số kiến thức vật lý 16

1.6.2 Phương pháp soạn tiến trình dạy học một số kiến thức vật lý cụ thể 17

1.6.2.1 Xác định mục tiêu dạy học của một số kiến thức vật lý 17

1.6.2.2 Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức vật lý cụ thể 17

1.6.2.3 Xác định các phương tiện dạy học 18

1.6.2.4 Những chuẩn bị phương tiện dạy học của GV và HS 18

1.6.2.5.Xây dựng các câu hỏi đề xuất vấn đề 19

1.6.2.6 Thiết kế tiến trình dạy 19

Kết luận chương 1 20

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CỦA CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ LỚP 11- BAN CƠ BẢN THEO CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 21

2.1 Đặc điểm của chương “Cảm ứng điện từ” 21

2.1.1 Đặc điểm chung của chương “Cảm ứng điện từ” 21

2.1.2 Phân phối chương trình chương “Cảm ứng điện từ” ở lớp 11THPT của chương trình cơ bản 21

2.1.3 Đặc điểm phương pháp dạy học 22

2.2 Cấu trúc logic nội dung các kiến thức của chương “Cảm ứng điện từ” trong chương trình vật lý phổ thông 22

2.2.1 Sơ đồ logic trình bày các kiến thức trong chương “Cảm ứng điện từ” 22

2.2.2 Sơ đồ mạch phát triển kiến thức trong chương “Cảm ứng điện từ" 22

2.3 Mục tiêu cần đạt khi dạy chương “Cảm ứng điện từ” 25

2.3.1 Mục tiêu về nội dung kiến thức cần nắm vững 25

2.3.1.1 Các khái niệm, đại lượng 25

2.3.1.2 Các hiện tượng, định luật, quy tắc 25

2.3.1.3 Phương pháp nhận thức đặc thù của khoa học vật lý trong chương 26

2.3.2 Mục tiêu về kỹ năng 26

2.3.2.1 Mục tiêu về hình thành và rèn luyện các thái độ tình cảm, năng lực nhận thức 26

2.4 Xây dựng tiến trình dạy học các bài học cụ thể 27

Kết luận chương 2 78

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 79

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của TNSP 79

3.1.1 Mục đích của TNSP 79

3.1.2 Nhiệm vụ của TNSP 79

3.2 Đối tượng và phương pháp thực nghiệm 79

3.3 Phương pháp TNSP 79

3.4 Thời điểm TNSP 80

3.5 Phân tích và đánh giá kết quả TNSP 80

3.5.1 Tiêu chí để đánh giá 80

3.5.1.1 Đánh giá định tính 80

3.5.1.2 Đánh giá định lượng 82

Kết luận chương 3 87

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

1 Kết luận 88

2 Kiến nghị 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG KHÓA LUẬN

CNH - HĐH Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa

THPT Trung học phổ thông

PHẦN I: MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài và tổng quan vấn đề nghiên cứu

Hiện nay, CNH-HĐH đất nước đang là một tất yếu của sự phát triển, nó trở thành làn sóng tác đông mạnh mẽ đến tất cả các nước trên thế giới cũng như mọi mặt của đời sống xã hội Kinh nghiệm cũng như thực tiễn đã chỉ ra rằng CNH-HĐH có mối quan hệ chặt chẽ với sự nghiệp giáo dục và đào tạo

Thực tiễn những nước đi trước về CNH-HĐH đã chỉ ra rằng xã hội muốn đạt tới trình độ phát triển mới và cao hơn thì tất yếu phải dựa trên sự phát triển tương ứng về mặt giáo dục Trong đó giáo dục phổ thông là nền tảng và giáo dục bậc cao là hết sức cần thiết

Hòa theo xu thế phát triển của các nước trên thế giới, giáo dục nước ta đã

và đang rất được coi trọng và được coi là quốc sách hàng đầu Như vậy trước những yêu cầu của thời đại đòi hỏi ngành giáo dục phải thực hiện đổi mới chương trình giáo dục phổ thông một cách đồng bộ từ mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện đến cách thức đánh giá kết quả dạy học, trong đó khâu đột phá là đổi mới phương pháp dạy học Nhà trường phổ thông không chỉ trang bị cho HS những kiến thức, kĩ năng loài người đã tích lũy được mà còn phải bồi dưỡng cho HS năng lực sáng tạo ra tri thức mới, cách giải quyết vấn đề mới trong học tập

Theo Điều 28, mục 2 luật Giáo dục 2005 đã ghi “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo…” Chương trình giáo dục phổ thông ban hành kèm theo quyết định số 16/2006/QĐ-BGDĐT ngày 5/5/2006 của bộ trưởng Bộ Giáo Dục và đào tạo cũng đã nêu “Phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; phù hợp với đặc trưng môn học, đặc điểm đối tượng HS, điều kiện từng lớp học; bồi dưỡng cho HS phương pháp tự học, khả năng hợp tác; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú và trách nhiệm học tập cho HS

Vấn đề phát triển năng lực sáng tạo của HS được nhiều nhà khoa học giáo dục trên thế giới đề cập đến từ rất lâu Trong quá trình tìm tòi phương pháp dạy

học nhằm phát triển năng lực sáng tạo của HS nhiều nhà khoa học sư phạm đã

đề xuất: muốn phát huy tính tích cực, phát triển năng lực sáng tạo của HS thì tốt hơn hết là tổ chức cho HS hoạt động học tập theo con đường nhận thức sáng tạo của các nhà khoa học Đối với vật lí học, một trong những phương pháp đặc trưng cơ bản là phương pháp thực nghiệm

Trong chương trình vật lý 11 THPT, chương “Cảm ứng điện từ” là chương

mà các nội dung kiến thức chủ yếu được xây dựng từ thực nghiệm Khi dạy học nhiều nội dung kiến thức chương này ta có thể phân chia theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm – phương pháp nhận thức quan trọng của vật lý Việc dạy học phỏng theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm không những giúp HS kiến tạo được các kiến thức vật lý bằng chính hoạt động của bản thân

mà còn có thể giúp HS phát triển, rèn luyện năng lực sáng tạo dựa trên vốn kiến thức và kinh nghiệm của mình

Qua tìm hiểu thực tế dạy học vật lý 11 ở trường phổ thông nói chung, chương “Cảm ứng điện từ” chưa được GV áp dụng phương pháp dạy học trong

đó có sự vận dụng phương pháp nhận thức khoa học vào dạy học Trong khi đó, dạy học theo các giai đoạn của một phương pháp nhận thức khoa học nào đó để

HS được đóng vai trò nhà khoa học là biện pháp hữu hiệu để rèn luyện, phát triển năng lực sáng tạo của HS

Với những lí do trên, chúng tôi chọn vấn đề “Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” vật lí lớp 11 ban cơ bản theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm” làm khóa luận nghiên cứu của mình Tôi hy vọng khóa luận này là một tài liệu tham khảo cho các HS ở trường THPT cũng như SV ở các trường ĐH-CĐ

2 Đối tượng nghiên cứu

- Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu khoa học và trong dạy học vật lí

- Hoạt động dạy học chương “Cảm ứng điện từ” lớp 11 cơ bản THPT

3 Phạm vi nghiên cứu

Khóa luận nghiên cứu phương pháp tổ chức hoạt động nhận thức cho HS theo phương pháp thực nghiệm để xây dựng tiến trình dạy học chương “Cảm ứng điện từ” vật lý lớp 11 cơ bản THPT

4 Mục đích nghiên cứu

Vận dụng hệ thống quan điểm lí luận dạy học hiện đại về việc tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lý theo phương pháp thực nghiệm để xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức thuộc chương “Cảm ứng điện từ” ở lớp

11 ban cơ bản THPT

5 Giả thuyết khoa học

Đối với vật lí học, một trong những phương pháp nhận thức đặc trưng cơ bản là phương pháp thực nghiệm Nếu xây dựng tiến trình dạy học chương

“Cảm ứng điện từ” vật lý 11 cơ bản THPT theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm thì không những làm cho HS có được kiến thức mà còn hiểu sâu hơn về phương pháp này

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

6.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận

- Nghiên cứu mục tiêu dạy học mới

- Nghiên cứu lí luận các quan điểm hiện đại về dạy học

- Nghiên cứu về dạy học sáng tạo

- Nghiên cứu lí luận về phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu

- Xác định nội dung các kiến thức dạy học chương “Cảm ứng điện từ” trong chương vật lý 11 THPT

6.2 Nghiên cứu thực tiễn

- Tìm hiểu thực tế việc dạy và học chương “Cảm ứng điện từ” lớp 11 tại một số trường phổ thông

6.3 Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức thuộc chương “Cảm ứng điện” vật lý lớp 11- Ban cơ bản THPT theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm

6.4 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của khóa luận, rút ra những kết luận về hiệu quả của khóa luận

7 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí thuyết

- Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Quan sát khoa học, điều tra, phân tích và tổng kết kinh nghiệm

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

8 Cấu trúc khóa luận

Phần I: MỞ ĐẦU

Phần II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2: Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức thuộc chương

“Cảm ứng điện từ” vật lý lớp 11- Ban cơ bản theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Phần III: KẾT LUẬN

PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: CỞ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Cấu trúc và nhiệm vụ của quá trình dạy học

Dạy - học là một chức năng xã hội với mục đích truyền lại cho họ những kinh nghiệm mà xã hội tích lũy được nhằm biến những kinh nghiệm xã hội thành những phẩm chất và năng lực cá nhân Hay có thể hiểu theo một nghĩa khác, dạy - học chính là sự tác động qua lại giữa thầy và trò nhằm giúp trò lĩnh hội một phần nào đó kinh nghiệm của xã hội Hoạt động dạy - học gồm hai hoạt động liên quan mật thiết với nhau: hoạt động dạy và hoạt động học

Hoạt động học, chủ thể là người học, hướng vào đối tượng học, tiếp nhận

và chuyển hóa nó, biến thành của riêng mình, qua đó phát triển chính bản thân Hoạt động dạy, chủ thể là người dạy, hướng vào đối tượng dạy, làm cho nó trở thành đối tượng của sự điều khiển của mình.Vai trò và tính chất của hoạt động dạy cũng như vị thế của người dạy tùy thuộc vào việc hoạt động dạy có đối tượng là gì? Mục đích của hoạt động được thể hiện cụ thể của mỗi môn học, mỗi phần của môn học và cụ thể nhất là ở mỗi bài học; đó là mục tiêu mà

HS phải đạt được sau mỗi bài học, mỗi chương, mỗi phần, mỗi môn học mà ta

có thể đánh giá được Để thực hiện được mỗi mục đích cụ thể, phải thực hiện những hành động tương ứng Phải trải qua những phân tích, so sánh, suy luận diễn ra trong óc, nghĩa là thông qua hành động trí tuệ mới rút ra được kết luận về quy luật chung Trong khi thực hiện một hành động, ta phải sử dụng một số phương tiện, trong những điều kiện cụ thể Khi sử dụng những phương tiện, điều kiện đó là ta đã thực hiện những thao tác: thao tác chân tay và thao tác trí tuệ

Đối với những thao tác chân tay, ta có thể quan sát được quá trình thực hiện nên có thể can thiệp trực tiếp và quá trình đó để rèn luyện những kĩ năng,

kĩ xảo của HS, giúp họ thực hiện một cách đúng đắn có hiệu quả

Đối với thao tác trí tuệ chỉ diễn ra trong trí óc, nó có vai trò to lớn, quyết định trong nhận thức khoa học Bởi vậy, rèn luyện cho HS có kĩ năng, kĩ xảo

thực hiện các thao tác tư duy trong học tập vật lý luôn luôn là vấn đề thời sự cần nhiều thời gian

Cấu trúc của quá trình dạy học có thể nhìn từ hai gốc độ: góc độ nội dung của dạy học và góc độ quá trình

Về góc độ nội dung, quá trình dạy học được cấu thành từ những yếu tố: mục đích dạy học, phương pháp dạy học, hoạt động dạy của GV, hoạt động học của HS, phương tiện và hình thức tổ chức dạy học, kết quả dạy học

Về góc độ quá trình, có thể xem quá trình dạy học bao gồm những bước

cơ bản: kích thích động cơ, tổ chức hoạt động dạy học, kiểm tra đánh giá kết quả

1.2 Bản chất của học và chức năng của dạy

1.2.1 Bản chất của hoạt động học

Họat động học là một hoạt động đặc thù của con người nhằm tiếp thu những tri thức, kỹ năng, kinh nghiệm mà loài người đã tích lũy được, đồng thời phát triển những phẩm chất năng lực của người học Hoạt động học là hoạt động hướng vào sự biến đổi và phát triển của chính chủ thể hoạt động, là hoạt động được điều khiển một cách có ý thức, có mục đích, là hoạt động hướng vào sự tiếp nhận phương thức hoạt động Hoạt động học làm biến đổi chính chủ thể người học Nhờ có hoạt động học mà xảy ra sự biến đổi trong bản thân HS Sản phẩm của hoạt động học là những biến đổi chính trong bản thân chủ thể người học trong quá trình thực hiện hoạt động học Những tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm mà người học tái tạo lại không có gì mới đối với nhân loại Những biến đổi trong bản thân người học, sự hình thành phẩm chất và năng lực ở người học thực sự là những thành tựu mới đối với bản thân người học thực sự là những thành tựu mới đối với bản thân người học, chúng sẽ giúp bản thân người học sau này sáng tạo ra được những giá trị mới

1.2.2 Chức năng của dạy

Dạy - học là một hoạt động đặc trưng của loài người nhằm truyền lại cho thế hệ sau những kinh nghiệm mà loài người tích lũy được, biến chúng thành kinh nghiệm, phẩm chất, năng lực của mỗi người học

Quá trình dạy học là một hệ thống có nhiều yếu tố quan hệ mật thiết và tác động qua lại lẫn nhau Trong đó quá trình học của HS và quá trình dạy của GV đóng vai trò cơ bản Sự tương tác của hai quá trình này phải dựa trên các cơ

sở cùng mối quan hệ biện chứng giữa chúng là mục đích của việc dạy- học, nội dung và phương pháp của việc dạy - học, các hình thức tổ chức của việc dạy - học

Trong dạy học trước đây, GV là người quyết định, đóng vai trò chủ đạo trong toàn bộ hoạt động của quá trình dạy học Trong hoạt động dạy: chủ thể là

GV, đối tượng là HS GV đóng vai trò người tổ chức, điều khiển hoạt động học của HS , giúp họ lĩnh hội nội dung giáo dục và giáo dưỡng, tạo ra sự phát triển tâm lý

Dạy - học không phải tạo ra tri thức mới, không làm tái tạo tri thức cũ, mà

là tổ chức quá trình chiếm lĩnh tri thức ở HS Dạy - học coi tri thức là phương tiện để tổ chức, điều khiển HS hoạt động xây dựng tri thức ấy cho bản thân

họ mà mục đích sâu xa của việc làm này là biến đổi nhân cách người học Do

đó, dạy học chỉ đạt được hiệu quả cao khi phát huy được khả năng tự hoạt động của HS

1.3 Phát huy tính tích cực, tự chủ của HS và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS

1.3.1 Phát huy tính tích cực, tự chủ của HS

1.3.1.1 Các biểu hiện của tính tích cực học tập

Để giúp GV phát hiện được HS có tính tích cực hay không, cần dựa vào một số dấu hiệu sau đây:

- Có vận dụng được những kiến thức đã học vào thực tiễn hay không?

- Có đọc thêm, làm thêm các bài tập khác không?

- Có hứng thú trong học tập không ?

- Có quyết tâm, có ý chí vượt khó khăn trong học tập không?

- Có sáng tạo trong học tập không?

1.3.1.2 Mức độ tích cực của HS

- Có tích cực học tập hay không ?

- Thực hiện nhiệm vụ của thầy giáo theo yêu cầu tối thiểu hay tối đa?

- Tích cực ngày càng tăng hay giảm dần?

- Có kiên trì, vượt khó hay không?

Nguyên nhân của tính tích cực nhận thức:

Tính tích cực nhận thức của HS nó đã nảy sinh trong quá trình học tập nhưng nó lại là hậu quả của nhiều nguyên nhân, nhưng nhìn chung tính tích cực nhận thức phụ thuộc vào các nhân tố sau: Hứng thú, nhu cầu, động cơ, năng lực,

ý chí, sức khỏe, môi trường

Như vậy việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS đòi hỏi một kế hoạch lâu dài và toàn diện khi phối hợp hoạt động gia đình, nhà trường và xã hội

Các biện pháp nhằm nâng cao được tính tích cực nhận thức của HS trong giờ lên lớp :

- Nói lên ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đề nghiên cứu

- Nội dung dạy học phải mới, nhưng cái mới ở đây không phải quá xa lạ với

HS nữa, cái mới phải liên hệ và phát triển cái cũ Kiến thức phải có tính thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, với suy nghĩ hàng ngày, thỏa mãn nhu cầu nhận thức của các em

- Phải dùng các phương pháp dạy học: Nêu vấn đề và giải quyết vấn đề, thuyết trình…

- Kiến thức phải được trình bày, phát triển và mâu thuẫn với nhau

- Sử dụng các phương tiện dạy học, dụng cụ trực quan có tác dụng tốt trong việc kích thích hứng thú của HS

- Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: Cá nhân, nhóm ,tập thể, làm việc trong phòng thí nghiệm…

- Kích thích tính tích cực qua thái độ, cách ứng xử giữa GV với HS

* Năng lực sáng tạo và những biểu hiện của năng lực sáng tạo

Trong nghiên cứu vật lý, chu trình sáng tạo khoa học gồm các giai đoạn:

Những biểu hiện của năng lực sáng tạo

- Có sự tự lực chuyển các tri thức và kĩ năng cũ sang tình huống mới

- Nhìn thấy vấn đề mới trong điều kiện quen biết

- Nhìn thấy chức năng mới của đối tượng quen biết

- Nhìn thấy cấu trúc của đối tượng và mối quan hệ giữa chúng

- Kỹ năng nhìn thấy nhiều lời giải cho một bài toán

- Kỹ năng biết phối hợp các phương thức giải quyết vấn đề đã biết thành một phương thức mới

- Kỹ năng sáng tạo một phương thức giải hay

- Biết kiểm tra đánh giá hiệu quả cách giải quyết vấn đề của bản thân và người khác

1.4 PPTN trong nghiên cứu khoa học và trong nghiên cứu vật lý

1.4.1 Tầm quan trọng của PPTN trong nghiên cứu khoa học và trong nghiên cứu vật lý

- PPTN không chỉ đơn thuần là làm thí nghiệm tác động vào tự nhiên để làm bộc lộ những tính chất của tự nhiên dưới dạng những dấu hiệu quan sát được mà còn có ý nghĩa khái quát, nêu lên được bản chất của sự việc hiện tượng

Mô hình giả thuyết

Sự kiện khởi đầu

Phương án thực nghiệm

kiểm tra hệ quả lý thuyết

Hệ quả lý thuyết

PPTN không đơn thuần là sự tập hợp những điều quan sát trong tự nhiên mà còn

là một phương pháp sáng tạo khoa học, xây dựng những kiến thức mới để phản ánh tự nhiên dưới dạng khái quát

- Nhờ có PPTN mà vật lý học trong ba thế kỷ liền đạt được những thành tựu vĩ đại không những giúp cho con người hiểu biết về tự nhiên mà còn giúp cải tạo tự nhiên, phát triển sản xuất, nâng cao năng suất sản xuất lao động, tạo ra của cải vật chất cho đời sống của con người được nâng lên khá cao so với trước

1.4.2 Nội dung của PPTN

Đến thế kỷ 17 Galilee xây dựng PPTN: “Quan sát tự nhiên→xác định vấn

đề cần nghiên cứu→ đưa ra cách giải quyết lý thuyết có tính dự đoán→ rút ra kết luận có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm→ làm thí nghiệm→ đối chiếu kết quả thu được bằng thực nghiệm với lý thuyết→kết luận”

PPTN không đơn thuần là làm thí nghiệm một cách mò mẫm, ngẫu nhiên Trước khi làm thí nghiệm nhà khoa học phải dựa vào những quan sát ban đầu của mình hay của những nhà khoa học khác, nêu lên một số câu hỏi cần giải đáp, nghĩa là vạch rõ mục đích thí nghiệm: Thí nghiệm để làm sáng tỏ cái gì? Phải bố trí thí nghiệm như thế nào để thu được câu trả lời đơn giản?

Kết quả của thí nghiệm là câu trả lời của thiên nhiên về các dấu hiệu bề ngoài của sự vật, có thể quan sát được Cần phải phân tích, khái quát hóa kết quả

đó như thế nào để thu được kết luận có giá trị tổng quát? Lời giải đáp thu được

có thể áp dụng để giải quyết những vấn đề gì rộng rãi hơn nữa trong thực tế

1.5 Sử dụng PPTN trong dạy học vật lý

1.5.1 Tầm quan trọng của PPTN trong dạy học vật lý

+ Mục tiêu chiến lược của ngành giáo dục nước ta là “Hình thành và phát triển các năng lực chủ yếu đáp ứng yêu cầu phát triển con người Việt Nam trong thời kì CNH-HĐH”:

- Năng lực hành động có hiệu quả mà một trong những thành phần quan trọng, là năng lực tự học tự giải quyết vấn đề, mạnh dạn trong suy nghĩ, hành động trên cơ sở phân biệt đươc đúng hay sai

- Năng lực thích ứng với sự thay đổi trong thực tiễn để có thể chủ động, linh hoạt và sáng tạo trong học tập, lao động,…

- Năng lực tự khẳng định, biểu hiện ở tinh thần phấn đấu học tập và lao động

+ Chương trình vật lý phổ thông tiếp tục khẳng định “Cần coi trọng đúng mức những kiến thức về phương pháp nhận thức đặc thù của vật lý học như PPTN, phương pháp mô hình” và “Khối lượng kiến thức của mỗi tiết học cần được lựa chọn và cân đối với việc thực hiện đầy đủ các nhiệm vụ của việc dạy học vật lý, đặc biệt với việc tổ chức các hoạt động tích cực, tự lực và đa dạng của HS”

+ Vật lý học ở trường phổ thông chủ yếu là vật lý thực nghiệm Những kiến thức vật lý được xây dựng hầu hết dựa vào thí nghiệm hoặc được kiểm tra lại bằng thực nghiệm Để hiểu rõ nội dung, ý nghĩa của các kiến thức đó thì tốt nhất là cho HS tái tạo lại những kiến thức bằng chính phương pháp mà các nhà vật lý đó dùng trong nghiên cứu PPTN PPTN là một trong những phương pháp được lựa chọn bởi vì trong quá trình áp dụng PPTN có hai giai đoạn đòi hỏi HS có suy nghĩ sáng tạo Vì vậy áp dụng PPTN vào dạy học vật

lý thì đạt được cả hai mục tiêu: Giúp HS nắm vững kiến thức và bồi dưỡng cho

HS năng lực sáng tạo

1.5.2 Các giai đoạn của PPTN trong dạy học vật lý

Để giúp HS chiếm lĩnh kiến thức vật lý thì tốt hơn hết là GV nên phỏng theo PPTN của các nhà khoa học mà tổ chức cho HS hoạt động theo các giai

đoạn của PPTN và bao gồm các giai đoạn sau đây:

Giai đoạn 1: Đề xuất vấn đề

GV mô tả một hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí nghiệm và yêu cầu HS dự đoán diễn biến của hiện tượng, tìm nguyên nhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó, tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà HS chưa biết câu trả lời, cần phải tìm tòi suy nghĩ mới trả lời được

Giai đoạn 2: Xây dựng giả thuyết

GV hướng dẫn, gợi ý cho HS xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu, dựa vào sự quan sát, kinh nghiệm bản thân, những kiến thức đã có Những dự đoán này có thể còn chưa chính xác hoặc thiếu lập luận

Giai đoạn 3: Dự đoán hiện tượng

Suy ra một hệ quả có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm từ giả thuyết Hệ quả đó là dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý

Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm

Để kiểm tra xem hệ quả của dự đoán có phù hợp với kết quả thực nghiệm hay không Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lý, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới

Giai đoạn 5: Ứng dụng kiến thức

HS vận dụng kiến thức để giải thích hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kỹ thuật Qua đó có thể đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết

1.5.3 Hướng dẫn hoạt động trong mỗi giai đoạn của PPTN

Như vậy ở mỗi một giai đoạn lại có những mức độ yêu cầu HS tham gia

Giai đoạn 2: GV hướng dẫn, gợi ý HS xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu, dựa vào sự quan sát tỉ mỉ, vào kinh nghiệm bản thân, vào những kiến thức đã có ( xây dựng giả thuyết)

dự đoán về mối quan hệ hàm số → việc dự đoán định lượng có thể dựa trên một số cặp số liệu

Mức độ 3: Những dự đoán đòi hỏi mức độ quan sát tỉ mỉ, chính xác, một sự tổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm không có điều kiện thực nghiệm trên lớp thì GV có thể

nói lại tiểu sử

Giai đoạn 1: GV mô tả hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí nghiệm và yêu cầu HS dự đoán diễn biến của hiện tượng, tìm nguyên nhân hoặc xác lập mối quan hệ nào đó, tóm lại là

nêu lên một câu hỏi mà HS chưa biết câu trả lời, phải suy nghĩ, tìm tòi

đó xuất hiện một hiện tượng mới gây sự tò mò của HS từ

đó nêu ra một vấn đề, một câu hỏi cần giải đáp

Mức độ 3: GV nhắc lại một hiện tượng, một vấn đề mà HS đã biết, yêu cầu họ phát hiện xem trong vấn đề này có chỗ nào chưa hoàn chỉnh cần tiếp tục nghiên cứu

Giai đoạn 5: Ứng dụng kiến thức: HS vận dụng kiến thức để giải thích hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tế, nghiên cứu các thiết bị kĩ thuật ( có thể xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới)

lý

Mức độ 3: Xét một ứng dụng kĩ thuật trong đó cần phải áp dụng nhiều kiến thúc

vật lý

Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện một phương án thí nghiệm để kiểm tra xem hệ quả dự đoán ở

trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm hay không

Mức độ 3: Những trường hợp thí nghiệm kiểm tra là thí nghiệm kinh điển, phức tạp không thực hiện được thì GV phải mô tả thí nghiệm, thông báo kết quả

Giai đoạn 3: Từ giả thuyết dùng suy luận logic hay suy luận toán học suy ra một hệ quả: Dự đoán

một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý

Mức độ 1: Hệ quả có

thể quan sát, đo

lường trực tiếp

Mức độ 2: Hệ quả không thể quan sát, đo lường trực tiếp bằng các dụng cụ đo, phải tính toán gián tiếp thông qua các đại lượng khác

Mức độ 3: Hệ quả suy ra từ điều kiện lí tưởng Có nhiều trường hợp, hiện tượng thực tế bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố không thể loại trừ được

Trong khi sử dụng PPTN, thường phối hợp với các phương pháp nhận thức khác nhau: Phương pháp phân tích - tổng hợp, phương pháp quy nạp - diễn dịch… Trong dạy học có các định luật vật lý theo PPTN có hai trường hợp đáng lưu ý sau:

- Có những định luật vật lý thực nghiệm nhưng việc suy luận khá phức tạp hoặc những thí nghiệm khá tinh vi, không có điều kiện thực hiện ở trường phổ thông, GV có thể dùng phương pháp kể chuyện lịch sử để cho HS có cách giải quyết của các nhà bác học

- Để rèn luyện khả năng suy luận sắc bén cũng như giảm bớt khó khăn về

tổ chức thực hiện các thí nghiệm phức tạp cho nên không dạy học những định luật đó hoàn toàn theo PPTN mà chỉ sử dụng một giai đoạn của PPTN là làm thí nghiệm kiểm tra, minh họa kết luận thu được bằng suy luận lý thuyết Cũng có thể hiểu sử dụng PPTN theo nghĩa hẹp

1.5.4 Những sự chuẩn bị cần thiết để sử dụng PPTN trong dạy học vật lý

1.5.2.1 Chuẩn bị về mặt nội dung dạy học

- Lựa chọn một logic nội dung bài học thích hợp Phân chia bài học thành những vấn đề nhỏ, phù hợp với trình độ xuất phát của học sinh, xác định hệ thống những hành động học tập mà học sinh có thể thực hiện được với sự cố gắng vừa sức

- Xây dựng tình huống có vấn đề tương ứng với mỗi nội dung kiến thức cần xây dựng trong bài học Thông thường căn cứ vào hoạt động tìm tòi nghiên cứu của các nhà vật lý học về mỗi kiến thức mà tạo ra những tình huống những điều kiện giúp HS có thể tự lực hoạt động, sáng tạo ra những tình huống thích hợp để hướng dẫn HS tìm tòi khám phá theo khả năng của họ

1.5.2.2 Chuẩn bị về thí nghiệm và cơ sở vật chất

- Nghiên cứu kỹ thuật sử dụng thí nghiệm trong dạy học theo PPTN

a) Sử dụng thí nghiệm để phát hiện vấn đề

- Dùng thí nghiệm để tạo ra vấn đề mới

+ Thí nghiệm phải đơn giản, tạo ra hiện tượng để quan sát không bị nhiều yếu tố gây nhiễu

+ Hiện tượng tạo ra trong thí nghiệm phải gây ấn tượng mạnh cho HS + Hiện tượng tạo ra trong thí nghiệm phải chứa đựng yếu tố trái với suy nghĩ thông thường của HS

- Dẫn dắt HS phát hiện ra mâu thuẫn nhận thức

+ GV phải nêu ra câu hỏi yêu cầu HS nhớ lại một số kiến thức một số hiện tượng nào đó nhằm khẳng định lại sự hiểu biết của HS sau đó đưa ra thí nghiệm tạo ra một hiện tượng mới trái với sự hiểu biết trước đó của HS, yêu cầu HS giải thích nguyên nhân

+ GV yêu cầu HS nhắc lại kiến thức cũ, vận dụng kiến thức cũ để dự đoán kết quả hiện tượng sẽ xảy ra Sau đó GV đưa ra thí nghiệm để HS thấy hiện tượng không xảy ra như dự đoán, yêu cầu HS trả lời tại sao?

b) Sử dụng thí nghiệm để giải quyết vấn đề

- Thí nghiệm có vai trò quyết định trong công việc đánh giá một dự đoán là đúng hay sai

- Thí nghiệm trong giai đoạn này cần thỏa mãn những yêu cầu sau:

+ Hiện tượng mà thí nghiệm tạo ra do nguyên nhân chính có thể dùng làm

1.5.2.3 Những kỹ năng cần thiết chuẩn bị cho HS

a) Kỹ năng đưa ra dự đoán và kỹ năng đề xuất phương án thí nghiệm

b)Kỹ năng bố trí tiến hành thí nghiệm, thực hiện các phép đo cơ bản, thu thập thông tin cần thiết

- Xác định mục đích thí nghiệm

- Dự kiến bố trí thí nghiệm

- Kỹ năng thực hiện các phép đo cơ bản

- Kỹ năng làm thay đổi các yếu tố tác động theo ý định có trước

- Kỹ năng thu thập thông tin

c) Kỹ năng xử lý thông tin

- Sử dụng các phương pháp suy luận logic để xử lý thông tin

- Sử dụng suy luận toán học

1.6 Thiết kế phương án dạy học

1.6.1 Tiến trình dạy học một số kiến thức vật lý

Để giúp HS chiếm lĩnh kiến thức vật lý thì tốt hơn hết là GV nên phỏng theo PPTN của các nhà khoa học mà tổ chức cho HS hoạt động theo các giai đoạn của PPTN Có thể đề xuất tiến trình dạy học một số kiến thức vật lý theo

sơ đồ sau:

Tình huống vấn đề cơ bản

Tình huống khởi đầu

Bài toán cơ bản

Tình huống kiểm tra

Bài toán thiết kế phương án

Mô hình giả thuyết

Các hệ quả của giả thuyết

Kết quả kiểm tra

Kết luận kiến thức

Vận dụng tìm giới hạn

áp dụng kiến thức (nếu

có)

Đầu tiên tạo cho HS tình huống mở đầu Tình huống này đặt ra vấn đề cần giải quyết Tác dụng của tình huống này là tập cho HS hành động phát hiện vấn

đề tạo động cơ nhận thức, kích thích HS tích cực tư duy Trong tình huống này, kiến thức đóng vai trò công cụ để giải quyết một vấn đề thực tiễn hoặc lý luận Tiếp theo là tạo tình huống vật lý cơ bản, tình huống này có tác dụng chỉ ra mục tiêu của hành động, làm cho HS tự hành động xây dựng tìm kiếm kiến thức mới Đó là hành động sáng tạo cần rèn luyện cho HS

- Bài toán cơ bản bổ sung dữ kiện còn thiếu cho vấn đề cơ bản trên Với sự

nỗ lực của cá nhân, sự sáng tạo trong phạm vi nhất định, qua bài toán cơ bản HS cần đưa ra được một mô hình giả thuyết, tức là đưa ra câu trả lời cho vấn đề nhận thức

- Đề kiểm tra được tính đúng đắn của giải thuyết, cần xây dựng tình huống kiểm tra, tình huống này HS phải suy ra được các hệ quả của giả thuyết Những

hệ quả này có thể sử dụng thí nghiệm để kiểm tra được

- Tình huống để HS thiết kế phương án kiểm tra thể hiện dưới dạng “Bài toán phương án kiểm tra” HS phải vẽ ra sơ đồ thí nghiệm, nêu được những dụng

cụ thí nghiệm cần thiết, chọn phương án thí nghiệm để phù hợp với thí nghiệm

đó Sau đó tiến hành thí nghiệm kiểm tra đối chiếu kết quả thí nghiệm với mô hình giả thuyết Nếu đúng thì đi đến kết luận

1.6.2 Phương pháp soạn tiến trình dạy học một số kiến thức vật lý cụ thể

1.6.2.1 Xác định mục tiêu dạy học của một số kiến thức vật lý

a) Mục tiêu về kiến thức

b) Mục tiêu về kỹ năng

c) Mục tiêu về tình cảm thái độ

1.6.2.2 Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức vật lý cụ thể

Để thiết kế phương án dạy học một số kiến thức vật lý trước hết phải phân tích cấu trúc nội dung, tìm hiểu xem có thể chia nội dung kiến thức của bài học thành những kiến thức như thế nào? Mỗi đơn vị kiến thức sẽ được xây dựng tiến trình nhận thức như thế nào? Lập sơ đồ tiến trình xây dựng mỗi đơn vị kiến thức

Dưới đây là sơ đồ tiến trình xây dựng một kiến thức vật lý:

1.6.2.3 Xác định các phương tiện dạy học

Thiết bị dạy học vô cùng quan trọng, các thiết bị dạy học chủ yếu là các thiết bị thí nghiệm Trong tiến trình xây dựng kiến thức cần những dụng cụ thí nghiệm gì, mỗi dụng cụ cần bao nhiêu bộ Những dụng cụ và phương án thí nghiệm có gì giống và khác so với SGK?

1.6.2.4 Những chuẩn bị phương tiện dạy học của GV và HS

Bài toán vận dụng kiến thức

Bài toán giới hạn áp dụng kiến thức

1.6.2.5.Xây dựng các câu hỏi đề xuất vấn đề

- Xuất phát từ kiến thức cần dạy GV phải xây dựng các câu hỏi để đề xuất các câu hỏi gợi ý, hướng dẫn, nêu và giải quyết vấn đề

- GV dự đoán những câu trả lời hoặc câu hỏi của HS có thể có, từ đó đưa ra những câu hỏi mang tính hướng hướng dẫn

1.6.2.6 Thiết kế tiến trình dạy

Đây chính là việc soạn thảo một giáo án có thể dựa trên sơ đồ tiến trình dạy từng đơn vị kiến thức, giáo án chi tiết này phải thể hiện được ý định của GV trong việc tổ chức, kiểm tra, định hướng hành động của HS một cách chi tiết Tiến trình này là hướng dẫn GV hành động nhưng nó mang tính linh động

và tùy theo diễn biến của tiết học mà GV có thể thay đổi các khâu cho phù hợp với từng đối tượng Vì vậy việc dạy học cũng là một phần nghệ thuật đòi hỏi rất nhiều sự sáng tạo của mỗi GV

Kết luận chương 1

Qua việc nghiên cứu lí luận về dạy học và tổ chức hoạt động nhận thức cho

HS phổ thông trong dạy học vật lý, đặc biệt là việc sử dụng PPTN trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, chúng tôi nhận thấy:

- Học là hành động của HS, dạy là dạy hành động cho HS Có thể nói dạy học là một hoạt động Trong đó học là hoạt động của HS thông qua hoạt động của bản thân mà chiếm lĩnh, vận dụng kiến thức và phát triển năng lực trí tuệ cũng như quan điểm đạo đức, thái độ

Các giai đoạn của PPTN giúp cho HS có thể bằng chính hoạt động của bản thân mình mà tái tạo, chiếm lĩnh các kiến thức vật lý

Vạch ra những đặc điểm, yêu cầu đối với hoạt động của GV và HS trong mỗi giai đoạn của PPTN khi vận dụng vào dạy học

Đưa ra được những dấu hiệu để phân chia và phân chia các mức độ yêu cầu đối với việc học của HS và hướng dẫn của GV trong mỗi giai đoạn của PPTN Với ý tưởng sử dụng các giai đoạn của PPTN vào dạy học, chúng tôi đã: + Nhận thấy và vạch ra những đặc điểm, yêu cầu đối với hoạt động của GV,và HS trong mỗi giai đoạn của PPTN khi vận dụng vào dạy học

+ Dự kiến những dấu hiệu của tính tích cực, tự lực, năng lực sáng tạo có thể biểu hiện ở HS trong từng giai đoạn dạy học khi phỏng theo PPTN

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CỦA CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ LỚP 11-

BAN CƠ BẢN THEO CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 Đặc điểm của chương “Cảm ứng điện từ”

2.1.1 Đặc điểm chung của chương “Cảm ứng điện từ”

Như ta đã biết thì hệ thống cấu trúc của chương vật lý: “Cảm ứng điện từ”

là chương kết thúc phần điện học – điện từ học Có thể nói chương “Cảm ứng điện từ” là nghiên cứu về các hiện tượng điện từ như là dòng điện sinh ra từ trường, từ trường của một số dòng điện đơn giản, với những nội dung sẽ nghiên cứu là nguyên tắc sinh ra dòng điện xoay chiều, máy biến thế, động cơ không đồng bộ ba pha) HS có thể hiểu sâu sắc bản chất vật lý của những ứng dụng kĩ thuật Do đó, chương này cung cấp cho HS một vốn hiểu biết cơ bản về những hiện tượng, khái niệm, định luật, ứng dụng liên quan giữa hai hiện tượng “điện”

và “từ” thường gặp trong đời sống, khoa học kĩ thuật

Cùng với tác dụng giúp HS nắm vững những hiện tượng, khái niệm, định luật và nguyên lí vật lí của các ứng dụng, chương “Cảm ứng điện từ” còn là phương tiện để rèn luyện các kỹ năng thực hành, hoạt động trí óc và tay chân, qua đó mở rộng vốn hiểu biết cơ bản đồng thời phát huy năng lực sáng tạo của HS

2.1.2 Phân phối chương trình chương “Cảm ứng điện từ” ở lớp 11THPT của chương trình cơ bản

Chương “Cảm ứng điện từ” gồm 6 tiết, bắt đầu từ tiết 44 đến tiết 49 trong chương trình vật lý 11 cơ bản, trong nội dung các tiết như sau:

STT Tiết trong phân phối

chương trình

Bài

2.1.3 Đặc điểm phương pháp dạy học

Ở chương này, các kiến thức chủ yếu được xây dựng từ thực nghiệm, trong

đó có một số kiến thức có thể xây dựng theo các giai đoạn của PPTN như: Hiện tượng cảm ứng điện từ, định luật lenzt, hiện tượng tự cảm Do đó, phải lựa chọn PPDH sao cho phù hợp với đặc điểm kiến thức và mức độ kiến thức cần giảng dạy của chương, đồng thời phải đóng vai trò quyết định trong việc hình thành và phát triển năng lực trí tuệ cho HS Đầu tiên ta nên tổ chức HĐNT cho HS theo các giai đoạn của PPTN một trong những phương pháp nhận thức đặc thù của khoa học vật lý khi dạy học chương này

2.2 Cấu trúc logic nội dung các kiến thức của chương “Cảm ứng điện từ” trong chương trình vật lý phổ thông

2.2.1 Sơ đồ logic trình bày các kiến thức trong chương “Cảm ứng điện từ” 2.2.2 Sơ đồ mạch phát triển kiến thức trong chương “Cảm ứng điện từ"

Từ thông: Là đại lượng đặc trưng cho số đường cảm ứng từ xuyên qua diện tích S

- Biểu thức Φ= BS cos α

Hiện tượng cảm ứng điện từ:

Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bỏi mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng

Chiều dòng điện cảm ứng Chiều của suất điện động cảm

từ, ngón tay cái choãi ra 90 0

hướng theo chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến 4 ngón tay chỉ chiều từ cực

âm sang cực dương của nguồn điện đó

Định luật Faraday:

độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín

tỉ lệ với tốc độ biến thiên

từ thông qua mạch

c

e =

N t

và định luật len xơ

Năng lượng của ống dây có dòng điện

W=

2 1

Li 2

Năng lượng từ trường W=

8

1

10 7 B 2

Định nghĩa dòng điện

fu cô: dòng điện xuất cảm ứng xuất hiện trong khối vật dẫn khi

nó chuyển động trong

từ trường hay được đặt trong

từ trường biến thiên theo thời gian gọi là dòng điện

Fu cô

Hiện tượng tự cảm

Định nghĩa hiện tượng tự cảm: là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây

ra

CT tính từ thông riêng :

Li

  Biểu thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài trong không khí:

2 7

-Một vài tác hại của dòng điện fucô:

chống lại sự quay của các động cơ điện, làm nóng lõi sắt trong máy biến thế.

Dựa trên suy luận tương tự : Nguồn điện 1 chiều sinh ra dòng điện 1 chiều Đặc trưng cho khả năng sinh công của nguồn điện là suất điện động Do đó có dòng điện cảm ứng thì phải có suất điện động cảm ứng và định nghĩa “Suât điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín là suất điện động cảm ứng” khi có sự biến thiên từ thông qua mặt giới hạn bởi 1 mạch điện thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng

Tìm hiểu quy luật về chiều dòng điện

cảm ứng, từ thí nghiệm rút ra kết luận:

dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ

trường mà nó sinh ra chống lại nguyên

nhân sinh ra nó

Từ thí nghiệm Ơ - Xtét cho thấy dòng điện sinh ra từ trường Ngược lại từ trường sinh ra dòng điện không ?

Từ thí nghiệm Fa Ra đây rút ra kết luận “Bản thân từ trường không sinh ra dòng điện nhưng từ trường qua 1 mạch điện kín thay

đổi theo thời gian thì sinh ra dòng điện”

Trên cơ sở kiến thức “Có thể mô tả từ trường bằng các đường sức từ Từ trường qua diện tích S thay đổi thì số đường sức từ qua diện tích đó thay đổi.Quy ước về số đường sức từ qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với B bằng độ lớn của cảm ứng từ tại đó”

Phân tích các kết quả của một số thí nghiệm, theo mô hình của khái niệm từ thông, đi đến kết luận: Mỗi khi từ thông qua một mạch điện kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện, gọi là dòng điện cảm ứng

* Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong

các dây dẫn của mạch điện kín khi Φ

qua mạch biến thiên, suy luận được:

Khi khối vật dẫn chuyển động trong từ

trường hay từ trường qua nó biến thiên

theo thời gian thì trong nó cũng xuất

hiện dòng điện cảm ứng gọi là dòng Fu

cô

* Làm thí nghiệm minh họa

* Nêu 1 số ví dụ sự xuất hiện dòng Fu

* Suất điện động cảm ứng sinh ra trong hiện tượng

tự cảm gọi là suất điện động tự cảm

* Nguyên nhân trực tiếp gây ra hiện tượng tự cảm

là biến thiên dòng điện trong mạch, nên cần thiết lập quan hệ giữa  và i →  Li →

2.3 Mục tiêu cần đạt khi dạy chương “Cảm ứng điện từ”

2.3.1 Mục tiêu về nội dung kiến thức cần nắm vững

2.3.1.1 Các khái niệm, đại lượng

- Từ thông là đại lượng đặc trưng cho số đường sức từ xuyên qua diện tích

S đặt vuông góc với các đường sức từ:

- Dòng điện Fucô là dòng điện cảm ứng được sinh ra trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian

- Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín

- Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch

có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch

- Năng lượng từ trường là năng lượng của ống dây khi có dòng điện i chạy qua chính là năng lượng từ trường của ống dây đó

2.3.1.2 Các hiện tượng, định luật, quy tắc

- Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng

- Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra

- Định luật lenzt: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh

ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó

- Định luật Faraday: Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ

lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch

- Quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón tay cái choãi ra 90 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều dòng điện

2.3.1.3 Phương pháp nhận thức đặc thù của khoa học vật lý trong chương

- Phương pháp nhận thức đặc thù của khoa học vật lý trong chương là PPTN

2.3.2 Mục tiêu về kỹ năng

* Trong khi học

- Dự đoán được câu trả lời cho vấn đề nhận thức đã đưa ra

- Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra

- Tiến hành thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ và xử lí kết quả thu được

- Tính được suất điện động tựu cảm trong ống dây khi dòng điện chạy qua

nó có cường độ biến đổi đều theo thời gian

- Tính được năng lượng từ trường trong ống dây

2.3.2.1 Mục tiêu về hình thành và rèn luyện các thái độ tình cảm, năng lực nhận thức

- Có hứng thú học vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đối với những đóng góp của vật lý học cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học

- Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ cẩn thận, chính xác, tinh thần hợp tác trong công việc học tập, tiến hành thí nghiệm nói riêng cũng như trong việc áp dụng các kết quả đạt được

- Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lý vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện, bảo vệ và giữ gìn môi trường sống

2.4 Xây dựng tiến trình dạy học các bài học cụ thể

Bài 23: TỪ THÔNG – CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

- Hứng thú học môn Vật lí, yêu quý môn học

- Trung thực, khách quan, tính kiên trì

+ Mô hình máy phát điện xoay chiều một pha

* Học sinh: Ôn lại bài cũ

III Sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức

Đơn vị kiến thức 1: Khái niệm từ thông và hiện tượng cảm ứng điện từ

Các câu hỏi cơ bản và kết luận tương ứng với từng đơn vị kiến thức cần dạy Câu hỏi 1: Từ thông là gì? Từ thông phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Trả lời: Từ thông qua diện tích S là đại lượng xác định bằng công thức: cos

Vấn đề

từ trường

có thể sinh ra dòng điện được hay không?

Giả thuyết 1: Từ trường

có thể sinh

ra được dòng điện

Giả thuyết 2: Dòng điện trong ống dây xuất hiện khi có sự chuyển động tương đối giữa NC và ống dây

Hệ quả 1: Mọi chuyển động tương đối giữa NC

và ống dây đều sinh ra dòng điện trong ống dây

Hệ quả 2: Khi không có chuyển động tương đối giữa NC và ống dây thì trong ống dây không có dòng điện

Giả thuyết 3: Dòng điện trong ống dây xuất hiện khi có sự thay đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của ống dây

Các hệ quả: Dòng điện trong ống dây xuất hiện khi có:

Sự biến đổi B

Sự biến đổi S Khái niệm :

- Dòng điện cảm ứng

- Suất điện động cảm ứng

- Hiện tượng cảm ứng điện từ

Đưa ra khái niệm từ thông

- Từ thông qua diện tích S bằng số đường sức từ qua diện tích S được đặt vuông góc với đường sức từ

- Từ thông phụ thuộc vào 3 yếu tố: B, S, α

Câu hỏi 2: Dòng điện cảm ứng là gì? Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Trả lời: Dòng điện cảm ứng là dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín

- Mỗi khi từ thông qua mạch điện kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện một dòng điện cảm ứng Hiện tượng này gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ IV.Tiến trình dạy học cụ thể

Hoạt động của học sinh Trợ giúp của

giáo viên Nội dung ghi bảng

Hoạt động 1: Phát biểu

khái niệm “từ thông”

HS: Từ trường là một

dạng vật chất tồn tại trong

không gian mà biểu hiện

cụ thể là sự xuất hiện của

NC thẳng vĩnh cửu

và NC hình chữ U Nhận xét:

- Từ trường của thanh NC thẳng là từ trường không đều nên đường cảm ứng

từ không song song nhau

- Từ trường bên trong của NC hình chữ U là từ trường đều nên đường cảm ứng từ song song

nhau

(GV có thể trình chiếu hình ảnh các đường sức từ của NC vĩnh cửu và hình chữ

U lên màn hình cho

HS quan sát)

◊ Chúng ta biết dòng điện sinh ra từ trường, vậy từ trường có sinh ra dòng điện không?

Để trả lời câu hỏi này chúng ta sẽ cùng nghiên cứu sang chương mới: Cảm ứng điện từ Bài đầu tiên của chương hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu: Bài 23

Từ thông - Cảm ứng điện từ

số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó

cos

 

Khái niệm từ thông: Là

đại lượng được định nghĩa

tuyến vectơ n của S (rad)

Φ: Từ thông qua diện tích

S (Wb)

HS: Từ thông qua vòng

dây phụ thuộc vào độ

mạnh yếu của từ trường B

( Độ mau thưa của các

đường sức từ) và diện tích

S của vòng dây và góc α

Nghĩa là Φ tỉ lệ với B, S

và phụ thuộc vào α

+ Khi B hoặc S tăng bao

nhiêu thì từ thông Φ qua S

tăng bấy nhiêu và ngược

GV: Từ thông Φ phụ thuộc vào những yếu

tố nào? Tại sao? Φ là một đại lượng đại số hay đại lượng vec tơ?

Với α là góc giữa pháp tuyến n và B

Trong đó:

B: Cảm ứng từ của từ trường đều (T)

S: Diện tích của mặt phẳng đặt trong từ trường đều (m2)

  , cos 0thì 0

α nhọn,cos 0thì 0

α tù , cos0 thì  0 0

  , cos 1thì BS

→ Φ là một đại lượng đại

số có thể dương hoặc âm, hoặc bằng không

thì BS

→ Φ là một đại lượng đại

số có thể dương hoặc âm,

B

GV: Từ thông có ý nghĩa như thế nào?

Tại sao?

◊ Nhận xét và kết luận ý nghĩa của từ thông

GV: Hãy cho biết đơn vị của từ thông trong hệ SI?

◊ Nhận xét kết luận

GV: Từ trường có sinh ra dòng điện hay không?

GV: Thí nghiệm Oressted cho biết dòng điện sinh ra từ trường

Hãy nêu phương án

để kiểm tra dự đoán

2 Đơn vị từ thông

Trong hệ SI đơn vị từ thông là vêbe (Wb)

1Wb= 1T.1m2

Dụng cụ TN: 1 NC để tạo

ra dòng điện trong KD + Khung dây

+ Đèn led

(giả thuyết 1) từ trường

không tạo ra được dòng

điện Trong một số trường

hợp từ trường có thể sinh

ra dòng điện Cần nghiên

cứu trong điều kiện nào

thì từ trường mới sinh ra

dòng điện

Hoạt động 3: Nghiên cứu

trong điều kiện nào thì từ

trường sinh ra dòng điện

HS: Dự đoán (giả thuyết

2) dòng điện xuất hiện

trong KD khi NC chuyển

động tương đối so với

GV: Hướng dẫn HS thảo luận:

- Từ trường có thể tạo ra dòng điện được không? Trong điều kiện nào? Vấn

đề gì cần nghiên cứu tiếp

GV: Yêu cầu HS đưa

ra dự đoán ban đầu

GV: Yêu cầu HS tiếp tục làm TN để xem

b) Thí nghiệm 2 Cho nam châm dịch chuyển ra xa mạch kín C

NC quay xung quanh một

GV: Gợi ý thay NC vĩnh cửu bằng NC điện

◊ Chúng ta sẽ làm

TN tương tự nhưng thay đèn led bằng một điện kế, thay cuộn dây bằng KD trong bộ TN điện từ

GV: Yêu cầu HS nêu cách bố trí và tiến hành TN ?

GV: Nhận xét, sau

đó GV nhắc lại phương án TN, giới thiệu mục đích, dụng

cụ TN, cách bố trí

TN và bắt đầu tiến hành TN

GV: Quan sát hiện tượng xảy ra và rút

ra nhận xét GV: Vậy khi NC cố

ta thấy trong mạch kín C xuất hiện dòng điện ngược chiều với thí nghiệm 1 c) Thí nghiệm 3

Giữ cho nam châm đứng yên và dịch chuyển mạch kín C ta cũng thu được kết quả tương tự

d) Thí nghiệm 4

Thay nam châm vĩnh cửu bằng nam châm điện Khi thay đổi cường độ dòng điện trong nam châm điện thì trong mạch kín (C) cũng xuất hiện dòng điện

+ Khi NC chuyển động lại

◊ Vậy chúng ta cùng tiến hành TN để kiểm tra

GV: Các em có nhận xét gì qua TN?

GV: Tiếp tục tiến hành TN thay NC vĩnh cửu bằng NC điện thì kết quả trên

có đúng không? Ta cần những dụng cụ nào, bố trí và làm như thế nào?