LLDH vat ly II chuong 3

Đờng sức từ với t cách là một mô hình của từ trờng, đợc sử dụng có hiệuquả trong việc xác định lực từ của nam châm hay dòng điện tác dụng lên kimnam châm hay dòng điện khác và để khảo sá

Chơng 5

Dạy học điện từ học ở lớp 9 THCS

5.1 Cấu tạo của chơng trình

Điện từ học đợc học một lần ở lớp 9 Chơng trình gồm 21 tiết đợc phân phối

nh sau :

4 Lực điện từ Quy tắc bàn tay trái Động cơ điện 2 tiết

6 Máy phát điện Sơ lợc về dòng điện xoay chiều 3 tiết

5.2 Mục tiêu của chơng trình

1 Mô tả đợc hiện tợng chứng tỏ nam châm vĩnh cửu có từ tính

2 Nêu đợc sự tơng tác giữa từ cực của hai nam châm.

3 Mô tả cấu tạo và giải thích hoạt động của la bàn.

4 Mô tả đợc thí nghiệm của Ơxtét để phát hiện dòng điện có tác dụng từ

5 Nêu đợc cấu tạo và hoặt động của nam châm điện, một số ứng dụng của

nam châm điện

6 Phát biểu đợc quy tắc nắm tay phải về chiều của đờng sức từ trong lòng

ống dây có dòng điện chạy qua

7 Phát biểu đợc quy tắc bàn tay trái về chiều của lực từ tác dụng lên dây

dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đặt trong từ trờng đều Vận dụng đợc quy tắcnày để xác định một trong ba yếu tố khi biết hai yếu tố kia

8 Mô tả cấu tạo và giải thích hoạt động của động cơ điện một chiều.

9 Nêu một thí dụ hoặc mô tả một thí nghiệm trong đó xảy ra hiện tợng cảm

ứng điện từ và nêu đợc điều kiện sinh ra dòng điện cảm ứng khi đó

10 Mô tả cấu tạo và giải thích hoạt động của máy phát điện xoay chiều.

11 Nêu đợc dấu hiệu chính để phân biệt dòng điện xoay chiều với dòng

điện một chiều và các tác dụng của dòng điện xoay chiều

12 Nhận biết dụng cụ đo cờng độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều.

13 Nêu đợc các số chỉ của ampe kế và vôn kế xoay chiều cho biết giá trị

hiệu dụng của cờng độ hoặc của điện áp xoay chiều

14 Nêu đợc cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến thế và tác dụng

của máy biến thế trong việc vận tải điện từ nhà máy điện tới nơi tiêu thụ

15 Nghiệm lại công thức 1 1

U = n bằng thí nghiệm

5.3 Đặc điểm về nội dung

5.3.1 Tác dụng từ của nam châm và của dòng điện Từ trờng

a) ở lớp 5 và lớp 7, HS đã đợc biết một số đặc điểm của nam châm : nam

châm có thể hút sắt, nam châm có hai cực Bắc, Nam, hai cực cùng tên đẩynhau, khác tên hút nhau Đến lớp 9, HS đợc biết thêm, không phải chỉ namchâm mới có tác dụng từ (có thể tác dụng lực từ lên một kim nam châm khác)

mà cả dòng điện cũng có tác dụng từ Từ sự giống nhau đó đi đến nhận xétchung là không gian xung quanh nam châm và xung quanh dòng điện đều cókhả năng tác dụng lên kim nam châm đặt trong đó Ta nói rằng trong khônggian đó có từ trờng Nh vậy là chơng trình không đa ra định nghĩa từ trờng nhtrong SGK cũ mà chỉ đa ra một cách nhận biết từ trờng Tuy từ trờng cũng làmột dạng vật chất, nhng chúng ta không nhìn thấy, nhận biết đợc từ trờng trựctiếp bằng các giác quan mà chỉ có thể nhận biết thông qua một đặc tính của nó :

đó là tác dụng lực từ lên kim nam châm đặt trong nó

b) Vì theo chơng trình mới, ở THCS học sinh không học điện trờng nên đây

là lần đầu tiên HS đợc biết về khái niệm trờng Đây là một loại dạng vật chấtmới mà HS cha có đủ điều kiện để nhận biết đầy đủ những đặc tính của nó nhnăng lợng, khối lợng, cho nên chỉ yêu cầu HS nhận biết đợc một dấu hiệu tồntại của trờng

5.3.2 Khái niệm đờng sức từ

Vì không trực tiếp quan sát đợc từ trờng bằng giác quan cho nên việc vậndụng khái niệm này để giải thích các hiện tợng có liên quan đến từ trờng sẽ gặprất nhiều khó khăn Các nhà khoa học đã tìm ra một cách biểu diễn từ tr ờng

bằng hình vẽ, sử dụng rất có hiệu quả trong nhiều trờng hợp Đó là biểu diễn từtrờng bằng các đờng sức từ.

Theo định nghĩa, đờng sức từ là những đờng cong liên tục nối liền cực Bắc

và cực Nam của nam châm và tiếp tuyến tại mọi điểm với trục Bắc – Nam củakim nam châm đặt tại điểm đó Chiều của đờng sức từ là chiều từ cực Nam đếncực Bắc trong kim nam châm đặt ở điểm đó Mật độ (độ mau tha) của đờng sức

từ biểu diễn độ mạnh yếu của lực từ tại điểm đó theo một quy ớc chọn trớc Nhvậy đờng sức từ là mô hình biểu diễn một đặc tính của từ trờng : sự phân bố cáclực từ trong không gian quanh nam châm về hớng và cờng độ của lực từ Từ phổcho ta hình ảnh trực quan về đờng sức từ, cho biết sự phân bố các lực từ

Vật lí học ngày nay gọi các đờng sức từ đó là đờng cảm ứng từ Nhng vì HS

ở lớp 9 cha học khái niệm cảm ứng từ cho nên dùng khái niệm đờng sức từ cho

dễ hiểu

Đờng sức từ với t cách là một mô hình của từ trờng, đợc sử dụng có hiệuquả trong việc xác định lực từ của nam châm hay dòng điện tác dụng lên kimnam châm hay dòng điện khác và để khảo sát hiện tợng cảm ứng điện từ, dòng

điện xoay chiều, máy biến thế Đó cũng là điểm khác biệt so với chơng trình cũtrong đó mô hình đờng sức từ không đợc chú ý đúng mức Đây cũng là một dịptốt để HS bớc đầu làm quen với phơng pháp mô hình, xem nh là một phơngpháp nhận thức phổ biến của vật lí học

5.3.3 Từ trờng của dòng điện

Chơng trình mới không đi sâu vào tìm hiểu từ trờng của dây dẫn thẳng códòng điện một chiều chạy qua vì vấn đề này ít có ứng dụng thực tiễn Ch ơngtrình lại chú trọng tìm hiểu từ trờng của ống dây có dòng điện chạy qua vì cónhiều ứng dụng quan trọng và sự giống nhau rõ nét về từ tính của nam châm vàdòng điện : ống dây có dòng điện một chiều chạy qua có từ tr ờng tơng tự nh từtrờng của một thanh nam châm thẳng Chơng trình mới đa ra quy tắc nắm tayphải để tìm chiều của đờng sức từ ở bên trong ống dây có dòng điện chạy qua,thay thế cho quy tắc cái đinh ốc trong SGK cũ Ngời ta ứng dụng tính chất nàycùng với sự nhiễm từ của sắt thép để chế tạo nam châm điện đợc sử dụng rấtnhiều trong đời sống và kĩ thuật Thông qua thí nghiệm, HS nhận biết đợc cấutạo và hoạt động của nam châm điện, các cách làm thay đổi lực từ của namchâm điện, những thuận lợi của việc sử dụng nam châm điện Nguyên tắc hoạt

động của rơ-le điện từ của loa điện là những kiến thức không thể thiếu

5.3.4 Lực điện từ

Lực tác dụng của từ trờng lên một đoạn dây dẫn thẳng đặt trong từ trờng

đ-ợc khảo sát khá kĩ lỡng dẫn đến quy tắc bàn tay trái Đây là một cơ hội tốt đểcho HS làm quen với các khâu của phơng pháp thực nghiệm trong nghiên cứuvật lí Tuy nhiên do sự hạn chế về kiến thức toán học nên ở đây chỉ nghiên cứuviệc xác định chiều của lực điện từ Quy tắc bàn tay trái sẽ giúp cho việc tìmhiểu nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều

Khi tìm hiểu động cơ điện một chiều, chỉ cần chú ý đến hai bộ phận chínhtạo ra chuyển động quay của động cơ : nam châm tạo ra từ tr ờng và khung dây

có dòng điện chạy qua quay do tác dụng của lực điện từ Nam châm là bộ phận

đứng yên gọi là stato, khung dây là bộ phận quay gọi là rôto Thật ra mỗi độngcơ điện còn một bộ phận để đa điện vào cuộn dây gọi là bộ góp điện Bộ phậngóp điện có cấu tạo và hoạt động khá phức tạp không có liên quan đến các kiếnthức vật lí mà là một giải pháp kĩ thuật cho nên không cần đi sâu, chỉ cần nhậnbiết qua quan sát mô hình động cơ

5.3.5 Bài tập vận dụng quy tắc nắm tay phải và quy tắc bàn tay trái

Vì tầm quan trọng đặc biệt của hai quy tắc này nên SGK bố trí một tiếtluyện tập về hai quy tắc này Những bài luyện tập ở đây đòi hỏi phải áp dụnghai quy tắc đó cùng với những kiến thức về nam châm từ trờng để xem xét dự

đoán hay giải thích những hiện tợng có liên quan đến tơng tác giữa nam châm

và dòng điện, giữa nam châm và ống dây có dòng điện chạy qua hoặc giữa haiống dây có dòng điện chạy qua

Bài thực hành về chế tạo nam châm vĩnh cửu và xác định từ tính của ốngdây điện nhằm luyện tập hai kĩ năng cơ bản cần phải nắm vững khi làm việc vớinam châm vĩnh cửu và ống dây có dòng điện chạy qua : đó là xác định từ cựccủa nam châm và của ống dây

5.3.6 Hiện tợng cảm ứng điện từ

Vì ở THCS không nghiên cứu khái niệm suất điện động nên không nghiêncứu hiện tợng cảm ứng điện từ một cách tổng quát mà chỉ xét một trờng hợpriêng là dòng điện cảm ứng, nghĩa là hiện tợng cảm ứng điện từ xảy ra trongcuộn dây dẫn kín

Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng Phát biểu điều kiện xuất hiện

dòng điện cảm ứng thực chất là phát biểu một trờng hợp riêng của định luậtcảm ứng điện từ : khi từ thông xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín biếnthiên thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng

Từ thông là một đại lợng vật lí đợc định nghĩa theo công thức :

Nếu trên một hình vẽ biểu diễn từ trờng của một nam châm trong một thínghiệm cụ thể thì chỗ đờng sức càng mau từ trờng càng mạnh, từ thông qua tiếtdiện S của cuộn dây đặt ở đó càng lớn Vì vậy để đơn giản, không cần chỉ ra quy ớc về mật độ đờng sức từ Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng đợc phát biểu đơn giản là : trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảmứng khi số đờng sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến đổi (tăng haygiảm)

Việc nhận biết dòng điện cảm ứng từ trớc đến nay thờng dùng điện kế Cáchlàm này có nhợc điểm là khi dòng điện đã tắt, kim của điện kế do quán tính vẫnlắc l Mặt khác, khi dòng điện cảm ứng đổi chiều nhanh thì kim lại đứng yên.Vì thế chơng trình của SGK mới dùng đèn LED để phát hiện dòng điện cảmứng Đèn LED có đặc điểm là chỉ cho dòng điện chạy qua đèn theo một chiềuxác định (đèn bật sáng) và đèn có thể bật sáng với hiệu điện thế thấp khoảng1,8V

5.3.7 Dòng điện xoay chiều Từ trớc đến nay ở nớc ta chỉ nghiên cứu dòng

điện xoay chiều ở lớp 12, vì về mặt lí thuyết cần đến hàm số sin mặc dù rằng

HS trong đời sống hằng ngày luôn luôn sử dụng dòng điện xoay chiều và sửdụng nhiều hơn dòng điện một chiều Ngày nay, do cách dạy học theo ph ơngpháp mới (dạy bằng hoạt động) kết hợp với sử dụng đèn LED, có thể tổ chứccho HS tìm hiểu một số tính chất cơ bản của dòng điện xoay chiều ở lớp 9 màkhông cần đến kiến thức về hàm số sin

a) Về điều kiện xuất hiện dòng điện xoay chiều Mắc hai bóng đèn

LED song song ngợc chiều vào hai đầu một cuộn dây dẫn kín rồi đặt cuộn dâyvào trong từ trờng của một nam châm Khi làm cho số đờng sức từ xuyên quatiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng giảm (đa nam châm lại gần rồi ra xacuộn dây, cho nam châm quay trớc cuộn dây ) thì hai bóng đèn luân phiên bậtsáng, nghĩa là trong cuộn dây có dòng điện cảm ứng luân phiên đổi chiều : đó làdòng điện xoay chiều

b) Về các cách tạo ra dòng điện xoay chiều

Vận dụng điều kiện xuất hiện dòng điện xoay chiều, HS có thể tìm ra nhiềucách khác nhau để tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín Có haicách rất thuận tiện thờng đợc sử dụng là : cho nam châm quay trớc cuộn dâyhay cho cuộn dây quay trong từ trờng của một nam châm Bằng những thínghiệm đơn giản có thể thực hiện đợc cả hai phơng án này ngay ở trên lớp

c) Máy phát điện xoay chiều Những kiến thức về cách tạo ra dòng điện

xoay chiều ở trên giúp cho HS nhanh chóng hiểu đợc cấu tạo và hoạt động củahai loại máy phát điện xoay chiều : máy phát điện có nam châm quay và máyphát điện có cuộn dây quay ở đây không đi sâu vào các chi tiết kĩ thuật củamáy phát điện nh bộ góp điện, lõi sắt ghép bằng tôn cách điện Qua thực hành

mà HS phát hiện ra là hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây của máy càng cao khitốc độ quay của máy càng lớn

d) Dòng điện xoay chiều cũng có tác dụng nhiệt, tác dụng từ, tác dụng quang, tác dụng sinh lí nh dòng điện không đổi Chơng trình chú ý nghiên cứu

kĩ tác dụng từ vì có nhiều ứng dụng quan trọng Khi dòng điện đổi chiều thì lực

từ cũng đổi chiều Với dòng điện xoay chiều thờng dùng lấy từ lới điện quốcgia ở nớc ta có tần số 50Hz thì lực từ đổi chiều rất nhanh nh thế rất khó quansát Cần phải có những thiết bị đặc biệt mới quan sát đợc SGK mới giới thiệumột số trong các thiết bị đó và các công ti thiết bị cũng đã kịp sản xuất để cungcấp cho các trờng học

e) Về nguyên tắc hoạt động của máy biến thế Nhờ kiến thức về điều

kiện xuất hiện dòng điện xoay chiều mà HS có thể hiểu đợc nguyên nhân vì saophải sử dụng dòng điện xoay chiều để chạy máy biến thế và vì sao dòng điện ở

đầu ra của máy biến thế cũng là dòng điện xoay chiều Điều này trớc đây khôngthể làm đợc ở trờng THCS

5.4 Phơng pháp dạy học Một số kiến thức cụ thể

5.4.1 Đặc điểm chung

Đặc trng cơ bản của phơng pháp dạy học phần Điện từ học ở lớp 9 là ápdụng rộng rãi phơng pháp thực nghiệm và phơng pháp mô hình để tìm tòinghiên cứu những đặc tính của sự vật hiện tợng, xây dựng kiến thức mới Nhữngkiến thức thuộc phần Điện từ học ở lớp 9 chỉ hạn chế ở mặt định tính cho nênkhông cần phải thực hiện các phép đo định lợng các đại lợng vật lí cũng nh xử líthông tin bằng công cụ toán học Trong quá trình tìm tòi nghiên cứu điều quantrọng nhất là phải có những thao tác chính xác tác động vào tự nhiên làm bộc lộnhững đặc tính bản chất của sự vật hiện tợng, quan sát một cách tỉ mỉ tinh tếnhận biết những dấu hiệu bản chất và sử dụng lập luận lôgic để tìm các mốiquan hệ có tính quy luật Có nhiều cơ hội để cho HS làm quen với ph ơng phápthực nghiệm và phơng pháp mô hình Về phơng pháp thực nghiệm HS đã đợclàm quen nhiều lần ở các lớp 6, 7, 8 Còn đối với phơng pháp mô hình thì trớc

đây HS ít có dịp làm quen hơn và chỉ làm quen với một vài giai đoạn của ph ơngpháp này chứ cha có dịp tham gia vào toàn bộ các giai đoạn của phơng pháp môhình trong việc xây dựng một mô hình cụ thể

Phơng pháp mô hình bao gồm 4 giai đoạn chính sau đây :

a) Làm thí nghiệm tác động vào đối tợng để làm bộc lộ những tính chất bản

chất của vật gốc

b) Xây dựng mô hình Bằng sự so sánh tơng tự, ngời ta tìm những vật, hệ

thống vật, những hình vẽ, kí hiệu đã biết và có những tính chất giống nh vật gốc

để mô tả vật gốc, thay thế cho vật gốc trong các phép suy luận tiếp theo để tìmnhững tính chất mới cha biết của vật gốc Hệ thống thay thế đó gọi là mô hìnhcủa vật gốc

c) Thao tác trên mô hình suy ra hệ quả lí thuyết, nghĩa là áp dụng những lập

luận lôgic cho những biến đổi của mô hình để suy ra một tính chất mới, mộtmối quan hệ mới của mô hình Bằng phép tơng tự ta dự đoán rằng vật gốc cũng

có tính chất mới phát hiện của mô hình

d) Thực nghiệm kiểm tra Bản thân mô hình là một sản phẩm của t duy.

Hệ quả suy ra từ mô hình cũng chỉ có tính chất là một dự đoán Cần phải làmthí nghiệm để kiểm tra lại xem vật gốc có tính chất mới đó không Nếu có thìmô hình đợc coi là phản ánh đúng vật gốc Nếu không đúng thì phải bỏ đi vàxây dựng mô hình mới

Nh vậy mô hình tuy phản ánh đặc tính bản chất của vật gốc nhng không

đồng nhất với vật gốc Mỗi mô hình chỉ phản ánh một số mặt nào đó của vậtgốc Mô hình có thể đợc sửa đổi, bổ sung để ngày càng phản ánh đầy đủ hơntính chất của vật gốc

Trong phần Điện từ học sử dụng hai loại mô hình :

− Mô hình vật chất nh mô hình động cơ điện, mô hình máy phát điện, môhình máy biến thế, mô hình rơ-le điện từ Những mô hình này hoặc có cấu tạogiống vật gốc, hoặc có chức năng giống vật gốc

− Mô hình lí tởng : đó là mô hình hợp thành bởi các hình vẽ, các kí hiệutrừu tợng biểu diễn những đặc tính của vật gốc Ví dụ nh mô hình đờng sức từ biểu diễn từ trờng về mặt phân bố lực từ xung quanh nam châm hay xungquanh dây dẫn có dòng điện chạy qua Mô hình lí tởng này có tác dụng to lớnhơn mô hình vật chất vì nó có thể giúp ta suy ra nhiều tính chất mới của vậtgốc

5.4.2 Phơng pháp dạy học khái niệm từ trờng

Nh đã nói ở trên, khái niệm từ trờng là một khái niệm phức tạp, ở trờngTHCS cha đủ điều kiện để có thể xác định đầy đủ những đặc tính của từ trờng

và do đó cha thể đa ra một

Không đa ra định nghĩa rõ ràng, đầy đủ về từ trờng, chơng trình vật lí THCSchỉ yêu cầu hình thành biểu tợng về từ trờng, đa ra một cách nhận biết từ trờngdựa vào tác dụng của từ trờng lên kim nam châm Sau đó đa ra cách biểu diễn

từ trờng bằng mô hình đờng sức từ để tiện việc sử dụng sau này Quá trình hìnhthành biểu tợng về từ trờng diễn ra nh sau :

Giai đoạn 1 Nhận biết một tính chất đặc biệt của không gian ở xung quanh

một nam châm hay một dòng điện

ở lớp 5 và lớp 7 HS đã biết nam châm có đặc tính hút sắt Đến lớp 9 cầnlàm cho HS nhận biết thêm rằng lực hút của nam châm tác dụng lên các vụn sắt

đặt ở những vị trí khác nhau quanh nam châm thì khác nhau Làm thí nghiệmrắc mạt sắt lên một tờ giấy nằm ngang trên đó có đặt một thanh nam châm thìthấy các mạt sát tự sắp xếp các mạt sắt không đồng đều, chỗ mau, chỗ tha, cóhình dạng những đờng cong nối hai cực của nam châm và tập trung nhiều ở haicực Điều đó cho phép ta dự đoán rằng các lực từ tác dụng lên vụn sắt phụ

thuộc vào vị trí của vụn sắt trong không gian xung quanh nam châm Có thểkiểm tra dự đoán này bằng cách đặt một kim nam châm nhỏ có trục quay thẳng

đứng ở các vị trí khác nhau xung quanh nam châm, thì thấy hớng Nam – Bắccủa kim nam châm và cờng độ lực từ tác dụng lên cực của kim nam châm phụthuộc vào vị trí đặt kim nam châm

Giai đoạn 2 Dấu hiệu để nhận biết sự tồn tại của từ trờng

Kết quả của những quan sát ở trên cho phép đa ra một câu hỏi : trong khônggian xung quanh nam châm có cái gì làm cho lực từ tác dụng lên kim nam châm

ở các vị trí khác nhau lại khác nhau ?

Câu hỏi này GV nêu ra để HS suy nghĩ, chú ý đến vấn đề cần giải quyếtchứ HS không thể trả lời đợc Đến đây GV đa ra thông báo : các nhà khoa họccho rằng xung quanh nam châm có từ trờng Chính từ trờng đó tác dụng lực từlên kim nam châm hay lên vụn sắt Khoa học ngày nay đã đa ra nhiều bằngchứng về sự tồn tại của từ trờng Một trong những dấu hiệu của sự tồn tại của từtrờng là : từ trờng tác dụng lực từ lên kim nam châm đặt trong đó Từ nay tadùng dấu hiệu đó để nhận biết tại một nơi trong không gian có từ trờng haykhông

Bằng dụng cụ thí nghiệm đặc biệt có thể cho HS nhận biết thêm rằng khôngphải chỉ các vụn sắt nằm trên miếng bìa đặt nằm ngang mới chịu tác dụng củalực từ mà mạt sắt để ở bất kì vị trí nào xung quanh nam châm cũng bị lực từ tácdụng, có nghĩa là từ trờng tồn tại ở mọi điểm xung quanh nam châm

Tiếp theo giúp HS bằng thí nghiệm phát hiện ra rằng không phải chỉ namchâm vĩnh cửu mà một dòng điện chạy qua một dây dẫn cũng có từ tính nh namchâm Điều đó khẳng định thêm một lần nữa rằng không phải thanh nam châmhay cuộn dây dẫn (có bản chất rất khác nhau) trực tiếp tác dụng lực từ lên kimnam châm mà xung quanh nam châm hay dây dẫn có dòng điện tồn tại một môitrờng chung gọi là từ trờng Chính từ trờng này tác dụng lực từ lên kim namchâm đặt trong đó

Giai đoạn 3 Xây dựng mô hình đờng sức từ để biểu diễn từ trờng Ta

không thể quan sát từ trờng bằng mắt đợc cho nên khó có thể dự đoán đợc hớng

và độ lớn của lực từ tác dụng lên kim nam châm đặt tại một điểm trong từ ờng Do đó khó có thể kiểm tra đợc tính đúng đắn của nhận định cho rằng xungquanh nam châm hay dòng điện có từ trờng Mô hình đờng sức từ giúp ta giải

tr-quyết đợc khó khăn này (Việc xây dựng mô hình đờng sức từ sẽ đợc xét trongmục dới đây) ở lớp 9 mô hình đờng sức từ chỉ mang những đặc điểm định tínhsau đây :

a) Từ phổ là hình ảnh trực quan của đờng sức từ.

b) Đờng sức từ là những đờng cong liên tục nối cực Bắc và cực Nam của

một nam châm, ở bên ngoài nam châm

c) Nếu đặt các kim nam châm nối tiếp nhau trên một đờng sức từ thì trục

Nam – Bắc của các kim nam châm luôn tiếp xúc với đờng sức từ (không cắt ngang)

và cực Bắc của kim nam châm luôn hớng theo một chiều từ cực Bắc đến cực Nam

ở ngoài thanh nam châm Chiều đó cũng đợc quy ớc là chiều của đờng sức từ.Nói cách khác chiều của đờng sức từ biểu diễn chiều của lực từ tác dụng lêncực Bắc của kim nam châm đặt tại mỗi điểm trên đờng sức từ

d) Chỗ đờng sức mau thì lực từ mạnh, chỗ đờng sức tha thì lực từ yếu

Sau đó khảo sát đờng sức từ của một số nam châm và dòng điện : namchâm thẳng, nam châm chữ U, ống dây có dòng điện Khi khảo sát đ ờng sức từcủa ống dây có dòng điện có thể rút ra nhận xét có ý nghĩa thực tiễn : đờng sức

từ có cả ở trong lòng ống dây, ở bên trong nam châm vĩnh cửu Thực ra đờngsức từ là đờng cong khép kín gồm một phần ở trong và một phần ở ngoài namchâm ở lớp 9 không đề cập đến tính chất khép kín này của các đờng sức từ

Giai đoạn 4 Vận dụng mô hình đờng sức từ để nghiên cứu một số hiện tợng.

− Xác định chiều của lực từ tác dụng lên kim nam châm hay lên dây dẫn códòng điện chạy qua đặt trong từ trờng

− Xác định điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng, dòng điện xoay chiều

− Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều, của máy biến thế.Những kết quả nghiên cứu này phù hợp với thực tiễn, chúng tỏ rằng môhình đờng sức từ phản ánh đúng thực tiễn, nghĩa là khẳng định sự tồn tại của từtrờng

5.4.3 Dạy học khái niệm đờng sức từ

Dới đây sẽ trình bày một phơng án thiết kế những hoạt động tự lực mà HScần thực hiện để hình thành kiến thức về đờng sức từ

I − Mục tiêu

− Làm đợc thí nghiệm tạo ra từ phổ của một nam châm thẳng

− Vẽ đợc các đờng sức từ của một nam châm thẳng và xác định đợc chiềucủa đờng sức từ

− Nêu đợc đờng sức từ biểu diễn đợc tính chất gì của từ trờng

− 8 kim nam châm có trục quay thẳng đứng (hay 8 la bàn nhỏ)

III − Hoạt động của học sinh

điểm khác nhau ?

Có thể dùng hình vẽ đểmô tả lực từ ở những điểmkhác nhau trong từ trờngcủa một nam châm

b) Quan sát và nêu nhận xét

về sự sắp xếp các mạt sắt

c) Các mạt sắt chịu tác dụngcủa lực từ Sự sắp xếp cácmạt sắt cho ta biết điều gì ?

− Tạo đợc từ phổ của namchâm

Mục tiêu Tiến trình Kết quả

c của mục tiêu

a) Sẽ đợc vài đờng cong liêntục dựa theo sự sắp xếp củamạt sắt

b) Xếp các kim nam châmnhỏ dọc theo đờng cong saocho chúng nối đuôi nhau vànối liền 2 cực

Dùng bút điều chỉnh hình vẽ

đờng cong cho phù hợp với ờng nối các kim nam châm

đ-c) Vẽ các mũi tên chỉ hớng từcực nam đến cực bắc của kimnam châm cho biết hớng củalực

d) Tìm hiểu xem độ mau thacủa mạt sắt (của các đờngcong) cho biết điều gì về lực từ

− Vẽ đợc các đờng congliên tục dọc theo cáckim nam châm nối liền

điểm của đờng sức từ.

• Thảo luận chung ở lớp về

đặc điểm của đờng sức từ

vẽ đợc ở trên về các mặt :

− Hình dạng,

− hớng,

− độ mau tha

− Các kim nam châm nối

đuôi nhau theo một ờng sức từ nối cực Namvới cực Bắc của namchâm

đ-− Chiều của đờng sức từ

là chiều của lực từ tácdụng lên cực Bắc củakim nam châm

− Nơi nào từ trờng mạnhthì đờng sức dày, nơinào từ trờng yếu thì đ-ờng sức tha

Mục tiêu Tiến trình Kết quả

Đối với mỗi nam châm,các đờng sức từ có dạngkhác nhau :

− Nam châm thẳng có từtrờng không đều

− Nam châm chữ U thì từtrờng đều ở khoảng giữa

Nêu đợc lợi ích của việcdùng hình vẽ đờng sức từ

để biểu diễn từ trờng

5.4.4 Dạy học quy tắc bàn tay trái

Quy tắc bàn tay trái dùng để tìm chiều của lực từ tác dụng lên một dây dẫn thẳng chạy qua đặt trong từ trờng Đây là dịp tốt để HS có thể tham gia vàotất cả các giai đoạn của phơng pháp thực nghiệm, đồng thời sử dụng mô hình đ-ờng sức từ Nh vậy, trong bài học này HS vừa có dịp vận dụng tổng hợp nhiềukiến thức đã học, vừa rèn luyện đợc t duy sáng tạo Mặt khác, trong bài học này

GV có dịp giới thiệu cho HS một phơng án thí nghiệm rất độc đáo và có hiệuquả, khác với những dụng cụ thí nghiệm đã có trớc đây ở nớc ta

Dới đây là một phơng án tổ chức hoạt động tìm tòi nghiên cứu của HS, vừa

đảm bảo cho HS nắm vững kiến thức vừa phát triển đợc t duy sáng tạo

Mục tiêu Tiến trình Kết quả

• Nêu câu hỏi ngợc lại : Liệunam châm có tác dụng lựclên dòng điện đặt trong đókhông ?

Xuất hiện vấn đề mới :Cần nghiên cứu lực tácdụng của từ trờng lêndòng điện

Hoạt động 2

Tìm hiểu xem trong

điều kiện nào thì từ

Đoạn dây dẫn AB có thể lăntrên hai đờng ray bằng kimloại Khi có lực tác dụng thì

đoạn dây dẫn sẽ chuyển

động trên hai thanh ray

Hình 5.1

• Quay nam châm theo nhiềuhớng khác nhau xem trờnghợp nào có lực tác dụng lêndây AB

• Chú ý đến các đờng sức

từ của nam châm chữ U cóhớng nh thế nào so với AB

• Khi AB song song vớicác đờng sức từ :không có lực tácdụng lên AB

• Khi AB không songsong với đờng sức

từ : có lực tác dụng

Mục tiêu Tiến trình Kết quả

Hoạt động 3

Tìm hiểu xem chiều

của lực từ phụ thuộc

có liên quan đến dòng điện

có thể đổi chiều (chiều củadòng điện)

• Lần lợt làm thí nghiệm

đổi chiều đờng sức từ và đổichiều dòng điện xem chiềucủa lực từ có thay đổi không

?

• Chiều của lực từ phụthuộc vào chiều của

đờng sức từ và chiềucủa dòng điện

Hoạt động 4

Tìm mối quan hệ giữa

chiều của lực từ với

chiều của đờng sức

• Biểu diễn chiều dòng điệntheo ngón tay trỏ của bàn taytrái, đờng sức từ đâm vuônggóc vào lòng bàntay trái Tìm xem chiều củalực từ trong thí nghiệm cóthể biểu diễn bằng ngón tay nào

• áp bàn tay trái vào từng thí nghiệm để tìm ra ngóntay chỉ chiều của lực từ(chiều chuyển động củathanh đồng AB)

• Trong mọi trờng hợp,chiều của lực từ biểudiễn bằng ngón tay cáixoè ra vuông góc vớingón tay trỏ

Mục tiêu Tiến trình Kết quả

• Thảo luận chung ở lớp

• Đa bàn tay trái ra minh hoạcho kết quả thí nghiệm củanhóm mình

• Thống nhất cách phát biểu quy tắc bàntay trái

từ, tìm chiều dòng điện,chiều đờng sức từ

5.4.5 Dạy học hiện tợng cảm ứng điện từ

a) Phơng hớng chung

Trớc đây, ở thế kỉ XIX, khi cha biết dòng điện cảm ứng thì câu hỏi : "dòng

điện sinh ra từ trờng thì ngợc lại từ trờng có sinh ra dòng điện đợc không ?" làmột câu hỏi rất khó, các nhà bác học cũng không trả lời ngay đợc Bởi vậy ngàynay nếu đa câu hỏi đó ra cho HS thì cũng là quá sức, HS không thể tự tìm racâu trả lời đợc Câu hỏi đó chỉ có tính chất gợi ra điều cần suy nghĩ chứ chaphải để tạo ra tình huống vấn đề

Ngày nay ngời ta đã tạo ra đợc dòng điện cảm ứng thì chúng ta có thể làmcách khác để tạo điều kiện cho HS có thể tự lực tìm tòi nghiên cứu Cách làm

nh sau : Ta đã biết, muốn có dòng điện ta phải có nguồn điện là pin hoặc ắcquy GV giới thiệu cho HS một dụng cụ trong đó không có pin hoặc acquy nhnglại có thể tạo ra đợc dòng điện làm sáng bóng đèn, đó là cái đinamô xe đạp Đặtvấn đề cho HS tìm hiểu xem trong đinamô có cái gì và hoạt động nh thế nào đểtạo ra đợc dòng điện Quan sát cái đinamô đã tháo vỏ ngoài, HS dễ dàng pháthiện ra trong đó có cuộn dây dẫn và nam châm Khi nam châm quay thì trongcuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện làm sáng bóng đèn Nhng không phải hễ cứ

có nam châm để gần cuộn dây dẫn là có dòng điện Cần tìm hiểu tiếp trong điều

kiện nào thì nam châm mới có thể tạo ra dòng điện Tuy nhiên điều khó khăn ở

đây không phải là cái nam châm mà là từ trờng của cái nam châm mới trực tiếptác dụng lên cuộn dây dẫn gây ra dòng điện cảm ứng Nhng ta không quan sátthấy từ trờng trực tiếp bằng mắt Cần phải hớng dẫn HS dùng mô hình đờng sức

từ biểu diễn từ trờng Từ đó mà tìm ra là dòng điện cảm ứng xuất hiện khi số đ ờng sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên (tăng hay giảm)

-Nh vậy việc dạy học hiện tợng cảm ứng điện từ diễn ra theo hai giai đoạn :

Giai đoạn 1 Tìm hiểu cách tạo ra dòng điện cảm ứng Thông qua thí

nghiệm, nhận biết cách dùng nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện để tạo radòng điện Gọi là dòng điện cảm ứng

Giai đoạn 2 Tìm hiểu điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng Kết hợp

quan sát thí nghiệm tạo ra dòng điện cảm ứng và sử dụng mô hình đờng sức từ

để tìm ra điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng là : "Trong cuộn dây dẫn kínxuất hiện dòng điện cảm ứng khi số đờng sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộndây dẫn biến thiên (tăng hay giảm)

b) Dạy học bài "Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng".

I – Mục tiêu

− Xác định đợc có sự biến đổi (tăng hay giảm) của số đờng sức từ xuyênqua tiết diện S của cuộn dây dẫn khi làm thí nghiệm với nam châm vĩnh cửuhay nam châm điện

− Dựa trên quan sát, thí nghiệm, xác lập đợc mối quan hệ giữa sự xuất hiệndòng điện cảm ứng và sự biến đổi số đờng sức từ xuyên qua tiết diện S củacuộn dây dẫn kín

− Phát biểu đợc điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

− Vận dụng đợc điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng để giải thích và dự

đoán những trờng hợp cụ thể, trong đó xuất hiện hay không xuất hiện dòng điệncảm ứng

III − Tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh

Hoạt động 1

Nhận biết vai trò của từ trờng trong

hiện tợng cảm ứng điện từ.

Làm việc cá nhân

Thảo luận chung ở lớp

a) Trả lời câu hỏi của GV, nhắc lại có

nhiều cách dùng các nam châm khác

nhau để tạo ra dòng điện cảm ứng

b) Phát hiện vai trò của từ trờng là yếu

tố chung cho các loại nam châm

ra xa cuộn dây ?

Hoạt động 2

Khảo sát sự biến đổi của số đờng sức từ

xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn

khi đa một cực của nam châm lại gần

hay ra xa cuộn dây để tạo ra dòng điện

cảm ứng.

a) Làm việc theo nhóm

Thao tác với giấy trong vẽ đờng sức

từ và giấy trắng vẽ cuộn dây Trả lời

C1 SGK

b) Thảo luận chung ở lớp

Rút ra nhận xét về sự biến đổi của số

đ-ờng sức từ xuyên qua tiết diện S của

cuộn dây dẫn khi đa nam châm vào

trong lòng cuộn dây và kéo nam châm ra

khỏi cuộn dây

• Hớng dẫn HS sử dụng mô hình ờng sức từ vẽ trên giấy trong

đ-• Xét ba trờng hợp :

− Đa một cực nam châm lại gần một

đầu cuộn dây

− Đa một cực nam châm ra xa một

đầu cuộn dây

− Để nam châm đứng yên so với cuộndây

Hoạt động 3

Tìm hiểu mối quan hệ giữa sự tăng hay • Hớng dẫn HS nhớ lại những trờng

giảm của số đờng sức từ qua tiết diện S

của cuộn dây với sự xuất hiện dòng điện

cảm ứng (tìm điều kiện xuất hiện dòng

điện cảm ứng).

Làm việc cá nhân

a) Lập bảng đối chiếu trờng hợp xuất hiện

dòng điện cảm ứng trong thí nghiệm với

sự biến thiên của số đờng sức từ qua tiết

diện S của cuộn dây

b) Thảo luận chung ở lớp

Rút ra điều kiện xuất hiện dòng điện

cảm ứng

hợp xuất hiện dòng điện cảm ứngtrong thí nghiệm và nhận xét về sựbiến đổi số đờng sức từ xuyên quatiết diện S của cuộn dây để lậpbảng đối chiếu

• Gọi HS lên bảng điền vào bảng đốichiếu

• Căn cứ vào bảng đối chiếu rút ranhận xét, khi nào thì xuất hiệndòng điện cảm ứng

Hoạt động 4

Vận dụng nhận xét về điều kiện

xuất hiện dòng điện cảm ứng để giải

thích nguyên nhân xuất hiện dòng điện

cảm ứng trong thí nghiệm của nam châm

điện.

Làm việc cá nhân

Thảo luận chung ở lớp

• Gợi ý thêm

Từ trờng của nam châm điện biến

đổi nh thế nào khi dòng điện chạyqua nam châm tăng, giảm ?

Suy ra sự biến đổi của số đờng sức

từ xuyên qua tiết diện S của cuộndây

Hoạt động 5

Rút ra kết luận chung về điều kiện xuất

hiện dòng điện cảm ứng.

• Kết luận có gì khác với nhận xétban đầu ở trên ?

5.4.6 Dạy học vấn đề "Dòng điện xoay chiều"

5.4.6.1 Đặc điểm chung

Khó khăn lớn nhất gặp phải trong khi tìm hiểu dòng điện xoay chiều là nhậnbiết đợc khi nào dòng điện đổi chiều Ngày nay khó khăn đó có thể khắc phục

đợc bằng cách dùng đèn LED Đèn LED có đặc điểm là chỉ bật sáng khi dòng

điện chạy qua đèn theo một chiều xác định Nếu mắc hai bóng đèn LED songsong ngợc chiều vào mạch điện xoay chiều có hiệu điện thế thấp (khoảng 2V)thì hai bóng đèn sẽ luân phiên bật sáng Ngoài ra muốn tạo ra đợc hiệu điện thếcảm ứng khoảng 2V với một nam châm thờng dùng thì cuộn dây phải có chừng

4000 vòng Nếu có nam châm mạnh nh nam châm bằng đất hiếm thì hiệu quả sẽ

rõ rệt hơn Trớc đây dùng điện kế kim quay có nhợc điểm là khi dòng điện mộtchiều tắt rồi kim vẫn lắc l và khi dòng điện đổi chiều có tần số lớn thì kim lạikhông quay

Kết hợp sử dụng đèn LED và mô hình đờng sức từ, HS có thể phát hiện ra

điều kiện để dòng điện cảm ứng đổi chiều : dòng điện cảm ứng đổi chiều khi số

đờng sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà chuyển thànhgiảm hay đang giảm mà chuyển thành tăng Từ đó có thể dự đoán rằng nếu số

đờng sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây liên tục luân phiên tăng giảmthì trong cuộn dây dẫn kín sẽ xuất hiện một dòng điện cảm ứng luân phiên đổichiều gọi là dòng điện xoay chiều Cũng sử dụng mô hình đờng sức từ có thểnhận biết đợc rằng hiện tợng luân phiên đổi chiều của dòng điện cảm ứng sẽxảy ra khi cho nam châm quay trớc cuộn dây hay cho cuộn dây quay trong từtrờng của nam châm Nhận xét đó là cơ sở để chế tạo máy phát điện xoay chiều

Có hai loại máy phát điện xoay chiều : loại có nam châm quay và loại có cuộndây quay Cả hai loại đều có hai bộ phận chính là cuộn dây dẫn và nam châm.Vì trọng tâm là tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiềunên không đi sâu vào các chi tiết kĩ thuật nh bộ góp điện hay lõi sắt của cáccuộn dây

Nh vậy tiến trình nghiên cứu dòng điện xoay chiều trải qua các giai

+ Hai cách tạo ra dòng điện xoay chiều

+ Máy phát điện xoay chiều

+ Cách đo cờng độ và hiệu điện thế xoay chiều

+ Một số tính chất của dòng điện xoay chiều, đặc biệt là tính chất từ

Với những kiến thức sơ bộ về dòng điện xoay chiều nh trên, HS có thể hiểu

đợc nguyên tắc vận hành của máy biến thế : hiểu đợc vì sao cần phải dùng dòng

điện xoay chiều để chạy máy biến thế, điều này chơng trình cũ không làm đợc

b) Hoạt động của HS khi học bài "Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng"

Trớc khi học bài này, HS đã biết cách dùng nam châm vĩnh cửu và namchâm điện để tạo ra dòng điện cảm ứng và biết dùng đèn LED để phát hiệndòng điện cảm ứng, biết xung quanh nam châm có từ trờng và biểu diễn từ tr-ờng bằng đờng sức từ Nhiệm vụ của bài này là tìm hiểu xem trong điều kiệnnào thì từ trờng có thể sinh ra dòng điện trong cuộn dây dẫn kín

Để hoàn thành đợc nhiệm vụ trên, GV có thể tổ chức cho HS lần lợt thựchiện các hoạt động dới đây

Hoạt động 1

Phát hiện vai trò của từ trờng trong việc tạo ra dòng điện cảm ứng.

Phân tích các trờng hợp tạo ra dòng điện cảm ứng thấy rằng nam châm vĩnhcửu và nam châm điện rất khác nhau nhng đều tạo ra đợc dòng điện cảm ứng.Vậy có cái gì chung cho cả 2 loại nam châm đó ảnh hởng đến cuộn dây ? Đó làxung quanh cả hai nam châm đều có từ trờng Chính từ trờng này tác dụng lêncuộn dây dẫn mà gây ra dòng điện

Hoạt động 2

Nghiên cứu sự biến đổi của từ trờng đối với cuộn dây dẫn khi tạo ra dòng

điện cảm ứng, xác định điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Không quan sát đợc từ trờng bằng mắt, vậy làm thế nào để biết đợc nhữngbiến đổi của từ trờng qua cuộn dây ? Dùng mô hình đờng sức từ biểu diễn từ tr-ờng

Dùng hình vẽ đờng sức từ của một nam châm vĩnh cửu trên giấy trong đểxét xem khi đa nam châm lại gần hay ra xa một đầu của cuộn dây để tạo radòng điện cảm ứng thì số đờng sức từ qua tiết diện S biến đổi nh thế nào Lậpbảng đối chiếu sự biến thiên (tăng hay giảm) của số đờng sức từ và trờng hợpxuất hiện dòng điện cảm ứng để rút ra nhận xét về điều kiện xuất hiện dòng

điện cảm ứng : Số đờng sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín biếnthiên

Hoạt động 3

Kiểm tra tính đúng đắn của nhận xét trên.

áp dụng nhận xét trên để giải thích các trờng hợp khác nhau tạo ra dòng

điện cảm ứng :

− Dùng nam châm điện đứng yên trớc cuộn dây

− Cho nam châm quay trớc cuộn dây

Rút ra kết luận tổng quát về điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

Hoạt động 4

Vận dụng kết luận trên vào thực tiễn.

− Giải thích hoạt động của đinamô xe đạp

− Dự đoán trờng hợp khác xuất hiện dòng điện cảm ứng rồi kiểm tra lạibằng thí nghiệm

5.4.6.2 Dạy học bài "Dòng điện xoay chiều".

A − Phơng án cơ bản

I − mục tiêu

1 Nêu đợc nguyên nhân làm cho dòng điện cảm ứng đổi chiều.

2 Nêu đợc đặc điểm của dòng điện xoay chiều.

3 Bố trí đợc hai cách tạo ra dòng điện xoay chiều (cho nam châm quay và

cho cuộn dây quay)

4 Nêu đợc điều kiện xuất hiện dòng điện xoay chiều.

II − chuẩn bị

Đối với mỗi nhóm HS :

− Một cuộn dây dẫn kín có hai đèn LED, mắc song song ngợc chiều vào hai

đầu cuộn dây

− Một nam châm vĩnh cửu có thể quay quanh trục thẳng đứng

− Một cuộn dây dẫn có thể quay trong từ trờng của nam châm

III − tổ chức hoạt động nhận thức của hs

Hoạt động 1 Xác định mục đích bài học

Tìm hiểu dòng điện xoay chiều (kí hiệu là AC) có gì khác với dòng điệnmột chiều đã biết có kí hiệu là DC)

Hoạt động 2 Tìm hiểu, trong điều kiện nào thì dòng điện cảm ứng đổi chiều

Làm việc theo nhóm

− Làm lại thí nghiệm tạo ra dòng điện cảm ứng bằng cách đa nam châmvĩnh cửu lại gần hay ra xa cuộn dây Dùng hai đèn LED mắc song song, ngợcchiều vào hai đầu cuộn dây dẫn để nhận biết sự đổi chiều của dòng điện.

− Phân tích sự biến thiên của số đờng sức từ qua tiết điện S của cuộn dâykhi dòng điện cảm ứng đổi chiều (hai đèn LED thay nhau bật sáng)

− Rút ra nhận xét, trong trờng hợp nào thì dòng điện cảm ứng đổi chiều (khi

số đờng sức từ đang tăng mà chuyển thành giảm hay đang giảm mà chuyểnthành tăng)

Hoạt động 3 Tìm hiểu khái niệm dòng điện xoay chiều

Làm việc cá nhân

− Đọc và làm theo C2 SGK Phân tích sự biến thiên của số đờng sức từ quatiết điện S của cuộn dây dẫn khi cho nam châm quay trớc cuộn dây nh hình 33.2SGK Suy ra dự đoán về chiều của dòng điện cảm ứng Làm thí nghiệm kiểmtra

− Xét tơng tự nh mục a, khi cho cuộn dây quay trong từ trờng

− Rút ra kết luận về hai cách tạo ra dòng điện xoay chiều

Thảo luận chung ở lớp về lập luận biến thiên của số đờng sức từ qua tiếtdiện S của cuộn dây và dự đoán về chiều của dòng điện cảm ứng

1 Phát hiện đợc sự đổi chiều của dòng điện cảm ứng và tìm đợc nguyên

nhân gây nên sự đổi chiều đó

2 Nêu đợc đặc điểm của dòng điện xoay chiều.

3 Đề xuất đợc phơng án bố trí thí nghiệm để tạo ra dòng điện xoay chiều.

Làm thí nghiệm kiểm tra

4 Tìm đợc điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều.

ii − chuẩn bị

Nh phơng án cơ bản

III − Tổ chức hoạT động nhận thức của học sinh

Hoạt động của HS Trợ giúp của GV

Hoạt động 1

Phát hiện vấn đề mới cần nghiên cứu :

có một dòng điện khác với dòng điện

một chiều do pin và acquy gây ra.

Cá nhân quan sát GV làm thí nghiệm

Phát hiện có dòng điện AC khác với

dòng điện một chiều DC đã biết

đều sáng, chứng tỏ 2 ổ đều có điện

• Mắc vôn kế vào ổ DC : Vôn kế quay.Mắc vônkế vào ổ AC : Vôn kế khôngquay

Nêu câu hỏi : 2 dòng điện DC và AC

có giống nhau không ? Khác nhau thế nào ?

Giải thích ý nghĩa chữ AC (alternaticurent) là dòng xoay chiều dùng rấtphổ biến hàng ngày

Hoạt động 2

Phát hiện dòng điện cảm ứng có thể

đổi chiều và tìm hiểu trong trờng hợp

nào thì dòng điện cảm ứng đổi chiều.

Làm việc theo nhóm

a) Phát hiện dòng điện cảm ứng có thể

đổi chiều

Trả lời câu hỏi của GV Nêu dự đoán

và làm thí nghiệm kiểm tra

b) Rút ra kết luận : khi nào dòng điện

cảm ứng đổi chiều (khi số đờng sức

từ qua S đang tăng mà chuyển sang

giảm hay ngợc lại)

Thảo luận chung ở lớp về kết luận

• Dùng đèn LED để phát hiện chiều của dòng điện Mắc 2 bóng đèn LED

nh thế nào để nhận biết đợc dòng điệnchiều ?

• Nguyên nhân xuất hiện dòng điệncảm ứng là số đờng sức từ qua tiếtdiện S của cuộn dây tăng hoặc giảm.Vậy hãy dự đoán xem khi số đờngsức tăng và khi số đờng sức giảm thì chiều dòng điện có giống nhaukhông ? Hãy làm thí nghiệm kiểm tra

Hoạt động của HS Trợ giúp của GV

a) Dùng tay đa nam châm vào và kéo

nam châm ra khỏi cuộn dây dẫn

b) Cho nam châm quay trớc cuộn dây

c) Cho cuộn dây quay trong từ trờng của

nam châm

Thảo luận chung ở lớp Khẳng định

hai cách b và c thuận tiện hơn

• Cho một cuộn dây dẫn và một namchâm, làm thế nào để cho số đờng sức

từ qua S của cuộn dây liên tục luânphiên tăng giảm ?

• Hãy làm thí nghiệm kiểm tra dự đoán

• Mỗi nhóm phân tích sự biến đổi của số

đờng sức từ qua S trong một trờng hợp.Làm thí nghiệm kiểm tra

• Cách nào thuận tiện dễ thực hiện hơn ?

Hoạt động 5

Vận dụng

Giải thích hiện tợng hai bóng đèn

LED mắc song song ngợc chiều vào 2

đầu cuộn dây dẫn bật sáng tạo thành

hai nửa vòng sáng đối diện nhau khi

cho cuộn dây quay trong từ trờng

• Biểu diễn thí nghiệm Lu ý HS quansát vị trí hai bóng đèn LED và các vệtsáng mà mỗi đèn vạch ra Yêu cầugiải thích tại sao mỗi đèn chỉ sángtrên nửa vòng quay của cuộn dây ?

5.4.6.3 Tìm hiểu tác dụng từ của dòng điện xoay chiều

HS đã biết trong các bài về từ trờng của dòng điện, khi dòng điện đổi chiềuthì lực từ tác dụng lên kim nam châm cùng đổi chiều Điều đó vẫn đúng vớidòng điện xoay chiều Tuy nhiên dòng điện xoay chiều thờng dùng trong thực tế

có tần số khá lớn (50Hz) Do đó lực từ đổi chiều khá nhanh khiến cho kim namchâm vì quán tính không kịp đổi chiều quay Kết quả là kim nam châm để gầndây dẫn có dòng điện xoay chiều chạy qua sẽ đứng yên Muốn thấy đợc sự đổichiều của lực từ cần có những thiết bị đặc biệt nh hình 5.2

Một thanh nam châm có thể quay quanh một trục O,

đợc đặt gần một đầu của một nam châm điện có dòng

điện xoay chiều chạy qua Phía dới thanh nam châm có

một thanh đàn hồi L để cho cực của nam châm không ra

quá xa đầu của nam châm điện Khi cho dòng điện xoay

chiều vào nam châm điện thì cực của thanh nam châm

vĩnh cửu sẽ bị lần lợt hút đẩy với tần số bằng tần số của

dòng điện xoay chiều (50Hz)

Nếu thay thanh nam châm vĩnh cửu bằng một lá sắt non (hay lá tôn silic),một đầu đợc giữ chặt thì lá sắt sẽ bị hút trong cả hai nửa chu kì của dòng

điện nêu sẽ dao động với tần số gấp đôi đầu số của dòng điện xoay chiều(100Hz) Hiện tợng này đợc ứng dụng để chế tạo chuông dùng dòng điện xoaychiều Cần điều chỉnh chiều dài lá sắt để thay đổi tần số của lá sắt cho đến khi

d có hiện tợng cộng hởng thì lá sắt sẽ dao động với biên độ lớn gõ mạnh vàochuông

5.5 Thí nghiệm về điện từ học

1 Thí nghiệm hình thành khái niệm đờng sức từ Yêu cầu của thí nghiệm

này là để HS hiểu đợc rằng đờng sức từ là một mô hình bằng hình vẽ để biểudiễn sự phân bố các lực từ trong từ trờng của một nam châm HS lần đầu tiên đ-

ợc làm quen với phơng pháp mô hình trong vật lí học Thí nghiệm đợc thực hiệntheo các bớc sau đây :

a) Tạo từ phổ của nam châm thẳng Đặt một thanh nam châm thẳng lên một

tờ giấy trên mặt bàn nằm ngang Rắc đều mạt sắt lên tờ giấy ở chung quanhnam châm Lấy tay gõ nhẹ mặt bàn Các mạt sắt sẽ sắp xem gần giống nhnhững đờng cong nối liền cực bắc với cực nam của thanh nam châm

b) Lấy bút chì lựa tay vẽ trên tờ giấy một đờng dọc theo các mạt sắt nối

đuôi nhau từ cực nam đến cực bắc của nam châm Chú ý vẽ sao cho đờng congliên tục, không bị gẫy đột ngột

Hình 5.2

c) Lấy một số kim nam châm nhỏ (có chiều dài độ 1 − 2cm) có thể quayquanh trục quay thẳng đứng Đặt các kim nam châm dọc theo đờng bút chì vừa

vẽ sao cho chúng nối đuôi nhau Cực nam của kim này nối liền với cực bắc củakim kia Điều chỉnh vị trí các kim nam châm để cho các kim xếp thành một đ-ờng cong liên tục Đờng cong do các kim nam châm tạo thành có thể hơi lệch sovới đờng cong vẽ ớm thử bằng bút chì ở trên

d)Vẽ lại đờng cong cho trùng khít với đờng nối liền các kim nam châm

e) Dùng mũi tên đánh dấu chiều từ cực nam đến cực bắc của mỗi kim nam

châm Đó cũng chính là chiều của lực từ tác dụng lên cực bắc của mỗi kim namchâm Đờng cong có hớng đó chính là một đờng sức từ

g) Vẽ thêm ba bốn đờng sức từ nữa Nhận xét về độ mau tha của đờng cong

cho biết lực từ mạnh hay yếu

Chú ý rằng nhờ có mô hình đờng sức từ nh trên mà tuy ta không nhìn thấy

từ trờng nhng ta vẫn có thể nghiên cứu một số tính chất của từ trờng Ví dụ nh

để xác định điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng, chiều của lực từ tác dụnglên dây dẫn có dòng điện chạy qua giải thích sự quay của động cơ điện v.v

2 Thí nghiệm xác định hớng của lực từ tác dụng lên dây dẫn thẳng có dòng

điện chạy qua (Qui tắc bàn tay trái)

Thí nghiệm ở hình 27.1 SGK dễ thực hiện nhng khó giải thích vì khung dây khi chịu tác dụng của lực từ không chuyển động theo một hớng mà

đu đa qua lại Có thể thay bằng thí nghiệm ở hình

5.3 Dây dẫn là một thanh đồng hay nhôm thẳng

AB có thể lăn trên hai đờng ray bằng kim loại đặt

song song nằm ngang trong từ trờng của một nam

châm hình chữ U Khi đóng công tắc cho dòng

điện chạy qua đoạn dây dẫn thì lực từ tác dụng lên

đoạn dây sẽ làm cho nó chuyển động theo một

h-ớng xác định dọc theo đờng ray

3 Thí nghiệm tạo ra dòng điện cảm ứng

Theo đinh luật cảm ứng điện từ thì suất điện động cảm ứng càng lớn khi tốc

độ biến thiên từ thông càng lớn Do đó trong mạch kín, cờng độ dòng điện cảmứng càng lớn khi từ thông biến thiên càng nhanh, bởi vậy trong thí nghiệm

Hình 5.3

nghiên cứu điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng, muốn cho dòng điện cảmứng đủ lớn để có thể làm sáng bóng đèn LED thì động tác đa nam châm vào gần

đầu ống dây dẫn hay kéo ra xa phải thực hiện nhanh và dứt khoát Đa vàonhanh, ngừng lại một vài giây rồi mới rút ra nhanh Cần phải làm ba động tác

đó tách biệt rõ ràng để có thể nhận thấy rằng khi đầu nam châm đứng yên tronglòng ống dây thì không xuất hiện dòng điện cảm ứng

Khi làm thí nghiệm khảo sát chiều của dòng điện cảm ứng bằng cách dùng

đèn LED cũng phải thực hiện các động tác dứt khoát nh trên để có thể kịp phânbiệt hai đèn LED mắc ngợc chiều trong mạch không đồng thời phát sáng : một

đèn bật sáng lúc đa nam châm vào, đèn thứ hai lại bật sáng lúc kéo nam châmra

4 Thí nghiệm dùng đèn LED để phát hiện dòng điện xoay chiều có tần số

lớn

Khi cho một khung dây dẫn kín quay trong từ trờng thì trong khung dâyxuất hiện một dòng điện xoay chiều Nếu mắc hai đèn LED song song ngợcchiều vào mạch điện của khung dây thì mỗi bóng đèn chỉ bật sáng trong mộtnửa chu kì Muốn đèn đủ sáng phải cho khung dây quay nhanh Nh ng khungquay nhanh với tần số lớn hơn 20Hz thì khoảng thời gian giữa hai lần bật sángliền nhau của mỗi bóng đèn rất ngắn nên ta thấy hầu nh hai đèn sáng liên tục(do hiện tợng lu ảnh trên màng lới của mắt) Để làm rõ là mỗi bóng đèn chỉsáng trong một nửa chu kì, trong nửa vòng quay của khung dây, ta bố trí haibóng đèn LED mắc song song ngợc chiều trên cùng một bán kính vòng quaycủa khung Vì mỗi đèn chỉ bật sáng trong một nửa vòng quay nên kết quả tanhìn thấy hai bóng đèn vạch ra hai nửa vòng sáng đối diện nhau

Câu hỏi và bài tập

1 Hãy nêu những điểm mới của chơng trình quang học trong chơng trình vật lí THCS

mới so với chơng trình cũ, phần nào giảm nhẹ, phần nào tăng thêm.

2 Vì sao ở lớp 9 không đa vào định luật khúc xạ ánh áng mà chỉ đề cập đến hiện tợng

khúc xạ ánh sáng.

3 ở THCS việc nghiên cứu gơng cầu có chỗ nào đơn giản, nhẹ hơn so với nghiên cứu

thấu kính ?

4 Vì sao HS thờng gặp khó khăn khi nghiên cứu đờng truyfn của ánh sáng ? Có những

cách nào để đánh dấu đờng truyền của ánh sáng ? Mỗi cách có u điểm và nhợc điểm gì ?

5 Vì sao trong khi dạy học phần ánh sáng và màu sắc, bắt buộc phải thực hiện các thí

nghiệm về phân tích ánh sáng trắng, tổng hợp ánh sáng trắng, trộn ánh sáng màu ?

Semina

1 Dựa vào những cách đánh dấu đờng truyền của ánh sáng, hãy đề xuất ítnhất hai phơng án thí nghiệm để khảo sát đờng truyền của các tia sáng qua mộtthấu kính hội tụ

2 Soạn thảo một hệ thống bài tập để luyện tập cho HS sau khi học và phântích ánh sáng trắng, sự lọc màu, trộn ánh sáng màu (ít nhất 6 bài) Nêu rõ mỗibài tập luyện tập đợc kĩ năng gì

Chơng 6

Dạy học Quang học ở THCS

6.1 Dạy học Quang học ở lớp 7

6.1.1 Cấu tạo của chơng trình

Chơng trình Quang học ở THCS đợc chia làm hai phần, một phần ở lớp 7,một phần ở lớp 9

Phần Quang học ở lớp 7 gồm 9 tiết, phân bố nh sau :

1 Nguồn sáng Sự truyền thẳng của ánh sáng Tia sáng, chùm sáng Nhật

thực và nguyệt thực

2 Sự phản xạ trên gơng phẳng Định luật phản xạ ánh sáng ảnh của một

vật tạo bởi gơng phẳng

3 Gơng cầu lồi, gơng cầu lõm.

4 Thực hành : Vẽ và quan sát ảnh của một vật tạo bởi gơng phẳng.

Kiểm tra

6.1.2 Mục tiêu

1 Nhận biết đợc rằng ta nhìn thấy một vật khí có ánh sáng từ vật đó truyền

vào mắt ta

2 Nêu đợc ví dụ về nguồn sáng và vật sáng

3 Phát biểu đợc định luật truyền thẳng của ánh sáng Biểu diễn đợc đờng

truyền của ánh sáng bằng đoạn thẳng có mũi tên

4 Nhận biết đợc ba loại chùm sáng : hội tụ, phân kì, song song.

5 Vận dụng đợc định luật truyền thẳng của ánh sáng để giải thích một số

hiện tợng đơn giản (ngắm đờng thẳng, sự tạo thành bóng tối, nhật thực, nguyệtthực)

6 Phát biểu đợc định luật phản xạ ánh sáng

7 Nêu đợc các đặc điểm của ảnh tạo bởi gơng phẳng Dựng đợc ảnh của

một vật đặt trớc gơng phẳng

8 Vẽ đợc tia phản xạ khi biết tia tới đối với gơng phẳng và ngợc lại.

9 Nêu đợc những đặc điểm của ảnh ảo tạo bởi gơng cầu lồi và gơng cầu lõm.

10 Nêu đợc ứng dụng chính của gơng cầu lồi là tạo ra vùng nhìn thấy rộng

và của gơng cầu lõm là tạo ra chùm phản xạ hội tụ hoặc song song

6.1.3 Đặc điểm và nội dung

6.1.3.1 Nhận biết ánh sáng

ánh sáng là gì ? Đó là một vấn đề phức tạp, có nhiều cách định nghĩa, tuỳtheo lĩnh vực nghiên cứu, dựa vào những đặc tính khác nhau của ánh sáng Bởivậy, ở trờng THCS không đa ra định nghĩa mà chỉ yêu cầu HS thông qua kinhnghiệm quan sát hàng ngày của mình mà khẳng định rằng, ta nhận biết đ ợc ánhsáng khi có ánh sáng (coi nh một thực thể vật chất) truyền vào mắt ta Sau này,trong Sinh học sẽ nói rõ hơn, ánh sáng sau khi truyền vào mắt, tác dụng vào đầudây thần kinh thị giác cho ta cảm giác sáng Điều khẳng định đó là cơ sở ban

đầu để hình thành quan niệm ánh sáng là một thực thể ánh sáng tồn tại kháchquan ở lớp 7 cha thể nói rõ điều này

Điều bí mật và kì lạ của ánh sáng là ở chỗ ta không trông thấy ánh sáng trên

đờng truyền của nó và tốc độ truyền của nó quá nhanh, ngoài sức tởng tợng của

HS, không thể so sánh với tốc độ của các vật thờng thấy hàng ngày(300000km/s) Bật đèn điện trong phòng, ta thấy ngay lập tức ánh sáng trànngập khắp phòng không thể nhìn thấy nó đi theo đờng nào để tới các bức tờng,tởng nh ánh sáng đã có sẵn ở khắp mọi nơi

6.1.3.2 Tia sáng, sự truyền thẳng của ánh sáng

Ta chỉ nhìn thấy ánh sáng ở điểm cuối cùng của đờng truyền khi ánh sánglọt vào mắt ta, tác dụng vào màng lới Bởi vậy, việc khám phá ra đờng truyềncủa ánh sáng thực sự là một khám phá quan trọng đầu tiên trên con đ ờng tìmhiểu về ánh sáng

Ta không trực tiếp nhìn thấy ánh sáng trên đờng truyền của nó, nhng ta cóthể có nhiều cách đánh dấu những điểm mà ánh sáng đã đi qua Nối những điểm

đó với nhau, ta sẽ có đờng truyền của ánh sáng Cách đánh dấu đó dựa vào đặctính của ánh sáng

Cách 1 Dựa vào đặc tính của ánh sáng là ta chỉ nhìn thấy ánh sáng khi nó

lọt vào mắt ta Đặt mắt ở M trớc nguồn sáng nhỏ S Dùng một miếng bìa có đụcmột lỗ nhỏ A đặt trong khoảng từ S đến M Di chuyển miếng bìa cho đến khinhìn thấy ánh sáng từ S phát ra Lúc đó ánh sáng đã đi từ S đến mắt Nối các vịtrí khác nhau của A, ta đợc đờng truyền của ánh sáng

Cách 2 Chiếu một chùm sáng hẹp là là trên một màn chắn phẳng, ta nhìn

thấy một vệt sáng đánh dấu những vị trí mà ánh sáng đã đi qua Đó lầ vì khi ánhsáng gặp một vật chắn thì sẽ bị vật chắn làm tán xạ, hắt ánh sáng lại theo mọiphơng khiến cho ta nhìn thấy điểm sáng trên vật chắn Nh vậy, chùm sáng đi

đến đâu để lại vệt sáng trên màn chắn ở đó

Tia sáng là một mô hình dùng để biểu diễn đờng truyền của ánh sáng Thựcnghiệm cho thấy, trong không khí ánh sáng truyền theo đờng thẳng Vậy trongkhông khí tia sáng là một đờng thẳng có mũi tên chỉ chiều truyền của ánh sáng.Nhng trong Toán học, đờng thẳng không có kích thớc và cũng không thể nhìnthấy Trong Vật lí không tồn tại một tia sáng thật nh thế Thực tế, ta chỉ quansát đợc một chùm sáng gồm rất nhiều tia sáng Nh vậy, ta hiểu tia sáng trongVật lí là một chùm sáng hẹp gồm nhiều tia sáng song song Dù hẹp đến mấy thìchùm sáng hẹp gọi là tia sáng đó cũng có một kích thớc nhất định Ngoài ra,cũng cần phải chú ý rằng, không thể tạo ra một chùm sáng quá hẹp bởi vì khi

ánh sáng truyền qua một lỗ nhỏ có kích thớc vài phần mời milimét thì sẽ xảy rahiện tợng nhiễu xạ và ánh sáng không đi thẳng nữa Bởi vậy, trong các thínghiệm ở trờng THCS, ta coi một chùm sáng hẹp song song có kích thớc 1−

Trong quang học khi nói vật sáng là phải nói rõ vât sáng đối với mắt hay

đối với một dụng cụ quang học (gơng hay kinh) Một vật theo nghĩa thông thờng

đợc gọi là vật sáng khi có những tia sáng, hay đờng kéo dài của chúng đi thẳng

từ vật đến mắt hay đến dụng cụ quang học Một bong đèn điện để trớc mắt, chonhững tia sáng đi thẳng đến mắt, bóng đèn đó là vật sáng của mắt (gọi tắt làvật) Nếu bóng đèn đó để trớc một guơng phẳng, mắt ta nhìn vào gơng thấy mộtbóng đèn thứ hai là ảnh ảo tạo bởi gơng Nhng đối với mắt, ta nhìn thấy nhữngtia sáng đi thẳng từ ảnh ảo đó đến mắt (Thật ra là đờng kéo dài của các tiaphản xạ trên gơng nối liền mắt và ảnh của bóng đèn, nhng mắt không phân biệt

đuợc đoạn kéo dài này) Bởi thế ảnh ảo trong gơng cũng trở thành vật sáng đốivới mắt Nếu ánh sáng từ vật sáng phải đi qua một dụng cụ quang học rồi mới

đến mắt thì ảnh tạo bởi dụng cụ quang học trở thành vật đối với mắt Chẳng hạn

nh ngời cận thị đeo kính phân kỳ nhìn một vật ở xa Thấu kính phân kỳ tạothành một ảnh ảo của vật ở gần mắt ảnh ảo đó trở thành vật sáng của mắt, ởgần mắt nên mắt nhìn rõ ảnh ảo đó Đối với mắt, ảnh ảo đó tồn tại nh một vậtthật

Khi vật sáng ở phía trớc mắt hay trớc dụng cụ quang học (theo hớng truyềncủa tia sáng) thì gọi là vật thật ở THCS không đề cập đến trờng hợp vật ảo

b) Khái niệm ảnh

Trong quang học phân biệt hai loại ảnh :

− ảnh thật Khi hai tia

sáng cùng xuất phát từ một

điểm sáng S thật, sau khi đi

qua dụng cụ quang học đồng

quy tại điểm S’ thì điểm S’ đó

gọi là ảnh thật của S Có hai

Cách thứ hai dễ thực hiện hơn bởi vì theo cách này đặt mắt ở bất cứ chỗ nào

ở phía có ánh sáng tới đều nhìn thấy S’ Cách thứ nhất thì chỉ khi để mắt trongchùm tia ló mới nhìn thấy S’ ở trờng THCS, ngời ta dùng cách thứ hai để nhậnbiết ảnh thật (có thể hứng đợc trên màn) Tuy nhiên GV nên chú ý rằng, ngay cảkhi không có màn chắn sáng thì ảnh thật đó vẫn tồn tại

− ảnh ảo Khi đờng kéo dài của các tia sáng (kéo dài ngợc chiều truyền của

ánh sáng) lọt vào mắt đi qua S’ thì S’ gọi là ảnh ảo Vì các tia sáng thật không

đi qua S’ nên đặt màn chắn sáng ở S’ sẽ không cho vệt sáng nào trên màn, cónghĩa là không thể hứng đợc ảnh ảo trên màn ảnh Đối với mắt ta, vì không nhìnthấy đờng truyền của các tia sáng nên ta có cảm giác nh các tia sáng đó từ S’

đến mắt Ta dùng dấu hiệu đó để phân biệt ảnh thật và ảnh ảo Theo ý nghĩa đóthì ảnh ảo của một vật tạo bởi gơng phẳng lại có thể trở thành vật đối với mắtnhìn vào gơng

ở lớp 7, chỉ học một loại ảnh là ảnh ảo tạo bởi gơng phẳng và gơng cầu.Mãi đến lớp 9 khi nghiên cứu thấu kính mới đa khái niệm ảnh thật vào chơngtrình

6.1.3.4 Các định luật cơ bản của quang hình học

Quang hình học dựa trên 3 định luật cơ bản :

− Định luật truyền thẳng của ánh sáng

Hình 6.1

Hình 6.2

− Định luật phản xạ ánh sáng.

− Định luật khúc xạ ánh sáng

Định luật truyền thẳng của ánh sáng và định luật phản xạ ánh sáng đợcnghiên cứu tơng đối đầy đủ ở lớp 7, ở lớp 9 chỉ xét hiện t ợng khúc xạ ánh sáng

mà không đề cập đến định luật khúc xạ ánh sáng vì HS cha có kiến thức về hàm

số sin trong toán học

ở lớp 7, đây là lần đầu tiên HS đợc làm quen với khái niệm định luật trongVật lí học Tuy không đa ra định nghĩa rõ ràng thế nào là một định luật vật lí,nhng qua ví dụ thực tế cần cho học sinh hiểu đợc hai đặc tính quan trọng của

Việc nghiên cứu một định luật vật lí ở THCS thờng đợc tiến hành theo

ph-ơng pháp thực nghiệm, gồm 5 giai đoạn chính sau đây :

Giai đoạn 1 Quan sát thực tế hay thí nghiệm, phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi Giai đoạn 2 Đa ra dự đoán về một tính chất, một mối quan hệ có thể giúp

giải đáp đợc câu hỏi trên

Giai đoạn 3 áp dụng lời dự đoán để suy ra một hệ quả, có thể quan sát đợc

trong thực tế

Giai đoạn 4 Đề xuất phơng án thí nghiệm kiểm tra tính xác thực của hệ quả Giai đoạn 5 Kết luận : Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả thì lời

dự đoán ban đầu trở thành định luật

Tập cho HS làm quen với việc áp dụng phơng pháp thực nghiệm để nghiêncứu định luật vật lí chính là góp phần bồi dỡng năng lực cho HS Tuy nhiên việclàm này khá công phu và tốn nhiều thời gian Cần phải cân nhắc kĩ lỡng về mức

độ HS tham gia vào các giai đoạn của phơng pháp thực nghiệm Đặc biệt lu ýtạo điều kiện cho tham gia vào hai giai đoạn : Đa ra dự đoán và đề xuất phơng

án thí nghiệm kiểm tra Còn việc thực hiện thí nghiệm kiểm tra thì cần phải có

sự hỗ trợ của GV trong việc chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm

5 Các loại gơng

Định luật phản xạ ánh sáng đợc áp dụng để nghiên cứu các gơng : gơngphẳng, gơng cầu lồi, gơng cầu lõm.

Tuy nhiên, ở lớp 7 việc này chỉ thực hiện đợc tơng đối đầy đủ đối với gơngphẳng, áp dụng định luật phản xạ ánh sáng để nghiên cứu sự tạo ảnh của g ơngphẳng Còn đối với gơng cầu lồi và gơng cầu lõm thì chỉ nhận biết một số tínhchất cảu gơng dựa trên quan sát thí nghiệm

ở lớp 7 không đa ra định nghĩa gơng phẳng mà chỉ yêu cầu HS nhận biết

g-ơng phẳng nhờ kinh nghiệm hàng ngày Sau khi nghiên cứu định luật phản xạ

ánh sáng có thể mở rộng : Tất cả những mặt phẳng có khả năng phản xạ ánhsáng theo đúng định luật phản xạ ánh sáng đều gọi là gơng phẳng, ví dụ nh mặttấm kính phẳng, mặt nớc hồ yên lặng Đến đây lại cần làm rõ, gơng phẳng thờngdùng hàng ngày làm bằng thuỷ tinh lại có hai mặt phản xạ, mặt kính ở trên vàmặt mạ bạc ở dới Mặt mạ bạc phản xạ ánh sáng tốt hơn trở thành mặt phản xạchính của gơng

áp dụng định luật phản xạ ánh sáng, kết hợp với các kiến thức về hình học,

ta xác định đợc tính chất, vị trí, độ lớn của ảnh ảo tạo bởi gơng phẳng Khôngxét đến khả năng gơng phẳng có thể tạo đợc ảnh thật, vì điều này khá phức tạp

và ít ứng dụng thực tế

Đối với gơng cầu lõm và gơng cầu lồi thì dùng thí nghiệm để nghiên cứu sựphản xạ của một số chùm sáng đặc biệt trên gơng mà không áp dụng định luậtphản xạ ánh sáng Việc xác định tính chất của ảnh dựa trên quan sát trực tiếpchứ không dựa trên phép vẽ hình học Không yêu cầu dựng ảnh của vật tạo bởigơng cầu và xác định vị trí, độ lớn của ảnh đó một cách chính xác Đối với gơngcầu lõm, chỉ giới hạn ở việc quan sát ảnh ảo chứ không xét đến ảnh thật vì quáphức tạp và ít ứng dụng thực tiễn

6.1.4 Phơng pháp dạy học một số kiến thức cụ thể

6.1.4.1 Dạy học định luật truyền thẳng của ánh sáng

Dới đây là một phơng án tổ chức các hoạt động nhận thức của HS khi dạyhọc bài định luật truyền thẳng của ánh sáng

Hoạt động 1

Xác định nhiệm vụ nghiên cứu

Ôn lại nhiệm vụ bài trớc : Ta nhìn thấy ánh sáng khi có ánh sáng lọt vào mắt

Đặt vấn đề Khi bật đèn, ta nhìn thấy đèn sáng Rõ ràng đã có ánh sáng đi

từ đèn đến mắt Vậy ánh sáng đã đi theo đờng nào từ đèn đến mắt ? Ta không

trông thấy ánh sáng trên đờng đi của nó, vậy làm thế nào để biết đợc đờngtruyền của ánh sáng ?

Hoạt động 2

Xác định đờng truyền của ánh sáng trong không khí

Làm việc theo nhóm

a) Đa ra dự đoán : Một trong ba khả năng ở trên.

b) Đề xuất phơng án thí nghiệm kiểm tra Có thể có hai mức độ hoạt động

tự lực ứng với hai trình độ HS khác nhau

Mức độ 1 : Đối với đa số HS trung bình

GV yêu cầu HS thực hiện thí nghiệm theo hình 2.1 SGK Dùng ống trụthẳng và ống trụ cong để quan sát bóng đèn pin đang sáng Sau khi quan sát, HSthấy rằng chỉ có dùng ống trụ thẳng mới nhìn thấy dây tóc bóng đèn Từ đó suy

ra ánh sáng đi theo đờng thẳng từ dây tóc bóng đèn tới mắt

Mức độ 2 : Đối với HS khá đã có kĩ năng tìm tòi nghiên cứu bằng cách dự

đoán và làm thí nghiệm kiểm tra dự đoán

− GV yêu cầu HS dự đoán xem ánh sáng đi theo đờng nào, đờng thẳng, ờng cong hay đờng gấp khúc ?

đ-Sau đó yêu cầu HS nghĩ ra một cách bố trí thí nghiệm để kiểm tra dự đoán

HS dựa vào kinh nghiệm của mình và vào điều kiện nhìn thấy ánh sáng có thể

đa ra nhiều phơng án khác nhau Ví dụ :

Phơng án 1 Dùng một màn chắn có dùi lỗ A nhỏ, di chuyển nguồn sáng đếnmắt Đánh dấu các vị trí của lỗ A mà ở đó mắt ta nhìn thấy nguồn sáng, chứng

tỏ ánh sáng đã truyền qua lỗ A để đến mắt Nối liền các vị trí của A ta đợc ờng truyền của ánh sáng

đ-Phơng án 2 Dùng một ống thẳng và một ống cong để quan sát dây tóc bóng

đèn

Phơng án 3 Một vật chắn hình một đĩa tròn nhỏ, đờng kính 2mm đặt trongkhoảng từ bóng đèn đến mắt Đánh dấu vị trí đĩa chắn khi đĩa che không nhìnthấy bóng đèn, nghĩa là đĩa nằm trên đờng truyền của ánh sáng

c) Thực hiện thí nghiệm kiểm tra

GV có thể tổ chức cho mỗi nhóm làm thí nghiệm theo một phơng án trên.Thảo luận chung ở lớp, rút ra kết luận

6.1.4.2 Dạy học bài "ảnh của một vật tạo bởi gơng phẳng"

Dới đây là một phơng án tổ chức hoạt động nhận thức của HS khi dạy họcbài ảnh của một vật tạo bởi gơng phẳng

Hoạt động 1.

Xác định nhiệm vụ nghiên cứu

GV yêu cầu một số HS quan sát ảnh của bạn ngồi cạnh mình trong g ơngphẳng và cho biết ảnh đó có giống bạn mình không ? Mọi HS đều xác nhận

là giống

GV viết chữ vào miếng bìa, quay mặt viết chữ vào gơng phẳng Yêu cầu HSnhìn vào gơng phẳng để đọc xem chữ đó là chữ gì ? Tất cả HS đều đọc đợc chữTìM GV quay tấm bìa lại cho HS xem và nhận thấy dó không phải là chữ TìM,

mà là chữ hoàn toàn khác, chữ Mít

Câu hỏi đặt ra là : Vậy ảnh tạo bởi gơng phẳng có những tính chất gì ? Cógiống hay không giống vật ? Lớn hơn hay bé hơn vật ? ở xa hay ở gần gơng hơnvật ? Đó là những nội dung cần tìm hiểu

HS làm thí nghiệm và đều nhận thấy không thể đặt tay hay màn chắn vàochỗ ảnh (ở phía sau gơng) để hứng đợc ảnh

GV thông báo khái niệm ảnh ảo : ảnh tạo bởi gơng phẳng, không hứng đợctrên màn gọi là ảnh ảo

Hoạt động 3

Xác định độ lớn của ảnh tạo bởi gơng phẳng

Làm việc theo nhóm

a) Nêu dự đoán

GV yêu cầu HS quan sát ảnh của cái pin, so sánh với vật trong hai trờng hợp :

− Vật đặt sát mặt gơng (ảnh bằng vật)

− Vật đặt xa gơng, gần mắt (ảnh nhỏ hơn vật)

Muốn biết dự đoán nào đúng, ta phải đo vật và đo ảnh

b) Đề xuất phơng án thí nghiệm kiểm tra

Yêu cầu HS nghĩ cách đo đợc chiều cao của ảnh

Tất cả HS đều thấy không thể đặt thớc đo trùng lên ảnh đợc, vì ảnh đó là

ảnh ảo, không hứng đợc trên màn, khi thớc đặt sau gơng thì không nhìn thấy gìnữa

GV gợi ý : Cần phải bố trí thí nghiệm thế nào để vừa thấy ảnh, vừa nhìnthấy thớc đo

Hãy nhớ lại trờng hợp dùng cửa kính làm gơng, vừa nhìn thấy ảnh của mìnhtrong gơng, vừa nhìn các vật ở bên kia cửa kính cùng phía với ảnh T ơng tự nhthế, hãy nghĩ cách để đo đợc ảnh của vật tạo bởi gơng phẳng

HS đề xuất phơng án : Thay gơng phẳng thờng dùng bằng một tấm kínhtrong suốt Đặt thớc ở bên kia tấm kính sao cho thớc trùng với ảnh, ta sẽ đo đợc

độ cao của ảnh

Nếu chỉ cần so sánh ảnh lớn hơn hay nhỏ hơn vật thì làm thế nào ? Dùng cáipin thứ hai có kích thớc đúng bằng cái pin thứ nhất đa ra phía sau, đến khi cócùng vị trí với ảnh So sánh độ cao của pin thứ hai với ảnh của pin thứ nhất

HS tiến hành thí nghiệm rút ra kết luận : ảnh có độ lớn bằng vật

Hoạt động 4

Xác định vị trí của ảnh tạo bởi gơng phẳng

a) Quan sát ban đầu phần lớn HS đa ra dự đoán : ảnh cách gơng một

khoảng bằng khoảng cách từ vật đến gơng

b) Bố trí thí nghiệm kiểm tra GV có thể gợi ý : Để đảm bảo việc xác định

vị trí đợc chính xác, ta xác định vị trí của ảnh A’ của đỉnh một miếng bìa đenhình tam giác đặt trớc gơng

Đặt gơng thẳng đứng trên mặt bàn, trên đó trải một tờ giấy trắng có dán mộttam giác màu đen Dùng bút đánh dấu vị trí của gơng, vị trí đỉnh A của tamgiác và ảnh A’ của nó trong gơng

Sau đó, căn cứ vào hình ghi đợc rút ra kết luận : AA’ vuông góc với mặt

g-ơng, khoảng cách từ A’ đến gơng bằng khoảng cách từ A đến gơng

ở đây không dùng thuật ngữ ảnh "đối xứng" với vật qua gơng, vì HS chahọc khái niệm đối xứng trong hình học.

Hoạt động 5

Giải thích sự tạo thành ảnh của vật bởi gơng phẳng

Chỉ cần giải thích hai điều : Vì sao nhìn thấy ảnh và vì sao ảnh đó khônghứng đợc trên màn ?

GV cần hớng dẫn HS là muốn xác định vị trí của một điểm phải vẽ hai đờngthẳng giao nhau Do đó muốn xác định ảnh của một điểm sáng phải

vẽ hai tia sáng xuất phát từ điểm đó Hai tia phản xạ gặp nhau ở đâu thì đó

là ảnh

6.2 Dạy học quang hình học ở lớp 9

6.2.1 Cấu tạo của chơng trình

Phần Quang hình học ở lớp 9 đợc dành 14 tiết, phân bố nh sau :

1 Hiện tợng khúc xạ ánh sáng

2 Thấu kính hội tụ ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

3 Thấu kính phân kì ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì

4 Sự tạo ảnh trên phim trong máy ảnh

2 Nhận biết đợc thấu kính hội tụ Mô tả đợc đờng truyền của các tia sáng

đặc biệt qua thấu kính hội tụ Mô tả ảnh thật và ảnh ảo của một vật qua thấukính hội tụ Dùng các tia sáng đặc biệt dựng đợc ảnh thật và ảnh ảo của một vậtqua thấu kính hội tụ Nêu đợc các đặc điểm của ảnh này

3 Nhận biết thấu kính phân kì Mô tả đợc đờng truyền của các tia sáng đặc

biệt qua thấu kính phân kì Dùng các tia sáng đặc biệt dựng đợc ảnh ảo của mộtvật qua thấu kính phân kì Nêu đợc các đặc điểm của ảnh này

4 Mô tả các bộ phận chính của máy ảnh dùng phim và giải thích sự chụp ảnh.

5 Nêu đợc mắt có các bộ phận chính là thể thuỷ tinh và màng lới Nêu đợc

sự tơng tự giữa cấu tạo và sự tạo ảnh của máy ảnh và mắt

6 Nêu đợc sự điều tiết của mắt có tác dụng gì.

7 Nêu đợc đặc điểm của mắt cận, mắt lão và cách sửa.

8 Nêu đợc kính lúp là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn và dùng để quan sát

các vật nhỏ Nêu đợc thế nào là số bội giác của kính lúp

9 Xác định đợc tiêu cự của thấu kính hội tụ bằng thực nghiệm.

6.2.3 Đặc điểm về nội dung

6.2.3.1 Hiện tợng khúc xạ là một hiện tợng phức tạp, xảy ra khi ánh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trờng trong suốt không đồng tính

Chiếu một chùm sáng hẹp lên mặt phân cách giữa hai môi trờng trong suốt

sẽ đồng thời xảy ra nhiều hiện tợng :

− Một phần ánh sáng bị phản xạ lại (theo định luật phản xạ ánh sáng)

− Một phần ánh sáng truyền qua mặt phân cách tuân theo định luật khúc xạ