Chế tạo thiết bị thí nghiệm sử dụng trong dạy học phần từ trường lớp 11 (2018)

LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận với đề tài “Chế tạo thiết bị thí nghiệm sử dụng trong dạy học phần từ trường” _Vật lí 11, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học

ThS NGÔ TRỌNG TUỆ

HÀ NỘI, 2018

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học

ThS NGÔ TRỌNG TUỆ

HÀ NỘI, 2018

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận với đề tài “Chế tạo thiết

bị thí nghiệm sử dụng trong dạy học phần từ trường” _Vật lí 11, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi còn nhận được sự giúp đỡ của thầy giáo, cô giáo, và bạn bè

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo, Th.S Ngô Trọng Tuệ đã tận tình giúp đỡ, chỉ dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận

Đồng thời, tôi chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Vật lí Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2018

Sinh viên

Ngô Thị Toán

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Chế tạo thiết bị thí nghiệm sử dụng trong dạy học phần từ trường” _Vật lí 11 THPT, được hoàn thành bởi sự cố gắng, nỗ lực của bản than cùng với sự giúp đỡ của thầy cô giáo và bạn bè trong khoa Vật lí Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2

Nội dung của khóa luận không trùng với các công trình nghiên cứu đã được công bố

Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2018

Sinh viên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

6.1 Nghiên cứu lí luận 3

6.2 Nghiên cứu thực tiễn 3

7 Đóng góp của đề tài 3

7.1 Đóng góp về mặt lí luận 3

7.2 Đóng góp về mặt thực tiễn 3

8 Cấu trúc của khóa luận 4

CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN TỪ TRƯỜNG LỚP 11 5

1.1 Thí nghiệm trong dạy học vật lí 5

1.1.1 Quan niệm về thí nghiệm trong dạy học vật lí 5

1.1.2 Đặc điểm của thí nghiệm vật lí 5

1.1.3 Vai trò của thí nghiệm vật lí 6

1.1.4 Phân loại thí nghiệm vật lí 10

1.2 Phát huy năng lực sáng tạo của học sinh 13

1.2.1 Khái niệm năng lực, năng lực sáng tạo 13

1.2.2 Biểu hiện năng lực sáng tạo 14

1.2.3 Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo 14

1.3 Tổ chức dạy học có sử dụng thí nghiệm vật lí để phát huy năng lực sáng tạo của học sinh 16

1.4 Quy trình thiết kế, chế tạo thí nghiệm 18

1.5 Điều tra thực trạng sử dụng thí nghiệm vật lí 18

1.5.1 Mục đích điều tra 18

1.5.2 Phương pháp điều tra 18

1.5.3 Những thuận lợi và khó khăn khi điều tra 19

1.5.4 Kết quả điều tra 19

Kết luận chương 1 21

CHƯƠNG 2: CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN TỪ TRƯỜNG LỚP 11 21

2.1 Mục tiêu dạy học bài phần Từ trường 22

2.1.1 Cấu trúc chương “Từ trường” – Vật lí 11 22

2.1.2 Mục tiêu dạy học bài “Từ trường” – Vật lí 11 22

2.1.3 Mục tiêu dạy học bài “Lực từ Cảm ứng từ” – Vật lí 11 23

2.2 Nội dung kiến thức phần Từ trường 24

2.2.1 Các kiến thức cơ bản về từ trường 25

2.2.2 Các kiến thức cơ bản về lực từ 26

2.3 Kết quả xây dựng thí nghiệm dạy phần Từ trường 28

2.3.1 Những ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự chế tạo 28

2.3.2 Một số yêu cầu đối với thí nghiệm tự chế tạo 29

2.3.3 Chế tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản để sử dụng trong dạy học phần “Từ trường” – Vật lí 11 29

2.4 Tiến trình dạy học bài phần Từ trường 37

Kết luận chương 2 55

3.1 Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 56

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 56

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 56

3.1.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 56

3.1.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 56

3.2 Dự kiến triển khai thực nghiệm sư phạm 56

3.2.1 Thời gian triển khai thực nghiệm sư phạm 56

3.2.1 Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 57

Kết luận chương 3 58

KẾT LUẬN CHUNG 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

PHỤ LỤC 62

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Biểu hiện năng lực sáng tạo của HS 14 Bảng 1.2 Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của HS 14

Bảng 1.4 Bảng số liệu về sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí 20 Bảng 2.1 Phân phối chương trình phần Từ trường Vật lí 11 25 Bảng 2.2 Từ trường của dòng điện trong dây dẫn có hình dạng đặc

Hình 2.4 Từ phổ của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài 33 Hình 2.5 Kim la bàn chỉ đường sức từ của dòng điện chạy trong dây

dẫn có dòng điện

35

và làm việc nhiều hơn, học sinh cùng nhau thảo luân theo định hướng của giáo viên, thông qua thí nghiệm học sinh chủ động tìm tòi, phát hiện giải quyết nhiệm

vụ nhận thức và vận dụng linh hoạt, sáng tạo các kiến thức kĩ năng Sử dụng thí nghiệm sẽ tạo điều kiện cho học sinh mạnh dạn, chủ động do được sự hỗ trợ của các hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm và sự khuyến khích của giáo viên từ đó phát triển kĩ năng nhận thức kiến thức môn học Thí nghiệm thực hành rất phù hợp với đặc điểm tâm lí lứa tuổi học sinh.Sử dụng thí nghiệm giúp học sinh có sự hăng say, hứng thú hơn với môn học, các em thích tham gia các hoạt động tìm tòi, khám phá đồng thời giúp học sinh rèn luyện tính cẩn thận cần cù, kiên trì, tiết kiệm giúp học sinh hình thành và phát triển nhân cách Chính vì vậy việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông là hết sức cần thiết

Vật lí là một môn học tương đối khó so với các môn học khác, đòi hỏi phải có khiến thức cơ bản về Toán học; đồng thời là một môn khoa học tương đối đặc thù liên quan đến các hiện tượng và quy luật tự nhiên tương đối nhiều Chính

vì vậy, Quyết định số 16/2006/BGDĐT Luật Giáo dục đã chỉ rõ: Phương pháp giáo dục phổ thông phải huy tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc trưng môn học, đặc điểm đối tượng học sinh, điều kiện từng lớp học; bồi dưỡng cho học sinh 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 học sinh Để quá trình giảng

dạy môn Vật lí phổ thông tốt hơn, chúng ta cần có thêm nhiều thời gian cho thực nghiệm Ngoài việc học trên lớp, học sinh cần có thêm lượng thời gian nhất định

2

để hoàn thiện các bài toán về thí nghiệm, coi thí nghiệm là một phần của môn Vật lí Để dạy học tốt môn vật lí và học sinh tiếp thu tốt môn học này, đòi hỏi giáo viên phải có óc quan sát nhất định, giáo viên cho học sinh cách thức làm thế nào để quan sát được các hiện tượng theo quy luật, đúc kết ra được những kết luận nhất định gắn trực tiếp với lí thuyết được học Tuy vậy, trong các trường phổ thông hiện nay, thí nghiệm vật lí vẫn chưa có một vị trí xứng đáng, các thiết

bị dạy học hiện đại được sử dụng chưa nhiều và có phần kém hiệu quả Nguyên nhân một phần là do sự thiếu thốn về cơ sở vật chất và thiết bị thí nghiệm ở các trường phổ thông Mặt khác, do thí nghiệm chưa được đưa vào trong kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của học sinh, điều đó đã ảnh hưởng đến thái độ của cả người dạy và người học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy và học Vật lí Một phần khác không kém phần quan trọng chính là ở đội ngũ giáo viên, chúng

ta chưa mạnh dạn tìm tòi, nghiên cứu sử dụng, để các thí nghiệm vật lí, các phương tiện dạy học hiện đại thực sự mang lại hiệu quả Ngoài ra, cũng cần phải thừa nhận rằng, khả năng sử dụng các thiết bị dạy học hiện đại cũng như thao tác thí nghiệm của một bộ phận giáo viên hiện nay nói chung còn hạn chế

Từ đó đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu về tác dụng của việc sử dụng thí nghiệm vật lí trong dạy học ở trường phổ thông Tuy nhiên việc nghiên cứu chế tạo thiết bị dạy học chương “ Từ trường” còn được các tác giả và nhà trường quan tâm chưa đúng mực Hơn nữa, chương “ Từ trường” _Vật lí 11 THPT có nội dung khá trìu tượng và khó Nếu chỉ học lí thuyết cơ bản thì học sinh khó mà lĩnh hội hết nội dung và bản chất hiện tượng vật lí của thí nghiệm

Xuất phát từ những thực tế đó mà chúng tôi đã lựa chọn đề tài “Chế tạo thiết bị thí nghiệm sử dụng trong dạy học phần từ trường” _Vật lí 11 THPT

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu chế tạo và sử dụng được thiết bị TN trong dạy học chương

“Từ trường” _ Vật lí 11 THPT nhằm phát huy năng lực sáng tạo của HS

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học phần Từ trường lớp 11

3

- Phạm vi nghiên cứu: Chế tạo và sử dụng TN trong dạy học một số bài

thuộc chương “ Từ trường” _ Vật lí 11THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương “Từ trường” _Vật lí 11 THPT thì sẽ phát huy được năng lực sáng tạo của học sinh và nâng cao chất lượng dạy học ở trường THPT

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu các cơ sở lí luận dạy học về phương pháp tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí, sử dụng dụng cụ TN trong dạy học vật lí ở trường phổ thông

Điều tra thực trạng năng lực sử dụng và năng lực sáng tạo của HS trong sử dụng TN vật lí ở trường phổ thông cũng như chương “Từ trường”- Vật lí 11 THPT

Nghiên cứu nội dung và mục tiêu dạy học trong dạy học chương “Từ trường”_ Vật lí 11 THPT

Nghiên cứu, chế tạo một số dụng cụ, thiết bị TN và đề ra cách sử dụng

chúng trong dạy học chương “Từ trường”

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Nghiên cứu lí luận

Nghiên cứu lí luận về vai trò và sử dụng TN trong dạy học vật lí

6.2 Nghiên cứu thực tiễn

- Nghiên cứu thực tiễn việc dạy học chương “ Từ trường”_Vật lí 11

- Điều tra cơ bản việc dạy học bằng cách quan sát, trao đổi, dự giờ của các GV THPT về thực trạng dạy học vật lí bằng thí nghiệm

- Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết của đề tài

4

8 Cấu trúc của khóa luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo, khóa luận gồm 3 chương:

CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN TỪ TRƯỜNG LỚP 11

1.1 Thí nghiệm trong dạy học vật lí

1.2 Phát huy năng lực sáng tạo của học sinh

1.3 Tổ chức dạy học có sử dụng thí nghiệm vật lí

1.3 Quy trình thiết kế chế tạo thí nghiệm

1.4 Điều tra thực trạng sử dụng thí nghiệm vật lí

CHƯƠNG 2: CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG

DẠY HỌC PHẦN TỪ TRƯỜNG LỚP 11

2.1 Mục tiêu dạy học bài phần Từ trường

2.2 Nội dung kiến thức phần Từ trường

2.3 Kết quả xây dựng thí nghiệm dạy phần Từ trường

2.4 Tiến trình dạy học bài phần Từ trường

CHƯƠNG 3 : DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1 Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm

3.2 Dự kiến triển khai thực nghiệm sư phạm

5

CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN TỪ TRƯỜNG LỚP 11 1.1 Thí nghiệm trong dạy học vật lí

1.1.1 Quan niệm về thí nghiệm trong dạy học vật lí

Kế thừa quan niệm về TN trong dạy học vật lí của TS Giang Văn Phúc

(2002), chúng tôi hoàn toàn đồng ý khi cho rằng: “Thí nghiệm vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác

động và các kết quả của sự tác động ta có thể thu nhận được trí thức mới” [8] 1.1.2 Đặc điểm của thí nghiệm vật lí

Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết Mỗi TN có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động

Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi

Các điều kiện của TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ không được quan tâm)

Đặc điểm quan trọng nhất của TN là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của các đại lượng khác Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát,

đo đạc

Có thể lặp lại được TN Điều này có nghĩa là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện TN như nhau thì khi bố trí lại hệ TN, tiến hành lại TN, hiện tượng,

6

quá trình vật lí phải diễn ra trong thí nghiệm giống như ở các lần thí nghiệm trước

1.1.3 Vai trò của thí nghiệm vật lí

Qua quá trình nghiên cứu và phân tích tài liệu [10], chúng tôi thấy rằng thí nghiệm vật lí đóng vai trò quan trọng Nó được sử dụng trong tất cả các khâu trong quá trình dạy học từ khâu nêu vấn đề, giải quyết vấn đề, củng cố, vận dụng

Theo quan điểm lí luận nhận thức

- Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức

Thí nghiệm được sử dụng như là “câu hỏi đối với tự nhiên” và chỉ có thể thông qua TN mới trả lời được câu hỏi này Việc thiết kế phương án TN, tiến hành TN, và xử lí kết quả quan sát, đo đạc chính là quá trình tìm câu trả lời cho câu hỏi đã đặt ra Hay nói cách khác, TN được sử dụng để phân tích hiện thực khách quan và thông qua quá trình thiết lập nó một cách chủ quan để thu nhận tri thức khách quan

- Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức

Theo quan điểm của lí luận nhận thức, một trong các chức năng của TN trong dạy học vật lí là dùng để kiểm tra tính đúng đắn của các tri thức mà HS đã thu được trước đó Trong nhiều trường hợp, kết quả của TN phủ định tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các TN khác Nhờ vậy, thường ta sẽ thu nhận được những tri thức

có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như là những trường hợp riêng, trường hợp giới hạn Trong dạy học vật lí ở trường phổ thông, có một

số kiến thức được rút ra từ suy luận lôgic một cách chặt chẽ từ các kiến thức đã biết Trong những trường hợp này, cần tiến hành TN để kiểm tra tính đúng đắn của chúng

- Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn

Trong việc vận dụng các tri thức lí thuyết vào việc thiết kế, chế tạo các thiết bị kĩ thuật, người ta thường gặp nhiều khó khăn do tính trừu tượng của tri thức sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật của các thiết bị

7

cần chế tạo, hoặc do lí do về kinh tế hay những nguyên nhân về mặt an toàn Khi

đó, thí nghiệm được sử dụng như là phương tiện tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn Cơ sở của việc này là tiến hành TN với các mô hình, làm tiền đề cho việc chế tạo những dụng cụ, những thiết bị sử dụng trong thực tế

Thí nghiệm không những cho học sinh thấy được những ứng dụng trong thực tiễn mà còn là bằng chứng sự đúng đắn của các kiến thức này

- Thí nghiệm là một bộ phận của phương pháp nhận thức Vật Lí

Việc bồi dưỡng cho HS phương pháp nhận thức được dùng phổ biến trong dạy học Vật lí, thí nghiệm Vật lí là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lí nên trong quá trình TN, HS sẽ được làm quen và vận dụng có ý thức các phương pháp nhận thức này [10]

Theo quan điểm lí luận dạy học

- Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học

TN có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu; hình thành kiến thức, kĩ năng mới; củng cố kiến thức, kĩ năng đã thu nhận được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của

HS

Trong chương trình vật lí ở trường phổ thông, một số kiến thức được rút

ra bằng phép suy luận lôgic chặt chẽ từ các kiến thức đã được xác nhận là chính xác Vì vậy, các kiến thức rút ra này là đúng đắn Tuy nhiên, để thể hiện tính chất thực nghiệm của khoa học vật lí và làm tăng sự tin tưởng của HS vào tính chân thật của kiến thức thu được, GV cũng cần tiến hành các TN kiểm nghiện lại chúng

• Thí nghiệm có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng

cố kiến thức, kĩ năng của học sinh Việc củng cố kiến thức, kĩ năng của HS được

tiến hành ngay ở mỗi bài học nghiên cứu tài liệu mới, trong các bài học dành cho việc luyện tập, các tiết ôn tập và các giờ TN thực hành sau mỗi chương, mỗi phần của chương trình vật lí phổ thông Quá trình củng cố kiến thức, kĩ năng của

có nhiều cách thức sử dụng TN khác nhau: từ dụng cụ quen thuộc đến xa lạ, mới mẻ; từ bố trí đơn giản đến yêu cầu bố trí phức tạp

- Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển toàn diện nhân cách của học sinh

Việc sử dụng TN trong dạy học vật lí góp phần quan trọng vào việc phát

triển toàn diện nhân cách cho HS

• Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo về vật lí của học sinh

Chất lượng kiến thức của HS được xem xét theo các dấu hiệu: tính chính xác, tính khái quát, tính hệ thống, tính bền vững và tính vận dụng được Bởi vì

TN luôn có mặt trong các quá trình nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lí, soạn thảo khái niệm, định luật vật lí, xây dựng các thuyết vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống Vì vậy, nó là phương tiện góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của HS theo các dấu hiệu trên.Thí nghiệm vật lí còn góp phần phát hiện và khắc phục các sai lầm của HS và khẳng định các dự đoán đúng Do TN vật lí là một bộ phận của phương pháp nhận thức vật lí nên trong mối quan hệ với quá trình TN, HS sẽ được làm quen và vận dụng các phương pháp nhận thức này Các kiến thức về phương pháp mà HS lĩnh hội có ý nghĩa quan trọng, vượt khỏi giới hạn môn vật lí

Trong các TN do mình tự tiến hành, HS được rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo TN như: sử dụng các nguồn điện, dụng cụ đo, đọc và lắp ráp thí nghiệm theo

9

sơ đồ thí nghiệm, sơ đồ mạch điện,…và được giáo dục các thói quen làm việc khoa học của người làm TN như: lựa chon dụng cụ, bố trí TN, lắp ráp các bộ phận TN, xử lí các kết quả TN, bảo đảm các điều kiện mà TN phải thoả mãn, đánh giá, phân tích sai số khi xử lí kết quả TN,…

• Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lí, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh

Trong quá trình TN, HS phải tiến hành một loạt các hoạt động trí tuệ - thực tiễn: thiết kế phương án, kế hoạch TN, vẽ sơ đồ thí nghiệm, lập bảng giá trị

đo, lựa chọn dụng cụ, bố trí và tiến hành TN, thu nhận và xử lí kết quả TN, tính toán sai số, xác định nguyên nhân gây sai số Chính vì vậy, TN là phương tiện hữu hiệu để bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS Trong quá trình TN, việc bồi dưỡng các yếu tố của năng lực thực nghiệm phải được gắn kết với việc bồi dưỡng các yếu tố của năng lực hoạt động trí tuệ như: năng lực đề xuất giả thuyết, phân tích, mô tả các hiện tượng, quá trình vật lí, tổng hợp các mặt,các khía cạnh trong mối liên hệ với nhau, khái quát hoá thành những kết luận tổng quát nhờ phép quy nạp, sau đó đối chiếu các kết luận này với giả thuyết đã đề xuất, và giải thích, so sánh các hiện tượng, quá trình vật lí, các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của

kiến thức đã học

Quá trình làm việc tự lực với TN của HS sẽ khêu gợi sự hứng thú nhận thức, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ đặt ra và góp phần phát triển động lực quá trình học tập của HS

• Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh

Các TN do các nhóm HS tiến hành đòi hỏi sự phân công, phối hợp những công việc tự lực của HS trong tập thể Vì vậy, trong quá trình TN đã diễn ra một quá trình bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức, xây dựng các chuẩn mực hành động tập thể cho HS Trong mối liên hệ với quá trình tự lực xây dựng kiến thức ở các

TN, HS thu nhận được những quan điểm quan trọng của thế giới quan duy vật, đặc biệt là vaitrò của thực tiễn trong quá trình nhận thức thế giới, có niềm tin vào khoa học và nhận thức các sự vật, hiện tượng của tự nhiên

nhân của mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng

Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp HS nhanh chóng thu nhận được những thông tin chân thực về các hiện tượng, quá trình vật lí Đặc biệt trong việc nghiên cứu các lĩnh vực của vật lí mà ở đó, đối tượng cần nghiên cứu không thể tri giác trực tiếp bằng các giác quan của con người thì việc sử dụng trong dạy học vật lí các TN mô hình để trực qua quan hoá các hiện tượng, quá trình cần nghiên

cứu là không thể thiếu được

Thí nghiệm Vật lí giúp cho HS dễ tiếp thu hơn, nhớ lâu hơn kiến thức đã học, góp phần làm đơn giản hóa các hiện tượng và quá trình Vật lí, giúp cho HS

tư duy trên những đối tượng cụ thể, những hiện tượng và quá trình đang diễn ra trước mắt Thí nghiệm Vật lí góp phần làm nổi bật những khía cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tượng và quá trình, giúp HS dễ quan sát, dễ theo dõi và dễ tiếp

thu bài

Thí nghiệm giúp HS hoàn thiện các phẩm chất và phát triển toàn diện: Qua quá trình tiến hành TN, HS được rèn luyện và hoàn thiện các kĩ năng mà HS cần có như khả năng làm việc nhóm, tinh thần tập thể, chịu trách nhiệm với công việc của mình Mặt khác, học sinh có cơ hội trong việc rèn luyện kĩ năng thực hành, góp phần thiết thực vào việc học tập và nghiên cứu sau này Thí nghiệm còn là điều kiện để học sinh rèn luyện những phẩm chất của người lao động như đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực

1.1.4 Phân loại thí nghiệm vật lí

Trong dạy học vật lí, các thí nghiệm tiến hành trong tiết học thường

được phân loại theo sơ đồ 1.1:

11

THÍ NGHIỆM VẬT LÍ

Hình 1.1 Các loại thí nghiệm vật lí

Thí nghiệm biểu diễn là các TN GV giới thiệu một cách tương đối nhanh

với HS chủ yếu về mặt định tính các hiện tượng, quá trình và các quy luật nghiên cứu; cấu tạo và hoạt động của dụng cụ, thiết bị kĩ thuật, những cái mà HS có thể cảm thụ được bằng mắt và tai

Tùy vào mục đích dạy học, có thể chia thí nghiệm biểu diễn thành ba loại:

- Thí nghiệm mở đầu nhằm nêu lên vấn đề cần nghiên cứu, tạo ra tình

huống có vấn đề, làm tăng hiệu quả dạy học

Chú ý: Các TN mở đầu cần ngắn gọn, có hiệu lực nhanh và không đòi hỏi thiết bị phức tạp

- Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng nhằm mục đích xây dựng hoặc chứng

minh kiến thức mới, gồm hai loại:

Thí nghiệm biểu diễn Thí nghiệm thực tập

TN củng

TN trực diện

TH vật

lí

NCVL

ở nhà

TN

khảo

sát

TN minh họa

NC khảo sát

TN minh họa

12

• Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát là TN tiến hành nghiên cứu vấn đề đặt

ra, thông qua đó GV hướng dẫn HS đi đến khái niệm cần thiết, loại thí TN này có

ưu điểm là đảm bảo ở mức độ cao sự phát triển tư duy của HS, rèn luyện các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, khát quát hóa

• Thí nghiệm nghiên cứu minh họa là thí nghiệm dùng để kiểm tra lại các

kết luận được suy ra từ lí thuyết

- Thí nghiệm củng cố bao gồm những TN trình bày ứng dụng của các hiện

tượng và định luật Vật lí trong đời sống và kĩ thuật, đòi hỏi HS vận dụng kiến thức đã học giải thích dự đoán hiện tượng, qua đó nắm vững, đào sâu kiến thức, rèn luyện kĩ năng, đồng thời GV cũng kiểm tra được mức độ tiếp thu kiến thức của HS

- Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do HS tiến hành dưới sự hướng dẫn

của GV Người ta thường phân loại thí nghiệm thực tập theo bốn dấu hiệu:

- Vị trí và thời gian tiến hành;

- Thí nghiệm trực diện là thí nghiệm được tiến hành trong quá trình nghiên

cứu tài liệu mới, dưới sự hướng dẫn của GV, mỗi HS hoặc từng nhóm HS cùng tiến hành những TN đơn giản, từ đó rút ra kết luận hoặc minh họa lí thuyết đã học Tùy vào mục đích dạy học, có thể phân chia thí nghiệm trực diện thành các loại:

• Thí nghiệm thực tập khảo sát được sử dụng khi HS chưa biết kết quả

TN, phải làm TN mới đưa ra được kết luận cần thiết TN dạng này được tiến hành khi nghiên cứu kiến thức mới

• Thí nghiệm thực tập kiểm nghiệm (minh họa) được tiến hành để kiểm

nghiệm lại những kết luận đã được khẳng định cả về lí thuyết và thực nghiệm nhằm đào sâu vấn đề hơn

13

- Thí nghiệm thực hành vật lí là hình thức thực tập TN cao hơn, nó đòi hỏi

tính tự lực cao hơn ở HS, đòi hỏi cơ sở thiết bị hoàn thiện và phức tạp hơn TN này giúp HS ôn tập, đào sâu, khái quát hóa những vấn đề cơ bản của chương trình đã học, đồng thời tạo điều kiện rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo cho HS

- Thí nghiệm nghiên cứu Vật lí ở nhà

Các TN nghiên cứu Vật lí ngoài lớp học hay ở nhà là một loại bài làm của

HS, bằng các TN riêng, quan sát riêng, HS nắm vững hơn khái niệm Vật lí Những nhiệm vụ này hỗ trợ cho việc hoàn thành các nhiệm vụ giảng dạy, gây hứng thú học tập cho HS, tăng cường mối liên kết giữa lí thuyết và thực tế

Thí nghiệm nghiên cứu vật lí ở nhà không có sự tác động của giáo viên nên HS phải hoạt động độc lập, phải có tính tự giác cao, độc lập sáng tạo, khả năng tự tổ chức, lâp kế hoạch và thực hiện kế hoạch thí nghiệm đã vạch ra Dạng

TN này đòi hỏi có sự kết hợp chặc chẽ giữa lí thuyết và thực hành, giữa hoạt động nhận thức và hoạt động thực tiễn, giữa lao động trí óc và lao động chân tay

1.2 Phát huy năng lực sáng tạo của học sinh

1.2.1 Khái niệm năng lực, năng lực sáng tạo

- Năng lực là khả năng làm chủ hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lí và đi vào thực hiện thực hiện hành công nhiệm vụ hoặc giải quyết hiệu quả vấn đề đặt ra của cuộc sống [5]

- “Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất, có tính cách tân ý nghĩa xã hội, có giá trị” (Sáng tạo, bách khoa toàn thư Liên Xô, tập 42, trang 54)

- Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng có thể tạo ra giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới tận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới [9] Như vậy, sản phẩm của sự sáng tạo không hề suy ra từ cái đã biết bằng cách suy luận logic hay bắt trước làm theo mà nó là sản phẩm của tư duy trực giác

Năng lực sáng tạo gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo và vốn hiểu biết của chủ thể Trong bất cứ lĩnh vực hoạt động nào, nếu chủ thể hoạt động càng thành thạo

và có vốn hiểu biết sâu rộng thì càng nhạy bén trong dự đoán, đề ra được nhiều

14

dự đoán, nhiều phương án lựa chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển Bởi vậy, muốn rèn luyện thì nhất thiết không thể tách rời, độc lập học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó

1.2.2 Biểu hiện năng lực sáng tạo

Bảng 1.1 Biểu hiện năng lực sáng tạo của HS

1 ST1 Phát hiện được vấn đề mới và nêu được dự đoán có căn cứ

2 ST2 Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề

3 ST3 Phân tích, đánh giá ưu, nhược điểm của các giải pháp nhằm lựa chọn được giải pháp tối ưu đề giải quyết vấn đề đặt ra

4 ST4 Thực hiện thành công theo phương án hoặc giải pháp đã lựa chọn hoặc có cải tiến so với mô hình đã xây dựng

5 ST5 Vận dụng kiến thức vào tình huống mới

6 ST6 Đề xuất các phương án thí nghiệm hoặc thiết kế các sơ đồ thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết hay hệ quả

Những biểu hiện của sự sáng tạo của HS trong học tập như nêu trên cũng

sẽ là những căn cứ để đánh giá hiệu quả học tập khi nghiên cứu về “Từ trường”- Vật lí 11 đối với việc phát triển năng lực sáng tạo của HS trong quá trình thực nghiệm sư phạm

1.2.3 Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo

Từ các biểu hiện trình bày ở trên, chúng tôi đề xuất một hệ thống tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của HS trong dạy học vật lí [5]

Các tiêu chí và cấp độ đánh giá năng lực theo:

Bảng 1.2 Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của HS

Chỉ số hành vi

Cấp độ

Xuất Sắc (4 điểm)

Tốt (3 điểm)

Bình thường (2 điểm)

Kém (1 điểm) ST1 Phát hiện

Phát hiện vấn đề mới sai, không

dự đoán có căn cứ

nêu được dự đoán có căn

cứ ST2 Đề xuất

được giải pháp

giải quyết vấn

đề

Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề hiệu quả

Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề chưa hiệu quả

Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề nhưng bị sai

Đề xuất không được giải pháp giải quyết vấn đề ST3 Phân tích,

đánh giá ưu,

nhược điểm của

các giải pháp

Lựa chọn và phân tích được vì sao lựa chọn được giải pháp tối ưu

Lựa chọn và phân tích chưa được thuyết phục vì sao lựa chọn giải pháp

Lựa chọn nhưng không phân tích được vì sao lựa chọn được giải pháp đó

Lựa chọn không được giải pháp nào

Thực hiện thành công phương án đã chọn không có cải tiến so với

mô hình đã xây dựng

Thực hiện không thành công phương

án đã chọn nhưng thực hiện thành công phương

án khác

Thực hiện không thành công phương án nào

ST5 Vận dụng

kiến thức vào

tình huống mới

Vận dụng tốt kiến thức vào tình huống mới

Vận dụng được kiến thức vào tình huống mới

Vận dụng được kiến thức nhưng còn thiếu sót

Vận dụng được kiến thức vào tình huống mới nhưng không thành công

án thí nghiệm tối

ưu

Đề xuất được các phương án thí nghiệm còn điểm chưa hợp lí

Đề xuất được phương án thí nghiệm nhưng không

có tính khả thi

Đề xuất phương án thí nghiệm nhưng không có căn cứ, không giải quyết được vấn đề

Để xếp HS vào các mức độ của NL GQVĐ sáng tạo, dựa vào điểm Đ (tính theo điểm tự đánh giá, điểm giáo viên cho) để xếp HS theo các mức độ:

Giá trị khoảng cách: X = (max - min)/n = (4 - 1)/4 = 0,75

Bảng 1.3 Điểm số chia theo các mức độ

Mức độ 1

(Xuất sắc)

Mức độ 2 (Tốt)

Mức độ 3 (Bình thường)

Mức độ 4 (Kém) 3,25 < Đ ≤ 4,00 2,5 < Đ ≤ 3,25 1,75 < Đ ≤ 2,5 1 < Đ ≤ 1,75

1.3 Tổ chức dạy học có sử dụng thí nghiệm vật lí để phát huy năng lực sáng tạo của học sinh

Việc tổ chức dạy học cho HS sử dụng TN vật lí trong học tập tùy thuộc vào từng bài học, từng kiến thức cụ thể, giáo viên có thể dùng các phương pháp

đa dạng: nêu vấn đề, cho học sinh thảo luận nhóm, HS dự đoán hiện tượng và thiết kế phương án TN, so sánh và tự mình thực hiện các TN vật lí sau đó xử lí các kết quả đo đạc cần thiết để tìm ra những kiến thức đúng đắn Việc thảo luận nhóm được GV hướng dẫn tùy thuộc vào từng nội dung giúp HS nâng cao khả năng hợp tác.Tổ chức dạy học có sử dụng TN vật lí để phát huy năng lực sáng tạo của HS có thể được tổ chức qua các bước sau:

Bước 1: Phân tích và lựa chọn chủ đề

Phân tích nội dung chương trình, mục tiêu dạy học và tình hình thực tế của dạy học trên lớp, đặc điểm của HS và điều kiện của GV cũng như của nhà

17

trường để có thể lựa chọn chủ đề cần tổ chức Việc lựa chọn chủ đề sử dụng TN vào dạy học là việc cần thiết, lôi cuốn tạo sự phấn khởi tích cực của HS

Bước 2: Lập kế hoạch dạy học

- Xác định mục tiêu giáo dục của đề tài: kiến thức, kĩ năng, tình cảm, thái

độ

- Xây dựng nội dung bài dưới dạng nhiệm vụ học tập cụ thể

- Xác định hình thức tổ chức, phương pháp dạy học

- Xác định thời gian và địa điểm tổ chức

Bước 3:Tiến hành hoạt động dạy học có sử dụng thí nghiệm

- GV thiết kế giáo án dạy học cụ thể cho một bài học dạy Ở đây, GV đóng vai trò là người tổ chức, điều khiển các hoạt động học tập

- Đặt vấn đề, cho HS nêu giải thuyết mới từ đó đề xuất phương án TN Sau đó, yêu cầu HS tiến hành TN đề xuất và giải thích hiện tượng có căn cứ nhằm phát huy năng lực sáng tạo của HS

- Dạy học có sử dụng TN vật lí nhằm nghiên cứu hiện tượng vật lí sẽ giúp

HS phát hiện được vấn đề mới

- Việc tiến hành TN, đo đạc, xử lí kết quả trong hoạt động dạy học còn để kiểm tra giả thuyết trong quá trình tiếp thu kiến thức mới Để giải thích được hiện tượng mới, kiến thức mới HS sẽ nêu giả thuyết sau đó dùng TN để kiểm tra

- Bên cạnh đó, việc tổ chức hoạt động dạy học có sử dụng TN còn có thể giúp HS vận dụng và luyện tập một số bài tập Đã có rất nhiều kiến thức lí thuyết được vận dụng mà có thể giải thích bằng TN và còn có thể vận dụng vào thực tế như: kiểm tra nguyên lí của thiết bị, giải thích cơ chế của tàu điện từ, nguyên lí hoạt động của các động cơ nhiệt…

- Sau mỗi bài học, GV phải đánh giá, rút kinh nghiệm để điều chỉnh nội dung, hình thức và phương pháp nào cho phù hợp

Như vậy việc tổ chức dạy học cho HS sử dụng TN vật lí không chỉ cung cấp cho HS những kiến thức bền vững, chính xác mà còn gây hứng thú học tập, tăng cường sự chú ý bài học cho HS, tính tích cực, tư duy sáng tạo, logic được phát huy và hiệu quả dạy học được nâng cao

18

1.4 Quy trình thiết kế, chế tạo thí nghiệm

Căn cứ vào thực tiện dạy học, chúng tôi đề xuất quy trịnh thiết kế chế tạo các dụng cụ, thiết bị TN vật lí trong dạy học như sau:

- Nghiên cứu chương, phần, bài học, xác định mục tiêu dạy học, tiến trình xây dựng kiến thức mới

- Xem xét sự cần thiết của việc sử dụng TN trong việc xây dựng và củng

1.5 Điều tra thực trạng sử dụng thí nghiệm vật lí

Chúng tôi tiến hành khảo sát điều tra thực trạng việc sử dụng TN trong dạy học vật lí nói chung và phần “Từ trường” – Vật lí 11 nói riêng ở một số trường THPT

- Tình hình học tập, khả năng thực hành vận dụng kiến thức của HS, mức

độ hứng thú của HS khi sử dụng TN trong dạy học vật lí phần “Từ trường”

1.5.2 Phương pháp điều tra

- Gặp gỡ và trao đổi trực tiếp với HS, tổ trưởng bộ môn, GV giảng dạy vật

lí, tham gia dự giờ

- Tham quan, khảo sát việc sử dụng phòng TN, phòng học bộ môn

1.5.4 Kết quả điều tra

Kết quả điều tra ban đầu tại các trường THPT về việc sử dụng các thí nghiệm trong dạy học vật lí nói chung và ở phần “Từ trường” nói riêng cho thấy:

Về phía giáo viên

- Tất cả các giáo viên đều cho rằng thí nghiệm vật lí có vai trò quan trọng

và rất cần thiết trong dạy học vật lí

- Khi sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học phần “Từ trường”, GV thấy rằng có nhiều ưu điểm như: giúp HS hiểu rõ hơn kiến thức Vật lí, giúp HS củng

cố niềm tin khoa học, phát huy được tính tích cực, tính trách nhiệm của HS, giúp

HS vận dụng được kiến thức vật lí vào cuộc sống và ưu điểm lớn nhất đó chính là phát huy năng lực sáng tạo của HS

- Theo thống kê, GV thường tổ chức cho HS làm TN dưới những hình thức sau đây: 25% nêu yêu cầu rồi hướng dẫn HS làm TN, để HS thực hiện sau

đó giáo viên kiểm tra, 50% nêu yêu cầu và để HS tự thực hiện sau đó GV kiểm tra, 25% nêu yêu cầu và để HS tự thực hiện sau đó báo cáo kết quả trên lớp

- Bên cạnh đó, có số ít GV ít sử dụng TN hoặc không sử dụng TN trong quá trình dạy học do họ đã gặp phải một số khó khăn sau: 10% TN quá khó HS không thể thực hiện, 15% không đủ dụng cụ để làm TN hoặc dụng cụ bị lỗi, 15% không rõ hiện tượng vật lí ở TN để HS quan sát, 5% kĩ năng làm TN của HS hạn chế và 55% còn lại thì không gặp khó khăn gì

- Chúng tôi đã tiến hành điều tra bằng phiếu điều tra đối với 20 GV trên địa bàn huyện Sóc Sơn thành phố Hà Nội, về việc sử dụng thiết bị TN trong dạy học vật lí ở trường THPT, thu được kết quả thể hiện qua bảng số liệu sau:

- Đa số các em HS đều rất hứng thú với những giờ học vật lí có sử dụng

TN Còn lại, HS ít được làm TN hay ít được quan sát TN nên khả năng quan sát hay thiết kế phương án TN còn hạn chế

- Chúng tôi tiến hành điều tra bằng phỏng vấn trực tiếp đối với 50 HS của trường THPT Trung Giã về khó khăn khi học vật lí nói chung và khi học phần

“Từ trường” nói riêng: 15% khó quan sát được hiện tượng vật lí, 20% khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức, 15% khó liên hệ giữa lí thuyết và thực tế, 30% khó khăn khi giải thích ứng dụng của kiến thức trong thực tế, 20% gặp những khó khăn khác

- Qua kết quả điều tra, chúng tôi nhận thấy rằng: việc “ Sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy họ vật lí ở trường THPT” là rất quan trong và cần thiết nhằm phát huy năng lực sáng tạo cho HS

- Tìm hiểu khái niệm và đề xuất tiêu chí đánh giá phát triển năng lực sáng tạo của HS Chúng tôi đánh giá phát triển năng lực sáng tạo dựa trên những tiêu chí sau: phát hiện được vấn đề mới và nêu được dự đoán có căn cứ; đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề; phân tích, đánh giá ưu, nhược điểm của các giải pháp nhằm lựa chọn được giải pháp tối ưu đề giải quyết vấn đề đặt ra; thực hiện thành công theo phương án hoặc giải pháp đã lựa chọn hoặc có cải tiến so với mô hình

đã xây dựng; vận dụng kiến thức vào tình huống mới; đề xuất các phương án TN hoặc thiết kế các sơ đồ thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết hay hệ quả

- Quy trình thiết kế chế tạo TN bám sát nội dung bài học

- Điều tra thực trạng sử dụng TN nói chung và ở phần “Từ trường” nói riêng bằng phiếu phỏng vấn với GV và phỏng vấn trực tiếp với HS Và thu được kết quả khá khách quan giúp cho việc đánh giá kết quả sau này

Những nội dung trên là cơ sở quan trọng để chúng tôi sử dụng TN vào dạy học vật lí nhằm phát huy năng lực sáng tạo của HS, cụ thể phần “Từ trường” Vật

lí 11

22

CHƯƠNG 2: CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG

DẠY HỌC PHẦN TỪ TRƯỜNG LỚP 11 2.1 Mục tiêu dạy học bài phần Từ trường

2.1.1 Cấu trúc chương “Từ trường” – Vật lí 11

Tương tác từ

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc chương “Từ trường”

2.1.2 Mục tiêu dạy học bài “Từ trường” – Vật lí 11

a Mục tiêu về kiến thức

- Nêu từ tính của dây dẫn có dòng điện

- Nêu tên được các vật có thể sinh ra từ trường

- Phát biểu được từ trường là gì? Cách phát hiện sự tồn tại của từ trường

từ

Lực Lo-ren-

Ống hình trụ dẫn điện

23

- Phát biểu được khái niệm đường sức từ và nêu được các tính chất cơ bản của đường sức từ

- Nêu được các xác định phương, chiều của từ trường tại một điểm

- Biết được sự tồn tại của từ trường trái đất và chứng minh sự tồn tại của

từ trường này

b Mục tiêu về kĩ năng

- Phát hiện được từ trường nhờ nam châm thử

- Nhận ra các vật có từ tính

- Giải thích được các hiện tượng đơn giản có liên quan đến từ trường

- Nêu được cách xác định phương, chiều các đường sức từ của:

+ Dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài (được coi là vô hạn) + Dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn

+ Dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ

- Đề xuất được phương án thí nghiệm tạo ra từ phổ để quan sát được hình ảnh các đường sức từ trong các hình dạng đặc biệt trên

- Quan sát thí nghiệm từ đó giải thích được hiện tượng và rút ra nhận xét

- Biết các xác định mặt nam hay mặt bắc của một dòng điện chạy trong một mạch điện kín

- Đề xuất được các phương án kiểm tra dòng điện có từ tính hay không và

đề xuất phương án để phát hiện ra trong không gian có từ trường

- Xác định được phương, chiều và độ lớn của vectơ cảm ứng từ

- Phát biểu được định nghĩa phân tử dòng điện và viết được biểu thức tổng quát của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện theo cảm ứng từ

- Thái độ hợp tác cao với GV khi thực hiện thí nghiệm

- Hứng thú, tích cực với kiến thức mới từ đó có thái độ say mê, tư duy sáng tạo để đưa ra các phương án thí nghiệm

- Rèn luyện tác phong làm việc trung thực, tỉ mỉ, cẩn thận, khách quan

2.2 Nội dung kiến thức phần Từ trường

Trong chương trình SGK Vật lí 11 cơ bản, phần “Từ trường” gồm 4 bài, được phân phối 7 tiết (5 tiết lí thuyết, 2 tiết bài tập) sắp xếp cụ thể như sau:

44 Lực Lo- ren- xơ

(Mục 1.2 Xác định lực Lo- ren- xơ: chỉ cần nêu kết luận và công thức (22.3)

Mục II Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều)

2.2.1 Các kiến thức cơ bản về từ trường

- Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ

thể là sự xuất hiện các lực từ tác dụng lên 1 dòng điện hay 1 nam châm đặt trong

nó

- Người ta qui ước: hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam – Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó

- Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm,

các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau

- Đường sức từ là những đường vẽ trong không gian, có từ trường sao cho

tiếp tuyến tại mỗi điểm có phương trùng với phương của từ trường tại điểm đó

Các tính chất của đường sức từ :

+ Qua môi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức từ

26

+ Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu + Chiều của đường sức từ tuân theo qui tắc nắm bàn tay phải và qui tắc vào nam ra bắc

+ Đường sức từ mạnh thì vẽ mau, chỗ đường sức từ yếu thì vẽ thưa

TỪ TRƯỜNG CỦA DÕNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CÓ HÌNH

DẠNG ĐẶC BIỆT

Bảng 2.2: Từ trường của dòng điện trong dây dẫn có hình dạng đặc biệt

DÂY DẪN THẲNG DÀI

DÂY DẪN HÌNH TRÕN

DÂY DẪN HÌNH

TRỤ ĐIỂM

ĐẶT

Tại điểm ta xét Tại tâm vòng tròn Trong lòng ống dây

PHƯƠNG Vuông góc với mặt

phẳng và dây dẫn tạo bởi một điểm

và dây dẫn

Vuông góc với mặt phẳng chứa dây dẫn

Trùng với trụ ống dây

CHIỀU Qui tắc nắm tay

phải (ngón cái chỉ chiều dòng điện)

Qui tắc vào nam ra bắc hoặc qui tắc nắm tay phải (ngón cái chỉ chiều B)

Qui tắc nắm tay phải (ngón cái chỉ B)

ĐỘ LỚN

r

I

B 2 107. (r : khoảng cách)

r

I N

B 2 107 (r: bán kính), (N : số vòng dây)

nI

B 4 107 Trong đó:

27

- Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của từ trường tại

điểm đó, và được đo bằng thương số của :

l I

F B

.

Trong đó : l (m) là chiều dài dây dẫn mang dòng điện I;

F là lực từ do từ trường tác dụng lên đoạn dây dẫn (N);

I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn (A)

-Vectơ cảm ứng từ tại một điểm là vectơ có :

+ Điểm đặt : điểm ta xét + Phương : BF,BI

+ Chiều : tuân theo qui tắc bàn tay trái

+ Độ lớn :

l I

F B

Lực tác dụng lên hạt mang điện chuyển động đặt trong từ trường

ĐIỂM ĐẶT Ở trung điểm đoạn dây Tại điện tích

PHƯƠNG Vuông góc với (B ,I )

Vuông góc với (B,v )

CHIỀU Theo qui tắc bàn tay trái sao

cho : + Lòng bàn tay hứng các đường sức từ

+Chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ I

+ Chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ v

+Ngón cái choãi ra 900 chỉ f +q>0 => l v

, cùng hường và ngược lại

ĐỘ LỚN FBIl.sin trong đó (B ,I )

 f Bvq sin trong đó (B,v )