Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương cảm ứng điện từ – vật lý 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý ở trung học phổ thông chuyên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤCPHẠM THỊ LAN ANH XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ-VẬT LÝ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM THỊ LAN ANH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ-VẬT LÝ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ Ở TRUNG HỌC PHỔ

THÔNG CHUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI – 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM THỊ LAN ANH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ- VẬT LÝ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ Ở TRUNG HỌC PHỔ

THÔNG CHUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

CHUYÊN NGÀNH LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN VẬT LÝ)

MÃ SỐ: 601410

Cán bộ hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Quang Báu

HÀ NỘI – 2013

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của GS.TS NguyễnQuang Báu Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Xin trân trọng cảm ơnThầy đã nhiệt tình hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứa và thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn Phòng đào tạo trường Đại học Giáo dục - Đại họcQuốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập và làmluận văn tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn các giảng viên của trường Đại học Giáo dục vàthầy cô trong khoa Vật lý Đại học KHTN Hà Nội cùng các thầy cô trong khoa Vật

lý trường Đại hạc Sư Phạm Hà Nội đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ và đóng gópnhiều ý kiến quý báu về mặt chuyên môn và phương pháp cho em trong quá trìnhnghiên cứu và hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng các bạn đồng nghiệp trườngTHPT Thanh Oai A đã giúp đỡ và trao đổi chuyên môn trong quá trình tôi học tập

và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Vật lý trườngTHPT Chuyên – KHTN – Đại học KHTN – Đại học Quốc gia Hà Nội cùng các emhọc sinh yêu quý đã tạo điều kiện giúp đỡ và cộng tác với tôi trong quá trình làmthực nghiệp sư phạm và hoàn thành luận văn

Hà Nội, ngày 05 tháng 12 năm 2013

Học viên

Phạm Thị Lan Anh

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Danh mục các chữ viết tắt ii

Mục lục iii

Danh mục các bảng .vi

Danh mục các sơ đồ hình vẽ vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1:CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VÀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 5

1.1.Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý và học sinh THPT chuyên 5

1.1.1 Học sinh giỏi Vật lý và học sinh THPT chuyên 5

1.1.1.1 Học sinh giỏi và học sinh giỏi Vật lý 5

1.1.1.2 Học sinh THPT chuyên 5

1.1.2 Giáo dục học sinh giỏi 6

1.1.2.1 Một số quan điểm về giáo dục học sinh giỏi 6

1.1.2.2 Mục tiêu dạy học sinh giỏi 7

1.1.3 Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi 7

1.1.3.1 Năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi nói chung 7

1.1.3.2 Năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi Vật lý 8

1.1.4 Một số biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý 9

1.1.4.1 Tổ chức giảng dạy 9

1.1.4.2 Hướng dẫn tự học 10

1.1.4.3 Rèn luyện năng lực tư duy và khả năng suy luận logic cho học sinh 11

1.1.4.4.Thi giải toán học sinh giỏi từng học kỳ 11

1.2 Bài tập Vật lý trong dạy học ở trường trung học phổ thông 12

1.2.1 Khái niệm vai trò và mục đích sử dụng của bài tập Vật lý 12

1.2.1.1 Khái niệm bài tập Vật lý 12

1.2.1.2 Vai trò, mục đích sử dụng bài tập Vật lý trong dạy học 12

1.2.2 Phân loại bài tập Vật lý 13

1.2.2.1 Phân loại theo nội dung 13

1.2.2.3 Phân loại theo yêu cầu mức độ phát triển tư duy 15

1.2.4 Phương pháp giải bài tập Vật lý 15

1.2.4.1 Lựa chọn bài tập Vật lý 15

1.2.4.2 Phương pháp giải bài tập Vật lý 16

1.2.5 Các kiểu hướng dẫn giải bài tập Vật lý 17

1.2.5.1 Hướng dẫn theo mẫu 17

1.2.5.2 Hướng dẫn tìm tòi 18

1.2.5.3 Định hướng khái quát chương trình hóa 18

1.3 Tình hình thực tế công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý ở Trường Trung học phổ thông Chuyên Tự nhiên 18

1.3.1 Đội ngũ giáo viên Vật lý và thành tích của học sinh giỏi Vật lý ở trường THPT chuyên KHTN 18

1.3.2.Thực trạng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật Lý ở trường THPT chuyên KHTN 19

1.3.2.1 Thuận lợi trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT chuyên KHTN 19

1.3.2.2.Một số yêu tố bất thuận lợi trong trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT chuyên KHTN 20

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 22

Chương 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ – VẬT LÝ 11 24

2.1 Nội dung kiến thức chương Cảm ứng điện từ 24

2.1.1 Cấu trúc nội dung chương Cảm ứng điện từ 24

2.1.2 Phân tích sơ lược nội dung chương Cảm ứng điện từ 25

2.1.2.1 Hiện tượng cảm ứng điện từ 25

2.1.2.2 Hiện tượng tự cảm 29

2.2 Mục tiêu chương Cảm ứng điện từ: 31

2.2.1 Kiến thức: 31

2.2.2 Kỹ năng 31

2.3 Phương pháp xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương Cảm ứng điện từ 31

2.3.1 Phương pháp xây dựng hệ thống bài tập chương Cảm ứng điện từ 31

2.3.2 Phương pháp hướng dẫn giải bài tập chương Cảm ứng điện từ 32

2.3.2.1 Phương pháp hướng dẫn giải bài tập định tính chương Cảm ứng điện từ 32 2.3.2.2 Phương pháp hướng dẫn giải bài tập định lượng chương Cảm ứng điện từ32

2.3.2.3 Mục đích của việc hướng dẫn giải bài tập chương Cảm ứng điện từ 34

2.4 Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương 35

2.4.1 Bài tập định tính 35

2.4.1.1 Bài tập có hướng dẫn 35

2.4.1.2 Bài tập tự giải 38

2.4.2 Bài tập định lượng 40

2.4.2.1 Bài tập có hướng dẫn 40

2.5.1.1 Bài tập tự giải 50

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 56

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 57

3.1 Mục đích, đối tượng và phương pháp của thực nghiệm sư phạm 57

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 57

3.1.2 Đối tượng và phương pháp của thực nghiệm sư phạm 57

3.1.2.1 Đối tượng: 57

3.1.2.2 Phương thức thực nghiệm sư phạm 57

3.1.2.3 Tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 58

3.1.2.4 Thời gian tiến hành thực nghiệm 59

3.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 59

3.3 Kết quả và xử lý kết quả 60

3.3.1 Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong quá trình TNSP 60

3.3.2 Phân tích bài kiểm tra 61

3.4 Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm 65

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 66

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 67

1 Kết luận 67

2 Khuyến nghị 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 70

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Bảng xếp loại học tập theo các mức 59

Bảng 3.2 Bảng thống kê điểm số 62

Bảng 3.3 Bảng các tham số thống kê 62

Bảng 3.4 Bảng thống kê số học sinh đạt từ điểm xi trở xuống 62

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ

Sơ đồ 1.1.Cấu trúc nội dung chương Cảm ứng điện từ 25Hình 3.1 Đồ thị đường phân bố tần suất 63Hình 3.2 Đồ thị đường phân bố tần suất lũy tích hội tụ lùi 63

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Giáo dục được coi là quốc sách hàng đầu của nước ta, hiện nay Ngành đang

có những đổi mới và được quan tâm đặc biệt Trong đó, đào tạo nhân tài vẫn là mộttrong những mục tiêu hàng đầu của ngành giáo dục, các trường chuyên là một trongnhững mũi nhọn tiên phong trong quá trình đào tạo nhân tài cho đất nước Hệ thốngcác trường chuyên trung học phổ thông trên cả nước đã và đang đóng vai trò quantrọng trong việc phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi và là cái nôi để đào tạo các nhàkhoa học, nhà quản lý và các doanh nhân giỏi

Đào tạo học sinh Chuyên, học sinh giỏi ở bậc Trung học Phổ thông (THPT)

là một quá trình mang tính khoa học đòi hỏi phải có chiến lược lâu dài và cóphương pháp phù hợp

Trong quá trình giảng dạy ở trường phổ thông nhiệm vụ phát triển tư duy chohọc sinh là nhiệm vụ rất quan trọng, nhiệm vụ này cần được tiến hành đồng bộ ở cácmôn, trong đó Vật lý là môn khoa học tự nhiên đề cập đến nhiều vấn đề của khoahọc, đời sống sẽ góp phần rèn luyện tư duy cho học sinh ở mọi góc độ, đặc biệt làqua phần giải bài tập Vật lý

Sử dụng hệ thống bài tập Vật lý là một trong các biện pháp quan trọng đểnâng cao chất lượng HSG Vật lý Đối với học sinh giải bài tập là một cách học tậptích cực, là phương tiện chuyển tải kiến thức, rèn luyện tư duy và kỹ năng thực hành

bộ môn hiệu quả nhất Bài tập Vật lý không những có tác dụng rèn luyện kỹ năngvận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú màcòn thông qua đó để ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng cần thiết cho việc học tập vànghiên cứu Vật lý rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo cho họcsinh, giúp học sinh hứng thú trong học tập Cũng thông qua bài tập Vật lý giáo viênkiểm tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức và kỹ năng Vật lý của học sinh

Trong các lớp chuyên Vật lý trung học phổ thông của nước ta hiện nay, họcsinh được luyện nhiều bài tập khó dẫn đến quen, còn nặng về tính toán đôi khi chưaphát huy được óc quan sát, khả năng phát hiện vấn đề và các năng lực tư duy chohọc sinh Còn thiếu những nghiên cứu và hướng dẫn chi tiết cho công tác bồi dưỡnghọc sinh giỏi Vật lý ứng với từng chương bài và chủ đề cụ thể

Vì các lí do trên nên tôi quyết định chọn đề tài nghiên cứu " Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Cảm ứng điện từ – Vật lý 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý ở Trung học phổ thông chuyên"

với mục đích góp phần nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi, nâng cao chấtlượng giảng dạy Vật lý ở các lớp chuyên Vật lý THPT hiện nay

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Cảmứng điện từ – Vật lý 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý ở THPT chuyên

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu đặc điểm, năng lực của Học sinh giỏi, Học sinh Chuyên Vật lý

- Nghiên cứu nội dung kiến thức chương Cảm ứng điện từ - Vật lý 11 THPT

- Lựa chọn, xây dựng hệ thống bài tập chương Cảm ứng điện từ - Vật lý 11 THPT

- Định hướng, xây dựng phương pháp giải bài tập và hướng dẫn hoạt động giảibài tập chương Cảm ứng điện từ - Vật lý 11 Trung học phổ thông

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá ưu điểm, nhược điểm và hiệu quả của hệthống bài tập và phương pháp hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương cảm ứng điện từ

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Học sinh Chuyên Lý lớp 11 THPT chuyên

- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống bài tập và phương pháp hướng dẫn hoạtđộng giải bài tập chương Cảm ứng điện từ – Vật lý 11 – Trung học phổ thông

5 Vấn đề nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Cảmứng điện từ – Vật lý 11 - Trung học phổ thông như thế nào sẽ bồi dưỡng được họcsinh giỏi Vật lý ở trung học phổ thông chuyên?

6 Giả thuyết khoa học

Xây dựng được hệ thống bài tập chương “Cảm ứng điện từ- Vật lý 11” gồmnhiều dạng bài, có mức độ khó, tổng hợp nhiều mảng kiến thức Kết hợp vớiviệc hướng dẫn hoạt động giải bài tập theo các phương pháp có sự định hướng tưduy cho học sinh sẽ góp phần bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý ở Trung học phổthông chuyên

7 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

- Áp dụng với chương Cảm ứng điện từ – Vật lý 11 - Trung học phổ thông

- Nghiên cứu cho học sinh học môn Vật lý ở khối chuyên Vật l1- Trung học phổ thông Chuyên Khoa học Tự nhiên

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa lý luận: Tìm hiểu những đặc điểm và yêu cầu cần có của học sinhgiỏi, học sinh chuyên Lý Trung học phổ thông và đặc điểm, vai trò của bài tập vật lý Từ

đó biên soạn hệ thống bài tập chương Cảm ứng điện từ và áp dụng các

phương pháp hướng dẫn giải bài tập phù hợp giúp bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việcgiảng dạy chương Cảm ứng điện từ - Vật lý 11 Trung học phổ thông ở các trường THPTchuyên khác trong cả nước Đồng thời nó còn có giá trị tham khảo cho các thầy cô ở cáctrường THPT khi luyện tập cho học sinh giỏi để tham gia các kỳ thi học sinh giỏi cáccấp

9 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tham khảo sách báo, tạp chí chuyênngành, sưu tầm tài liệu về bài tập Vật lý, phương pháp hướng dẫn giải bài tập Vật lý vàvai trò của bài tập Vật lý trong dạy học

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Phương pháp thực nghiệm, phương pháp điều tra

- Phương pháp thống kê toán học

10 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần Mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính củaluận văn được trình bày trong 03 chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy bài tập Vật lý phổ thông

Chương 2: Hệ thống bài tập và phương pháp hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Cảm ứng điện từ - Vật lý 11

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG DẪN GIẢI

BÀI TẬP VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VÀ BỒI DƯỠNG HỌC

SINH GIỎI VẬT LÝ 1.1.Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý và học sinh THPT chuyên

1.1.1 Học sinh giỏi Vật lý và học sinh THPT chuyên

1.1.1.1 Học sinh giỏi và học sinh giỏi Vật lý

“Học sinh giỏi là học sinh chứng minh được trí tuệ ở trình độ cao và có khảnăng sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực

lý thuyết, khoa học, cần một sự giáo dục đặc biệt và sự phục vụ đặc biệt để đạt đượctrình độ tương ứng với năng lực [16, tr.1]

Cũng có nhiều nước quan niệm: Học sinh giỏi là những đứa trẻ có năng lựctrong các lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật và năng lực lãnh đạo hoặc lĩnh vực lýthuyết

Học sinh giỏi Vật lý là người có năng lực quan sát tốt, nắm vững bản chấtcủa hiện tượng Vật lý mong muốn khám phá các hiện tượng Vật lý và vận dụng tối

ưu các kiến thức thức Vật lý để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới, bài tập mới cóthể chưa được học hoặc thấy bao giờ

Nói chung học sinh giỏi và học sinh giỏi Vật lý đều có đặc điểm là tích cực,chủ động, sáng tạo trong học tập có năng lực tư duy phát triển Trong qua trình dạyhọc để lựa chọn phương pháp dạy học phù hợp giáo viên luôn phải quan tâm đếnnhững đặc điểm này

1.1.1.2 Học sinh THPT chuyên

Học sinh được tuyển chọn vào các trường THPT chuyên hầu hết là các em có

tư chất thông minh, ham học hỏi, tích cực và chủ động trong quá trình học tập,nghiên cứu Chương trình và phương pháp dạy học cho học sinh ở trường THPTchuyên được xây dựng và lựa chọn phải căn cứ vào đặc điểm đó và mục tiêu củatrường THPT chuyên: “Mục tiêu của trường chuyên là phát hiện những học sinh có

tư chất thông minh, đạt kết quả xuất sắc trong học tập và phát triển năng khiếu củacác em về một số môn học trên cơ sở đảm bảo giáo dục phổ thông toàn diện; giáodục các em thành người có lòng yêu nước, tinh thần vượt khó,

tự hào, tự tôn dân tộc; có khả năng tự học, nghiên cứu khoa học và sáng tạo; có sứckhỏe tốt để tiếp tục đào tạo thành nhân tài đáp ứng yêu cầu phát triển đất nước” [3,tr.2]

1.1.2 Giáo dục học sinh giỏi

1.1.2.1 Một số quan điểm về giáo dục học sinh giỏi

Trong chiến lược phát triển giáo dục phổ thông Nhiều nước ghi riêng thànhmột mục dành cho HSG hoặc coi đó là một dạng của giáo dục đặc biệt Trong thực

tế đã có những phân tích về quá trình phát triển của giáo dục học sinh giỏi trên thếgiới:

“Trên thế giới việc phát hiện và bồi dưỡng HSG đã có từ rất lâu Ở TrungQuốc, từ đời nhà Đường những trẻ em có tài đặc biệt được mời đến sân Rồng đểhọc tập và được giáo dục bằng những hình thức đặc biệt

Trong tác phẩm phương Tây, Plato cũng đã nêu lên các hình thức giáo dụcđặc biệt cho HSG Ở châu Âu trong suốt thời Phục hưng, những người có tài năng

về nghệ thuật, kiến trúc, văn học đều được nhà nước và các tổ chức cá nhân bảotrợ, giúp đỡ

Nước Mỹ mãi đến thế kỉ 19 mới chú ý tới vấn đề giáo dục học sinh giỏi vàtài năng Đầu tiên là hình thức giáo dục linh hoạt tại trường St Public Schools Louis

1868 cho phép những HSG học chương trình 6 năm trong vòng 4 năm; sau đó lầnlượt là các trường Woburn; Elizabeth; Cambridge…Trong suốt thế kỉ XX, HSG đãtrở thành một vấn đề của nước Mỹ với hàng loạt các tổ chức và các trung tâmnghiên cứu, bồi dưỡng học sinh giỏi ra đời Năm 2002 có 38 bang của Hoa Kỳ cóđạo luật về giáo dục HSG (Gifted & Talented Student Education Act) trong đó 28bang có thể đáp ứng đầy đủ cho việc giáo dục học sinh giỏi

Từ năm 2001 chính quyền New Zealand đã phê chuẩn kế hoạch phát triểnchiến lược HSG Cộng hòa liên bang Đức có Hiệp hội dành cho HSG và tài năngĐức

Giáo dục Phổ thông Hàn Quốc có một chương trình đặc biệt dành cho HSGnhằm giúp chính quyền phát hiện học sinh tài năng từ rất sớm Năm 1994 có khoảng57/ 174 cơ sở giáo dục ở Hàn Quốc tổ chức chương trình đặc biệt dành cho HSG

Từ năm 1985, Trung Quốc thừa nhận phải có một chương trình GD đặc biệtdành cho hai loại đối tượng HS yếu kém và HSG, trong đó cho phép các HSG cóthể học vượt lớp.” [16, tr 2]

Như vậy hầu như tất cả các nước đều coi trọng vấn đề đào tạo và bồi dưỡnghọc sinh giỏi trong chiến lược phát triển chương trình GD phổ thông Nhiều nướcghi riêng thành một mục dành cho HSG, một số nước coi đó là một dạng của giáodục đặc biệt hoặc chương trình đặc biệt

1.1.2.2 Mục tiêu dạy học sinh giỏi

Mục tiêu chính của chương trình dành cho HSG nhìn chung ở các nước đềutương đối giống nhau Có thể nêu lên một số điểm chính sau đây:

- Phát triển phương pháp suy nghĩ ở trình độ cao phù hợp với khả năng trí tuệ của trẻ

- Bồi dưỡng khả năng lao động, làm việc sáng tạo

- Phát triển các kĩ năng, phương pháp và thái độ tự học suốt đời

- Nâng cao ý thức và khát vọng của trẻ về sự tự chịu trách nhiệm

- Khuyến khích sự phát triển về lương tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng góp xãhội

- Phát triển phẩm chất lãnh đạo

1.1.3 Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi [5, tr 1 - 15]

1.1.3.1 Năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi nói chung

Học sinh giỏi cần có một số năng lực và phẩm chất quan trọng sau:

- Năng lực tiếp thu kiến thức

+ Khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng

+ Luôn hứng thú trong các tiết học, đặc biệt là bài mới

+ Có ý thức tự bổ sung, hoàn thiện những tri thức đã thu được ngay từ dạng sơ khai

- Năng lực suy luận

+ Biết phân tích sự vật, hiện tượng qua các dấu hiệu đặc trưng của chúng

+ Biết thay đổi góc nhìn khi xem xét một sự vật hiện tượng

+ Biết cách tìm con đường ngắn nhất để đi đến một kết luận chính xác

+ Biết xét đủ các điều kiện cần thiết để kết luận được giả thuyết đúng

+ Biết quay lại điểm vừa xuất phát để tìm đường đi mới

- Năng lực đặc biệt

+Biết diễn đạt chính xác điều mình muốn trình bày

+ Sử dụng thành thạo hệ thống ký hiệu, các quy ước để diễn tả vấn đề

+ Biết phân biệt thành thạo các kỹ năng đọc, viết và nói

+ Biết thu gọn các vấn đề và trật tự hóa các vấn đề để dùng khái niệm trước, mô tả cho khái niệm sau

- Năng lực lao động sáng tạo:

Biết tổ hợp các yếu tố, các thao tác để thiết kế một dãy các hoạt động nhằm đạt kết quả mong muốn

- Năng lực kiểm chứng:

+ Biết suy xét đúng sai từ một loạt sự kiện

+ Biết tạo ra các tương tự hay tương phản để khẳng định hoặc bác bỏ một đặc trưng nào đó trong sản phẩm do mình làm ra

+ Biết chỉ ra một cách chắc chắn các dữ liệu cần phải kiểm nghiệm khi thực hiện một số lần kiểm nghiệm

- Năng lực thực hành:

+ Biết thực hiện dứt khoát một số động tác trong khi làm thí nghiệm

+ Biết kiên trì, kiên nhẫn trong quá trình làm sáng tỏ một số vấn đề lý thuyết thông qua thực nghiệm hoặc đi đến một vấn đề lý thuyết mới

1.1.3.2 Năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi Vật lý

Dựa trên nguyên tắc chung về phẩm chất của một học sinh giỏi và đặc điểmcủa môn Vật lý có thể khái quát các năng lực và phẩm chất của một học sinh giỏiVật lý THPT như sau

- Có năng lực tư duy tốt và sáng tạo, biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quáthóa

- Có kiến thức Vật lý vững vàng, sâu sắc, hệ thống, chính là nắm vững bản chất củacác hiện tượng Vật lý Biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức cơ bản trong các tìnhhuống mới

- Có kỹ năng thí nghiệm tốt, có năng lực về phương pháp nghiên cứu khoa học Vật

lý Biết nêu ra những lý luận cho những hiện tượng xảy ra trong thực tế, biết cách

dùng thí nghiệm để kiểm chứng lại lý luận và biết cách dùng lý thuyết để giải thíchnhững hiện tượng đã được kiểm chứng.

Như vậy đối với giáo viên, khi đào tạo những học sinh giỏi Vật lý, cầnhướng học sinh học tập để học sinh được trang bị những kiến thức, kỹ năng, giúpcác em tự học hỏi, sáng tạo nhằm phát huy tối đa năng lực của mình

1.1.4 Một số biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý

1.1.4.1 Tổ chức giảng dạy [6,tr 168]

Đào tạo các học sinh giỏi là cả một quá trình đào tạo nghiêm túc khoa học vàcông phu Trong quá trình này đòi hỏi chúng ta phải xây dựng được lộ trình đào tạohàng năm cho nhóm, lớp học sinh giỏi Các nhóm học sinh này không chỉ được họctheo chương trình phổ thông hiện hành mà còn phải bổ sung thêm kiến thức theochương trình thi học sinh giỏi theo chương trình của khu vực và quốc tế, vì vậy cầnnghiên cứu để học sinh có thể đáp ứng theo chuẩn đào tạo trong nước mà còn hướngtới chuẩn khu vực và quốc tế Từ việc xây dựng chương trình chi tiết riêng cho cácnhóm học sinh giỏi Các giai đoạn thực hiện có thể như sau:

Giai đoạn 1 : Củng cố kiến thức ở THCS Các em học sinh được tổng kết cáckiến thức ở THCS, học một số kiến thức ở lớp 10, làm quen với một số chuyên đềbồi dưỡng học sinh giỏi

Giai đoạn 2 : Chuyên đề nâng cao Các em trong nhóm học sinh giỏi ngoàihọc các kiến thức cơ bản trên lớp còn học thêm các kiến thức cần thiết cho học sinhgiỏi (những kiến thức không có trong chương trình phổ thông) Ở trên lớp các emhoàn thành chương trình của lớp 10 – 11 cơ bản đủ để học các chuyên đề bồi dưỡng

và giải các bài tập khó Các học sinh lớp 10 trong nhóm luyện học sinh giỏi hoànthành các nội dung kiến thức nâng cao cho đội tuyển

Giai đoạn 3 : Thành đội tuyển thi học sinh giỏi quốc gia và quốc tế

Các học sinh đội tuyển 11 sẽ tham dự 3 kỳ thi học sinh giỏi cùng với học sinh lớp

12 để chọn đội tuyển Các trường chọn các học sinh có điểm cao nhất lập thành độituyển thi quốc gia và quốc tế Đối với các học sinh giỏi các mục tiêu nhận thức từbậc 2 (áp dụng, phân tích, tổng hợp) đến bậc 3 (đánh giá) được rèn luyện ở thứ bậccao nhất

1.1.4.2 Hướng dẫn tự học

“Đối với các tài liệu khoa học lại cần phải biết cách đọc Đối với học sinhgiỏi càng cần nghiên cứu sâu vào chuyên ngành Cần tập luyện cho học sinh tự học

mở rộng được kiến thức và bồi dưỡng được trí tuệ

Rèn luyện cho học sinh cách đọc có hệ thống:

Học có hệ thống còn là học theo lịch sử phát triển của vấn đề Bất cứ vấn đềnào cũng có nguồn gốc phát sinh, quá trình phát triển trong đó nó liên quan đếnnhiều vấn đề khác và bản thân nó cũng qua một quá trình đấu tranh phức tạp củamâu thuân nội tại, để đi đến hình thái ta thấy ngày nay

Học có hệ thống còn là xem xét mỗi sự vật, mỗi hiện tượng trong mối tươngquan với xung quanh nó, xem xét các khía cạnh của sự vật cũng như các mặt củahiện tượng

Học có hệ thống còn là khi học một ngành khoa học phải biết cả cac nghành

có liên quan Không thể học nguyên Vật lí mà thiếu khái niệm cơ bản về toán học.Không thể giỏi về Vật lí, nếu không có kiến thức về toán học, hóa học, sinh học

Học có hệ thống là học phải đi đôi với hành, lý thuyết phải gắn liền với thựctập Trong mọi quá trình đào tạo, phải đảm bảo cho sự cân đối nêu trên

Rèn luyện cho học sinh cách lập kế hoạch và học có kế hoạch:

Học có kế hoạch trước hết là chia giáo trình thành phần quy định thời giandành cho mỗi phần và tìm mọi cách để thanh toán từng phần theo thời gian đã định.Sau phần đầu phải rút kinh nghiệm để, nếu cần, điều chỉnh thời gian dành cho cácphần sau thích hợp hơn

Học có kế hoạch còn là nhằm từng vấn đề trong thời kỳ nhất định rồi đặt kếhoạch đọc sách vở, tài liệu liên quan tới vấn đề đó Khi chọn vấn đề cũng phải theođúng quy trình logic của nhận thức, nhằm những vấn đề dễ trước và vấn đề khó sau.Khi đọc tài liệu cũng phải đọc từ nông tới sâu, từ khái quát tới chi tiết

Biết cách học còn là biết lưu ý tới thứ tự ưu tiên của kiến thức: Điểm trungtâm của vòng kiến thức phải là phương pháp luận (phương pháp tư duy, phươngpháp làm việc, phương pháp nghiên cứu…) lúc này hơn bao giờ hết, phương pháp

có vai trò quyết định trong kết quả học tập của từng người.” [6, tr 170]

1.1.4.3 Rèn luyện năng lực tư duy và khả năng suy luận logic cho học sinh

Tư duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật vàhiện tượng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất củachúng, những mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa chúng, đồng thời cũng là sựvận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu được vào những dấu hiệu cụthể, dự đoán được những thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới.“Năng lực tư duy làtổng hợp những khả năng ghi nhớ, tái hiện, phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa,khái quát hóa, tưởng tượng, suy luận, sáng tạo- giải quyết vấn đề, xử lý và linhcảm trong quá phản ánh, phát triển tri thức và vận dụng chúng vào thực tiễn.”[12,

tr 70] Như Anhxtanh khẳng định “cái đích cuối cùng của dạy học là phát triển tưduy cho học sinh” và bồi dưỡng học sinh giỏi cũng vậy, đặc biệt cần thiết phải rènluyện nâng cao năng lực tư duy bậc cao cho học sinh

Căn cứ vào mục tiêu giáo dục cho học sinh giỏi đòi hỏi giáo viên tổ chức cáchoạt động dạy và học để phát triển các năng lực tư duy bậc cao ở học sinh như tưduy lí luận, logic và sáng tạo Trong quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi, ở từng giaiđoạn giáo viên có nhiệm vụ làm xuất hiện những tình huống bắt buộc học sinhphải thực hiện các thao tác tư duy và hành động nhận thức mới có thể giải quyếtđược vấn đề và hoàn thành được nhiệm vụ học tập:

+ Giáo viên đưa ra những bài tập, câu hỏi để định hướng cho học sinh tìm nhữngthao tác tư duy hay phương pháp suy luận, hành động trí tuệ thích hợp

+ Giáo viên phân tích câu trả lời hoặc bài tập của học sinh, chỉ ra chỗ sai của họtrong khi thực hiện các thao tác tư duy và hướng dẫn cách sửa chữa

+ Giáo viên giúp học sinh khái quát hoá kinh nghiệm thực hiện các suy luận lôgicdưới dạng những qui tắc đơn giản

1.1.4.4.Thi giải toán học sinh giỏi từng học kỳ

“Mỗi học kỳ khối chuyên tổ chức một cuộc thi giải các bài tập khó được sưutầm từ các tài liệu hay Những em có lời giải đúng nhiều nhất, hay nhất và kết quảtốt nhất sẽ được khen thưởng Tổng kết các kết quả, lời giải của học sinh nhà trường

có một tài liệu bổ ích lưu lại cho các em khóa sau Để đặt được kết quả cao trongcác kỳ thi đó các em phải nỗ lực rèn luyện các kỹ năng làm bài, phải tự học, qua đó

sẽ đạt được các mục tiêu học tập ở mức độ cao” [6, tr 171]

1.2 Bài tập Vật lý trong dạy học ở trường trung học phổ thông

1.2.1 Khái niệm vai trò và mục đích sử dụng của bài tập Vật lý

1.2.1.1 Khái niệm bài tập Vật lý

Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờnhững suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các khái niệm,các thuyết, các định luật và các phương pháp vật lí Bài tập Vật lý, là một phần hữu

cơ của quá trình dạy học Vật lý vì nó cho phép hình thành và làm phong phú cáckhái niệm Vật lý, phát triển tư duy Vật lý và thói quen vận dụng kiến thức Vật lývào thực tiễn

1.2.1.2 Vai trò, mục đích sử dụng bài tập Vật lý trong dạy học

“Trong quá trình dạy học ở trung học phổ thông bài tập Vật lý đóng vai tròđặc biệt quan trọng Ở mỗi góc độ, mỗi trường hợp cụ thể bài tập Vật lý đều thểhiện có những vai trò đặc thù của mình:

- Trong qúa trình giải quyết các tình huống cụ thể do các bài tập vật lý đặt ra, họcsinh phải sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa,trừu tượng hóa …để giải quyết vấn đề, do đó tư duy của học sinh có điều kiện

để phát triển Việc rèn luyện, hướng dẫn học sinh giải bài tập Vật lý là biện pháp rấthiệu quả phát triển tư duy Vật lý cho học sinh

- Về phương diện giáo dục, giải các bài tập Vật lý sẽ giúp hình thành các phẩm chất

cá nhân của học sinh như tình yêu lao động, trí tò mò, sự khéo léo, khả năng tự lực, hứngthú với học tập, ý chí và sự kiên trì đạt tới mục đích đặt ra

- Giải các bài toán Vật lý góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh Cácbài tập Vật lý gắn với cuộc sống, với kỹ thuật, với thực tiễn sản xuất thường đem lạinhiều hứng thú cho học sinh

- Giải các bài tập Vật lý là một phương pháp đơn giản để kiểm tra, hệ thống hóakiến thức, kỹ năng và thói quen thực hành, cho phép mở rộng, làm sâu sắc kiến thức đãhọc

- Vận dụng các định luật Vật lý, đặc biệt là các định luật bảo toàn, sẽ tạo cơ hội hìnhthành thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh, phát triển tư duy biện chứng đồngthời với tư duy lôgic hình thức.” [14, tr 7 - 11]

Để phát huy tối ưu các vai trò đó, trong quá trình dạy học giáo viên cần phảichú ý lựa chọn, xây dựng hệ thống bài tập và phương pháp hướng dẫn giải bài tậpVật lý đa dạng và phù hợp với mỗi mục đích sử dụng Bài tập Vật lý có thể được sửdụng với những mục đích cụ thể như sau:

- Ôn tập, củng cố, mở rộng kiến thức, kỹ năng cho học sinh

- Huy động kiến thức cũ, kiến thức nền tảng, đặt vấn đề khởi đầu kiến thức mới

- Phát triển tư duy lí luận, tư duy sáng tạo của học sinh và bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

- Rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, phát triển thói quen vận dụng kiến thức một cách khái quát

- Rèn luyện đức tính tự lập, kiên trì vượt khó và năng lực tự học của học sinh

- Kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức và kỹ năng của học sinh

1.2.2 Phân loại bài tập Vật lý

“Bài tập Vật lý có thể khác nhau về nội dung, về phương thức giải, về mụctiêu dạy học Do đó việc phân loại bài tập Vật lý được dựa trên các cơ sở phân loạinhư sau: Phân loại theo nội dung, phân loại theo phương thức cho điều kiện vàphương thức giải, phân loại theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tư duy sángtạo của học sinh” [15, tr.12]

1.2.2.1 Phân loại theo nội dung

Bài tập có nội dung lịch sử : là các bài tập chứa đựng các kiến thức có liênquan đến lịch sử như những dữ liệu về các thí nghiệm vật lí cổ điển, những phátminh, hay những câu chuyện có tính chất lịch sử

Bài tập có nội dung cụ thể hoặc trừu tượng Trong đó bài tập có nội dung cụthể: là bài tập có dữ liệu là các con số cụ thể, thực tế và học sinh có thể đưa ra lờigiải dựa vào vốn kiến thức vật lí cơ bản đã có Bài tập có nội dung trừu tượng: lànhững bài tập mà các dữ kiện cho dưới dạng chữ Trong bài tập này, bản chất đượcnêu bật trong đề bài, những chi tiết không bản chất đã được lược bỏ bớt Học sinh

có thể nhận ra được cần sử dụng công thức, định luật vật lí nào để giải bài tập đãcho

Đề tài vật lý: cơ học, nhiệt học, điện học, quang học

Kỹ thuật tổng hợp: là các bài tập có nội dung chứa đựng các kiến

1.2.2.2 Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải [15, tr.

17-20]

Theo cách này, người ta phân các bài tập Vật lý thành 5 loại: Bài tập địnhtính, bài tập định lượng, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị Phân loại này cho phépgiáo viên lựa chọn bài tập tương ứng với sự chuẩn bị toán học của học sinh, mức độkiến thức và sáng tạo của học sinh

Bài tập định tính: Điểm nổi bật của bài tập định tính là ở chỗ trong điều kiện

của bài toán đều nhấn mạnh bản chất Vật lý của hiện tượng Giải các bài tập địnhtính bằng các lập luận logic trên cơ sở các định luật Vật lý

Khi giải bài tập định tính, học sinh được rèn luyện tư duy logic, khả năng phân tíchhiện tượng, trí tưởng tượng khoa học, khả năng vận dụng kiến thức Vì vậy luyệntập tốt nhất nên bắt đầu từ bài tập định tính

Bài tập định lượng: Bài tập định lượng là những bài tập khi giải phải sử dụng

các phương pháp toán học dựa trên các định luật, quy tắc hoặc thuyết Vật lý Đây làdạng bài tập phổ biến nhất, sử dụng rộng rãi trong chương trình Vật lý trung họcphổ thông Dạng bài tập này có điểm nổi bật lớn nhất là khắc sâu kiến thức của họcsinh, rèn luyện cho học sinh những phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lý, đặcbiệt là phương pháp suy luận toán học

Bài tập thí nghiệm: Đây là dạng bài tập trong đó thí nghiệm là công cụ để tìm

ra các đại lượng trong bài toán, hoặc để kiểm chứng một định luật, một thuyết trongVật lý Bài tập thí nghiệm có thể là thí nghiệm biểu diễn hoặc thí nghiệm thực tậpcủa học sinh

Bài tập đồ thị: là dạng bài tập phân tích đồ thị từ đó tìm ra các điều kiện giải

bài toán Dạng bài tập này chủ yếu rèn kỹ năng vẽ và đọc đồ thị cho học sinh Việc

áp dụng phương pháp đồ thị cho phép diễn đạt trực quan hiện tượng Vật lý, chocách giải trực quan hơn, phát triển kỹ năng vẽ và đọc đồ thị là các kỹ năng rất cầnthiết trong kỹ thuật

Bài tập trắc nghiệm khách quan: Bài tập dạng trắc nghiệm khách quan thường

dùng để kiểm tra kiến thức trong phạm vi rộng, số lượng người được kiểm tra nhiều,kết quả thu được khách quan không phụ thuộc vào người chấm Bài tập này

yêu cầu học sinh phải nhớ, hiểu và vận dụng đồng thời rất nhiều các kiến thức liênquan.

1.2.2.3 Phân loại theo yêu cầu mức độ phát triển tư duy

Căn cứ vào mức độ hoạt động tư duy của học sinh trong quá trình tìm kiếm lờigiải bài tập Vật lý phân chia vài tập Vật lý thành hai loại: Bài tập cơ bản và bài tậpphức hợp

Bài tập cơ bản: Là loại bài tập Vật lý mà để tìm được lời giải chỉ cần xác lập

mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa những cái đã cho và một cái phải tìm chỉdựa vào một kiến thức cơ bản vừa học mà học sinh chỉ cần tái hiện kiến thức chứkhông thể tạo ra

Bài tập tổng hợp: Là loại bài tập Vật lý trong đó việc tìm kiếm lời giải phải

thực hiện một chuỗi các lập luận logic, biến đổi toán học qua nhiều mối liên hệ giữanhững cái đã cho, cái phải tìm với những cái trung gian không cho trong dữ kiện bàitoán Bản thân việc xác lập mối liên hệ trung gian đó là một bài tập cơ bản Và do

đó, muốn giải được bài tập phức hợp buộc người học phải giải được thành thạo cácbài tập cơ bản, ngoài ra còn phải biết cách phân tích bài tập phức hợp để quy nó vềcác bài tập đơn giản đã biết

Cũng có các nhà sư phạm phân loại bài tập theo yêu cầu này và chia thành haimức bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, trong đó bài tập

1.2.4 Phương pháp giải bài tập Vật lý

1.2.4.1 Lựa chọn bài tập Vật lý

Do bài tập Vật lý có nhiều cách phân loại, nhiều mục đích sử dụng khác nhaunên để phát huy hiệu quả các vai trò và tác dụng của bài tập Vật lý trong quá trìnhdạy học việc lựa chọn bài tập Vật lý cần dựa trên nhưng cơ sở sau: Mục đích sửdụng, trình độ xuất phát của học sinh và thời gian cho phép sử dụng

Việc lực chọn bài tập cần đáp ứng các yêu cầu về số lượng và nội dung nhưsau:

+ Phù hợp với mức độ nội dung các kiến thức cơ bản và các kỹ năng giải bài tập.+ Hệ thống bài tập bao gồm nhiều thể loại

+ Chú ý thích đáng về số lượng và nội dung các bài tập nhằm giúp học sinh vượt qua những khó khăn chủ yếu, khắc phục những sai lầm phổ biến

+ Các bài tập đưa ra phải có tính hệ thống mỗi bài tập là một mắt xích trong toàn bộ

hệ thống bài tập

+ Các bài tập phải đảm bảo tính vừa sức đối với đa số học sinh , đồng thời có chú ý tới sự phân hóa học sinh

1.2.4.2 Phương pháp giải bài tập Vật lý

“Mặc dù các bài tập Vật lý khác nhau về loại và mục đích sử dụng trong dạyhọc, song trong thực tế người ta cũng thừa nhận một quan điểm chung về một quátrình giải một bài tập Vật lý Theo quan điểm đó, người thầy không chỉ đơn giảntrình bày cho học sinh cách giải mà phải thực hiện nhiệm vụ giáo dục, giáo dưỡnghọc sinh trong quá trình giải bài tập, cần dạy học sinh tự lực giải bài tập Vật lý” [15,

tr 21 - 27] Quá trình giải các bài tập Vật lý có thể chia thành các bước, quy trìnhtiến hành cho từng dạng bài cụ thể Tuy nhiên có thể khái quát thành bốn bước sau

Bước 1- Tìm hiểu đề bài: Đọc đúng đề bài, mô tả hiện tượng vật lí nêu trong

đề bài (có thể vẽ hình), xác định xem trong lớp hiện tượng vật lí đã cho có nhữngđại lượng vật lí nào đã cho, đại lượng nào cần tìm

Bước 2- Xây dựng lập luận:

Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính: Có thể làm theo hai cách vớihai loại bài tập định tính là giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng

“Xây dựng lập luận trong giải bài tập giải thích hiện tượng

+ Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lí giải xem vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế

+ Trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lập được mối quan hệ giữa hiện tượng

cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay với một số định luật vật lí

+ Thực hiện phép suy luận lôgic, luận ba đoạn trong đó tiền đề thứ nhất là một đặctính chung của sự vật hoặc định luật vật lí tổng quát, tiền đề thứ hai là những điều kiện cụthể, kết luận về hiện tượng được nêu ra.”[6, tr.104]

- Xây dựng lập luận trong giải bài tập dự đoán hiện tượng

+ Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đề bài,xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán được hiện tượng gì xảy ra

và xảy ra thế nào

+ Ta thực hiện suy luận lôgic, thiết lập luận ba đoạn, trong đó ta mới biết tiền đề thứhai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiền đề thứ nhất (phán đoán khẳng

định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng)

+ Trong trường hợp hiện tượng xảy ra phức tạp, ta phải xây dựng một chuỗi luận bađoạn liên tiếp ứng với các giai đoạn diễn biến của hiện tượng

Xây dựng lập luận trong bài toán định lượng: Có thể có hai phương pháp xây dựng lập luận

- Phương pháp phân tích: “ Tìm một định luật, một quy tắc diễn đạt bằng một côngthức có chứa đại lượng cần tìm và một vài đại lượng khác chưa biết Tiếp tục tìm nhữngđịnh luật, công thức khác cho biết mối quan hệ giữa đại lượng chưa biết này với các đạilượng đã biết trong đề bài Cuối cùng tìm được một công thức chỉ chứa

đại lượng cần tìm với đại lượng đã biết.” [6, tr.105]

- Phương pháp tổng hợp: “Từ những đại lượng đã cho ở đề bài Dựa vào các địnhluật, quy tắc vật lí, tìm những công thức có chứa đại lượng đã cho với các đại lượng trunggian mà ta dự kiến có liên quan đến đại lượng cần tìm Suy luận toán học, đưa đến côngthức chỉ chứa đại lượng phải tìm với các đại lượng đã cho.” [6, tr.105]

Bước 3 Luận giải(tìm ra quy luật chung): Tính toán để tìm ra kết quả

Bước 4 Biện luận: Phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phùhợp với điều kiện đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế và kết luận

1.2.5 Các kiểu hướng dẫn giải bài tập Vật lý

Để hướng dẫn giải bài tâp cho học sinh hiệu quả, thì trước hết giáo viên phảigiải được bài tập đó, và phải xuất phát từ mục đích sư phạm để xác định kiểu hướngdẫn cho phù hợp Giáo viên cần xác định trước mục đích sử dụng bài tập, xác địnhnhững kiến thức áp dụng để giải bài tập, phát hiện những khó khăn mà học sinh cóthể gặp khi giải bài tập và soạn sẵn câu hỏi hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn.Giáo viên có thể lựa chọn hoặc kết hợp những kiểu hướng dẫn sau:

1.2.5.1 Hướng dẫn theo mẫu

Hướng dẫn angorit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh những hành động cụthể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt được kết quả mongmuốn

Hướng dẫn angorit thường dùng khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một bàitoán điển hình, luyện cho học sinh kỹ năng giải một dạng bài tập xác định.

1.2.5.2 Hướng dẫn tìm tòi

Định hướng tìm tòi là kiểu định hướng mang tính chất gợi ý cho học sinh suynghĩ tìm tòi phát hiện cách giải bài toán Hướng dẫn tìm tòi thường dùng khi cầngiúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giải quyết được bài tập đồng thời vẫn đảmbảo được yêu cầu phát triển tư duy học sinh muốn tạo điều kiện để học sinh tự lựctìm tòi cách giải quyết

1.2.5.3 Định hướng khái quát chương trình hóa

Là định hướng tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của việc giảiquyết vấn đề

Kiểu hướng dẫn này áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn tiến trình hoạt động giảibài tập, nhằm giúp cho học sinh tự giải được bài tập đã cho, đồng thời dạy cho họcsinh cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập

Trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập không thể theo một khuônmẫu nhất định, mà tùy thuộc vào nội dung, kiến thức, yêu cầu của bài toán, và còntùy thuộc vào đối tượng học sinh mà chúng ta có cách lựa chọn kiểu hướng dẫn chophù hợp Đồng thời người giáo viên phải biết phối hợp cả ba kiểu hướng dẫn trên đểphát huy tối ưu tác dụng của việc hướng dẫn trong việc giải các bài tập tổng hợp

1.3 Tình hình thực tế công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý ở Trường Trung học phổ thông Chuyên Tự nhiên

1.3.1 Đội ngũ giáo viên Vật lý và thành tích của học sinh giỏi Vật lý ở trường THPT chuyên KHTN

“Trường THPT chuyên Khoa học Tự nhiên Hà Nội (HUS High School for GiftedStudents) là hệ đào tạo trung học phổ thông của trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Hà Nội (Đại học Quốc gia Hà Nội) Các khối chuyên của Trường THPT chuyênKhoa học Tự nhiên Hà Nội đóng góp nhiều thành viên cho đội tuyển học sinh giỏiquốc gia và học sinh giỏi quốc tế Trường cũng đồng thời được công nhận là ngôitrường giàu thành tích nhất Việt Nam về số lượng huy chương cũng như giải thưởngđạt được trong các kỳ thi học sinh giỏi quốc gia (Toán, Tin, Lý, Hóa, Sinh),Olympic Quốc Tế (IMO, IOI, IPhO, IChO, IBO) và các kỳ thi Olympic trong khu

vực Các khối chuyên của trường cũng luôn nằm trong top dẫn đầu 200 trường cóđiểm trung bình thi đại học cao nhất Việt Nam từ lúc có bảng xếp hạng này.”[17]

Khối THPT chuyên Vật lý có được những ưu thế to lớn về chuyên môn mà ởtrường khác khó thể có Đó là đội ngũ giáo viên có trình độ chuyên môn cao, cónhững nhà khoa học đầu ngành, giàu kinh nghiệm và tâm huyết với sự nghiệp đàotạo học sinh năng khiếu Vật lý, như: GS Đàm Trung Đồn, PGS Ngô Quốc Quýnh,

GS TSKH Nguyễn Châu, PGS Lê Thanh Hoạch, PGS Nguyễn Viết Kính, GS.Bạch Thành Công, GS Hà Huy Bằng ,GS Nguyễn Quang Báu Không chỉ truyềncho học sinh những kiến thức vật lý, các thầy cô còn thổi vào các em niềm đam mêkhoa học, đam mê Vật Lý giúp các em định hướng được con đường khoa học củamình

Trong các năm từ 1988 đến 2013 học sinh khối THPT chuyên Vật Lý vàtrường THPT chuyên đã có 32 học sinh dành huy chương trong các kì thi Olympicquốc tế: Cụ thể là 3 huy chương vàng, 13 huy chương bạc và 16 huy chương đồng.Hàng năm sau khi qua các vòng loại của trường có khoảng 10 em được trực tiếptham gia đội tuyển HSG Vật lý Quốc gia và đã có rất nhiều em được giải cao Cónhững học sinh giỏi Vật Lý của trường đã từng được giải quốc gia, quốc tế nay trởlại là giảng viên, giáo viên của trường Đó chính là những bề dày truyền thống vàthế mạnh của đội ngũ giáo viên và học sinh của trường THPT chuyên KHTN -ĐHQG Hà Nội

1.3.2.Thực trạng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật Lý ở trường THPT chuyên KHTN

1.3.2.1 Thuận lợi trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT chuyên KHTN

Học sinh thi vào những lớp chuyên Lý của trường vốn đã là các em yêu thíchsay mê và phần nào có năng khiếu đối với môn Vật lý Điểm chuẩn đầu vào đượcđánh giá khách quan thông qua đợt thi riêng do trường tổ chức, trường luôn là mộttrong những trường chuyên danh tiếng đứng đầu trong thành phố và cả miền bắc

Do vậy, trường có cơ hội lựa chọn được các học sinh có nền tảng tốt, có động lựcphấn đấu và có lòng say mê với môn học Đây chính là điều kiện cần cho một độituyển trở thành hùng mạnh Mỗi học kỳ trường luôn tổ chức các đợt thi đánh giá

công bằng cho học sinh các môn chuyên và thi đại học(Toán, Hóa, Anh văn và Lýhoặc Sinh) Các học sinh của cả các lớp chuyên Toán, Hóa, Tin cũng rất yêu thích

và say mê môn Lý, thậm chí nhiều học sinh lớp chuyên Sinh học Vật Lý rất tốt.Điều này khiến cho việc học môn Vật lý luôn là một trong những mục tiêu của họcsinh trường chuyên KHTN

Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi của trường luôn được sự quan tâm và hỗtrợ của các trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và Bộgiáo dục và Đào tạo Học sinh giỏi của trường không những được sự giảng dạy vàbồi đắp của các giảng viên kỳ cựu mà còn được sử dụng các trang thiết bị và thựchành trong những phòng thí nghiệm của Trường đại học KHTN hoặc tham gianghiên cứu khoa học cùng các giảng viên của trường Trường được dành số lượnghọc sinh vào đội tuyển quốc gia tương đương số học sinh giỏi của tất cả các trườngTHPT trên địa bàn thành phố

Như vậy công tác dồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý ở trường THPT chuyên córất nhiều thuận lợi so với nhiều trường THPT và THPT chuyên khác

1.3.2.2.Một số yêu tố bất thuận lợi trong trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT chuyên KHTN

Mặc dù là trường THPT chuyên, nơi mà đa số các phụ huynh và học sinhhướng tới với sự đam mê các môn chuyên theo sở thích của mình Nhưng thực tế thìmục tiêu trước mắt của nhiều phụ huynh, học sinh hiện nay lại là đến đây để có mộtmôi trường học tập tốt, điều kiện học tập và giáo viên giảng dạy tốt để các em có thể

đỗ đại học Hơn nữa trong vài năm gần đây tỉ lệ học sinh có năng khiếu và đặc biệtsay mê Vật lý vào trường giảm hơn so Nguyên nhân chính do hiện nay hệ thốngtrường chuyên ở các tỉnh trên cả nước đã phát triển tương đối mạnh và trải rộng, thuhút bớt nhiều phần nhân tài ở các vùng miền Đồng thời cũng do đặc điểm trung ởcác thành phố, thị xã hiện nay học thi vẫn còn mang tính học gạo, các em được ônluyện, làm bài tập nhiều dẫn tới quen nên có kết quả thi tốt chứ không phải là cónăng khiếu, có phản xạ Vật lý và năng lực tư duy tốt

Trong khi đó các đề thi học sinh giỏi các cấp hiện nay đòi hỏi các em thamgia đội tuyển phải học cật lực, dành rất nhiều thời gian vào việc học đội tuyển nên

có thể bỏ bê các môn học khác Điều này khiến không ít phụ huynh của những em

đã được chọn vào những vòng trong do dự là tiếp tục tham gia đội tuyển hay họcđều ba môn để thi đại học Tất cả các lý do trên đã góp phần làm ảnh hưởng đếnchất lượng nguồn của đội tuyển học sinh giỏi Vật lý ở trường THPT chuyên KHTN.

Để phát huy những thuận lợi và khắc phục những yếu tố bất thuận lợi đó nhàtrường đã từng bước đổi mới công tác quản lý, thi cử để thu hút được nhiều hơn cáchọc sinh giỏi và thực sự say mê các môn chuyên tự nhiên, đồng thời không ngừngđổi mới phương pháp dạy học, phương pháp tổ chức và bồi dưỡng học sinh giỏi đểnâng cao chất lượng các đội tuyển, trong đó có đội tuyển Vật lý

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Trên đây, chúng tôi đã trình bày cơ sở lý luận của luận văn.Tìm hiểu về cáckhái niệm và phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi, học sinh THPT chuyên, tìmhiểu về bài tập Vật lý trong dạy học ở trường trung học phổ thông và cơ sở thực tiệncủa công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở THPT chuyên Cụ thể có thể tóm tắt bởinhững luận điểm chính sau:

Học sinh giỏi Vật lý là người có năng lực quan sát tốt, nắm vững bản chất của hiệntượng Vật lý mong muốn khám phá các hiện tượng Vật lý và vận dụng tối ưu cáckiến thức thức Vật lý để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới, bài tập mới Học sinhgiỏi và học sinh giỏi Vật lý đều có đặc điểm là tích cực, chủ động, sáng tạo tronghọc tập có năng lực tư duy phát triển Giáo dục học sinh giỏi cũng có những mụctiêu và phương pháp cụ thể và đặc trưng

Bài tập Vật lý, là một phần hữu cơ của quá trình dạy học Vật lý vì nó cho phép hìnhthành và làm phong phú các khái niệm Vật lý, phát triển tư duy Vật lý và thói quenvận dụng kiến thức Vật lý vào thực tiễn Trong quá trình dạy học ở trung học phổthông bài tập Vật lý đóng vai trò đặc biệt quan trọng Ở mỗi góc độ, mỗi trường hợp

cụ thể bài tập Vật lý đều thể hiện có những vai trò đặc thù của mình Bài tập Vật lýcũng có nhiều mục đích sử dụng khác nhau, có các cách hướng dẫn khác nhaunhưng cũng có thể xây dựng thành các bước giải Để phát huy tốt vai trò quan trọngcủa Bài tập Vật lý , khi giảng dạy hướng dẫn cho học sinh, giáo viên cần căn cứ vàomục đích và đối tượng cụ thể để lựa chọn và kết hợp các phương pháp hướng dẫncho hợp lý

Trường THPT chuyên KHTN trực thuộc trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đạihọc quốc gia Hà nội là một trường chuyên có bề dày kinh nghiệm và đội ngũ giáoviên có chuyên môn sâu Trường có rất nhiều thuận lợi trong công tác bồi dưỡnghọc sinh giỏi, cụ thể là được sử dụng nguồn lực giáo viên cùng cơ sở vật chất từ cáctrường cấp trên và có một lượng học sinh ổn định theo cấu được trực tiếp tham giatrong các kỳ thi học sinh giỏi quốc gia Nhưng trái lại, vẫn còn những yếu tố khôngthuận lợi đối với đội tuyển học sinh giỏi Vật lý Do nhiều em học sinh giỏi Vật lý cómục tiêu chính là thi đại học khiến niềm say mê Vật lý thực sự ở các em giảm hơn,chất lượng đội tuyển bị ảnh hưởng

Trước thực trạng đó đòi hỏi phải có những biện pháp đổi mới về phươngpháp dạy học và bồi dưỡng học sinh giỏi nhằm nâng cao chất lượng đội tuyển giúpduy trì truyền thống giành nhiều giải cao của học sinh chuyên lý của trường.

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI

BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ – VẬT LÝ

11 2.1 Nội dung kiến thức chương Cảm ứng điện từ

2.1.1 Cấu trúc nội dung chương Cảm ứng điện từ

Nội dung chính của chương “Cảm ứng điện từ” trong chương trình Vật lý lớp

11 dạy ở trường THPT chuyên Tự nhiên có thể chia thành hai phần chính sau: Hiệntượng cảm ứng điện từ và hiện tượng tự cảm

Trong phần hiện tượng cảm ứng điện từ nghiên cứu bốn vấn đề: Từ thông, dòngđiện cảm ứng, suất điện động cảm ứng và bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ.Giữa từ thông và dòng điện cảm ứng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, khi từ thôngqua khung dây biến thiên thì trong khung xuất hiện dòng điện cảm ứng Giữa dòngđiện cảm ứng và suất điện động cảm ứng có mối quan hệ với nhau Dòng điện Fuco

là trường hợp riêng của dòng điện cảm ứng Suất điện động cảm ứng xuất hiện trênđoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường là trường hợp riêng của suất điện độngcảm ứng

Trong phần hiện tượng tự cảm nghiên cứu các vấn đề chính: Từ thông riêng củamạch kín, suất điện động tự cảm, năng lượng từ trường của ống dây tự cảm và mật

độ năng lượng từ trong ống dây và ứng dụng của hiện tượng tự cảm

Sau đây là sơ đồ cấu trúc nội dung chương :

Sơ đồ 1.1.Cấu trúc nội dung chương Cảm ứng điện từ

CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

HIỆN TƯỢNG CẢM

ỨNG ĐIỆN TỪ

HIỆN TƯỢNG TỰCẢM

dẫn dẫnchuyểnđộng

2.1.2 Phân tích sơ lược nội dung chương Cảm ứng điện từ

2.1.2.1 Hiện tượng cảm ứng điện từ

Từ thông:

“Đường cảm ứng từ là một đường cong vạch ra trong từ trường sao cho tiếp tuyến tại mọi điểm của nó trùng với phương của vectơ cảm ứng từ tại những điểm

ấy, chiều của đường cảm ứng từ là chiều của vectơ cảm ứng từ”

Xét một diện tích dS đủ nhỏ trong từ trường sao cho vectơ cảm ứng từ qua diện tích ấy

có thể coi như bằng nhau tại mọi điểm Ta đưa ra khái niệm từ thông gứi qua diện tích dS

là đại lượng có giá trị d  BdS , trong đó B là vectơ cảm ứng từ tại một điểm bất kì trên

80

xét, có chiều là chiều dương của pháp tuyến đó, và có độ lớn bằng chính độ lớn của diện

d có thể dương hoặc âm phụ thuộc vào góc  nhọn hoặc tù

Số đường cảm ứng từ vẽ qua diện tích dS n vuông góc với từ trường tỉ lệ với tích

BdS n Như vậy, số đường cảm ứng từ qua dS cũng tỉ lệ với BdS n , tức là tỉ lệ với từ

thông

Nếu muốn tính từ thông qua một diện tích S có kích thước lớn nằm trong một từtrường bất kì, chia S thành các diện tích khá nhỏ dS sao cho trên mỗi phần tử ấyvectơ cảm ứng từ là không đổi Như vậy, từ thông gửi qua diện tích lớn là

thức trên, nếu thay đổi  , B , dS thì từ thông qua dS cũng sẽ thay đổi Trong hệ

SI, đơn vị của cảm ứng từ B là Tesla, đơn vị của S là m2 , lúc đó đơn vị của từ thông

là Wb

+ Định lý Oxtrogradxki – Gauss (O-G) đối với từ trường

“Từ thông gửi qua bất kỳ mặt kín nào cũng bằng không”.

Các công thức (2) và (3) chứng tỏ đường sức của từ trường phải là đường khép kín

Hiện tượng cảm ứng điện từ:

+ Thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ (Thí nghiệm của Faraday)

Khi có chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây thì kim điện kế sẽ chỉ

lệch khỏi vị trí số 0, trong ống dây xuất hiện dòng điện Dòng điện xuất hiện trong

ống dây gọi là dòng điện cảm ứng, và công làm chuyển động điện tích để tạo ra

dòng điện chạy trên ống dây tính cho một đơn vị diện tích được gọi là suất điện động cảm ứng.

Suất điện động cảm ứng này có vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày, củachúng ta

Qua thí nghiệm đó, Faraday đã rút ra những kết luận tổng quát sau:

- Sự biến đổi từ thông qua mạch kín là nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm

ứng trong mạch đó

- Dòng điện cảm ứng ấy chỉ tồn tại trong thời gian từ thông gửi qua mach thay

đổi

- Cường độ dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến đổi từ thông

- Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào từ thông gửi qua mạch tăng hay giảm

Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng khi từ thông qua một khung dây dẫn kín biến thiên thì trong khung dây xuất hiện một dòng điện Và dòng điện được

sản sinh ra gọi là dòng điện cảm ứng

Dòng điện cảm ứng là dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch kín.

Các định luật về hiện tượng cảm ứng điện từ:

+ Định luật cảm ứng điện từ Faraday

Ban đầu, khi phân tích các kết quả thí nghiệm, Faraday đã phát biểu như sau :

Một lực điện động sinh ra bởi cảm ứngkhi từ trường quanh vật dẫn điện thay đổi Độ lớn của lực điện động cảm ứng tỉ lệ thuận với độ thay đổi của từ thông qua vòng mạch điện.

Từ khái niệm từ thông, có thể phát biểu định luật Faraday một cách định lượng:

“Suất điện động cảm ứng luôn bằng về trị số, nhưng trái dấu với tốc độ biến thiên của từ thông gởi qua vòng dây đó”

e c   d

dt

Trong hệ SI, suất điện động có đơn vị là V (vôn), còn tốc độ biến thiên của từ

thông theo thời gian được đo bằng Wb/s

+ Định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng

Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một mạch điện kín có chiều sao cho nó

chống lại sự biến đổi đã sinh ra nó.

Suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động:

Xét thanh dẫn MN có chiều dài l, chuyển động với vận tốc v trong từ trường đều

có cảm ứng từ B ( B v ), khi đó êlectron trong ống MN đang chuyển động trong từ

trường sẽ chịu tác dụng của lực Lorenxơ

Giả sử cảm ứng từ B có chiều đi vào như hình vẽ, lực Lorenxơ sẽ làm electron

chuyển động về phía M Do đó, đầu N thừa electron, đầu M thiếu electron Trong

đoạn MN xuất hiện điện trường E hướng từ N đến M, E gọi là điện trường cảm ứng

Lúc này, electron chịu tác dụng của hai lực, lực điện trường F và lực Lo-ren-xơ F B

Sau một thời gian rất ngắn, hai lực này cân bằng nhau

F B  F  eE  evB  E  vB

Lực lạ ở đây chính là lực Lo-ren-xơ Suất điện động cảm ứng trong mạch xuất

hiện là do lực Lo-ren-xơ gây ra Bỏ qua điện trở của thanh nên ec=UMN=E.l Vậy

theo công thức tính suất điện động cảm ứng của nguồn điện suy ra:

Quy tắc bàn tay phải:

“Đặt bàn tay phải hứng các đường cảm ứng từ, ngón cái choải ra 90 o hướng

theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một

nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương

của nguồn điện đó”.

Dòng điện Phucô (Foucault):

Dòng điện Phucô là dòng điện được sinh ra trong một khối vật dẫn điện khi cho

nó vào trong một từ trường biến đổi theo thời gian hay cho nó chuyển động cắtngang từ trường Dòng điện Phucô là một dòng điện xoáy

Như vậy dòng điện Phucô cũng là dòng điện cảm ứng, theo định luật Len-xơ, nócũng tạo ra một từ trường nhằm chống lại sự biến thiên từ thông đã gây ra nó

Vì khối vật dẫn có điện trở R nhỏ nên cường độ dòng Phucô trong vật dẫ

n Ic=ec/Rthường khá lớn Mặt khác, suất điện động cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến thiên

từ thông, nên nếu vật dẫn được đặt trong từ trường biến đổi càng nhanh thì cường

độ của dòng Phucô càng mạnh

2.1.2.2 Hiện tượng tự cảm

Hiện tượng tự cảm và suất điện động tự cảm:

“Sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch do sự biến thiên của từ thônggây bởi dòng điện ở chính trong mạch đó được gọi là hiện tượng tự cảm Và dòngđiện được sinh ra trong hiện tượng tự cảm gọi là dòng điện tự cảm” Hiện tượng tựcảm xuất hiện trong các mạch điện có dòng một chiều chạy qua hoặc khi ta đóng,ngắt mạch điện, trong mạch điện xoay chiều hiện tượng tự cảm luôn luôn xảy ra

Từ thông riêng của mạch do chính dòng điện trong cuộn dây đó tạo ra Từ thông 

tỉ lệ với cảm ứng từ B do dòng điện trong mạch sinh ra, mà cảm ứng từ B đó lại tỉ lệthuận với cường độ dòng điện của mạch Do đó, từ thông  tỉ lệ với dòng điện I, do đó

có thể đặt:

Trong đó L là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước của mạch điện vàphụ thuộc vào môi trường vật chất mà ta đặt mạch điện vào, được gọi là hệ số tựcảm hay độ tự cảm

Theo định luật Faraday, biểu thức của suất điện động tự cảm là:

e tc   d

dt   dI

dt

Năng lượng từ trường trong ống dây:

Cho một mạch điện gồm một nguồn điện không đổi có suất điện động e mắc nốitiếp cuộn dây có độ tự cảm L với điện trở R và nối với nguồn qua khóa K Giả sửban đầu mạch được đóng kín, trong mạch có dòng điện không đổi I Khi ấy toàn bộ

LI

điện năng do nguồn điện sinh ra đều biến thành nhiệt Điều này là đúng khi trong

mạch có dòng điện không đổi, nhưng không đúng trong lúc đóng hoặc ngắt mạch

Khi đóng mạch dòng điện trong mạch tăng từ 0 đến Trong quá trình ấy, trong mạch

điện xuất hiện dòng điện tự cảm i tc ngược chiều với dòng điện chính i0 do nguồn

phát ra, làm cho dòng điện toàn phần ở trong mạch i i0i tc nhỏ hơn i0 Kết quả là

chỉ có một phần điện năng trong mạch biến thành nhiệt mà thôi Trái lại, khi ngắt

mạch, dòng điện chính giảm đột ngột về 0 Do đó, trong mạch xuất hiên dòng điện

tự cảm, làm cho dòng điện toàn phần trong mạch lớn lên và giảm chậm lại, nhiệt

lượng tỏa ra trong mạch lúc này lớn hơn năng lượng do nguồn sinh ra

Gọi R là điện trở trong toàn mạch, áp dụng định luật Ôhm cho mạch điện trong

quá trình dòng điện đang được thành lập, ta có:

e  e tc  Ri  e  L dt di  Ri  e  Ri  L dt di  e.i.dt  R.i 2 dt  L.i.di

Năng lượng do nguồn điện sinh ra trong khoảng thời gian dt, năng lượng này một

phần tỏa thành nhiệt trong mạch còn một phần được tiềm tàng dưới dạng

năng lượng từ trường dW = Lidi

Vậy, trong cả quá trình thành lập dòng điện, phần năng lượng của nguồn điện

được tiềm tàng dưới dạng năng lượng từ trường là:

Mật độ năng lượng từ trường

Năng lượng từ trường được phân bố trong không gian có từ trường Có thể coi

cuộn dây điện thẳng dài vô hạn mà ta xét ở trên có từ trường được phân bố đều chỉ

trong thể tích của cuộn dây Nếu gọi V là thể tích của cuộn dây thì ta có mật độ

năng lượng từ trường của cuộn dây điện là: