Sử dụng một số mô hình 3d vào giảng dạy học chương điện từ học của vật lí lớp 9 ở trường THCS lương sơn

Qua việc giảng dạy trên lớp và học tập kinh nghiệm của các anh chị đồng nghiệp, tôi thấy rằng việc sử dụng một số mô hình 3D, mô phỏng một cách cụ thể các hiện tượng diện từ học, các quy

MỤC LỤC 1 Mở đầu ……… 2

1.1 Lý do chọn đề tài……… 2

1.2 Mục đích nghiên cứu ……… 3

1.3 Đối tượng nghiên cứu……… 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu……… 3

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm……… 4

2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm……… 4

2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm……… 5

2.2.1 Thuận lợi……… 5

2.2.2 Khó khăn……… 5

2.2.3 Kết quả của thực trạng……… 5

2.3 Một số mô hình 3D trong chương điện từ học lớp 9 và các ví dụ về việc sử dụng mô hình 3D vào giảng dạy chương II – Điện từ học môn Vật Lí 9 6

2.3.1 Một số mô hình 3D trong chương điện từ học lớp 9……… 6

2.3.2 Các ví dụ về việc sử dụng mô hình 3D vào giảng dạy chương II – Điện từ học môn Vật Lí 9 ……… 7

2.4 Kết quả của sáng kiến kinh nghiệm……… 17

3 Kết luận, kiến nghị……… 18

3.1 Kết luận……… 18

3.2 Kiến nghị……… 18

Tài liệu tham khảo……… 20

1 Mở đầu

1.1 Lý do chọn đề tài

Nhằm thực hiện tốt mục tiêu của ngành giáo dục nói chung và mục tiêu đào tạo môn Vật Lý ở trường THCS nói riêng - đó là cung cấp cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản, có hệ thống và tương đối toàn diện

Vật Lý là một trong những môn khoa học quan trọng, nó là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật Sự phát triển của khoa học Vật Lý tác động trực tiếp tới sự

tiến bộ của xã hội, nhận thức được vai trò to lớn của môn Vật Lý đối với đời sống sinh hoạt, sản xuất của con người trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

Bên cạnh đó, việc nâng cao chất lượng giáo dục là một trong những vấn

đề được quan tâm hàng đầu của xã hội Hiện nay, ngành giáo dục và đào tạo đang nổ lực đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh, giáo viên chỉ đóng vai trò là người hướng dẫn, tổ chức

để học sinh tự lĩnh hội kiến thức một cách chủ động sáng tạo

Trong thời gian giảng dạy môn Vật Lý, tôi thấy rằng việc tiếp thu kiến thức của học sinh ở phần chương II – điện từ học gặp rất nhiều khó khăn Nó khó nắm bắt ở chỗ: những kiến thức ở chương này rất trừu tượng, những hiện tượng điện từ học không cầm nắm được, không thể quan sát một cách rõ ràng

Ví dụ: bài quy tắc nắm tay phải, quy tắc bàn tay trái, hiện tượng cảm ứng điện

từ, điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng, dòng điện xoay chiều…Chính vì nó rất trừu tượng, cho nên khi các em đã học xong bài nhưng vẫn cảm giác mơ hồ Dẫn đến các em học sinh không thể nhớ lâu, nắm vững kiến thức của bài học

Qua việc giảng dạy trên lớp và học tập kinh nghiệm của các anh chị đồng nghiệp, tôi thấy rằng việc sử dụng một số mô hình 3D, mô phỏng một cách cụ thể các hiện tượng diện từ học, các quy tắc điện từ Việc làm này giúp các em

có cái nhìn trực quan nhất Bên cạnh đó việc sử dụng mô hình 3D còn có tác dụng biến các hiện tượng điện từ phức tạp, các quy tắc điện từ rắc rối trở nên rất đơn giản, dễ hiểu Mô hình 3D rất sinh động, bắt mắt và lại rất dễ sử dụng Các

em học sinh được tự sử dụng mô hình, sẽ tạo tâm lí thích thú Từ đó các em có thể tự mình lĩnh hội kiến thức, nắm vững, nhớ lâu bài học và yêu thích môn học nhiều hơn

Từ những lý do trên và tình hình thực tế của việc dạy và học Vật Lý ở

trường THCS Lương Sơn, tôi quyết định nghiên cứu đề tài “Sử dụng một số

mô hình 3D vào giảng dạy chương điện từ học môn Vật Lý 9 ở trường THCS Lương Sơn”.

1.2 Mục đích nghiên cứu

Với việc nghiên cứu thành công sáng kiến kinh nghiệm này, sẽ giúp học sinh chủ động lĩnh hội kiến thức với một tâm thế thoải mái, vui vẻ, đồng thời giúp học sinh tự tin, chủ động hơn trong việc tiếp thu bài Bên cạnh đó, học sinh còn nhớ lâu, nhớ kỹ bài học thông qua việc các em được trực tiếp sử dụng mô hình 3D Vì khi sử dụng mô hình 3D, học sinh sẽ có cái nhìn trực quan về các hiện tượng điện từ Không những thế, việc sử dụng mô hình 3D còn có tác dụng biến các hiện tượng điện từ phức tạp, các quy tắc điện từ rắc rối trở nên rất đơn giản, dễ hiểu Đối với giáo viên, sau khi áp dụng một số mô hình 3D vào giảng dạy chương điện từ học môn Vật Lý 9 thì khi đó việc giảng dạy sẽ đem lại chất lượng cao hơn nhiều

1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Thiết kế, chế tạo một số mô hình 3D như:

+ Nam châm thẳng và đường sức từ xung quang nam châm thẳng

+ Nam châm chữ U và đường sức từ trong lòng nam châm chữ U

+ Đường sức từ xung quanh ống dây.

+ Ống dây dẫn kín

- Sử dụng một số mô hình 3D trên vào giảng dạy chương điện từ học môn Vật Lý 9 ở trường THCS Lương Sơn

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành sáng kiến kinh nghiệm này tôi đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp quan sát: từ thực tiễn giảng dạy bản thân đã quan sát, đúc rút ra các kinh nghiệm và tổng quát thành lý thuyết

- Phương pháp trao đổi, thảo luận: từ kết quả nghiên cứu, bản thân tôi đã tiến hành trao đổi, thảo luận với đồng nghiệp để hoàn thiện đề tài

- Phương pháp thực nghiệm: Giáo viên tiến hành dạy thí nghiệm theo phương pháp đã nghiên cứu trong đề tài

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm

2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm

Vật Lý là một trong những môn khoa học quan trọng Môn Vật Lý có mối quan hệ chặt chẽ, qua lại với các môn khác Việc tổ chức dạy học Vật Lý THCS cần rèn luyện cho học sinh đạt được những kết quả sau:

- Kỹ năng quan sát các hiện tượng và quá trình Vật Lý để thu thập thông tin và các dữ liệu cần thiết

- Kỹ năng sử dụng các dụng cụ đo lường Vật Lý phổ biến, lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm đơn giản

- Kỹ năng phân tích, xử lý các thông tin và các dữ liệu thu được từ quan sát hoặc thí nghiệm

- Kỹ năng vận dụng các kiến thức để giải thích các hiện tượng Vật Lý đơn giản để giải quyết các vấn đề trong thực tế cuộc sống

- Khả năng đề xuất các dự đoán hoặc giả thiết đơn giản về mối quan hệ hay về bản chất của các hiện tượng Vật Lý

- Khả năng đề xuất phương án thí nghiệm đơn giản để kiểm tra giả thiết hoặc dự đoán đã đề ra

- Kỹ năng trình bầy, diễn đạt rõ ràng, chính xác bằng ngôn ngữ Vật Lý Khối lượng nội dung của các tiết học Vật Lý được tính toán để có thời gian cho các hoạt động tự lực của các học sinh và đáp ứng những nhu cầu sau:

- Tạo điều kiện để học sinh có thể quan sát trực tiếp các hiện tượng Vật Lý

- Tạo điều kiện cho học sinh thu thập và xử lí thông tin, nêu ra được các vấn đề cần tìm hiểu

- Tạo điều kiện để học sinh trao đổi trong nhóm, tìm ra phương án giải quyết vấn đề, tiến hành thí nghiệm, thảo luận kết quả và rút ra những kết luận cần thiết

- Tạo điều kiện để cho học sinh nắm được nội dung chính của bài học một cách đơn giản nhất

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.2.1 Thuận lợi

- Việc thực hiện nhiệm vụ luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của bạn

bè đồng nghiệp và BGH trường THCS Lương Sơn Vì vậy đề tài của tôi nhận được sự chỉ đạo kịp thời

- Tài liệu nghiên cứu như: sách giáo khoa vật lý 9, các loại sách tham khảo bồi dưỡng, tài liệu chuyên đề luôn có sẵn trong thư viện nhà trường

2.2.2 Khó khăn

Hiện nay, ở trường THCS, Vật Lý là một môn học rất quan trọng và cần thiết đối với học sinh Vật lý là một môn khoa học mới đối với các em, cho nên còn rất nhiều bỡ ngỡ trong việc tiếp cận và tiếp thu đối với môn học này Đa số các em học sinh khối 9 ở trường THCS Lương Sơn còn chưa thông thạo những phép tính cơ bản, khả năng tư duy trừu tượng rất kém, không có tính sáng tạo, việc tiếp thu bài rất thụ động vì sức ỳ của bộ não quá lớn Không những thế bản thân môn Vật Lý cũng là một môn học rất khó, rất khô cứng Vì vậy việc đổi mới phương pháp giảng dạy sao cho phù hợp nhất, dễ hiểu nhất đối với các em học sinh khối 9 ở trường THCS Lương Sơn là một vấn đề còn rất nhiều trăn trở của bản thân tôi và các đồng nghiệp khác

2.2.3 Kết quả của thực trạng

Kết quả học tập sau khi khảo sát chất lượng đầu năm như sau:

Lớp Sĩ

số

Kết quả khảo sát chất lượng hai tháng đầu năm

năm học 2017 - 2018

3

6 14,63 2 4,89

2.3 Một số mô hình 3D trong chương điện từ học lớp 9 và các ví dụ về việc sử dụng mô hình 3D vào giảng dạy chương II – Điện từ học môn Vật Lí

9

2.3.1 Một số mô hình 3D trong chương điện từ học lớp 9

Mô hình 1: ống dây dẫn kín Mô hình 2: nam châm chữ U có thể

đổi chiều đường sức từ

Mô hình 3: đường sức từ xung quanh

ống dây

Mô hình 4: đường sức từ xung quanh nam châm thẳng

2.3.2 Các ví dụ về việc sử dụng mô hình 3D vào giảng dạy chương II – Điện từ học môn Vật Lí 9

Ví dụ 1: Bài 24: Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua ( Phần

2 Quy tắc nắm tay phải )

* Mục tiêu: trong phần này HS phải nắm được 2 nội dung chính:

+ Phát biểu được quy tắc nắm tay phải

+ Áp dụng quy tắc nắm tay phải xác định được chiều của đường sức từ của ống dây khi biết chiều dòng điện và ngược lại xác định chiều dòng điện khi biết chiều của đường sức từ của ống dây

* Sử dụng mô hình ống dây xác chiều dường sức từ của ống dây khi biết chiều dòng điện

+ GV cho HS trực tiếp dùng tay phải nắm lấy ống dây, sao cho chiều từ cổ tay đến 4 ngón tay hướng theo chiều dòng điện Khi đó ngón cái choãi ra chỉ chiều đường sức từ

+ Trong phần này HS được tự kiểm nghiệm quy tắc nắm tay phải Lúc này

HS chỉ cần nhìn vào chiều chỉ của ngón cái là biết ngay chiều đường sức từ, rồi điền mũi tên vào hình vẽ của mình theo chiều chỉ của ngón tay cái

Chú thích: trong mô hình này mũi tên màu xanh lá cây chỉ chiều dòng điện.

.

Hình ảnh học sinh sử dụng mô hình ống dây xác định chiều đường sức

từ khi biết chiều dòng điện.

* Sử dụng mô hình ống dây xác định chiều dòng điện khi biết chiều đường sức từ của ống dây

+ GV cho HS trực tiếp dùng tay phải nắm lấy ống dây, sao cho ngón cái choãi ra chỉ chiều đường sức từ Khi đó chiều từ cổ tay đến 4 ngón tay hướng theo chiều dòng điện

+ HS chỉ cần nhìn vào chiều chỉ của 4 ngón tay là biết ngay chiều dòng điện, rồi điền mũi tên vào hình vẽ của mình theo chiều của 4 ngón tay giữa

Chú thích: trong mô hình này mũi tên màu xanh chỉ chiều đường sức từ.

Hình ảnh học sinh sử dụng mô hình ống dây xác định chiều dòng điện khi biết chiều đường sức từ.

* Ưu điểm của mô hình:

Khi sử dụng mô hình 3D này HS có thể làm các bài tập tương tự khi đổi chiều dòng điện, đổi chiều đường sức từ 1 cách linh hoạt bằng cách thay đổi chiều của mũi tên ( vì chiều mũi tên chỉ dính tạm thời, có thể bóc ra được)

Ví dụ 2: Bài 27: Lực điện từ ( Phần 2 Quy tắc bàn tay trái)

* Mục tiêu:

+ Phát biểu được quy tắc bàn tay trái

+ Xác định chiều của lực điện từ khi biết chiều dòng điện và chiều của đường sức từ và ngược lại

* Sử dụng mô hình nam châm chữ U và khung dây xác định chiều của lực điện từ khi biết chiều dòng điện và chiều đường sức từ

Chú thích: mũi tên màu xanh chỉ chiều dòng điện của khung dây, mũi tên màu vàng chỉ chiều đường sức từ.

Hình ảnh học sinh sử dụng mô hình nam châm chữ U và khung dây dẫn

xác định chiều của lực điện từ khi biết chiều dòng điện và chiều đường sức từ.

- Trong trường hợp này, HS nhìn vào tay mình có thể thấy ngón cái có chiều đi vào phía trong nam châm và phương vuông góc với sợi dây Từ đó các

em chỉ cần vẽ vào hình của mình

* Sử dụng mô hình nam châm chữ U và khung dây dẫn xác định chiều dòng điện khi biết chiều lực điện từ và chiều đường sức từ

Chú thích: mũi tên màu đỏ chỉ chiều lực điện từ, mũi tên màu vàng chỉ chiều đường sức từ.

Hình ảnh học sinh sử dụng nam châm chữ U và khung dây dẫn xác định

chiều dòng điện khi biết chiều lực điện từ và chiều đường sức từ.

- Trong trường hợp này, HS nhìn vào chiều chỉ của 4 ngón tay giữa là biết ngay chiều dòng điện chạy trong khung dây Từ đó các em đánh dấu mũi tên chỉ chiều dòng điện vào hình của mình

* Sử dụng mô hình nam châm chữ U và khung dây xác định chiều đường sức từ khi biết chiều dòng điện và chiều lực điện từ.

Hình ảnh học sinh sử dụng mô hình nam châm chữ U và khung dây xác

định chiều đường sức từ khi biết chiều dòng điện và chiều lực điện từ.

- Trong trường hợp này HS có thể thấy tay ta úp xuống, chứng tỏ đường sức từ đi từ dưới lên HS có thể dễ dàng vẽ vào hình của mình

* Ưu điểm của mô hình:

Khi sử dụng mô hình 3D này HS có thể làm các bài tập tương tự khi đổi chiều dòng điện, đổi chiều lực điện từ 1 cách linh hoạt bằng cách thay đổi chiều mũi tên ( vì mũi tên màu xanh chỉ chiều dòng điện chỉ dính tạm thời, có thể bóc

ra được; mũi tên màu đỏ chỉ chiều lực điện từ có thể đổi bằng cách quay ngược khung dây lại)

Ví dụ 3: Bài 32: Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

* Mục tiêu:

HS nắm được điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây kín khi số đường sức từ tăng hoặc giảm ( biến thiên )

* Sử dụng mô hình 3D hướng dẫn HS rút ra kết luận về điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

- GV treo bảng phụ có nội dung là bảng 1 trong sách giáo khoa

Làm thí nghiệm Có dòng điện cảm

ứng hay không

Số đường sức từ xuyên qua tiết diện s có thay đổi hay không?

Kết luận

Đưa nam châm

lại gần cuộn dây

Để nam châm

nằm yên

Đưa nam châm ra

xa cuộn dây

- GV tiến hành đồng thời 2 thí nghiệm đưa nam châm lại gần cuộn dây

+ GV yêu cầu HS quan sát thí nghiệm thật để điền vào hàng 2, cột 2; quan sát thí nghiệm mô hình để điền vào hàng 2, cột 3

+ Trong 2 thí này, HS dễ dàng thấy được khi đưa nam châm lại gần cuộn dây số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng thì trong cuộn dây xuất hiện dòng diện (vì HS thấy bóng đèn sáng)

- GV tiến hành đồng thời 2 thí nghiệm để nam châm nằm yên

+ GV yêu cầu HS quan sát thí nghiệm thật để điền vào hàng 3, cột 2; quan sát thí nghiệm mô hình để điền vào hàng 3, cột 3

+ Trong 2 thí này, HS dễ dàng thấy được khi để nam châm nằm yên trong cuộn dây số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây không thay đổi thì trong cuộn dây không xuất hiện dòng diện (vì HS thấy bóng đèn không sáng)

- GV tiến hành đồng thời 2 thí nghiệm đưa nam châm ra xa cuộn dây

+ GV yêu cầu HS quan sát thí nghiệm thật để điền vào hàng 4, cột 2; quan sát thí nghiệm mô hình để điền vào hàng 4, cột 3

+ Trong 2 thí này, HS dễ dàng thấy được khi đưa nam châm ra xa cuộn dây số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây giảm thì trong cuộn dây xuất hiện dòng diện (vì HS thấy bóng đèn sáng)

+ Từ các thí nghiệm thực và thí nghiệm mô hình ở trên, HS có thể tự rút

ra kết luận về điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng một cách dễ dàng

* Ưu điểm của mô hình:

HS vừa trực tiếp quan sát thấy xuất hiện dòng điện cảm ứng khi đưa nam châm lại gần hoặc ra xa cuộn dây thông qua thí nghiệm thực Đồng thời cũng tự nhận thấy số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuôn dây tăng hoặc giảm thì xuất hiện dòng điện cảm ứng thông qua thí nghiệm mô hình 3D Nên dễ dàng đưa ra kết luận về điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

Ví dụ 4: Bài 39: Tổng kết chương 2: Điện từ học

* Mục tiêu:

Học sinh nhắc lại các kiến thức cơ bản trong chương Từ đó, các em có thể giải thích các hiện tượng vật lí và làm các bài tập vận dụng các quy tắc

* Ưu điểm của mô hình:

Trong bài tổng kết chương này, giáo viên chia các em thành nhiều nhóm

và học sinh có thể dùng tất cả các mô hình 3D để nhớ lại một cách dễ dàng các kiến thức cơ bản và đồng thời và làm các bài tập có liên quan đến mô hình 3D

Hình ảnh học sinh sử dụng mô hình 3D trong bài tổng kết chương 2 – Điện từ học.

2.4 Kết quả của sáng kiến kinh nghiệm

Trong năm học 2017 – 2018, qua khảo sát chất lượng hai tháng đầu năm, tôi đó lựa chọn nhóm học sinh lớp 9C làm nhóm đối chứng và nhóm học sinh lớp 9B làm nhóm thực nghiệm Kết quả khảo sát học kỳ II cho kết quả tiến bộ rõ rệt Đối với nhóm thực nghiệm, khi được áp dụng SKKN này thì kết quả học tập đạt cao hơn kế quả học tập của nhóm đối chứng

Sau một thời gian nghiên cứu đề tài, tôi đã thu được kết quả như sau:

số

Kết quả khảo sát chất lượng học kỳ II

4

Trong quá trình giảng dạy, đúc rút kinh nghiệm từ bản thân và học hỏi ở đồng nghiệp, tôi thấy rằng việc sử dụng một số mô hình 3D vào giảng dạy