Hướng dẫn học sinh lớp 11 ban cơ bản phân dạng và nắm được phương pháp giải bài tập phần điện tích điện trường

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 3 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 11 BAN CƠ BẢN PHÂN DẠNG VÀ NẮM ĐƯỢC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 3

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 11 BAN CƠ BẢN PHÂN DẠNG VÀ NẮM ĐƯỢC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG.

Người thực hiện: Lê Thị Liên Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc môn: Vật lí

THANH HOÁ NĂM 2021

MỤC LỤC

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 4 2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 4 2.1.1 Cơ sở của việc dạy - học bộ môn: Dạy học là quá trình tác động 2 chiều giữa giáo viên và học sinh, trong đó học sinh là chủ thể của quá trình nhận thức, còn giáo viên là người tổ chức các hoạt động nhận thức cho học sinh Nếu giáo viên có phương pháp tốt thì học sinh sẽ nắm kiến thức một cách dễ dàng và ngược lại.[1] 4 2.1.2 Cơ sở của kiến thức - kỹ năng: 4

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài:

- Từ vị trí của bộ môn vật lí trong cấp học THPT hiện nay:

Môn vật lí cũng như nhiều môn học khác được xem là môn khoa học cơbản, học vật lí càng cần phát triển năng lực tư duy, tính chủ động, độc lập, sángtạo của học sinh để tìm hiểu và lĩnh hội các tri thức khoa học Trong khuôn khổnhà trường phổ thông, các bài tập vật lí thường là những vấn đề không quá phứctạp, có thể giải được bằng những suy luận lôgic, bằng tính toán hoặc thựcnghiệm dựa trên cơ sở những qui tắc vật lí, phương pháp vật lí đã qui định trongchương trình học; bài tập vật lí là một khâu quan trọng trong quá trình dạy vàhọc vật lí

Việc giải bài tập vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơbản của bài giảng, xây dựng, củng cố kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lí thuyết vàothực tiễn, là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, cótác dụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng Vì thế trong giải bài tập vật lí việctìm ra phương án tối ưu nhất để giải nhanh, chính xác, đúng bản chất vật lí làđiều vô cùng quan trọng.[1]

- Đặc trưng của môn vật lí lớp 11 THPT:

Chương trình vật lí lớp 11 THPT bao gồm Điện và quang, hầu như đều là các

kiến thức khá trừu tượng và khó hiểu đối với các em mặc dù các em đã đượchọc dưới cấp THCS, đã thế lí thuyết rất dài, nhiều công thức phức tạp, nhiềuhằng số với các đơn vị rất khó nhớ lại đòi hỏi phải chính xác tuyệt đối Từ đóđòi hỏi người giáo viên dạy bộ môn phải không ngừng nâng cao kiến thức,chuyên môn nghiệp vụ, phải có phương pháp tốt trong ôn tập và kiểm tra.[1]

- Từ thực tế của việc học tập bộ môn:

Nhiều học sinh có ý thức học môn vât lí để thi khối A, A1, nhưng phương phápcòn bị động, đối phó, trông chờ, ỷ lại vào giáo viên

- Từ yêu cầu ngày càng cao của thi cử:

Hiện nay, trong xu thế đổi mới của ngành giáo dục về phương pháp kiểmtra đánh giá kết quả giảng dạy và thi tuyển trắc nghiệm khách quan đã trở thànhphương pháp chủ đạo trong kiểm tra đánh giá chất lượng dạy và học trong nhàtrường THPT Điểm đáng lưu ý là nội dung kiến thức kiểm tra đánh giá tươngđối rộng đòi hỏi học sinh phải học kỹ nắm vững toàn bộ kiến thức của chươngtrình, tránh học tủ học lệch Đối với các kỳ thi ĐH và CĐ, học sinh khôngnhững phải nắm vững kiến thức mà còn đòi hỏi học sinh phản ứng nhanh đốivới các dạng toán, đặc biệt là các dạng toán mang tính chất khảo sát mà các emthường học.[1]

Kết quả bồi dưỡng HSG và học sinh vào các trường ĐH – CĐ:

Trong quá trình giảng dạy bản thân đã không ngừng học hỏi, tích lũy đượcnhiều kinh nghiệm hay để có thể áp dụng trong thực tế Việc bồi dưỡng học sinhgiỏi đã có kết quả nhất định Trong các kỳ thi vào ĐH – CĐ hàng năm cũng cónhiều học sinh đạt điểm cao

1.2 Mục đích nghiên cứu

Tôi nghiên cứu đề tài này nhằm:

+ Giúp học sinh lớp 11 ban cơ bản học tự chọn môn vật lí có thêm đượccác kiến thức và kỹ năng cơ bản trong ôn tập phần “Giao thoa ánh sáng”,giúpcác em ôn luyên lí thuyết, phân dạng bài tập và có các phương pháp tối ưu đểgiải các bài tập phần này

+ Tìm cho mình 1 phương pháp để tạo ra các phương pháp giảng dạy phùhợp với đối tượng học sinh nơi mình công tác, tạo ra không khí hứng thú và lôicuốn nhiều học sinh tham gia giải các bài tập, giúp các em đạt kết quả cao trongcác kỳ thi

+ Được nghe lời nhận xét góp ý từ đồng nghiệp, đồng môn+ Nâng cao chất lượng học tập bộ môn, góp phần nhỏ bé vào côngcuộc CNH – HĐH đất nước

+ Mong muốn được HĐKH các cấp nhận xét, đánh giá, ghi nhận kếtqủa nỗ lực của bản thân giúp cho tôi có nhiều động lực mới hoàn thành tốtnhiệm vụ được giao

Đề tài được sử dụng vào việc:

- Ôn tập chính khóa và ôn thi THPTQG ( chỉ là phụ )

- Ôn thi CĐ – ĐH ( là chính )

- Giáo viên hướng dẫn học sinh ôn tập trên cơ sở: ôn tập lí thuyết, phân dạngbài tập, giải các bài tập mẫu, ra bài tập ôn luyện có đáp án để học sinh tự làm

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

Là học sinh lớp 11B6, 11B9 Trường THPT Yên Định 3

Tham khảo cho học sinh lớp 11 Ban KHTN

+ Một số ít học sinh có năng lực, có nguyện vọng thi vào các trường ĐH, các trường cao đẳng…

+ Số học sinh thực sự học được có ý thức tốt đều đã vào ban KHTN, một số khác vào lớp chọn

+ Số học sinh ban cơ bản học tự chọn vật lí ở 2 lớp 11B6, 11B9 chỉ có:

45% có nhu cầu thực sự: có học lực TB khá quyết tâm học để theo khối

A, A1

30% học để thi tốt nghiệp và theo khối (vì 2 khối này có nhiều ngành nghề để lựa chọn), số này có học lực TB

25% không thể thi khối khác (vì xác định không đậu đại học, cao đẳng sẽ

đi học nghề thì môn vật lí cũng rất cần thiết trong học tâp và xét tuyển sau này),

số này có học lực yếu, ý thức kém

Sách giáo khoa vật lí 11 cơ bản và nâng cao, sách giáo viên, các chuyên đề, đề thi và đáp án hàng năm, tài liệu từ internet…

1.4 Phương pháp nghiên cứu: Thực hiện ôn tập cho học sinh lớp 11

hoặc dạy vào giờ tự chọn

- Phương pháp áp dụng vào việc:

+ Ôn tập chính khóa và ôn thi tốt nghiệp (chỉ là phụ)

+ Ôn thi học sinh giỏi và ôn thi vào đại học – cao đẳng (là chính )

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

2.1.1 Cơ sở của việc dạy - học bộ môn: Dạy học là quá trình tác động 2

chiều giữa giáo viên và học sinh, trong đó học sinh là chủ thể của quá trình nhậnthức, còn giáo viên là người tổ chức các hoạt động nhận thức cho học sinh Nếu giáo viên có phương pháp tốt thì học sinh sẽ nắm kiến thức một cách dễ dàng vàngược lại.[1]

2.1.2 Cơ sở của kiến thức - kỹ năng:

+ Về mặt kiến thức: Sau khi học xong, học sinh phải nhớ được, hiểu được cáckiến thức cơ bản trong chương trình sách giáo khoa Đó là nền tảng vững chắc

để phát triển năng lực cho học sinh ở cấp cao hơn

2.1.2.1: Điện tích, điện trường.

a Có hai loại điện tích:

- Điện tích âm (-) và điện tích dương (+)

b Tương tác tĩnh điện:

+ Hai điện tích cùng dấu: Đẩy nhau;

+ Hai điện tích trái dấu: Hút nhau;

c Định luật Cu - lông:

Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q1; q2 đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi ε là F Fr r 12 ; 21

có:

- Điểm đặt: trên 2 điện tích

- Phương: đường nối 2 điện tích

- Chiều: + Hướng ra xa nhau nếu q1.q2 > 0 (q 1 ; q 2 cùng dấu)

+ Hướng vào nhau nếu q1.q2 < 0 (q 1 ; q 2 trái dấu)

- Biểu diễn:

d Nguyên lý chồng chất lực điện: Giả sử có n điện tích điểm q1, q2,…qn

tác dụng lên điện tích điểm q những lực tương tác tĩnh điện F1, Fn, , Fn thì lực điện tổng hợp do các điện tích điểm trên tác dụng lên điện tích q tuân theo nguyên lý chồng chất lực điện

∑

=+++

= F1 Fn Fn FiF

2.1.2.2 Điện trường, cường độ điện trường.

a Khái niệm điện trường

- Là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác

đặt trong nó

b Cường độ điện trường

Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực

E q F q

q > 0 : F cùng phương, cùng chiều với E

q < 0 : F cùng phương, ngược chiều vớiE

c Đường sức điện - Điện trường đều.

c 1 Khái niệm đường sức điện:

- Khái niệm đường sức điện: Là đường cong do ta

vạch ra trongđiện trường sao cho tại mọi điểm trên

đường cong, vector cường độ điện trường có

phương trùng với tiếp tuyến của đường cong tại

điểm đó, chiều của đường sức là chiều của vector cường độ điện trường

- Đường sức điện do điện tích điểm gây ra:

+ Xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm;

+ Điện tích dương ra xa vô cực;

+ Từ vô cực kết thúc ở điện tích âm

c 2 Điện trường đều

- Định nghĩa: Điện trường đều là điện trường có vector cường độ điện trường

tại mọi điểm bằng nhau cả về phương, chiều và độ lớn

- Đặc điểm: Các đường sức của điện trường đều là những

đường thẳng song song cách đều

d Véctơ cường độ điện trường Er

do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r cĩ: - Điểm đặt: Tại M.

- Phương: đường nối M và Q

- Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0

Hướng vào Q nếu Q <0

.

N m C

- Biểu diễn:

e Nguyên lý chồng chất điện trường: Giả sử cĩ các điện tích q1, q2,

… ,qn gây ra tại M các vector cường độ điện trường E1, En, , En thì vectorcường độ điện trường tổng hợp do các điện tích trên gây ra tuân theo nguyên lýchồng chất điện trường

∑

= + + +

= E1 En En EiE

2.1.2.3 Cơng của lực điện trường Điện thế- Hiệu điện thế

a Cơng của lực điện trường:

* Đặc điểm: Cơng của lực điện tác dụng lên tác dụng lên một điện tích khơng

phụ thuộc vào dạng quỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối củaquỹ đạo (vì lực điện trường là lực thế)

* Biểu thức: A MN = qEd

Trong đĩ, d là hình chiếu của quỹ đạo lên phương của đường sức điện

Chú ý:

- d > 0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức

- d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức

Liên hệ giữa cơng của lực điện và hiệu thế năng của điện tích

A MN = W M - W N

b Điện thế Hiệu điện thế

- Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đạilượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo rathế năng khi đặt tại đó một điện tích q

Cơng thức: VM = A q M∞

- Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khảnăng thực hiện cơng của điện trường khi cĩ 1 điện tích di chuyển giữa 2 điểmđĩ

- Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường cĩ giá trị xác địnhcịn điện thế tại một điểm trong điện trường cĩ giá trị phụ thuộc vào vị trí tachọn làm gốc điện thế.

- Nếu một điện tích dương ban đầu đứng yên, chỉchịu tác dụng của lực điện thì nó sẽ có xu hướng dichuyển về nơi có điện thế thấp (chuyển động cùngchiều điện trường) Ngược lại, lực điện có tác dụnglàm cho điện tích âm di chuyển về nơi có điện thế cao(chuyển động ngược chiều điện trường)

- Trong điện trường, vector cường độ điện trường cĩ hướng từ nơi cĩđiện thế cao sang nơi cĩ điện thế thấp;

* Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế

E =

d U

+ Về kỹ năng: Học sinh biết vận dụng kiến thức đã học để trả lời được các

câu hỏi lí thuyết, vận dụng lí thuyết giải được các bài tập Việc bồi dưỡng các

kiến thức kỹ năng phải dựa trên cơ sở năng lực, trí tuệ của học sinh ở các

mức độ từ đơn giản đến phức tạp Như vậy, việc dạy bài mới trên lớp mới chỉ

cung cấp kiến thức cho học sinh Học sinh muốn cĩ kiến thức, kỹ năng phảiđược thơng qua một quá trình khác: Đĩ là quá trình ơn tập Trong 6 mức độ của

nhận thức, tơi chú ý đến 2 mức độ là: Mức độ vận dụng và mức độ sáng tạo

Mức độ vận dụng là mức độ học sinh cĩ thể vận dụng các kiến thức

cơ bản đã học để giải đươc các dạng BT áp dụng cơng thức thay số và tính tốn

Cịn mức độ sáng tạo yêu cầu học sinh phải biết tổng hợp lại, sắp xếp lại,

thiết kế lại những thơng tin đã cĩ để đưa về các dạng BT cơ bản hoặc bổ sung thơng tin từ các nguồn tài liệu khác để phân thành các dạng BT và nêu các phương pháp giải sao cho phù hợp với các kiến thức đã học.

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

- Việc học tập của học sinh nhằm 2 mục đích: Học để biết và học để thi Nếu

chỉ học để biết thì học sinh chỉ cần “đọc” và “nhớ” Cịn học để thi học sinhphải cĩ kỹ năng cao hơn: Nhớ kiến thức -> Trình bày kiến thức -> Vận dụngkiến thức -> Sáng tạo thêm từ các kiến thức đã cĩ -> Kết quả học tập

- Trong các đề thi THPTQG, ĐH - CĐ Mỗi đề thi thường cĩ một số câu hỏi

khĩ (câu hỏi nâng cao) mà nếu hoc sinh chỉ vận dụng cơng thức SGK thì khơng

thể làm được Ví dụ :Chương Sĩng ánh sáng ở SGK lớp 11 cơ bản cĩ Bài 01

Điện tích Định luật Cu-long; Bài 03 Điện trường và cường độ điện trường Đường sức điện; Bài 04 Cơng của lực điện trường; Bài 05 Điện thế Hiệu điện thế kiến thức lý thuyết chỉ nĩi chung chung, khơng đi sâu vào từng vấn đề

cụ thể nhưng các dạng bài tập đưa ra trong các kỳ thi ĐH và CĐ lại phức tạp.Với chỉ kiến thức SGK thì học sinh ban cơ bản khơng thể nào giải được đề thi

ĐH và CĐ phần này Hơn nữa, “ Điện tích điện trường” với học sinh THPTthật phức tạp trừu tượng bởi nĩ là dạng vật chất tồn tại trong khơng gian màbằng các giác quan con người khơng cảm nhận được Trong quá trình giảng dạytơi nhận thấy học sinh thường chỉ biết làm những bài tập đơn giản thay vào

công thức có sẵn, còn các bài tập yêu cầu phải có khả năng phân tích đề hoặc tưduy sử dụng kiến thức về vecto thì kết quả rất kém Để giúp học sinh có thểnắm được và vận dụng các phương pháp cơ bản để giải các bài tập trong các đề

thi phần: tổng hợp các vecto lực và các vecto cường độ điện trường: “Huớng

dẫn học sinh lớp 11 ban cơ bản phân dạng và nắm được phương pháp giải bài tập phần: “Điện tích điện trường’’ Trong đề tài này, tôi tóm tắt những

phần lý thuyết cơ bản, đưa ra các dạng bài tập và phương pháp giải, bài tập tựluyện nhằm giúp các em ôn tập lí thuyết, phân dạng bài tập và có phương phápgiải các dạng bài tập

2.3 Phân dạng bài tập

2.3.1 DẠNG 1: LỰC TƯƠNG TÁC GIỮA HAI ĐIỆN TÍCH

Phương pháp : Áp dụng định luật Cu – lông.

- Phương , chiều , điểm đặt của lực ( như hình vẽ)

- Độ lớn : F = 21 2

9

.

|

| 10 9

r

q q

ε

- Chiều của lực dựa vào dấu của hai điện tích : hai điện tích cùng dấu : lực đẩy ;hai điện tích trái dấu : lực hút

Ví dụ 1: Hai điện tích điểm bằng nhau được đặt trong không khí cách nhau 10

cm, lực tương tác giữa hai điện tích là 1N Đặt hai điện tích đó vào trong dầu có

ε = 2 cách nhau 10 cm hỏi lực tương tác giữa

q q F

Ví dụ 2 Hai điện tích điểm bằng nhau, đặt trong chân không cách nhau một

khoảng r1 = 2 cm lực tương tác giữa chúng là 1,6.10-4 N

Phương pháp : Dùng nguyên lý chồng chất lực điện.

- Lực tương tác của nhiều điện tích điểm lên một điện tích điểm lên một điện tích điểm khác : →F =F→1+F→2+ +F→n

- Biểu diễn các các lực Fuur 1

Phương pháp:

Cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra có:

+ Điểm đặt: Tại điểm đang xét;

+ Phương: Trùng với đường thẳng nối điện tích Q và điểm đang xét;

+ Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0 và hướng về Q nếu Q < 0;

+ Độ lớn: E = k 2

r

Q

ε , trong đó k = 9.109Nm2C-2.Lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích q đặt trong điện trường: F = q E

Fcó: + Điểm đặt: tại điểm đặt điện tích q;

+ Phương: trùng phương với vector cường độ điện trường E;+Chiều: Cùng chiều với E nếu q > 0 và ngược chiều với Enếu q

<0;

+ Độ lớn: F = q E

Áp dụng nguyên lí chồng chất điện trường : E→ =E→1+E→2+ +E→n

- Biểu diễn uurE1

4.10 9.10 4000( / )

4.10 9.10 25.10 ( / ) 0,12

Ví dụ 2: Tại hai điểm A và B đặt hai điện tích điểm q1 = 20µCvà q2 = -10µC

cách nhau 40 cm trong chân không

a) Tính cường độ điện trường tổng hợp tại trung điểm AB

b) Tìm vị trí cường độ điện trường gây bởi hai điện tích bằng 0 ?