Xây dựng phim thí nghiệm ''đo cảm ứng từ của từ trường trái đất'' và nghiên cứu sử dụng vào dạy học về từ trường ở trường THPT

trờng đại học vinh khoa vật lý ---Xây dựng phim thí nghiệm "Đo cảm ứng từ của từ trờng Trái Đất" và nghiên cứu sử dụng vào dạy học về từ trờng ở trờng THpt Khoá luận tốt nghiệp chuyên

trờng đại học vinh khoa vật lý -

Xây dựng phim thí nghiệm "Đo cảm ứng từ của

từ trờng Trái Đất" và nghiên cứu sử dụng vào

dạy học về từ trờng ở trờng THpt

Khoá luận tốt nghiệp

chuyên ngành: lý luận và phơng pháp dạy học vật lý

Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS Phạm Thị Phú Học viên thực hiện: Hoàng Công Viêng Lớp: 47A - Vật lý

Vinh, 2010

Lời cảm ơn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với cô giáo PGS.TS Phạm Thị Phú,ngời đã tận tình hớng dẫn, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu

và hoàn thành đề tài luận văn này

Xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Vật lý, các giảng viên KhoaVật lý, bạn bè và ngời thân trong thời gian qua đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên,tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận

Vì khóa luận thực hiện trong thời gian ngắn và do năng lực bản thân cònhạn chế nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi sai sót Tôi mong rằng khóa luận này

sẽ nhận đợc nhiều ý kiến đóng góp từ phía các thầy cô giáo và các bạn đồngnghiệp

Vinh, 5/2010

Hoàng Công Viêng

Mục lục

Mở ĐầU

g

tài………

5 2 Mục đích nghiên cứu………

6 3 Đối tợng và phạm vi nghiên cứu……… 6

4 Giả thuyết khoa học……… 6

5 Nhiệm vụ nghiên cứu……… 6

6 Phơng pháp nghiên cứu……… 6

7 Kết quả đạt đợc……… 6

8 Cấu trúc luận văn

7 NộI DUNG Chơng 1 – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph ơng tiện dạy học (PTDH) trong dạy học vật lý ở trờng trung học phổ thông. 1.1 Phơng tiện dạy học vật lý THPT 8

1.1.1 Khái niệm và phân loại

9 1.1.2 Chức năng của phơng tiện dạy học 9

1.1.3 Một số điểm cần lu ý khi sử dụng PTDH

11 1.2 Máy vi tính

12 1.2.1 Chức năng của MVT 12

1.2.2 Sử dụng máy vi tính trong DHVL

13 1.3 Phim học tập

16 1.3.1 Các loại phim học tập 16

1.3.2 Các trờng hợp sử dụng phim học tập 17

1.3.3 Lợi ích của việc sử dụng phim học tập

17 1.3.4 Phơng pháp sử dụng phim học tập 18

1.4 Kết luận chơng 1 20

Chơng 2 – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph Xây dựng video clip thí nghiệm Đo cảm ứng từ của từ tr“Đo cảm ứng từ của từ tr -ờng Trái Đất và sử dụng vào dạy học Vật lý.” và sử dụng vào dạy học Vật lý

2.1 Nội dung của chơng “Từ trờng” – Vật lý 11 – Nâng cao 192.2 Các thí nghiệm, thực hành sử dụng trong ch-

2.5 Xây dựng video clip thí nghiệm “Đo cảm ứng từ của từ

trờng Trái Đất” 382.6 Thiết kế phơng án dạy học với video clip đã xây

dựng

402.7 Kết luận chơng 2 46Chơng 3 – Đánh giá sản phẩm đề tài

3.1 Mục đích đánh

giá

47

3.2 Đối tợng đánh giá 473.3 Nhiệm vụ đánh

giá

47

3.4 Nội dung đánh giá 473.3 Phơng pháp đánh giá 473.4 Kết quả đánh

giá

473.5 Kết luận chơng 3 48

Tài liệu tham khảo 50

- Mỗi thí nghiệm có thể sử dụng nhiều lần, ở nhiều chức năng khác nhau.

Nhng ở nớc ta việc áp dụng phơng tiện dạy học này còn có nhiều hạn chế

do gặp phải những khó khăn sau:

+ Thiết bị thí nghiệm còn thiếu

+ Thiết bị Việt Nam sản xuất không đảm bảo độ chính xác cao đặc biệt làcác thiết bị đo

+ Thí nghiệm khảo sát định lợng chiếm khá nhiều thời gian dẫn đến khônghoàn thành kế hoạch bài học

+ Phòng học bộ môn cha có, triển khai thí nghiệm còn nhiều khó khăn nênvẫn còn đang dạy học chay

Vì thế trong nhng năm gần đây các thiết bị thí nghiệm hiện đại (nh dao

động kí điện tử, máy tính, máy chiếu, máy chiếu vật thể…) đã đ) đã đợc đa vào sửdụng rộng rãi Hầu hết các trờng THPT đều đã có phòng máy chiếu

Và video clip dạy học là một trong những phơng tiện nh thế Ta có thểthấy đợc tầm quan trọng của phơng tiện này:

- Nó có thể xem nh một quyển sách giáo khoa, ta chỉ việc xây dựng mộtlần rồi sau đó chỉ việc đa ra sử dụng

- Nó đảm bảo tính trực quan cao (đáp ứng yêu cầu trong DHVL đã nêu ởtrên)

- Đây là cơ sở cho các bài giảng điện tử

Trong những năm gần đây mạng Internet ở nớc ta phát triển rất mạnh mẽ.Nhu cầu tìm kiếm tài liệu trên mạng của các em học sinh là rất cao Vì thế ta cóthể xây dựng các video clip rồi đa lên mạng để làm tài liệu cho học sinh về nhàhọc là điều rất cần thiết (Các video có thể xây dựng nh: Phim thí nghiệm, video

về các hiện tợng tự nhiên, video một bài học, hay phơng pháp dạy một bài tậpnào đó…) đã đ)

Phim thí nghiệm có tính trực quan rất cao Mà trong bài thí nghiệm “Đo cảm ứng từ của từ trKhảosát từ trờng Trái Đất” và sử dụng vào dạy học Vật lý., do hãng Leybold, Cộng hòa liên bang Đức sản xuất, cóghép nối máy tính việc triển khai gặp nhiều khó khăn, thiết bị khá đắt tiền, nếutiến hành thí nghiệm thì tốn rất nhiều thời gian

Với những lí do trên và với sự giúp đỡ, hớng dẫn của PGS.TS Phạm Thị Phútôi đã chọn đề tài "Xây dựng phim thí nghiệm “Đo cảm ứng từ của từ trĐo cảm ứng từ của từ trờng Trái

Đất” và sử dụng vào dạy học Vật lý và nghiên cứu sử dụng vào dạy học về từ trờng ở trờng THPT” và sử dụng vào dạy học Vật lý

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng phim thí nghiệm "Đo cảm ứng từ của từ trờng Trái Đất" vànghiên cứu DHVL chơng “Đo cảm ứng từ của từ trTừ trờng” và sử dụng vào dạy học Vật lý và chơng “Đo cảm ứng từ của từ trCảm ứng điện từ” và sử dụng vào dạy học Vật lý., Vật lý 11-Nâng cao góp phần nâng cao chất lợng dạy học vật lý ở trờng THPT

3 Giả thuyết khoa học

- Có thể đề xuất một số phơng án dạy học đảm bảo tính khoa học và tính

s phạm với phim thí nghiệm vào dạy học chơng "Từ trờng" và “Đo cảm ứng từ của từ trCảm ứng điệntừ” và sử dụng vào dạy học Vật lý., vật lý 11-nâng cao

- Có thể nâng cao hứng thú học tập cho học sinh, tăng cờng chất lợng dạyhọc khi sử dụng bài thí nghiệm "Xác định thành phần nằm ngang của từ trờngTrái Đất" dạy học chơng “Đo cảm ứng từ của từ trTừ trờng” và sử dụng vào dạy học Vật lý., Vật lý 11 - Nâng cao

4 Đối tợng, phạm vi nghiên cứu

a) Đối tợng:

- Thí nghiệm bài thực hành "Xác định thành phần nằm ngang của từ trờngTrái Đất"

- Phim khoa học và học sinh phổ thông

b) Phạm vi nghiên cứu: chơng “Đo cảm ứng từ của từ trTừ trờng” và sử dụng vào dạy học Vật lý và “Đo cảm ứng từ của từ trCảm ứng điện từ” và sử dụng vào dạy học Vật lý., Vật lý

11-Nâng cao

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu vai trò, chức năng của thí nghiệm

- Tìm hiểu cơ sở lí luận của phim khoa học nh một phơng tiện dạy học

- Tìm hiểu cơ sở lí của phim vào dạy học ở trờng THPT

- Nghiên cứu mục tiêu SGK chơng "Từ trờng", vật lý 11 - nâng cao

- Lắp ráp thí nghiệm với bài thí nghiệm "Khảo sát từ trờng Trái Đất" củahãng Leybold sản xuất So sánh với bộ thí nghiệm “Đo cảm ứng từ của từ trXác định thành phần nằmngang của từ trờng Trái Đất” và sử dụng vào dạy học Vật lý do Việt Nam sản xuất trang bị cho các trờng phổthông

- Xây dựng kịch bản phim, dựng phim

- Thiết kế bài giảng với phim đã xây dựng

- Thực nghiệm s phạm: Thử nghiệm dạy học bài giảng thiết kế ở trờng phổthông khi thực tập s phạm

- Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các phơng án dạy học đã thiết kếvới phim thí nghiệm đã xây dựng

6 Phơng pháp nghiên cứu

- Phơng pháp tra cứu: đọc sách, tìm hiểu các tài liệu liên quan

- Phơng pháp điều tra: thu thập các số liệu, hiện tợng từ đó nêu ra vấn đềcần nghiên cứu, thu thập các ý kiến đánh giá hiệu quả của phơng án đề ra

- Phơng pháp thực nghiệm: dùng các thí nghiệm vật lý

- Phơng pháp thực nghiệm s phạm: để đánh giá hiệu quả của phơng án đềra

- Phơng pháp thống kê: xử lý số liệu

7 Kết quả nghiên cứu

- Lắp ráp tiến hành thành công các thí nghiệm đo cảm ứng từ của từ trờngTrái Đất với bộ thí nghiệm “Đo cảm ứng từ của từ trKhảo sát từ trờng” và sử dụng vào dạy học Vật lý do hãng Leybold CHLB Đức sảnxuất – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph Trang bị cho phong VLĐC – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph Khoa Vật lý, Đại học Vinh và thí nghiệm

“Đo cảm ứng từ của từ trXác định thành phần nằm ngang của từ trờng Trái Đất” và sử dụng vào dạy học Vật lý với bộ thí nghiệm doViệt Nam sản xuất trang bị cho các trờng THPT

- Xây dựng phim thí nghiệm nói trên dài 18 phút 53 giây, dùng làm t liệu

số hóa cho việc thiết kế bài giảng điện tử dạy học nội dung trong chơng trình Vật

NộI DUNG

Chơng 1 Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm PTDH

trong dạy học vật lý ở trờng THPT.

1.1 Phơng tiện dạy học vật lý

1.1.1 Khái niệm và phân loại PTDH

- “Đo cảm ứng từ của từ trPhơng tiện dạy học là phơng tiện vật chất do giáo viên hoặc (và) họcsinh sử dụng dới sự chỉ đạo của giáo viên trong quá trình dạy học, tạo điều kiệncần thiết nhằm đạt đợc mục đích dạy học” và sử dụng vào dạy học Vật lý

Việc phân loại PTDH có thể dựa trên nhiều dấu hiệu và có nhiều cáchphân loại PTDH Vật lý THPT Nếu phân loại theo lịch sử phát triển thì PTDH đ-

ợc chia làm 2 loại:

* Các phơng tiện dạy học truyền thống

Đây là những phơng tiện đợc sử dụng rộng rãi trong dạy học Vật lý ở nớc ta

- Các tại liệu in: sách giáo khoa, sách bài tập, sách hớng dẫn thí nghiệm

và các tài liệu tham khảo khác

- Các vật thật trong đời sống kĩ thuật

* Phơng tiện dạy học hiện đại

Trong những năm gần đây các phơng tiên dạy học hiện đại ngày càng đợc

đ-a và sử dụng rộng rãi trong dạy học Vật lý Đặc biệt việc sử dụng máy tính làmột phơng tiện hỗ trợ trong dạy học hay nh một máy đo vạn năng

Các phơng tiện hiện đại dùng trong dạy học Vật lý nh:

- Phim học tập: đèn chiếu, phim chiếu bóng, phim học tập trên vô tuyếntruyền hình, phim video…) đã đ

- Các phần mềm máy tính mô phỏng, minh họa các hiện tợng vật lý, quátrình vật lý, luyện tập cho học sinh giải bài tập và giải quyết vấn đềtrên máy vi tính hoặc để tiến hành các thí nghiệm hiện đại, trong đómáy tính nh một máy đo, xứ lý kết quả thí nghiệm

Ta nhận thấy rằng các phơng tiện dạy học vật lý là rất đa dạng và phongphú Các thí nghiệm dùng cho thí nghiệm giáo viên và học sinh giữ vị trí hàng

đầu thể hiện đặc thù của vật lý là môn khoa học thực nghiệm Vai trò của chúngkhông hề giảm sút mặc dù các phơng tiện nghe nhìn ngày càng đợc sử dụng rộngrãi

1.1.2 Chức năng của PTDH

Chức năng chủ yếu của PTDH là tạo điều kiện cho học sinh nắm vữngchính xác, sâu sắc kiến thức, phát triển năng lực nhận thức và hình thành nhâncách Để thâu tóm đầy đủ hơn chức năng của PTDH thì ngời ta xét trên nhiều ph-

ơng diện khác nhau: trên cơ sở của các quan điểm của lí luận về PTDH, của líluận dạy học đại cơng, lí luận dạy học bộ môn của tâm lí học học tập

a) Các chức năng của PTDH theo quan điểm của lí luận dạy học

1 PTDH dợc sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học

Quá trình dạy học bao gồm 5 giai đoạn:

- Củng cố kiến thức xuất phát, tạo động cơ học tập, hứng thú học tập

- Hình thành kiến thức, kĩ năng mới

- Củng cố, ôn tập và vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học

- Tổng quát, hệ thống hóa kiến thức, kĩ năng.

- Kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng

* Sử dụng PTDH để củng cố trình độ xuất phát cho học sinh, tạo động cơ học tập và hứng thú nhận thức cho học sinh:

Có thể sử dụng các thí nghiệm đơn giản, có tính chất nghịch lý để tạo tìnhhuống có vấn đề

Tính tò mò của học sinh sẽ đợc khêu gợi khi sử dụng các PTDH để chỉ ra cáchiện tợng, quá trình vật lý mới mẻ mà học sinh không nhìn thấy trong cuộc sốnghằng ngày

* Sử dụng PTDH để hình thành kiến thức kĩ năng mới:

Các PTDH: thiết bị thí nghiệm, mô hình, tranh ảnh, sách giáo khoa, phimkhoa học, phim học tập, phần mềm máy tính…) đã đ ợc sử dụng nhiều để để cung đcấp các cứ liệu thực nghiệm nhằm khái quát hóa hoặc kiểm chứng các định luậtvật lý, moo phỏng các hiện tợng, quá trình vật lý vi mô, đề cập các ứng dụng củacác kiến thức vật lý trong đời sống kĩ thuật

Cần sử dụng các thiết bị thí nghiệm thực hành ngay trong khâu nghiên cứutài liệu mới để tăng cờng hoạt động tự lực và rèn luyện kĩ năng thí nghiệm củahọc sinh

* Sử dụng PTDH có thể đợc sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng

cố (ôn tập đào sâu, mở rộng, hệ thống hóa) kiến thức, kĩ năng của học sinh:

Cần sử dụng các phơng tiện dạy học: các dụng cụ thí nghiệm dơn giản,cácthiết bị thí nghiệm thực hành, các mô hình, các chơng trình phần mềm máy tính,các chơng trình ôn tập trên vô tuyến truyền hình cha đợc sử dụng khi nghên cứutài liệu mới

Các vật thật trong đời sống cũng có thể dùng nh sự vận dụng các kiến thức

2 PTDH góp phần phát triển năng lực nhận thức cho học sinh

Đợc thể hiện rõ nhất trong việc tổ chức cho học sinh tiến hành các thínghiệm với các thiết bị thí nghiệm thức hành Học sinh phải thực hiện một loạtcác hoạt động trí tuệ - thực tiễn nh: lập phơng án, kế hoạch thí nghiệm, vẽ sơ đồthí nghiệm, thu nhận và xử lý kết quả thí nghiệm (bằng số và bằng đồ thị), tínhtoán sai số, xét nguyên nhân của sai số Góp phần hình thành phẩm chất củanhân cách học sinh

3 PTDH đem lại hiểu quả về mặt xúc cảm

Việc sử dụng các PTDH (thiết bị thí nghiệm, mô hình, tranh ảnh, phimvideo, phần mềm máy tính…) đã đ) đem lại hiểu quả về mặt xúc cảm, do có những

đặc điểm bề ngoài (hình dạng, màu sắc), bố trí đẹp về mặt thẩm mỹ, cách thứcgây tác động đến học sinh (tiếng động, màu sắc), do các hiện tợng, quá trình vật

lý đang diễn ra trái với dự đoán của học sinh hoặc học sinh không nhìn thấyhằng ngày

4 Nhiều PTDH hợp thức hóa đợc quá trình lĩnh hội kiến thức của học sinhnh: mô hình tháo lắp, máy tính đợc sử dụng nh các thiết bị thu nhận và xử lý cáckết quả thí nghiệm…) đã đ

5 PTDH cũng góp phần vào việc phát triển tối u nhân cách từng học sinh

Sử dụng PTDH để phân hóa học sinh thông qua việc lựa chọn các PTDH,việc đặt ra các nhiệm vụ khác nhau cho các loại đối tợng học sinh tiến hành cácthí nghiệm, khi làm việc với SGK, việc giúp đỡ học sinh yếu nhiều hơn trong quátrình học sinh làm thí nghiệm, giải bài tập, giải quyết vấn đề học tập trên máy vitính

b) Theo quan điểm của tâm lý học tập

Theo tâm lý học học tâp thì hoạt động nhận thức của học sinh có thể diễn ratrên các bình diện khác nhau: bình diện hành động đối tợng – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph thực tiễn, bìnhdiện trực quan trực tiếp, bình diện trực quan gián tiếp và bình diện nhận thứckhái niệm – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph ngôn ngữ, trong đó vai trò của ngôn ngữ tăng dần và vai trò trựcquan giảm dần

Ta thấy rằng: việc sử dụng PTDH tạo điều kiện cho quá trình nhận thức củahọc sinh trên tất cả các bình diện khác nhau, đặc biệt là trên bình diện trực quangián tiếp

Hành động đối tợng - thực

tiễn

- Các thí nghiệm trực diện của học sinh

Trực quan trực tiếp - Các vật thật, các ảnh chụp

- Các thí nghiệm biểu diện của giáo viên

- Phim học tập quay các cảnh thậtTrực quan gián tiếp - Các thí nghiệm mô hình

- Các phim mô phỏng

- Các phần mềm máy tính mô phỏng các hiện tợng quá trình vật lý

- Các mô hình vật chất

- Các hình vẽ sô đồNhận thức khái niệm –

ngôn ngữ

- Tài liệu in

- Các phần mềm máy tính dùng cho việc ôn tập

1 Bình diện trực quan trực quan trực tiếp

PTDH tạo điều kiện cho quá trình hoạt động nhận thức của học sinh trênbình diện này, nghĩa là trên cơ sở tri giác trực tiếp các sự kiện cảm tính – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph cụthể Việc sử dụng các vật thật trong đời sống và trong kĩ thuật, các bức ảnh chụp,phim học tập quay các ảnh thật, các thí nghiệm biểu diễn của giáo viên gây hiệuquả đối với hoạt động nhận thức của học sinh trên bình diện này

2 Bình diện trực quan gián tiếp

Đây là bình diện cao hơn, PTDH cũng tạo điều kiện cho hoạt đọng nhậnthức của học sinh trên bình diện này

Nghĩa là dự vào những biểu tợng về các sự kiện cảm tính – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph cụ thể mà họcsinh đã tri giác trớc đó hoặc dựa trên sự trừu tợng hóa các sự kiện này Các thínghiệm mô hình, các phim mô phỏng, các phần mềm máy tính mô phỏng cáchiện tợng quá trình vật lý, các mô hình vật chất, các hình vẽ, sơ đồ trong sáchgiáo khoa, trên giấy là sự trừu tợng hóa các sự kiện cảm tính – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph cụ thể, tạo điềukiện cho hoạt động nhận thức của học sinh trên bình diện này

3 Bình diện hành động đối tợng – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph thực tiễn

PTDH (đặc biệt là các thiết bị thí nghiệm trự diện dùng cho thí nghiệmcủa học sinh) tạo điều kiện cho học sinh trong quá trình làm việc trực tiếp vớichúng tiến hành các hoạt động trí tuệ - thực tiễn trên bình diện này

4 Bình diện nhận thức khái niệm – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph ngôn ngữ

PTDH (sách giáo khoa, sách bài tập, các phần mềm máy tính dùng choviệc ôn tập …) đã đ) cũng tạo điều kiện cho học sinh hoạt động nhận thức trên bìnhdiện này, nghĩa là hoạt động nhận thức đợc tiến hành trên cơ sở các khái niệm,các kết luận tổng quát

Học sinh chỉ có thể nắm vững sâu sắc, chính xác, bền vững và vận dụng

đ-ợc các kiến thức, nếu nh trong quá trình học tập, hoạt động nhận thức của họcsinh diễn ra trên nhiều bình diện khác nhau Trong quá trình học tập, hoạt độngnhận thức của học sinh trên các bình diện khác nhau diễn ra không theo mộttrình tự cứng nhắc mà thâm nhập vào nhau

Thực tiễn dạy học vật lý ở trờng phổ phông hiện nay cho thấy: hoạt độngnhận thức của học sinh thờng chi trên bình diện nhận thức khái niệm – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph ngônngữ hoặc diễn ra quá nhanh đến bình diện này Các bình diện thấp hơn của hoạt

động nhận thức của học sinh cha đợc đa vào hoặc đa vào nhng quá ít Tiềm năngcủa TDH trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh cha đợc khaithác đầy đủ

1.1.3 Một số điểm cần lu ý khi sử dụng PTDH

Để nâng cao hiểu quả sử dụng PTDH cần lu ý một số điểm sau:

* Đúng lúc

- Đa PTDH vào lúc cần thiết, lúc học sinh muốn đợc quan sát, lúc tâm lý họcsinh chuẩn bị đợc sẵn sàng nhờ trớc đó giáo viên đã dẫn dắt

- PTDH đợc đa vào đúng lúc nội dung và phơng pháp của bài giảng

- PTDH trớc khi đợc đa ra phải cất dấu để không làm phân tán t tởng của họcsinh khi học bài

* Đúng chỗ

- Bố trí thí nghiệm sao cho toàn bộ lớp có thể quan sát đợc rõ ràng, giúp họcsinh có thể dùng đợc nhiều giác quan để tiếp thu bài giảng một cách đồng đều ởmọi vị trí trong lớp

- Vị trí trình bày PTDH phải đảm bảo yêu cầu chung và riêng của nó về

ph-ơng tiện chiếu sáng, thông gió và yêu cầu kĩ thuật riêng biệt

- Bố trí chỗ cất giấu trớc và sau khi làm để không làm phân tán t tởng của họcsinh

* Đủ cờng độ

- Từng loại phơng tiện đợc sử dụng có mức độ khác nhau Nếu kéo dài việctrình diễn PTDH hoặc dùng lặp lại một PTDH nhiều lần trong một bài giảng thìhiểu quả của nó sẽ giảm sút

- Trong khi dạy học, cần sử dụng nhiều hình thức làm việc khác nhau, nhờ đó

có thể lôi cuốn học sinh vào những điều mới lạ, hấp dẫn làm cho họ duy trì đợc

sự chú ý theo dõi nghe giảng ở mức độ cao

1.2 Máy vi tính

Với việc công nghệ thông tin phát triển, máy tính đã trở thành một phầnkhông thể thiếu đợc trong thời đại ngày nay Máy vi tính đã có mặt trên hầu hếtcác lĩnh vực của đời sống: trong sản xuất kinh doanh, nghiên cứu khoa học, tronggiáo dục, vui chơi giải trí …) đã đChúng ta có thể thấy đợc tầm quan trọng của máy vitính

Chiếc máy tính đầu tiên ra đời năm 1941 Trong quá trình phát triển, máytính dã trải qua 4 thế hệ Thế hệ đầu của máy tính hoạt động dựa trên hoạt độngcủa rơ le điện cơ, thế hệ thứ hai dựa trên đèn điện tử, thế hệ thứ ba dựa trên đènbán dẫn Đến thế hệ tứ t hoạt động dựa trên hoạt động của các vi mạch bán dẫn.Mỗi khi chuyển sang thế hệ mới tính năng của máy tính lại đợc tăng lên, đặc biệt

là nâng cao tốc đọ tính và bộ nhớ Đồng thời máy tính cũng giảm nhỏ về kích

th-ớc, khối lợng và giá tiền Đến nay máy tính đã rất gọn nhẹ và có tốc độ tính rấtcao (hiện nay máy tính có tốc độ lên tới hơn 700MHz), kích thớc bộ nhớ rất nhỏnhng dung lợng rất lớn (trên 256MB) Vì vậy máy tính ngày nay gọi là máy vitính (Microcomputer)

1.2.1 Các chức năng cơ bản của MVT

Máy vi tính đợc sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực của đời sống vì nó

có nhiều chức năng u việt sau:

- MVT là thiết bị có thể tạo nên, lu trữ trong máy và hiển thị lại trên màn hìnhmột khối lợng thông tin vô cùng lớn Việc lu trữ và tìm kiếm thông tin trên MVTcũng rất đơn giản, nhanh chóng, chính xác Hơn nữa việc trao đổi thông tin đợctực hiện một cách dễ dàng dựa vào mạng Internet

- MVT có khả năng tính toán và xử lý cực nhanh Với khối lợng vô cùng lớncác phép tính với độ chính xác cao mà các máy tính hiện tại không bao giờ thựchiện đợc Vì thế MVT có thể đợc sử dụng nh là một công cụ để tính toán với độchính xác cao và rất nhanh chóng

- MVT có thể biến đổi một cách nhanh chóng, chính xác các dữ liệu đã thuthập đợc, cho ra các kết quả đợc hiển thị dới dạng chuẩn nh: bảng, biểu đồ, đồthị …) đã đ, tạo điều kiện cho việc nghiên cứu

- MVT có thể ghép nối với các thiết bị khác để tạo thành một thiết bị mới cóchất lợng cao hơn thiết bị cũ Chức năng này đợc sử dụng trong việc nghiên cứukhoa học, sản xuất ở các nớc phát triển

- Nhờ các phần mềm cài đặt trong MVT có thể điều khiển hoàn toàn tự độngcác quá trình theo chơng trình đã đặt sẵn

1.2.2 Sử dụng MVT trong dạy học vật lý

Hiện nay MVT đã đợc đa vào sử dụng rộng rãi trong dạy học ở trờng phổthông đặc biệt là trong dạy học vật lý MVT đợc sử dụng trong dạy học vật vật lýchủ yếu trong các lĩnh quan trọng sau:

- Mô phỏng các đối tợng vật lý

- Hỗ trợ việc xây dựng các mô hình

- Hỗ trợ các thí ngiệm vật lý

- Hỗ trợ cho việc phân tích băng video ghi các quá trình vật lý thực

Do MVT là thiết bị đa phơng tiện có thể ghép nối với các thiết bị hiện đạikhác trong nghiên cứu vật lý và có tính năng hết sức u việt trong việc thu thập dữliệu, xử lý dữ liệu cũng nh trình bày các kết quả x lý một cách tự động và cực kìnhanh chóng, chính xác nên đợc sử dụng rất thành công trong lĩnh vực nêu trên,góp phần giải quyết những khó khăn mà các phơng tiện trớc nó không giải quyết

đợc trọn vẹn

a) Sử dụng MVT trong việc mô phỏng các đối tợng nghiên cứu của vật lý

Việc mô phỏng các hiện tợng quá trình vật lý nhờ MVT theo quan điểmcủa tâm lý học hiện đại là một phơng pháp dạy học Đợc thực hiện nhờ cácnhiệm vụ sau:

- Mô phỏng minh họa một cách trực quan và chính xác các hiện tợng, quátrình vật lý

Các hiện tợng trong tự nhiên không phải khi nào cũng đều dễ quan sát Cónhững quá trình xảy ra trong tự nhiên không thể quan sát bằng mắt thờng để xác

định các đạ lợng cần thiết vì diễn biến của quá trình xảy ra quá nhanh hoặc quáchậm Điều đó gây khó khăn cho việc tìm ra quy kuaatj của chúng Các quá trìnhnh: chuyển động rơi, chuyển động ném ngang của vật, dao động điều hòa, dao

động điện, quá trình phân rã hạt nhân, phóng xạ…) đã đ Vì vậy phải sử dụng MVT đểmô phỏng các quá trình đó, nghĩa là làm cho các quá trình đó nhanh lên haychậm đi, dừng lại từng giai đoạn để nghiên cứu dễ dàng

- Mô phỏng các hiện tợng, quá trình vật lý qua đó tìm ra kiến thức mớiMVT có thể tạo điều kiện để đi sâu vào và tim ra các mối quan hệ có tínhquy luật của các hiện tợng và quá trình vật lý Do MVT có chức năng u việttrong việc tính toán và xử lý số liệu Nhờ đó mà tạo ra các khả năng mới trongtính toán: khả năng rút ngắn thời gian tính toán, thời gian tim ra lời giải Nhờ các

phần mềm (Turbo Passcan, Exel…) đã đ) giúp giáo viên và học sinh tính toán mộtcách nhanh chóng và tơng đối mỹ mãn các tính toán lý thuyết Thêm vào đóMVT còn có thể hiển thị các kết quả tính toán, xử lý số liệu dới nhiều dạng trựcquan khác nhau, tạo điều kiện cho học sinh dễ phát hiện ra các mối quan hệ chứa

đã thu thập trong quá trình nghiên cứu là việc hết sức cần thiết

Các bớc trong việc xây dựng mô hình toán học nhờ MVT:

- Quan sát hiện tợng, quá trình vật lý cần nghiên cứu

Quan sát tỉ mỉ hiện tợng, quá trình cần khảo sát và tiến hành các phép đo,thu thập số liệu, biểu thị số liệu dới dạng bảng hay đồ thị Cần phải tiến hànhnhiều lần để cho kết quả chính xác

- Đa ra giả thiết về các mối liên hệ có tính quy luật của các đại l ợng vật lýtrong hiện tợng và quá trinh đó

- Kiểm tra giả thiết (mô hình toán học)

Sau khi đa ra giả thiết (mô hình) việc kiểm tra giả thiết là đúng hay sai là

điều khó khăn, không dễ dàng gì

Tuy nhiên, hiện nay khó khăn đó có thể đợc giải quyết với sự giúp đỡ củaMVT và các phần mềm Nhờ MVT việc tính toán đối chiếu kết quả tính toán vớicác kết quả quan sát trong thực nghiệm có thể tiến hành dễ dàng

c) Sử dụng MVT hỗ trợ các thí nghiệm vật lý

Ngày nay khoa học kĩ thuật phát triển, các thiết bị thí nghiệm hiện đại đã

đợc đa vào sử dụng trong dạ học vật lý Đặc biệt là các thiết bị có ghép nối máytính, mà ở đây MVT đợc xem nh là một máy đo vạn năng

Để hỗ trợ các thí nghiệm vật lý thì máy tính cần đợc ghép nối với các thiết

bị thí nghiệm Sơ đồ ghép nối theo nguyên tắc sau:

Mỏy tớnh cú phần mềm xử

lý số liệu

Màn hỡnh hiện thị (Monitor)

Thiết bị ghộp tương thớch (Interface)

Đối

tượng

đo

Bộ cảm biến (Senser)

Theo sơ đồ này, việc thu thập các số liệu về đối tợng nghiên cứu đợc đảmnhiệm qua bộ phận có tên là “Đo cảm ứng từ của từ trbộ cảm biến” và sử dụng vào dạy học Vật lý Nguyên tắc làm việc của bộ cảmbiến này nh sau: trong bộ cảm biến các tơng tác của đối tợng đo lên bộ cảm biếndới các dạng khác nhau nh cơ, nhiệt, điện, từ, quan,…) đã đ đều đợc chuyển thành tínhiệu điện Mỗi bộ phận cảm biến có một chức năng riêng Vì vậy với một phép

đo khác nhau mà ngời ta dùng các bộ cảm biến khác nhau Ví dụ: để đo lực tadùng bộ cảm biến lực (Force Sensor); để xác định vị trí và thời điểm tơng ứngcủa vật ngời ta dùng bộ cảm biến chuyển động (Motion Sensor); để xác địnhhiệu điện thế giữa hai điểm ngời ta dùng bộ cảm biến

Sau khi tín hiệu điện đợc hình thành tại bộ cảm biến nó sẽ đợc chuyển quadây dẫn đến bộ phận tiếp theo trong hệ thống có tên là “Đo cảm ứng từ của từ trthiết bị ghép tơng thích” và sử dụng vào dạy học Vật lý Tại đây tín hiệu sẽ đợc số hóa một cách hợp lý để đa vào MVT Các tín hiệu đợc

số hóa này coi là cơ sở dữ liệu và có thể lu trữ lâu dài trong MVT Đối vớ việc sốhóa tín hiệu từ bộ cảm biến chuyển tới, ngời ta thờng chế tạo một bộ ghép tơngthích có thể số hóa nhiều tín hiệu điện của nhiều loại bộ cảm biến nh: chuyển

động, gia tốc, lực, áp suất, nhiệt độ, âm, ánh sáng, điện…) đã đ Các bộ ghép tơng thíchnày có thể đợc lắp vào trong MVT hoặc ở ngoài

Để các bộ tơng thích này có thể hoạt động sau khi đã ghép với MVT, cầnphải có một phần mềm cài đặt Phần mềm này đợc cung cấp lèm theo bộ ghép t-

ơng thích

Sau khi tín hiệu đã đợc số hóa, có thể sử dụng MVT đã cài đặt phần mềmthích hợp để tính toán, xử lý theo mục đích nghiên cứu Ví dụ nh vẽ đồ thị biểudiễn sự phụ thuộc của các đại lợng và xử lý tính toán

Nh vậy, sau khi đã tính toán xử lý xong, tất cả các kết quả đều có thể hiệnthị dới dạng số, biểu bảng, đồ thị trên màn hình MVT hoặc in ra giấy hoặc lu trữlại trong MVT

Sử dụng MVT hỗ trợ các thiết bị thí nghiệm vật lý đòi hỏi các thiết bị thínghiệm khá đắt tiền nên hiện nay các thiết bị này mới đợc trạng bi ở một số ít tr-ờng THPT ở nớc ta

d) Sử dụng MVT hỗ trợ việc phân tích băng video ghi các quá trình vật lý thực.

ảnh 1: Bộ thí nghiệm khảo sát từ tr ờng Trái Đất có ghép nối máy tính do

hãng Leybold sản xuất

Một trong những ứng dụng hết sức quan trọng của MVT trong dạy học vật

lý là hỗ trợ cho việc phân tích băng video ghi các hiện tợng quá trình vật lý cầnnghiên cứu

Các giai đoạn sử dụng MVT để hỗ trợ việc sử dụng các băng ghi hìnhtrong nghiên cứu các quá trình vật lý:

- Quan sát quá trình vật lý cần nghiên cứu

Các quá trình vật lý đợc quay lại đợc đa vào MVT để nghiên cứu một cách

tỉ mỷ Nhờ các chức năng của phần mêm trong MVT, trớc hết ta có thể cho hìnhchuyển động thực, sau đố có thể cho nó chuyển động chậm lại, hoặc nhanh lênchuyển động từng giai đoạn có thể đứng yên tùy theo mục đích nghiên cứu

- Xác định tọa độ tơng ứng của vật chuyển động

Nhờ phần mềm ta có thể đặt trục tọa độ một cách thích hợp vào màn hìnhtrong đó đang có hình ảnh của quá trình chuyển động cần nghiên cứu Có thểdùng chuột để xác định tọa độ và thời điểm tơng ứng của vật

- Lập bảng số liệu về quan hệ giữa tọa độ và thời gian chuyển động

Số liệu quan trong nhất khi xét chuyển động của vật là bảng số liệu về mốiquan hệ giữa tọa độ (x) và thời gian (t), đồng thời với việc vẽ đồ thị tơng ứng nhờphần mềm đã cài đặt

- Phân tích, xử lý số liệu và trình bày kết quả của việc phân tích, xử lý này

Dự vào bảng số liệu cũng nh đồ thị về tọa độ và thời gian, ngời nghiên cứu

sẽ dự đoán xem liệu quá trình vật lý đang nghiên cứu tuân theo các quy luật nào.Tất cả việc phân tích xử lý đều đợc thực hiện bởi phần mềm Và các kết quả này

đợc trình bày một cách chính xác đẹp đẽ trên màn hình dới dạng đồ thị hay bảng

- Rút ra các quy luật của quá trình nghiên cứu

Là một trong những mục đích quan trọng nhất của quá trình nghiên cứu

1.3 Phim học tập

1.3.1 Các loại phim học tập

Phim học tập đợc sử dụng trong dạy học vật lý gồm:

a) Phim đèn chiếu: về đối tợng của vật lý học, về các phơng pháp đo trong

vật lý, “Đo cảm ứng từ của từ trcác loại động cơ nhiệt” và sử dụng vào dạy học Vật lý., về sản xuất và truyền tải điện năng, về cầu vòng

và các ứng dụng của vật lý hạt nhân, “Đo cảm ứng từ của từ trthiên văn và du hành vũ trụ” và sử dụng vào dạy học Vật lý

b) Phim chiếu bóng bao gồm phim quay các cảnh thật và phim hoạt hình:

phim về buồng sơng Uynxon, về cuyển động Braono, về sự dẫn điện trong chấtbán dẫn…) đã đ

c) Phim vô tuyến truyền hình: về dao động cơ học, về cảm ứng điện từ, về

sóng cơ học, về sóng điện từ,…) đã đ

d) Phim video

Trong những năm gần đây, việc sử dụng các băng video trong dạy học vật

lý ngày càng rộng rãi

- Việc sử dụng máy phát băng hình hoặc máy thu băng hình dễ dàng hơn

so với việc sử dụng máy quay phim nhựa, giá thành cuốn băng hoặc đĩa củng rẻhơn Vì vậy giáo viên có thể tự quay băng hình hoặc tự sao băng hoặc ghi ra đĩaCD

- MVT đã đợc trang bị cho các trờng phổ thông, nội dung của các cuốnbăng hoặc đĩa CD ghi hình các quá trình vật lý thực cũng có thể đợc phân tíchnhờ một số thiết bị ghép nối với MVT và phần mềm tơng ứng Nh vậy ta có thểcho hình đứng yên nên các giai đoạn trong hiện tợng vật lý có thể dùng lại ở bấtkì thời điểm nào, tạo điều kiện cho học sing quan sát dễ dàng hơn

1.3.2 Các trờng hợp sử dụng phim học tập

- Khi nghiên cứu các đề tài không thể làm thí nghiệm do các thiết bị thínghiệm quá cồng kềnh, phức tạp đắt tiền, không an toàn (thí nghiệm Stecno vềchuyển động của các phân tử khí, thí nghiệm Miliken xác định điện tích nguyên

tố, các thí nghiệm về tia X, thí nghiệm về từ trờng Trái Đất của hạnh Leybold…) đã đ)

- Khi nghiên cứu các đối tợng vật lý không thể quan sát đo đạc trực tiếp

đ-ợc do chúng quá nhỏ hoặc chúng quá to (khi nghiên cứu câu trúc của các chất,nghiên cứu về sự truyền âm )

- Khi nghiên cứu các quá trình vật lý xảy ra quá nhanh hoặc quá chậm.Những trờng hợp này có thể sử dụng phim video đã đợc quay và co chúng chạyvới tốc độ mong muốn (VD: sự biến dạng của 2 quả cầu do va chạm đàn hồi, sựrơi tự do, hiện tợng khuếch tán trong vật rắn…) đã đ)

- Khi ngiên cứu những hiện tợng xảy ra ở những nơi, nhữn thời điểmkhông thể quan sát đợc trực tiếp (VD: trong các động cơ, sự hình thành dảiPlasma…) đã đ)

- Khi nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật của vật lý (nguyên tắc hoạt động,câu tạo của máy đo, các máy phức tạp, các dây chuyền sản xuất, nguyên tắc hoạt

động của nhà máy thủy điện, nhà máy điện nguyên tử…) đã đ)

- Phim học tập còn đợc sử dụng khi trình bày lịch sử phát triwwnr của mộtvấn đề vật lý, một phát minh khoa học và sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật…) đã đ

1.3.3 Lợi ích của việc sử dụng phim học tập

- Phim học tập thu nhận thế giớ tự nhiên vào lớp học, xóa bỏ những hạnhẹp về không gian của lớp học và về mặt thời gian của giờ học

- Học sinh có thể quan sát với tốc độ mong muốn hoặc có thể dừng lại khimong muốn, để học sinh quan sát rõ ràng các hiện tợng, các quá trình vật lý đã

đợc phóng đại thu nhỏ, làm cho học sinh có những biểu tợng đúng đắn về chúng

- Việc sử dụng khả năng của sự đồ họa, kết hợp hài hòa với các tín hiệu

âm thanh và sự thuyết minh phm không những tạo ở học sinh những biểu tợng tốthơn về đối tợng nghiên cứu mà còn làm tăng trực quan và hiệu quả xúc cảm củaPTDH

- Phim học tập có thể sử dụng trong tất cả các quá trình của quá trình dạyhọc (tạo động cơ học tập, đề xuất vấn đề nghiên cứu, nghiên cứu kiến thức mới,củng cố), ở lớp học và ngoài lớp học, trong và ngoài giờ học chính khóa

1.3.4 Phơng pháp sử dụng phim học tập trong dạy học vật lý

a) Giáo viên cần căn cứ vào mục đích sử dụng, nội dung cuốn phim để

định ra biện pháp s phạm thích hợp nhằm làm tăng hiệu quả của cuốn phim đốivới học sinh

b) Các giai đoạn làm việc chủ yếu của giáo viên với phim học tập:

- Đặt kế hoạch sử dụng phim trong kế hoạch dạy học (sử dụng lúc nào?Nhằm đạt đợc mục đích gì?)

- Các công việc chuẩn bi của học sinh trớc khi sử dụng phim

Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ ôn tập ở nhà những kiến thức cầnthiết để hiêu đợc nội dung phim Nêu đợc mục đích sử dụng phim

Trớc khi chiếu phim, để định hớng sự chú ý của học sinh vào nội dung củacuốn phim, giáo viên cần giao những nhiệm vụ cho học sinh hoàn thành sau khixem phim

- trong khi học sinh xem phim, giáo viên cần quan sát để đa ra những gợi

ý nhỏ để hớng sự chú ý của học sinh vào nội dung của phim

- Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phim học tập

Sau khi cho học sinh xem phim cần cho học sinh giải lao ngắn để học sinh

có thể suy nghĩ lại những cái đã xem, đã nghe

Việc đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phim có thể ngay sau khi chiếuphim hoặc ở các giờ học sau

Hiệu quả sử dụng phim cần đợc đánh giá thông qua sự trả lời của học sinhqua các câu hỏi nêu ra lúc đầu

1.4 Kết luận chơng 1

Trong chơng này tôi đã trình bày cơ sở khoa học của việc sử dụng phim thínghiệm vào dạy học Vật lý nh một phơng tiện trực quan ở trơng phổ thông

Đây là cơ sở khoa học để tôi xây dựng phim thí nghiệm “Đo cảm ứng từ của từ trĐo cảm ứng từ của từ trờng Trái Đất” và sử dụng vào dạy học Vật lý và đề xuất phơng án sử dụng vào dạy học Vật lý ở trờng phổ thông.

Chơng 2 Xây dựng phim thí nghiệm

“Đo cảm ứng từ của từ trờng trái đất”

và sử dụng Vào dạy học

2.1 Nội dung của chơng Từ tr“Đo cảm ứng từ của từ tr ờng , Vật lý 11 ” và sử dụng vào dạy học Vật lý – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph Nâng cao

Trong chơng này trình bày những vấn đề về lực từ tác dụng lên một đoạndây mang dòng điện thẳng, lực từ tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động(lực Lo-ren-xơ), quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực từ, từ trờng của dòng

điện thẳng, dòng điện tròn, dòng điện trong ống dây và các quy tắc xác địnhchiều của các đờng sức từ trong các trờng hợp trên

Ta có thể trực quan hóa nội dung của chơng bằng grap 1

2.2 Các thí nghiệm, thực hành dùng trong chơng

a) Các thí nghiệm trong chơng

- Thí nghiệm Ơ-xtet về tơng tác giữa nam châm và dòng điện

- Thí nghiệm về từ phổ của nam châm và dòng điện

- Thí nghiệm về xác định phơng, chiều của lực từ

- Thí nghiệm khảo sát định luật Am-pe

- Thí nghiệm về tơng tác của hai dòng điện

- Thí nghiệm về chuyển động của electron trong từ trờng

- Thí nghiệm khảo sát chuyển động của khung dây trong từ trờng

b) Bài thực hành của chơng

Bài thực hành: Xác định thành phần nằm ngang của từ trờng Trái Đất

2.3 Từ trờng Trái Đất

Đây là nội dung hoàn toàn mới của Vật lý 11, chơng trình Nâng cao

2.3.1 Các đơn vị kiến thức của bài học

Định luật AmpeLực Lo-ren-xơ

Dây dẫn mang dòng điệnChất sắt từ

Từ tr ờng Trái Đất

Sơ đồ 1: Cấu trúc lôgic ch ơng “Đo cảm ứng từ của từ trTừ tr ờng” và sử dụng vào dạy học Vật lý., Vật lý 11 - Nâng cao

a) Độ từ thiên

Các đờng sức từ của từ trờng Trái Đất nằm trên mặt đất gọi là kinh tuyếntừ

Ta biết rằng kim nam châm của la bàn không chỉ đúng mà lệch khỏi

ph-ơng Bắc – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph Nam địa lý Điều đó chứng tỏ kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lýkhông hoàn toàn trùng nhau

Góc lệch giữa kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lý gọi là độ từ thiên (haygóc từ thiên), kí hiệu là D

Quy ớc: độ từ thiên ứng với cực Bắc của kim la bàn lệch sang Đông là độ

từ thiên dơng, ngợc là độ từ thiên âm

ở Việt Nam, độ từ thiên rất nhỏ và có giá trị âm Các giá trị đo đợc vài nơi

nh sau: Vinh (Nghệ An) 0 0 12 '

âm

Trên Trái Đất có hai nơi, tại đó giá trị của độ từ khuynh lớn nhất và bằng

900 ở những nơi này kim nam châm vuông góc với mặt đất Hai nơi đó là hai cực

từ Đó chính là căn cứ để xác định các cực của Trái Đất

ở Việt Nam độ từ khuynh tại một vài nơi có giá trị nh sau: Vĩnh Linh(Quảng Trị) I=18022’; Đông Văn (Hà Giang) I=31052’; tại Cà Mau I=0 tức làkim nam châm nằm song song với mặt đất

c) Các cực từ của Trái Đất

Trái Đất có hai địa cực là Bắc cực và Nam cực Ngoài ra nó còn có hai cực

từ Cực Bắc của kim la bàn hớng về Bắc cực, cực Nam hớng về Nam cực Điều

đó có nghĩa chiều đờng chiều đờng sức từ của Trái Đất là chiều Nam – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph Bắc Vìvậy từ cực nằm ở nam bán cầu gọi là từ cực Bắc, còn từ cực ở bắc bán cầu gọi là

từ cực Nam Nhng ngay từ đầu ngời ta gọi nhầm ở bắc bán cầu là từ cực Bắc, còn

ở nam bán cầu là từ cực Nam

Ta biết rằng các đờng sức từ không trùng với các đờng kinh tuyến địa lý,

điều đó chứng tỏ địa cực từ không trùng với địa cực của Trái Đất Hiện nay từcực Bắc ở vị độ 78005’ bắc, kinh độ 69001’ tây; từ cực Nam ở vị độ 78005’ nam,kinh độ 110009’ tây

Bằng nghiên cứu các mẫu đá cổ thu thập trên các lục địa, đặc biệt là ở đáybiển, ngành cổ từ học nhận ra rằng các cực từ của Trái Đất không nằm yên mộtchỗ mà di chuyển, mặc dù sự di chuyển đó rất chậm Hàng loạt nghiên cứu chỉ rarằng trong quá khứ đã xảy ra hiện tợng đảo từ cực, thậm chí không chỉ đảo mộtlần mà đảo nhiều lần

d) Các hiện tợng ảnh hởng tới từ trờng của Trái Đất

Bão từ

Thực hiện đo đạc tại cừng một nơi thì ngời ta nhận thấy rằng các yếu tốcủa từ trờng Trái Đất (nh cảm ứng từ, độ từ thiên, độ từ khuynh…) đã đ) có biến đổitheo thời gian Nếu nh các biến đổi này xảy ra hầu nh cùng một lúc trên quy môtoàn cầu thi ta gọi là bão từ

Bão từ hay còn gọi là bão địa từ

trên Trái Đất là những thời kỳ mà kim la

bàn dao động mạnh Trên một số hành

tinh khác trong hệ Mặt Trời, nhất là các

hành tinh có từ quyển (nh Sao Thổ) cũng

có hiện tợng tơng tự Ngời ta chia bã từ

thành hai loại là loại yếu và loại mạnh

Nguyên nhân gây ra bão từ là do

dòng hạt mang điện phóng ra từ các vụ

bùng nổ trên Mặt Trời (gió Mặt Trời) tác

dụng lên các đ ờng cảm ứng từ của Trái

Đất

Các quá trình đợc miêu tả nh sau:

1 Các dòng hạt mang điện phóng

ra từ Mặt Trời sinh ra một từ tr ờng, có độ

lớn vào khoảng 6.10-9 tesla

2.Từ trờng này ép lên từ tr ờng Trái

Đất làm cho từ trờng nơi bị ép tăng lên

3 Khi từ trờng Trái Đất tăng lên, từ thông sẽ biến thiên và sinh ra một

dòng điện cảm ứng chống lại sự tăng từ trờng của Trái Đất (theo định luật Lenz)

4 Dòng điện cảm ứng này có thể đạt cờng độ hàng triệu ampe chuyển

động vòng quanh Trái Đất và gây ra một từ trờng rất lớn tác dụng lên từ trờngTrái Đất

5 Hiện tợng này tiếp diễn làm cho từ trờng Trái Đất liên tục biến thiên vàkim la bàn dao động mạnh

Đa số các những cơn bão từ thờng diễn ra trong thời gian ngắn, có nhữngcơn bão từ yếu chỉ kéo dài chừng vài ba giây Ngợc lại, những cơn bão từ kéo dàihàng chục giờ, thậm chí là vài ngày Khoảng cách giữa các cơn bão từ cũng khácnhau, không theo quy luật Có năm chỉ có vài cơn bão, nhng cũng có năm có babốn chục cơn Theo nhiều nghiên cứu thì hiện nay các cơn bão từ xuất hiện nhiềuhơn và mạnh hơn, điều này cho thấy rằng Mặt Trời đang ở vào thời kỳ hoạt độngrất mạnh

Nếu hớng của từ trờng trong tầng điện ly hớng về phía Bắc, giống nh hớngcủa từ trờng Trái Đất, bão địa từ sẽ lớt qua hành tinh của chúng ta Ngợc lại, nếu

từ trờng hớng về phía Nam, ngợc với hớng từ trờng bảo vệ của Trái Đất, các cơnbão địa từ mạnh sẽ ảnh hởng trực tiếp tới Trái Đất Mặc dù khí quyển Trái Đất

chặn đợc các dòng hạt năng l ợng cao đến từ Mặt Trời này (gồm electron và

proton), song các hạt đó làm xáo trộn từ trờng của hành tinh, cụ thể là quyển từ,

có thể gây ra rối loạn trong liên lạc vô tuyến hay thậm chí gây mất điện

Thời kỳ có bão từ là thời kỳ rất nguy hiểm cho ngời có bệnh tim mạch bởivì từ tr ờng ảnh hởng rất mạnh đến hoạt động của các cơ quan trong hệ tuần hoàn

của con ngời Ngoài ra từ tr ờng của Trái Đất cũng giúp cho một số loài động vậtthực hiện một số chức năng sống của chúng nh là chức năng định hớng do đóbão từ cũng sẽ ảnh hởng lớn đến sự sống của các loài này

e) Những dị thờng từ

Ngời ta nhận thấy có những vùng mà tại đó từ trờng Trái Đất hay mộtphần từ trờng Trái Đất lớn hơn hay nhỏ lơn rất nhiều so với giá trị bình thờng.Hiện tợng đó gọi là những dị thờng từ Trên Trái Đất co 8 vừng dị thờng từ, vùng

dị thờng từ lớn nhất là ở bắc Xi-bia (Nga)

ảnh 2: Các điện tích từ Mặt Trời t ơng tác với từ quyển của

Trái Đất

Những vùng dị thờng trên có quy mô lục đại Còn có những vùng dị thờngnhỏ có diện tích chừng vài trăm kilomet vuông ở những vùng dị thờng loại này,ngời ta đã có thể tìm thấy quặng có thể khai thác đợc.

ở Việt Nam đã phát hiện dị thờng loại này tại một số nơi nh Thạch Khê(Hà Tĩnh), Nà Dụa (Cao Bằng), Tòng Bá (Hà Giang)…) đã đ Khoan thăm dò đã xácnhận đợc rằng ở độ sâu 100m tại Thạch Khê, Nà Dụa có quặng sắt

f) Nguyên nhân hình thành từ trờng Trái Đất

Vào năm 1600, nhà vật lí ngời Anh W Gilbert đã đa ra giả thuyết Trái Đất

là một nam châm khổng lồ Ông đã làm một quả cầu lớn bằng sắt nhiễm từ, gọi

nó là "Trái Đất tí hon" và đặt các từ cực của nó ở các địa cực Đa la bàn lại gầntrái đất tí hon ông thấy trừ ở hai cực, còn ở mọi điểm trên quả cầu, kim la bàn

đều chỉ hớng Nam Bắc Hiện nay nguyên nguyên nhân gây ra từ trờng Trái Đấtcha rõ ràng Có nhiều giả thiết đợc đa ra nhng cha có giả thiết nào có cơ sở đángtin cậy Mặc dù vậy hầu nh các giả thiết đều cho rằng nguyên nhân gây ra từ tr-ờng Trái Đất là ở trong lòng Trái Đất

Năm 1940, một số nhà vật lý đã đa ra giả thuyết "Đinamô" để giải thíchnguồn gốc từ trờng của trái đất Theo thuyết này thì từ trờng Trái đất chủ yếu đợchình thành từ các dòng đối l u trong chất lỏng của trái đất ở độ sâu trên 3000 km

Sự khác biệt về nhiệt độ trong chất lỏng của trái đất đã làm xuất hiện các dòng

đối l u Nếu trong nhân của trái đất có một "từ trờng nguyên thuỷ" thì các dòng

đối lu trên sẽ có vai trò nh một cuộn dây trong máy phát điện Dòng điện nhờ đó

đợc hình thành và chính nó đã tạo ra từ trờng cho trái đất Tuy nhiên, thuyết vẫncòn một số điểm cha rõ ràng Trong quá trình hình thành từ trờng trái đất, cần có

"từ trờng nguyên thuỷ", nhng từ trờng này đợc hình thành từ bao giờ và bằngcách nào? Đây là một trong những tồn tại cha giải quyết đợc của các ngành khoahọc về Trái Đất

Gần đây, các nhà khoa học cho rằng ngoài từ tr ờng chính của trái đất hìnhthành từ lõi ngoài chiếm 98%, còn có phần từ trờng với nguồn gốc bên ngoài trái

đất chiếm 2%, phần từ trờng này lại hay biến đổi, là phần quan trọng gây ranhững tác động đối với cơ thể sống

2.3.2 Đo cảm ứng từ của từ trờng Trái Đất

Để xác định thành phần nằm ngang của từ trờng Trái Đất ta có thể sử dụng

bộ thí nghiệm “Đo cảm ứng từ của từ trXác định thành phần nằm ngang của từ trờng Trái Đất” và sử dụng vào dạy học Vật lý., do ViệtNam sản xuất, đợc trang bị cho các trờng THPT trên toàn quốc Bộ thí nghiệmnày đợc dùng cho bài thực hành cuối chơng “Đo cảm ứng từ của từ trTừ trờng” và sử dụng vào dạy học Vật lý Vật lý 11 – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph Nâng cao

1 Mục đích thí nghiệm

- Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của la bàn tang (điện kế tang)

- Dùng la bàn tang và máy do điện đa năng để xác định thành phần nằmngang của từ trờng Trái Đất







(b) (c)

(d)

(e)

ảnh 3

Để xác định thành phần nằm

ngang của từ trờng Trái Đất ta có thể

dùng la bàn tang có nguyên tắc cấu tạo

và hoạt động (nh hinh vẽ), trong đó:

1 – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph I  và I : cuộn dây có

dòng điện I với chiều kí hiệu nh hình

vẽ

2 – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph kim nam châm

3 – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph Thớc đo góc

4 – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph Kim chỉ thị (gắn vuông góc

với kim nam châm)

B : Từ trờng cuộn dây.

Khi đặt mặt phẳng cuộn dây

trùng với mặt phẳng kinh tuyến từ, ta

7

d

NI B

Trong đó: N là số vòng dây của cuộn dây dẫn

I là cờng độ dòng điện qua cuộn dây

d là đờng kính cuộn dây

 là góc quay của kim nam châm so với vị trí ban đầu cha có dòng

điện qua cuộn dây

- Mắc mạch điện theo sơ đồ 2

b) Tiến hành thí nghiệm

- Vặn núm xoay của chiết áp điện tử về vị trí 0

Đặt thang đo của đồng hồ ở DCA – Cơ sở khoa học sử dụng video clip làm ph 200mA (chú ý mắc đúng cực + , của nguồn và của đồng hồ)

Điều chỉnh vị trí 0 của la bàn tang

- Điều chỉnh các vít chân đế sao cho kim đặt vị trí nằm ngang và nằmtrong mặt phẳng thẳng đứng của cuộn dây

- Vị trí “Đo cảm ứng từ của từ tr0” và sử dụng vào dạy học Vật lý của la bàn đợc giữ nguyên trong suốt quá trình thí nghiệm

- Tiến hành đo với cuộn dây 200V

Mắc nối tiếp cuộn dây N01=200 vòng của la bàn tang với ampe kế, rồi nối

và nguồn điện nh sơ đồ 2

- Chỉnh chiết áp nguồn từ từ cho chiết áp cho tới khi kim chỉ thị 450

- Ghi giá trị dòng điện I’ vào bảng

- Chỉnh biến áp nguồn về số 0

- Mắc đảo lại đầu dây rồi đổi chỉều dòng điện

- Kiểm tra vị trí 0 của la bàn

- Lặp lại quy trình trên và ghi ại dòng điện I’’

- Tính giá trị trung bình I  (I' I '' ) / 2 và B T Ghi kết các kết quả vào bảng

5 Kết quả thí nghiệm xử lý kết quả thí nghiệm

Ta thu đợc bảng số liệu sau:

Đồng hồ đo đa năng hiện số

La b n tangàn tang

6V-150mA

Sơ đồ 2: Sơ đồ lắp đặt thí nghiệm

3 2

1 B B mT

B

B T  T  T  T  ;

) ( 0005 , 0 2

min max B mT

B

B B



6 Nhận xét và đánh giá thí nghiệm

Từ thí nghiệm trên ta thu đợc giá trị của từ trờng Trái Đất là

) ( 0005 , 0 04067 ,

Với sai số tơng đối là 1,23 0 là chấp nhận đợc (nhỏ hơn 5 )0

Sau khi tiến hành nhiều thí nghiệm với bộ thiết bị thí nghiệm tại thành phố

Hà Tĩnh tôi thu đợc giá trị của từ trờng Trái Đất tại nơi khảo sát cỡ 0,041mT

Nhận xét về bộ thí nghiệm:

a) Ưu điểm

- Cơ sở lý thuyết dễ hiểu

- Thiết bị thí nghiệm gọn nhẹ, dễ dàng di chuyển

- Thiết bị thí nghiệm khá rẻ tiền nên đợc trang bị cho các trờng THPTtrong cả nớc

- Việc tiến hành thí nghiệm khá đơn giản, học sinh có thể tự tiến hành đợcthí nghiệm

- Rèn luyện thao tác thí nghiệm cho học sinh

b) Nhợc điểm của bộ thí nghiệm

- Việc tiến hành thí nghiệm gặp gặp một số khó khăn

Đồng hồ đo vạn năng thiếu chính xác do dòng quá bé

Có sự sai lệch khi đọc góc của kim chỉ thị ở kim nam châm

2.4 Thí nghiệm đo cảm ứng từ của từ trờng Trái Đất với bộ thí nghiệm do hãng Leybold sản xuất

2.4.1 Mục đích thí ngiệm

Xác định thành phần nằm ngang của từ trờng Trái Đất

2.4.2 Giới thiệu các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm

Đây là bộ thí nghiệm “Đo cảm ứng từ của từ trKhảo sát từ trờng Trái Đất” và sử dụng vào dạy học Vật lý., do hãng Lebold,CHLB Đức sản xuất có ghép nối máy tính Máy tính đợc xem nh một máy đovạn năng, dùng để thu nhận và xử lý tín hiệu

Các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm:

ảnh 12

(2) Động cơ

nhỏ dùng cho

thí nghiệm dùng để làm quay cuộn Helmholtz (ảnh 12 )

((

ảnh 11

(1) Cuộn dây Helmholtz (ảnh 11)

ảnh 10: Bộ thí nghiệm “Đo cảm ứng từ của từ trKhảo sát từ tr ờng” và sử dụng vào dạy học Vật lý do hãng