Dạy học tiết “bài tập từ trường” vật lí 11 ban cơ bản theo lý thuyết phát triển bài tập vật lý

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong việc dạy học các bộ môn tự nhiên nói chung và dạy học môn vật lýnói riêng, bài tập hỗ trợ đắc lực cho việc củng cố, vận dụng, mở rộng và hoànthiện kiến thức lý th

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong việc dạy học các bộ môn tự nhiên nói chung và dạy học môn vật lýnói riêng, bài tập hỗ trợ đắc lực cho việc củng cố, vận dụng, mở rộng và hoànthiện kiến thức lý thuyết đã học một cách sinh động có hiệu quả Bài tập có ýnghĩa quan trọng trong việc kiểm tra đánh giá kiến thức, hình thành tính tự lực,tính kiên trì, trong việc tìm tòi và khám phá cái mới, khả năng vận dụng kiếnthức vào thực tiễn và đời sống một cách linh hoạt

Việc dạy học Vật lý ở một số trường trung học phổ thông hiện nay chưaphát huy được hết vai trò của bài tập vật lý trong việc thực hiện các nhiệm vụdạy học Một phần do đa số giáo viên chỉ bài tập sách giáo khoa để cho học sinhtham khảo và xem đó là bài tập mẫu để học sinh làm các bài khác Do đó chưaphát huy được tính sáng tạo của học sinh trong giải bài tập vật lý và khi áp dụngcũng không linh hoạt, nhất là ta cho bài tập khác dạng thì học sinh lúng túngkhông giải quyết được Bên cạnh đó đa số học sinh hiện nay cũng còn thụ độngtrong việc học tập của mình, các em chỉ học xoay quanh những gì mà giáo viên

đã cung cấp chứ ít chủ động tìm tòi học tập điều mới ngoài thông tin từ ngườithầy Mặt khác một số học sinh sau thời gian học tập ở trường khi về nhà dophải giúp đỡ gia đình nên không có thời gian tự tìm tòi học hỏi thêm

Từ những lý do đó, để thay đổi những thói quen như trên nên trong sáng

kiến kinh nghiệm, tôi chọn đề tài: Dạy học tiết “bài tập từ trường” vật lí 11

ban cơ bản theo lý thuyết phát triển bài tập vật lý.

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.

Xây dựng được tiết “bài tập từ trường” Vật lý 11 (ban cơ bản) theo lýthuyết phát triển bài tập vật lý và đề xuất các phương án sử dụng bài tập vật lý

nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học chương này nói riêng và dạy họcvật lí ở trường THPT nói chung.

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.

3.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Lý thuyết phát triển bài tập trong dạy học vật lí ở trường THPT

4 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu, tìm hiểu lý thuyết phát triển bài tập Vật lý

- Xây dựng một số bài tập Vật lý theo Lý thuyết phát triển bài tập chương

“Từ trường” Vật lý 11 (ban cơ bản)

- Thực nghiệm sư phạm các phương án dạy học đã thiết kế

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các tài liệu lí luận dạy học và các tài liệu liên quan đến lýthuyết phát triển bài tập

- Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa và sách bài tập, các tài liệutham khảo

5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

- Xây dựng và soạn thảo tiến trình dạy học bài tập tiết 41 “Bài tập từtrường” Vật lý 11 (ban cơ bản) theo hướng phát triển bài tập

- Thực nghiệm sư phạm ở một số lớp học ở trường THPT Nguyễn MộngTuân Đông Sơn Thanh Hoá.

- Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm bằng thuật toán thống kê

6 CẤU TRÚC SKKN

Mở đầu

Chương 1: Sử dụng lý thuyết phát triển bài tập vật lý trong dạy học vật lý Chương 2: Xây dựng một số bài tập tiết “bài tập từ trường” Vật lý 11

(ban cơ bản) theo lý thuyết bài tập phát triển BTVL

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

Kết luận

CHƯƠNG 1 SỬ DỤNG LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÝ

TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1 Khái niệm phát triển bài tập vật lý

- BTCB: là bài tập mà khi giải chỉ cần sử dụng một đơn vị kiến thức cơbản (một khái niệm hoặc một định luật vật lý), có sơ đồ cấ trúc như sau:

- BTPH: là bài tập mà khi giải cần sử dụng từ hai đơn vị kiến thức trở lên.Như vậy, BTPH là tổ hợp các bài tập cơ bản Thực chất của việc giải BTPH làviệc nhận ra các BTCB trong các bài tập cơ bản đó

- Phát triển bài tập là biến đổi một BTCB thành các BTPH theo cácphương án khác nhau

1.2 Phương pháp phát triển bài tập vật lý

- Việc phát triển BTVL cần phải trải qua các hoạt động: Chọn BTCB,phân tích cấu trúc của BTCB theo các phương pháp khác nhau

- Việc chọn BTCB là hành động có tính quyết định cho việc củng cố kiếnthức, kỹ năng

- Từ BTCB, có thể phát triển thành những BTPH muôn hình, muôn vẻ Vềmặt lý luận có thể khái quát thành ba hướng phát triển bài tập như sau:

Phương án 1: Hoán vị giả thuyết và kết luận của BTCB để được BTCB khác có

độ khó tương đương

Phương án 2: Phát triển giả thuyết BTCB

Dữ kiện bài toán không liên hệ trực tiếp với ẩn số bằng phương trình biểudiễn kiến thức cơ bản mà kiên hệ gián tiếp thông qua cái chưa biết trung gian a,

b, nhờ phương trình biểu diễn kiến thức cơ bản khác Phát triển giả thuyếtBTCB là thay giả thuyết của bài tập đó bằng một số BTCB khác buộc tìm các đạilượng trung gian là cái chưa biết liên hệ dữ kiện với ẩn số

f (a, b, c, x)

Giả thuyết a, b, c

Cho a, b, x Cho a, c, x Cho b, c, x

Tìm c

Tìm a Tìm b

Tìm x

- Mức độ phức tạp phụ thuộc vào số bài toán trung gian (số cái chưa biết).Tuỳ thuộc vào đối tượng học sinh mà tăng hoặc giảm số bài toán trung gian

Phương án 3: Phát triển kết luận BTCB

- Cái cần tìm (ẩn số) không liên hệ trực tiếp với dữ kiện bằng một kiếnthức cơ bản mà thông qua các ẩn số trung gian Phát triển kết luận là thay kết

luận của BTCB bằng một số BTCB trung gian để tìm ẩn số trung gian X, Y, liên kết dữ liệu a, b, c và các ẩn số x 1 , y 1

- Mức độ phức tạp phụ thuộc số bài toán trung gian (số ẩn số trong bàitoán trung gian

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP TIẾT

“BÀI TẬP TỪ TRƯỜNG” VẬT LÝ 11 BAN CƠ BẢN

THEO LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BTVL 2.1 Xây dựng hệ thống BTVL tiết “bài tập từ trường” theo hướng phát triển BT

2.1.1.Một số bài tập cơ bản của chương

a Cơ sở lựa chọn bài tập cơ bản

Ta đã biết bài tập cơ bản là bài tập mà lời giải chỉ cần thiết lập mối liên hệgiũa các đại lượng đã cho và đại lượn cần tìm đựa vào kiến thức mới học Các

bài tập này phải đảm bảo cho HS ôn tập sử dụng các công thức cơ bản củachương.

- Công thức tính độ lớn lực từ: F = B.I.l.sinα

- Cảm ứng từ của các dây dẫn mang dòng điện có dạng đặc biệt

+ Dây dẫn thẳng: B = 2.10-7

r I

+ Dây dẫn tròn: B = 2π.10-7

R

I N.

+ Ống dây dài: B = 4π.10-7.n.I

b Một số BTCB chương “Từ trường”

- BTCB: Xác định cảm ứng từ do các dây dẫn đặc biệt gây ra.

Bài tập 1: Một dây dẫn thẳng mang dòng điện I = 10A đặt trong

kkông khí Xác định cảm ứng từ tại những điểm cách dây 10cm?

10

= 2.10-5T

Bài tập 2: Dây dẫn tròn có bán kính πcm, số vòng 10vòng Cho

dòng điện có cường độ I = 10A chạy qua Tính cảm ứng từ tại tâm vòng dây?

Ta có: B = 2π.10-7

R

I N.

= 2π.10-7 2

10

10 10

−

π = 2.10-3T

Bài tập 3: Một ống dây dài 10cm, có 100 vòng, cho dòng điện có

cường độ 10A chạy qua Tính cảm ứng từ tại những điểm ở tâm ống dây ?

Ta có: B = 4π.10-7.n.I = 4π.10-7.1000,1 10 = 4π.10-3T

2.1.2 Phát triển các bài tập cơ bản theo lý thuyết phát triển BTVL

Giả thuyết cho I,N,R

Tìm B?

3 công thức tính B

Ta có thể phát triển BTCB thành các BTPH theo lý thuyết phát triển bài tậptrên đây theo các phương án đã vạch ra, đối với dạng BTCB1 có thể phát triểncác dạng bài toán khác như sau:

Phương án 1: Hoán đổi giả thuyết và kết luận của các bài tập cơ bản theo sơ đồ :

Ví dụ 1: Một dây dẫn thẳng mang dòng điện dài vô hạn đặt trong không

khí, cảm ứng từ cách dây dẫn một khoảng 5cm là 2.10-5T Tính dòng điện chạytrong dây dẫn thẳng đó ?

Ta có: B = 2.10-7

r

10 2

.

−

r B

= 5A

Ví dụ 2: Một khung dây có 10 vòng, mang dòng điện 10A thì cảm ứng từ

tại tâm là 2.10-3T Tính bán kính vòng dây?

Ta có: B = 2π.10-7

R

I N.

⇒ R = 2π.10-7

B

I N.

= 2π.10-7 3

10 2

10 10

− = 0,0314m

Ví dụ 3: Một ống dây dài có 100vòng, cho dòng điện I = 10A chạy qua thì

cảm ứng từ tại những điểm ở tâm ống dây là 0,01256T Tính chiều dài ống dây?

Ta có: B = I

l

N

10

⇒ l =

B

I N.

10

4 π − 7 = 4π.10-7.0100,01256.10 = 0,1m

Phương án 2: Đối với bài tập 1 ta có thể phát triển giả thuyết bằng cách cho cảm

ứng từ do dây dẫn thẳng tạo ra và tìm khoảng cách từ điểm đó đế dây dẫn khi tacho cảm ứng tăng hoặc giảm

Chưa biết B

Giảm BTăng B

Ví dụ 4: Một dòng điện I = 5A chạy trong một dây dẫn thẳng dài đặt trong

2 − 7

(1)+ Trường hợp lớn gấp đôi (1) ⇒ r1 = 2,5cm+ Trường hợp giảm một nữa (1) ⇒ r2 = 10cm

Ví dụ 5: Một dây dẫn thẳng mang dòng điện I1 = 10A đặt song song với dâydẫn thứ hai mang dòng I2 = 20A trong không khí cách nhau 10cm trong không khí Tính lực từ của cảm ứng từ do dây dẫn thẳng 1 tạo ra tác dụng lên 20cm dài của dây dẫn 2?

- Định luật Ampe: F = B.I2.l.sinα = 2.10-5.20.0,2 = 8.10-5N

Phương án 3: Từ những BTCB ta bổ sung những giả thuyết hoặc kết luận, từ đó

ta có các bài toán có độ khó hơn Đối với những bài toán loại này đòi hỏi học sinh

sử dụng kiến thức tổng hợp mà học sinh đã biết để giải Với BTCB1 ta có thểphát triển như sau:

I 2 , l

F

I Br2

I Br2

I

Ví dụ 6: Tính cảm úng từ tại tâm hai vòng tròn đồng tâm có bán kính lần

lượt là 5cm và 10cm có cùng một cường độ dòng điện chạy qua là 30A xét các

trường hợp:

+ Hai vòng nằm cùng mp, hai dòng điện cùng chiều?

+ Hai vòng nằm cùng mp, hai dòng điện ngược chiều?

Tóm tắt theo sơ đồ:

+ Trường hợp hai dòng điện cùng chiều

- Áp dụng quy tắc bàn tay phải ta thấy: B r 1

2 B

Tương tự ta có: B = B1 – B2 = 1,89.10-4T

Ví dụ 7: Một ống dây dài 10cm được quấn bằng một dây dẫn có đướng kín

0,1mm được phủ một lớp sơn cách điện rất mỏng Cho dòng điện I = 10A chạy

qua Tính cảm ứng từ tại những điểm ở tâm ống dây?

Tóm tắt theo sơ đồ sau:

2

1 B B

B= +

B, B

I, R1, R2

Xác định chiềucủa Bvà B

1 2

B B B r r r = + tổng

Ví dụ 9: Một sợi dây dẫn thẳng rất dài, từ một đoạn khoảng ở giữa dây

được uốn lại thành một vòng tròn có bán kính R = 4cm Cho cường độ dòng điệnchạy qua dây dẫn là 12A Xác định cảm ứng từ tại tâm vòng dây?

Tóm tắt theo sơ đồ:

- Hướng dẫn học sinh các bước đi theo sơ dồ tóm tắt trên

+ Tại tâm của vòng tròn có hai cảm ứng từ là B1 và B2 + Dựa vào quy tắc bàn tay phải ta thấy B1↑↓ B2

+ Theo nguyên lý chồng chất từ trường ta có: B Br = r1+Br2

+ Vì B1↑↓ B2 ⇒ B = B1− B2

BI

B1, B2 B B B r r = +1 r2

B

= 2π

.10-7 0 , 04

12

= 1,88.10-4T+ Suy ra B = 0 , 6 10 − 4 − 1 , 88 10 − 4 = 1,28.10-4T

2.2 Sử dụng một số bài tập chương “Từ trường” theo lý thuyết phát triển

BTVL vào giáo án - tiết 41 “Bài tập từ trường”

I Mục tiêu:

1 Kiến thức:

- Nắm vững kiến thức phần kiến thức về từ trường và tương tác từ

- Sử dụng được quy tắc bàn tay phải để xác định chiều của cảm ứng từ docác dây dẫn có dạng đặc biệt tạo ra

2 Kỹ năng:

- Vận dụng được định luật Ampe để tính lực từ tác dụng lên dòng điện

- Vận dụng tính được các công thức tính cảm ứng từ để tính cảm ứng từcác dây dẫn đơn giản tạo ra

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên:

- Chuẩn bị bài tập phần bài tập về cảm ứng từ dao dây dẫn đơn giản tạo ta

và phần bài tập về lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện Từ đó đề raphương pháp giải các loại bài tập này

- Các phiếu học tập

Trường THPT Nguyễn Mộng Tuân PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Tổ: Vật lý – Tin (Câu hỏi ôn tập kiến thức)

Câu 1: Biểu thức tính cảm ứng từ do dây dẫn thẳng tạo là

10 7 π

C B = 4π 10 − 7 n I D B = 4 I

l

N

10 − 7 π

Câu 2: Cường độ lực điện từ tác dụng lên đoạn dây dẫn MN có dòng điện chạy

qua đặt vuông góc với đường sức từ thay đổi khi

A từ trường đổi chiều B dòng điện đổi chiều

C cường độ dòng điện thay đổi D dòng điện và từ trường cùng đổichiều

Câu 3: Một dây dẫn thẳng mang dòng điện I = 20A đặt trong không khí Cảm

ứng từ tại những điểm cách dây 10cm có giá trị

A 2.10-5T B 4.10-5T

C 2.10-7T D 4.10-7T

Câu 4: Một dây dẫn mang dòng điện I = 10A đặt trong từ trường đều có B =

0,1T, đoạn dây trong từ trường dài 10cm Cho dòng điện vuông góc với cácđường sức từ Lực từ tác dụng lên đoạn dây có giá trị

Trường THPT Nguyễn Mộng Tuân PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Tổ: Vật lý – Tin (Bài tập cơ bản 1)

Một dây dẫn thẳng mang dòng điện I = 10A đặt trong không khí

a Tính cảm ứng từ tại những điểm cách dây 5cm

b Tính khoảng cách từ những điểm đến dây mà tại đó cảm ứng từ:

- Gấp đôi câu a?

- Bằng một nữa câu a?

c Đặt dây dẫn thứ hai mang dòng điện I’= 20A cùng chiều với I,song song với dây thứ nhất cách dây thú nhất 15cm Xác định quỹ đạo nhữngđiểm mà tại đó cảm ứng từ tổng hợp bằng không?

Trường THPT Nguyễn Mộng Tuân PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

Tổ: Vật lý – Tin (Bài tập cơ bản 1)

Tính cảm ứng từ tại tâm hai vòng tròn đồng tâm có bán kính lần lượt là5cm và 10cm có cùng một cường độ dòng điện chạy qua là 30A xét các trườnghợp:

a Hai vòng nằm cùng mp, hai dòng điện cùng chiều?

b Hai vòng nằm cùng mp, hai dòng điện ngược chiều?

c Hai vòng tròn đồng tâm và vuông góc nhau?

2 Học sinh:

- Ôn tập về kiến thức tương tác từ và cảm ứng từ do các dây dẫn có dạngđặc biệt tạo ra

- Bảng phụ, viết bảng phụ và nam châm loại nhỏ để dán bảng phụ

III Tiến trình dạy học

Hoạt động1: Kiểm tra bài cũ

1 để học sinh nhận vàhoàn thành trong thờigian quy định

- Gọi từng nhóm lêndán bảng phụ

- Nhận xét bài giải vàrút kinh nghiệm giải

- Nhận phiếu học tập,chia nhóm và làmviệc trên bảng phụ

- Cử đại diện nhómlên dán theo thứ tự

- Ghi nhận và nhớ lạikiến thức đã học

bài tập loại cơ bản.

Hoạt động 2: Giải bài tập cơ bản 1

b B = 2.10-7

r I

⇒ r =

B

I

10

- Gọi 1 học sinh lênlàm câu a của bài?

- Phát triển BTCB1

(b)

+ CH1: Gọi HS chonhận xét câu b?

+ CH2: Dự báo khi

B tăng thì r như thếnào và ngược lại ? + CH3: Yêu cầu HSnêu bước giải câu b

- Nhận xét và rút rakết luận cho bài giảicủa HS

- Giải câu a theocông thức

- Hoán đổi đại lượngcho của đề bài và đạilượng cần tìm

- B và r tỉ lê nghịch

- Chia nhóm và giảitheo yêu cầu

- Khi B=0 thì B1 ↑↓ 2

B

- Điểm đó nằm

đó nằm khoản nào?

- Nhận xét và rút rakết luận chung choloại bài từ trường tổng

hợp B = 0

khoảng giữa của haidây dẫn, quỹ đạo là 1đường thẳng songsong với hai dây dẫn

Hoạt động 3: Giao nhiệm vụ về nhà

TG Nội dung lưu bảng Trợ giúp của GV Hoạt động của HS

từ trường giải

- Lưu ý khi dùng quytắc bàn tay phải chohai trường a, b Còntrường hợp c khác

- Nhận phiếu học tập

- Cử đại diện nhómlên dán theo thứ tự

- Lắng nghe và ghinhận cách giải nhất làcâu c phát biểu dùngpitago để giải

Việc phát triển bài tập như trên có ý nghĩa đối với giáo viên trong việc xâydựng bài tập giảng dạy cho chương Từ đó giáo viên có thể sử dụng hệ thống bàitập đã được phát triển này áp dụng vào việc giảng dạy bài tập của mình trong quátrình giảng dạy qua đó làm cho HS phát triển tư duy sáng tạo trong quá trình họctập chứ không chỉ giải bài tập theo mẫu đã có sẵn trong sách tham khảo hay theomột bài tập mẫu của giáo viên Vì vậy qua đó làm cho học sinh năng động ,sáng

tạo và chủ động hơn trong quá trình học tập của mình và tự chủ chiếm lĩnh kiếnthức không phải chờ đợi từ giáo viên.

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm

- Đối tượng chọn 2 lớp 11 thuộc trường THPT Nguyễn Mộng Tuân giảngdạy là 11A1 làm thực nghiệm (TN) và lớp 11A3 là đối chứng (ĐC) cho đề tài này

- Giảng dạy tiết 41: “Bài tập về từ trường” Vật lí 11 ban cơ bản.

3.2 Về kết quả kiểm tra đánh giá thực nghiệm sư phạm

Do số bài kiểm tra là hai nên chúng tôi tính điểm trung bình mỗi học sinhđạt được theo công thức sau:

Trong đó: x15 là điểm bài kiểm tra 15 phút

x1T là điểm bài kiểm tra 1 tiết

3.4 Phân tích kết quả thực nghiệm

Dựa vào số liệu tính toán ở trên tôi rút ra được những nhận xét sau đây: