Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương cảm ứng điện từ vật lý 11 trung học phổ thông nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

Đặc biệt hơn, Vật lý là một môn thuộc khoa học tự nhiên không chỉ cung cấp cho người học sự hiểu biết các hiện tượng tự nhiên trong cuộc sống, kỹ thuật mà còn giúp cho người học phát tri

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

-  -

BÙI KHẮC HIỆP

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NHẰM BỒI DƯỠNG

TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý

Mã số: 8 14 01 11

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS TS: NGUYỄN QUANG LẠC

NGHỆ AN, NĂM 2018

i

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian theo học, nghiên cứu tại trường Đại học Vinh tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô cũng như các cán bộ, nhân viên nhà trường Đặc biệt là trong thời gian làm luận văn tôi đã nhận được sự chia

sẻ nhiệt tình về mặt vật chất, tinh thần, và những kinh nghiệm quý báu từ gia đình, thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp Với lòng kính tro ̣ng và biết ơn sâu sắc tôi xin đươ ̣c bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:

Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Quang Lạc, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp

Người thân trong gia đình đã luôn luôn giúp đỡ chúng tôi về mặt vật chất

và động viên tinh thần để chúng tôi có thể hoàn thành nhiệm vụ một cách tốt nhất

Quý Thầy, Cô trường Đại học Vinh, đặc biệt là quý thầy, cô khoa Vật lý, những người đã hết lòng truyền đạt kiến thức và những kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian chúng tôi theo học ở trường để chúng tôi có thể tự học hỏi, đúc rút kinh nghiệm cho công việc sau này

Các anh chị học viên trong lớp PPLLDHBM Vật lý- Cao học khóa 24

và các bạn đồng nghiệp đã ủng hộ, giúp đỡ, chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm và tài liệu cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn này

Ban giám hiệu và các thầy cô trường THPT Nguyễn Cảnh Chân- Thanh Chương- Nghệ An đã tạo mọi điều kiện tốt nhất và góp ý chân thành cho tôi trong quá trình làm luận văn này

Cuối cùng xin kính chúc sức khỏe quí thầy cô, gia đình và các anh chị học viên

Tác giả

Bùi Khắc Hiệp

ii MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

CÁC DANH MỤC VIẾT TẮT v

MỞ ĐÂU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học………2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu………2

6 Phương pháp nghiên cứu………3

7 Đóng góp mới của đề tài……… 3

8 Cấu truc luận văn………4

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua tổ chức dạy học bài tập vật lý ở trường THPT………….5

1.1 Chức năng lý luận dạy học của bài tập Vật lý ……….5

1.1.1 Khái niệm bài tập……… 5

1.1.2 Chức năng bài tập trong dạy học Vật lý………5

1.1.3 Phân loại bài tập Vật lý……….6

1.1.4 Hướng dẫn học sinh giải bài tập Vật lý………7

1.1.5 Các hình thức dạy học bài tập Vật lý………8

1.2 Tư duy sáng tạo và việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo thông qua dạy học bài tập Vật lý………9

1.2.1.Khái niệm tư duy………9

1.2.2 Khái niệm tư duy sáng tạo………10

1.2.3 Đặc điểm của tư duy sáng tạo……… 10

iii

1.3 Các biện pháp bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua

dạy học bài tập Vật lý………11

1.4 Thực trạng dạy học Vật lí ở trường THPT và sự cần thiết phải bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lý………12

1.4.1 Đặc thù bộ môn Vật lí………12

1.4.2 Thực trạng dạy học bài tập Vật lí ở trường THPT Nguyễn Cảnh Chân – Thanh Chương – Nghệ An……….13

1.4.3 Những điểm thuận lợi, khó khăn ảnh hưởng đến dạy học Vật lí.…14 1.4.4 Sự cần thiết phải bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lí………15

Kết luận chương 1………16

Chương 2: Bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua tổ chức dạy học bài tập phần “Cảm ứng điện từ” Vật lí 11 THPT ………18

2.1 Vị trí đặc điểm của chương “Cảm ứng điện từ” trong chương trình Vật lý 11 trung học phổ thông……… 18

2.1.1 Chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ………18

2.1.2 Cấu trúc logic nội dung phần “Cảm ứng điện từ” ……….19

2.1.3 Các nội dung cơ bản của phần “Cảm ứng điện từ” ……….20

2.2 Xây dựng hệ thống bài tập chương “Cảm ứng điện từ” theo hướng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh………20

2.2.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập……… 21

2.2.2 Những hoạt động của giáo viên cần rèn luyện cho học sinh khi hướng dẫn giải bài tập nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh……… 21

2.2.3 Mô tả hệ thống bài tập………22

iv 2.2.4 Hướng dẫn sử dụng hệ thống bài tập theo hướng bồi dưỡng tư duy

sáng tạo cho người học………31

2.3 Sử dụng hệ thống bài tập chương “Cảm ứng điện từ” theo hướng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh………47

2.3.1 Bài học luyện tập giải bài tập Vật lý………… ………47

2.3.2 Bài học ôn tập tổng kết chương……….54

2.3.3 Bài tập tự chọn bồi dưỡng học sinh khá giỏi……….60

Kết luận chương 2……… ………66

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm……… ………68

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm……….68

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm……….68

3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm……… 68

3.4 Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm……….68

3.5 Nội dung thực nghiệm sư phạm………69

3.5.1 Chọn lớp đối chứng và lớp thực nghiệm………… ………… ……….69

3.5.2 Các bước chuẩn bị cho việc thực nghiệm sư phạm………69

3.6 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm………70

3.6.1 Đánh giá định tính……… 70

3.6.2 Đánh giá định lượng……… 71

Kết luận chương 3 ………83

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……… 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 85

PHỤ LỤC……… 86

Hình 3.1: Đồ thị phân phối tần suất lần kiểm tra 1

Hình 3.2: Đồ thị phân phối tần suất lần kiểm tra 2

Hình 3.3: Đồ thị phân phối tần suất lần kiểm tra 3

Hình 3.4: Đồ thị phân phối tần suất tích lũy điểm lần kiểm tra 1 Hình 3.5: Đồ thị phân phối tần suất tích lũy điểm lần kiểm tra 2 Hình 3.6: Đồ thị phân phối tần suất tích lũy điểm lần kiểm tra 3

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, cùng với sự phát triển như vũ báo của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật và sự bùng nổ của công nghệ thông tin truyền thông, thế giới đang bước vào thời đại toàn cầu hóa, nền giáo dục có những bước tiến về đổi mới nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội đặt ra Ở Việt Nam nền giáo dục trong thời gian qua đang chuyển biến mạnh mẽ từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển tư duy sáng tạo và phẩm chất người học với chuẩn đầu ra theo quy định Như vậy, phương pháp dạy chỉ hướng tới mục tiêu hình thành kiến thức, kĩ năng một cách thụ động mà không phát huy khả năng tư duy, sáng tạo của người học thì sẽ lạc hậu không đáp ứng được đòi hỏi chuẩn đầu ra của sản phẩm giáo dục Do đó, người giáo viên phải hướng tới việc bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo thông qua các hoạt động dạy học cụ thể để học sinh chiếm lĩnh tri thức một cách tích cực nhằm đạt được mục tiêu giáo dục đề ra

Hội nghị Ban chấp hành Trung ương Đảng lần thứ 8 khóa XI đã nêu rõ quan điểm chỉ đạo sự đổi mới của nền giáo dục được cụ thể hóa trong nghị quyết số 29-NQ/TW về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo của : “Phát triển giáo dục và đào tạo là nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội”

Đặc biệt hơn, Vật lý là một môn thuộc khoa học tự nhiên không chỉ cung cấp cho người học sự hiểu biết các hiện tượng tự nhiên trong cuộc sống, kỹ thuật

mà còn giúp cho người học phát triển năng lực tư duy và khả năng sáng tạo thông qua suy luận logic hoặc qua những hệ thống bài tập mà chương trình đưa ra Trong

đó, chương “cảm ứng điện từ” thuộc chương trình vật lý lớp 11 THPT là một trong những nội dung hàm chứa tương đối nhiều kiến thức trừu tượng với một hệ thống

các bài tập tương đối phong phú Điều đó có thể gây trở ngại rất lớn cho người học khi tiếp cận với nội dung chương trình Nếu không có một tư duy sáng tạo linh hoạt phù hợp thì việc giải quyết bài tập thuộc chương này, nhất là các bài tập nâng cao

sẽ gặp rất nhiều khó khăn

Từ những lý do trình bày trên chúng tôi chọn đề tài “Xây dựng và sử dụng hệ

thống bài tập chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 Trung học phổ thông nhằm bồi

dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 THPT nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài:

- Là quá trình dạy học Vật lý ở trường trung học phổ thông

- Hoạt động dạy và học bài tập Vật lý THPT theo hướng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Hoạt động dạy và học bài tập “Cảm ứng điện từ” vật lý lớp 11 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống bài tập chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 THPT có tính hệ thống, đảm bảo tính khoa học và sử dụng chúng theo định hướng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả học tập của học sinh

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học bài tập vật lý, tư duy, tư duy sáng tạo

và bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông

5.2 Tìm hiểu thực trạng bồi dưỡng tư duy, sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lý ở một số trường THPT trên địa bàn huyện Thanh Chương tỉnh Nghệ An 5.3 Đề xuất một số biện pháp bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông

5.4 Nghiên cứu mục tiêu, cấu trúc, nội dung chương “Cảm ứng điện từ” Vật

5.7 Thực nghiệm sư phạm, đánh giá kết quả nghiên cứu

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý luận

- Phương pháp quan sát, phương pháp điều tra thực tiễn dạy học

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Phương pháp thống kê toán học

7 Đóng góp của đề tài

7.1 Về lý luận

- Hệ thống hóa cơ sở lý luận về tư duy sáng tạo, bài tập Vật lý, bài tập Vật lý với việc bồi dưỡng tư duy áng tạo cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông

- Đề xuất được một số biện pháp bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học bài tập vật lý ở trường phổ thông

7.2 Về thực tiễn

- Xây dựng được hệ thống đa dạng, theo trình tự từ đơn giản đến phức tạp gồm 15 bài tập chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 THPT Hệ thống bài tập này

chứa đựng đầy dủ các yếu tố để có thể sử dụng theo hướng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

- Thiết kế được 3 tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 THPT theo hướng bồi dưỡng tư duy sáng tạo

8 Cấu trúc của luận văn

MỞ ĐẦU

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học

sinh thông qua tổ chức dạy học bài tập vật lý ở trường THPT

Chương 2: Bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua tổ chức dạy học bài

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG

TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THÔNG QUA TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT Trong phần cơ sở lý luận của đề tài này, tôi sẽ lần lượt làm rõ các vấn đề sau:

- Chức năng lý luận dạy học của bài tập Vật lý

- Tư duy sáng tạo và việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo thông qua dạy học bài tập Vật lý

- Một số biện pháp bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua dạy học bài tập Vật lý

- Thực trạng của việc dạy học Vật lí ở trường THPT và sự cần thiết phải bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lý

1.1 Chức năng lý luận dạy học của bài tập Vật lý

1.1.1 Khái niệm bài tập Vật lý

Theo PGS.TS.Nguyễn Đình Thước, BTVL là một vấn đề không lớn, được giải quyết nhờ những suy lý lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lý

1.1.2 Chức năng bài tập trong dạy học Vật lý

Trong dạy học vật lý BTVL có tầm quan trọng đặc biệt, chúng được sử dụng theo các mục đích, chức năng khác nhau

Chức năng thứ nhất: Bài tập vật lý có thể được sử dụng như là phương tiện

nghiên cứu tài liệu mới Ở trong chức năng này BTVL có thể sử dụng để tạo ra tình huống có vấn đề để bước vào dạy bài học mới hoặc có thể sử dụng là điểm khởi đầu dẫn dắt đến kiến thức mới

Chức năng thứ hai: BTVL là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức một cách

sinh động có hiệu quả Khi giải các bài tập đòi hỏi HS phải nhớ lại các công thức, định luật, kiến thức đã học có khi đòi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp các

kiến thức đã học trong một chương, một phần hoặc giữa các phần, nhờ đó học sinh hiểu rõ hơn, ghi nhớ các kiến thức đã học

Chức năng thứ ba: BTVL là một phương tiện nhằm giúp người học rèn luyện

kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát Có thể xây dựng một số nhiều bài tập có nội dung thực tiễn trong cuộc sống hàng ngày Khi giải các BTVL đó không chỉ làm cho HS nắm vững các kiến thức đã học, mà còn phải rèn luyện cho HS thói quen với việc liên hệ

lý thuyết với thực tiễn cuộc sống, vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vẫn

đề đặt ra trong cuộc sống như giải thích các hiện tượng cụ thể của thực tiễn, dự đoán các hiện tượng có thể xẩy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước

Chức năng thứ tư: Bài tập là một phương tiện (công cụ) có tầm quan trọng đặc

biệt trong việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho

HS Giải BTVL là một trong những hình thức làm việc tự lực căn bản của HS Trong khi hướng dẫn giải bài tập HS phải phân tích các điều kiện của đề bài, tự xây dựng những lập luận, thực hiện các phép tính toán, có khi còn phải tiến hành thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng vật lý, kiểm tra kết quả của mình (đánh giá kết quả giải quyết) Trong những điều kiện đó tư duy logic, tư duy sáng tạo của HS được hình thành và phát triển, năng lực giải quyết vấn đề và năng lực làm việc độc lập của HS được bồi dưỡng và nâng cao

Chức năng thứ năm: Thông qua việc giải BTVL có thể rèn luyện cho HS những

đức tính tốt và tác phong làm việc chính xác khoa học; như tính độc lâp tự lực cao, tính kiên trì và vượt khó, tính cẩn thận, tính hợp tác, tính khiêm tốn học hỏi, tính sáng tạo …

Chức năng sáu: BTVL là phương tiện để góp phần kiểm tra đánh giá kiến thức

kỹ năng của HS một cách chính xác và công bằng

1.1.3 Phân loại bài tập Vật lý

BTVL rất đa dạng và phong phú về nội dung và thể loại Người ta phân loại BTVL theo nhiều cách khác nhau: theo nội dung, theo mục đích, theo chiều sâu của việc nghiên cứu vẫn đề, phương pháp giải, phương thức cho giả thiết, theo mức độ khó của nhận thức

1.1.3.1 Phân loại theo nội dung

- Các bài tập được sắp xếp theo đề tài của tài liệu VL Người ta phân biệt các loại

BT về cơ học, BT về vật lý phân tử, về điện, về quang…

- BT nội dung trừu tượng, BT nội dung cụ thể

- BT mà nội dụng chứa đựng thông tin về kỹ thuật, về sản xuất, về nông nghiệp,

về giao thông…được gọi là Bt có nội dung kỹ thuật tổng hợp

- BT có nội dung lịch sử, đó là những Bt chứa đựng những kiến thức và có đặc điểm lịch sử

1.1.3.2 Phân loại theo phương thức cho điều kiện hoặc phương thức giải

- BT có nội dung trừu tượng:Đặc điểm của BT dạng này là bản chất vật lí

được nêu rõ trong đề bài toán, những chi tiết không bản chất đã được lược bỏ bớt

HS dễ nhận ra cần sử dụng côn thức, định luật vật lí nào đểgiải

- BT có nội dung cụ thể: Là những BT có dữ liệu là các số cụ thể, thực tế và

HS có thể đưa ra lời giải dựa vào vốn kiến thức vật lí cơ bản đãcó

- BT có nội dung kĩ thuật tổnghợp:các điều kiện của bài toán liên quan tới kĩ

thuật hiện đại, sản xuất công, nông nghiệp, giao thông vận tải Cũng cần chú ý

rằng, trong các bài học vật lí không nên quá đi sâu vào các chi tiết kĩ thuật mà chỉ yêu cầu HS suy nghĩ về những vấn đề có tính chất nguyên tắc, GV thông báo cho

HS một số chi tiết kĩ thuật để họ có thể nhận dạng được những thiết bị kĩ thuật tương ứng trong đời sống thực tế

- BT có nội dung lịch sử:Là những BT có chứa đựng các kiến thức có liên

quan đến lịch sử như những dữ liệu về các thí nghiệm vât lí cổ điển, những phát minh, sáng chế hoặc những câu chuyện có tính chất lịchsử

- BTmvui:Là những BT có sử dụng các dữ kiện, hiện tượng kì lạ hoặc vui

Việc giải các bài toán này sẽ làm cho tiết học thêm sinh động, nâng cao hứng thú học tập của HS

Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải

- BT địnhtính: Trong các điều kiện của bài toán đều nhấn mạnh bản chất

Vật lí của hiện tượng Khi giải các BT định tính, HS rèn luyện được tư duy logic, khả năng phân tích hiện tượng, trí tưởng tượng khoa học, kĩ năng vận dụng kiến thức bằng lập luận logic trên cơ sở các định luật Vật lí Loại BT này có thẻ được

sử dụng làm BT mở đầu nghiên cứu tài liệu mới, ngay sau khi học xong lí thuyết hoặc trong những tiết ôn tập chương

- BT định lượng (BT tính toán): Là những BT có dữ liệu là các số cụ thể

mà muốn giải chúng, HS phải thực hiện một loạt phép tính, sử dụng công thức để xác lập mối quan hệ phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng phải tìm và nhận được kết quả là dưới dạng một công thức hoặc một giá trị bằng số Khi giải phải dựa trên các định luật và quy tắc, thuyết Vật lí và các phương pháp Toán học Đây

là dạng BT sử dụng rộng rãi, có thể giải trên lớp, trong giờ luyện tập, giao về nhà cho HS tập vận dụng kiến thức Dạng BT này có ưu điểm lớn là làm sâu sắc các kiến thức của HS, rèn luyện cho HS vận dụng phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lí, đặc biệt phương pháp suy luận Toánhọc Khi giải các BT tính toán, HS có thể sử dụng phương pháp phân tích, tổng hợp

- BT đồthị: Là BTmà các dữ kiện để giải toán phải tìm trong các đồ thị,

hoặc HS phải vẽ đồ thị để mô tả quá trình diễn biến của hiện tượng thông qua các

dữ kiện của bài toán Phân tích các đồ thị từ đó tìm các điều kiện để giải bài toán (rèn luyện kĩ năng đọc và vẽ đồ thị) Việc áp dụng phương pháp đồ thị cho phép diễn đạt trực quan hiện tượng Vật lí cho cách giải trực quan hơn, phát triển kĩ năng

vẽ và sử dụng đồ thị là các kĩ năng có tác dụng sâu sắc trong kĩ thuật

- BT thínghiệm: Là BT phải làm thí nghiệm hoặc một trong các thao tác của

thí nghiệm để kiểm chứng lí thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải BT Do đó loại BT này có cả định tính lẫn định lượng BT thí nghiệm có tác

dụng rèn kĩ năng thực hành, và giúp làm sáng tỏ mối liên hệ giữa lí thuyết và thựctiễn

1.1.3.3 Phân loại mức độ nhận thức

Ta có thể phân chia BTVL thành hai loại: BT luyện tập dùng để ôn luyện kiến thức, rèn luyện kỹ năng và loại bài tập sáng tạo về vật lý

1.1.4 Hướng dẫn học sinh giải bài tập Vật lý

Quá trình giải BTVL thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem Xét hiện tượng vật lý được đề cập và dựa trên kiến thức vật lý để nghĩ tới những mối quan hệ có thể có của cái đã cho và cái cần tìm, sao cho có thể thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoăc gián tiếp với cái đã cho Từ đó tìm ra mỗi quan hệ tường minh giữa cái cần tìm và cái đã biết, tức là tìm được lời giải của bài toán Trong trường phổ thông của nước ta, phương pháp hương dẫn giải BTVL chỉ đưa

ra định hướng chung theo 4 bước để tiến hành giải một BTVL Dựa vào các bước

để tiến hành giải một bài tập, GV có thể kiểm tra hoạt động học của HS và giúp HS phát triển năng lực tư duy hiệu quả Các bước giải một BTVL được thực hiện như sau:

Bước 1 Tóm tắt đầu bài

Sử dụng các ký tự quen dùng để xác định những đại lượng đã cho và những đại lượng cần tìm, kết hợp với hình vẽ (nếu có), ghi tóm tắt, vẽ hình theo giả thiết

mà bài tập đã cho, đổi đơn vị

Bước 2 Suy nghĩ tìm cách lập luận và thiết lập các phương trình

Thiết lập mối quan hệ cơ bản giữa các dữ liệu xuất phát và cái cần tìm bằng cách dựa vào các định luật và định lý vật lý, các biểu thức định nghĩa của các đại lượng vật lý, các điều kiện của đầu bài Nếu cần thiết phải đề xuất cách tìm các dữ liệu phụ để đủ điều kiện cho việc giải quyết các bài tập

Bước 3 Giải các phương trình

Bước này chúng ta giải các phương trình vừa thiết lập được ở bước 2 để thu

được kết quả dưới dạng biểu thức hoặc trị số của các đại lượng cần tìm kèm theo đơn vị đo

Bước 4 Biện luận và nhận xét kết quả

Để kiểm tra lại phương pháp giải, nhận xét lời giải, tìm lời giải khác hoặc nêu lên khả năng ứng dụng và mở rộng bài tập

1.1.5 Các hình thức dạy học bài tập Vật lý

Ở trường THPT hiện nay hoạt động dạy bài tập Vật lí khá đa dạng, có nhiều hình thức dạy bài tập Vật lí Sau đây tôi xin được đề cập một số hình thức dạy học bài tập vật lí thường gặp nhất ở trường THPT hiện nay

- Gọi học sinh lên bảng trình bày lời giải

Đây là hoạt động được GV thường áp dụng nhiều nhất trong các giờ dạy bài tập Ở hoạt động này giáo viên nêu bài tập (đã ra bài tập cho HS về làm ở nhà), HS lên bảng tóm tắt và trình bày lời giải, gọi HS khác nhận xét lời giải, GV tổng kết bài giải và kết luận

- Hướng dẫn cả lớp giải chung một bài tập

Đây là hoạt động cũng khá phổ biến trong các giờ dạy bài tập vật lí Ở hoạt động này GV hướng dẫn HS cả lớp cùng giải chung một bài tập thông qua hệ thóng câu hỏi định hướng của giáo viên Hoạt động này thường được tiến hành khi có bài tập phức tạp, phải giải qua nhiều bước, ở trong lớp chỉ có một số ít HS giải được

- Giao phiếu học tập và chia nhóm để HS giải bài tập tại lớp theo nhóm

Ở hoạt động này, GV chuẩn bị các bài tập ra phiếu, chia lớp thành các nhóm

để làm bài tập trong các phiếu Hình thức này thường dùng khi GV đã tiến hành xong hoạt động 1 hoặc hoạt động 2 ở trên Để hoạt động này tiến hành có hiệu quả

GV cần lưu ý:

+ Số lượng bài tập trong phiếu phải phù hợp với trình độ của học sinh

+ Chia nhóm và giao nhiệm vụ thật cụ thể cho các nhóm (số lượng thành viên, nhóm trưởng, các bài tập cần làm, thời gian hoàn thành )

+ Nên cho các nhóm làm bài tập trên bảng phụ, sau khi hoàn thành đem lên trình bày trên bảng Theo dõi, bao quát hoạt động của các nhóm trong quá trình giải bài

+ Cho các nhóm cử người lên trình bày bài tập của nhóm mình, các nhóm khác nhận xét

+ GV tổng kết và chốt lại bài tập, đánh giá về hoạt động của các nhóm

+ Tổ chức đặt các câu hỏi dưới dạng hình thức giống như các trò chơi trên

truyền hình (Ai là triệu phú, đấu trường một trăm, đối mặt…)

+ Ra bài tập thí nghiệm cho học sinh (có thể ra ở giờ trước)

1.2 Tư duy sáng tạo và việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo thông qua dạy học bài tập Vật lý

1.2.1.Khái niệm tư duy

Theo [ 12,tr12] tư duy là một quá trình nhận thức khái quát những sự vật và hiện tượng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, những mỗi quan hệ khách quan, phổ biến của chúng, đồng thời cũng là những

sự vận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu được vào những dấu hiệu

cụ thể, dự đoán được thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới

Tư duy gồm có những đặc điểm như sau:

- Tính “có vấn đề” của tư duy

- Tư duy có mối quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính

- Trừu tượng và khái quát của tư duy

- Tính gián tiếp của tư duy, tư duy thông qua các khái niệm

- Tư duy liên hệ chặt chẽ với ngôn ngữ, ngôn ngữ là phương tiện, hình thức biểu đạt tư duy

1.2.2 Khái niệm tư duy sáng tạo

Theo [4,tr20 ] “tư duy sáng tạo là quá trình suy nghĩ đưa người giải từ không biết cách đạt đến mục đích đến biết cách đạt đến mục đích, hoặc từ không biết cách tối ưu đạt đến mục đích đến biết cách tối ưu đạt đến mục đích trong một số cách đã biết” Ở đây, tính mới thể hiện ở chỗ người học từ “không biết cách” đến “biết cách” đồng thời tính mới đem lại tính ích lợi là đạt được mục đích của người học.Như vậy, theo định nghĩa về sáng tạo thì quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề

và ra quyết định là tư duy sáng tạo Khái niệm tư duy sáng tạo chỉ phản ánh phần tư duy giải quyết vấn đề, một phần trong toàn bộ quá trình tìm cách thực hiện giải quyết vấn đề có chất lượng và hiệu quả cao nhất

Ngoài ra, nếu theo góc độ thông tin- tâm lý thì tư duy sáng tạo là quá trình biến đổi thông tin thành tri thức, tri thức đã biến thành tri thức mới bằng các hiện tượng tâm lý Rõ ràng, các vấn đề cần giải quyết trong thực tế đều chứa đựng thông tin, tri thức đã biết; khi giải quyết được vấn đề thì lời giải chính là những thông tin mới đem lại lợi ích (đạt được mục đích) tức là thành tri thức cho người giải

1.2.3 Đặc điểm của tư duy sáng tạo

* Tư duy sáng tạo gồm có những đặc điểm sau:

- Tính mềm dẻo của tư duy sáng tạo Chẳng hạn trước đây người ta cho rằng Mặt Trời quay xung quanh Trái Đất Thế nhưng bằng kết quả nghiên cứu thực nghiệm, cũng như quan sát thiên văn, Copernic đã dũng cảm đề xuất “Thuyết nhật tâm” Cho rằng, Mặt Trời là trung tâm của Thái Dương hệ Trái Đất cũng như các hành tinh khác đều quay xung quanh mặt trời Độc lập suy nghĩ đó là nhân tố quan trọng không thể thiếu của tư duy sáng tạo

- Tính linh hoạt của tư duy sáng tạo Chẳng hạn hãy kể ra những vật hình tròn Người bình thường giới hạn ở những vật dụng sinh hoạt hằng ngày, quen thuộc như

bát, đĩa, cốc, chén… Những người tư duy sáng tạo không những kể các vật hình tròn, hình cầu mà còn kể cả bánh ô tô, các khí quản cơ thể người, trứng động vật, lớn thì mặt trời, mặt trăng, trái đất, nhỏ thì nguyên tử, tế bào… như vậy tư duy của

họ có độ khuếch tán rộng Mức độ khuếch tán của tư duy có thể xem là một trong những tiêu chuẩn đánh giá trình độ tư duy sáng tạo cao hay thấp Chính vì vậy tư duy sáng tạo còn được gọi là tư duy khuếch tán

- Tính độc đáo của tư duy sáng tạo, tức là khi suy nghĩ vẫn đề thường không rập khuôn theo những quy tắc hoặc tư duy thông thường, biết giải quyết vẫn đề một cách linh hoạt, ứng biến

- Tính nhạy cảm tinh tế của tư duy sáng tạo Tư duy sáng tạo có thể đi sâu vào những vẫn đề có tính trừu tượng cao, ít khi xuất hiện trong đời sống thông thường

1.3 Các biện pháp bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua dạy học bài tập Vật lý

Trong quá trình nhận thức của HS tư duy mà học sinh sử dụng để hoàn thành nhiệm vụ học tập chủ yếu là tư duy tái hiện, bởi vì HS cần phải tiếp thu một lượng kiến thức mới trong một thời gian ngắn Đây chính là hạn chế của chương trình cũng như phương pháp dạy học cổ truyền vì thế không có phương pháp dạy học sáng tạo thì khó có thể đáp ứng được mục tiêu đặt ra cho nên trong quá trình dạy học chúng ta cần chú ý đến việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho từng HS đến một trình độ sao cho HS suy nghĩ một cách sáng tạo về tất cả những gì lĩnh hội được trong quá trình nhận thức

Quá trình tư duy sáng tạo của HS về bản chất tương tự quá trình tư duy của Nhà vật lí học, do đó quá trình dạy học GV cần tổ chức tiến trình phỏng theo tiến trình xây dựng bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học theo các luận điểm sau:

- Dạy học cần làm tốt các chức năng tổ chức, kiểm tra, định hướng hữu hiệu hoạt động học tập phù hợp với mục tiêu dạy học

- Cần đảm bảo sự cân đối giữa dạy tri thức và dạy cách tiếp cận tri thức

- Cần tổ chức được tình huống học tập hữu hiệu, khêu gợi được cho người học suy nghĩ từ vốn kinh nghiệm, hiểu biết của mình, đồng thời biết thu lượm, sử dụng các thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, để tự đưa ra ý kiến, giải pháp của mình về vẫn đề đặt ra

- Khuyến khích trực giác sáng tạo của người học Tạo điều kiện cho người học nghiên cứu tìm tòi, giải quyết vẫn đề phù hợp với cách tiếp cận khoa học: Đề xuất vẫn đề; suy đoán đề xuất giải pháp; thực hiện giải pháp, diễn đạt kết luận; kiểm tra, đánh giá, vận dụng kết quả

1.4 Thực trạng dạy học Vật lí ở trường THPT và sự cần thiết phải bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lý

1.4.1 Đặc thù bộ môn Vật lí

Trong nhà trường phổ thông, môn Vật lý giúp học sinh có được những tri thức phổ thông cốt lõi của Vật lý học và ứng dụng của chúng trong cuộc sống Cụ thể, chương trình môn Vật lý được định hướng xây dựng với các đặc thù cơ bản

- Vật lý giúp học sinh tiếp tục phát triển các phẩm chất, năng lực đã được định hình trong giai đoạn giáo dục cơ bản, củng cố các phẩm chất, kỹ năng cốt lõi, tạo điều kiện để học sinh bước đầu nhận biết đúng năng lực, sở trường của bản thân, có thái độ tích cực đối với môn học

- Giúp phát triển năng lực học sinh, có tính hướng nghiệp

Chương trình môn Vật lý giúp học sinh đạt được các phẩm chất và năng lực được quy định trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể; đồng thời nhận biết đúng được một số năng lực, sở trường của bản thân và lựa chọn được một số ngành nghề liên quan đến lĩnh vực mà môn học đề cập

- Kiến thức được tiếp cận theo quan điểm mới

Thiết kế chương trình chú trọng vào bản chất, ý nghĩa vật lý của các đối tượng, đề cao tính thực tiễn; tránh khuynh hướng thiên về toán học; tạo điều kiện

để giáo viên giúp học sinh phát triển tư duy khoa học dưới góc độ vật lý, khơi gợi

sự ham thích ở học sinh, tăng cường khả năng vận dụng tri thức vào thực tiễn Các chủ đề được thiết kế, sắp xếp từ trực quan đến trừu tượng, từ đơn giản đến phức tạp, từ hệ được xem như một hạt đến nhiều hạt; bước đầu tiếp cận với một số nội dung hiện đại mang tính thiết thực, cốt lõi

- Chú ý thích đáng đến việc phát triển năng lực thông qua thực hành bên cạnh việc sử dụng các mô hình vật lý và toán học, chương trình chú trọng thích đáng đến việc hình thành năng lực tìm tòi khám phá các thuộc tính của đối tượng vật lý thông qua các nội dung thí nghiệm, thực hành dưới các góc độ khác nhau Chương trình coi trọng việc rèn luyện cho học sinh kỹ năng vận dụng tri thức vật lý vào việc tìm hiểu và giải quyết ở mức độ nhất định một số vấn đề của thực tiễn, đáp ứng đòi hỏi của cuộc sống; vừa bảo đảm phát triển năng lực trên nền tảng những năng lực chung và năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên đã hình thành ở giai đoạn giáo dục cơ bản, vừa đáp ứng yêu cầu định hướng vào một số ngành nghề cụ thể

1.4.2 Thực trạng dạy học bài tập Vật lí ở trường THPT Nguyễn Cảnh Chân – Thanh Chương – Nghệ An

Qua thực tế giảng dạy và điều tra dự giờ đồng nghiệp các tiết dạy bài tập vật

lý, chúng tôi nhận thấy có những tồn tại như sau:

- Nhận thức về vai trò dạy học BTVL của một số GV chưa đầy đủ, chưa hợp

lý, đa số chỉ thiên về vai trò kiểm tra, đánh giá kiến thức của HS thông qua việc giải BT vật lý

- Đa số GV chưa dày công trong việc định hướng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS qua hoạt động giải BTVL Hầu hết GV còn áp đặt HS suy nghĩ và giải BT theo cách của mình mà không hướng dẫn HS độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải, chưa có thái độ thực sự khách quan để tôn trọng tư duy độc lập của các em HS

- GV chủ yếu sử dụng các BT sẵn có để chữa cho HS mà chưa chịu khó đầu tư sửa đổi BT phù hợp với trình độ HS, ngại tìm kiếm bài tập để xây dựng hệ thống bài tập phong phú, chưa xây dựng được hệ thống các câu hỏi để dịnh hướng tư duy

cho HS đối với từng loại BT và thích hợp với trình độ các đối tượng HS để đưa HS vào con đường độc lập tư duy tìm lời giải

- Trong tiết dạy bài tập GV chủ yếu lựa chọn các BT đơn thuần, kết quả của bài toán được tìm ra sau hàng loạt phép toán mà chưa chú trọng đến việc xây dựng

hệ thống bài tập nhằm phát triển, bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho người học

1.4.3 Những điểm thuận lợi và khó khăn ảnh hưởng đến dạy học bài tập Vật lí ở chương cảm ứng điện từ

Qua thực tế giảng dạy, tìm hiểu và dự giờ của đồng nghiệp trong dạy học bài tập chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 THPT,chúng tôi nhận thấy có những thuận lợi và khó khăn của như sau:

- Đây là phần bài tập mà trong quá trình dạy học GV có thể sử dụng các bài tập mang tính thực tiễn nhằm kích thích tính tò mò của HS giúp các em tích cực trong việc giải các bài tập

- Hiện nay việc sử dụng công nghệ thông tin vào trường học vật lý đã được chú trọng nên nó giúp cho GV dễ dàng thiết kế các bài tập phù hợp với các đối tượng HS nhằm phát huy được khả năng tư duy sáng tạo của HS

Về khó khăn:

- Mặc dù ở cấp THCS các em đã được làm quen với một số bài tập phần

“Cảm ứng điện từ” song đó mới chỉ cà các bài tập định tính đơn giản Lên bậc THPT các em nghiên cứu sâu hơn không chỉ đừng lại ở mức độ định tính, giải thích

hiện tượng mà còn phải định lượng nên đòi hỏi các em phải có một lượng kiến thức

về toán học Đây là một thách thức không nhỏ vì vừa để hiểu được bản chất của hiện tượng vật lý vừa biều diễn định lượng được nó bằng toán học là việc làm khá khó đối với HS, đặc biệt là HS trường THPT Nguyễn Cảnh Chân là ngôi trường còn trẻ về tuổi đời, chất lượng đầu vào còn thấp so với các trường trong địa bàn

- Để phát huy được tính tích cực của học sinh nhằm bồi dưỡng khả năng tư duy sáng tạo của các em thì đòi hỏi GV phải thiết kế một hệ thống bài tập đa dạng, nhiều cấp độ khác nhau nên phải mất khá nhiều thời gian khi thiết kế các tiến trình dạy học

- Kiến thức BTVL thường liên quan nhiều phần học, chương học nên đòi hỏi học sinh phải nắm vững được kiến thức đã học không chỉ các bài học trong chương, trong khóa mà còn phải nắm được các kiến thức liên quan trong cả chương trình vật lý đã học

1.4.4 Sự cần thiết phải bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lí

Ngày nay, để đáp ứng chuẩn đầu ra về phẩm chất và năng lực cho học sinh THPT thì việc đổi mới về giáo dục là một yếu tố không thể thiếu Việc đổi mới giáo dục hướng đến sự phát huy tính tích cực, chủ động của người học trong khám phá kiến thức, người giáo viên chỉ là người hướng dẫn, định hướng cho HS trong quá trình lĩnh hội kiến thức mới

Người giáo viên là người chỉ dẫn là người tạo ra nguồn cảm hứng, để kích thích sự tò mò, húng thú làm việc của người học Để HS có thể chủ động trong quá trình mày mò, tìm kiếm về kiến thức mới thì đòi hỏi các em phải có khả năng về tư duy sáng tạo Nên việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho người học là một yêu cầu quan trọng để hoàn thành sứ mệnh đổi mới giáo dục đó

Đặc biệt hơn, Vật lý là một môn thuộc khoa học tự nhiên không chỉ cung cấp cho người học sự hiểu biết các hiện tượng tự nhiên trong cuộc sống, kỹ thuật

mà còn giúp cho người học phát triển năng lực tư duy và khả năng sáng tạo thông

qua suy luận logic hoặc qua những hệ thống bài tập mà chương trình đưa ra Trong

đó, chương “cảm ứng điện từ” thuộc chương trình vật lý lớp 11 THPT là một trong những nội dung hàm chứa tương đối nhiều kiến thức trừu tượng với một hệ thống các bài tập tương đối phong phú Điều đó có thể gây trở ngại rất lớn cho người học khi tiếp cận với nội dung chương trình Nếu không có một tư duy sáng tạo linh hoạt phù hợp thì việc giải quyết bài tập thuộc chương này, nhất là các bài tập nâng cao

tư duy nói chung, tư duy sáng tạo nói riêng là một nhiệm vụ rất quan trọng trong dạy học vật lý Việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh bằng cách rèn luyện các thao tác, hành động, phương pháp nhận thức cơ bản nhằm chiếm lĩnh kiến thức vật lý, áp dụng sáng tạo để giải quyết các vấn đề trong học tập và lao động thực tiễn trong cuộc sống sau này

Trong chương 1, chúng tôi đã trình bày cơ sở lý luận cho việc xây dựng hệ thống bài tập vật lý nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh Những vẫn đề

cơ bản được chúng tôi làm sáng tỏ trong chương có thể tóm tắt như sau:

- Khái niệm về tư duy sáng tạo, các đặc điểm của tư duy sáng tạo

- Một số biện pháp bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

- Tìm hiểu thực trạng, thuận lợi và khó khăn trong dạy học BTVL theo hướng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS Theo quan điểm dạy học vật lý hiện đại, việc phát triển và bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS được đặt ngang tầm với nhiệm

vụ trang bị kiến thức cho người học Đặc biệt đối vói học sinh có thiên hướng trở thành nhà nghiên cứ thì nó con quan trọng hơn rất nhiều

Trên cơ sở nghiên cứu lý luận ở chương 1, trong chương 2 chúng tôi sẽ tiến hành xây dựng hệ thống bài tập, phương án sử dụng bài tập nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh Phục vụ dạy học bài tập chương “Cảm ứng điện từ” vật

lý 11 THPT

Chương 2 BỒI DƯỠNG TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THÔNG QUA TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG “CẢM

ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 THPT 2.1 Yêu cầu nội dung dạy học của chương “Cảm ứng điện từ” trong chương trình Vật lý 11 trung học phổ thông

2.1.1 Chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ

* Kiến thức

- Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ

- Viết được công thức tính từ thông qua một diện tích và nêu được đơn vị đo

từ thông Nêu được các cách làm biến đổi từ thông

- Phát biểu được định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ và định luật Len-xơ

- Nêu được hiện tượng tự cảm là gì

- Nêu được độ tự cảm là gì và đơn vị đo độ tự cảm

- Nêu được từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua và mọi từ trường đều mang năng lượng

- Viết được công thức tính năng lượng của từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua

* Kĩ năng

- Tiến hành được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ

- Vận dụng được công thức  = BScos

- Xác định được chiều của dòng điện cảm ứng theo định luật Len-xơ và theo quy tắc bàn tay phải

- Tính được suất điện động tự cảm trong ống dây khi dòng điện chạy qua nó

có cường độ biến đổi đều theo thời gian

- Tính được năng lượng từ trường trong ống dây

- Giải được các bài tập nâng cao, đòi hỏi tư duy sáng tạo

* Thái độ

- Nghiêm túc trong học tập, trung thực trong thí nghiệm

- Có tinh thần hợp tác, đam mê tìm hiểu

- Có tinh thần kỷ luật bảo vệ đồ dùng thí nghiệm

2.1.2 Cấu trúc logic nội dung phần “Cảm ứng điện từ” Vật lý lớp 11 THPT

CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

Từ thông Suất điện động cảm

ứng Hiện tượng tự cảm

Hiện tượng

cảm ứng điện từ

Định luật Fa- ra- day

Chuyển hóa năng lượng

Từ thông riêng của mạch kín

Hiện tượng

FU CÔ

Quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-

xơ

Suất điện động tự cảm

Năng lượng

từ trường

2.1.3 Các nội dung cơ bản của phần “Cảm ứng điện từ” Vật lý lớp 11 THPT

Trong chương “Cảm ứng điện từ” ta đi xét mối quan hệ giữa từ trường và dòng điện hay nói cách khác chúng ta đi tìm hiểu trong điều kiện nào thì từ trường

có thế sinh ra dòng điện Nội dung chính của chương gồm các nội dung cơ bản như sau:

- Từ thông

- Hiện tượng cảm ứng điện từ

- Định luật Len- Xơ về chiều dòng điện cảm ứng

- Dòng điện Fu cô, tính chất và công dụng của dòng Fu cô

- Suất điện động cảm ứng

- Định luật Fa- ra- đây

- Chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ

- Từ thông riêng của một mạch kín

tự chế tạo dụng cụ thí nghiệm từ các vật gần gũi cuộc sống thường ngày Hơn thế nữa các bài tập cũng có thể xây dựng trên cơ sở các hiện tượng thực tiễn Đó là những cơ hội tốt để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

2.2 Xây dựng hệ thống bài tập chương “Cảm ứng điện từ” theo hướng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

2.2.1 Các yêu cầu khi xây dựng hệ thống bài tập

Thông qua việc tuyển chọn và biên soạn nhằm xây dựng hệ thống bài tập để củng cố, khắc sâu, mở rộng kiến thức đồng thời qua đó bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong việc giải quyết các tình huống của cuộc sống nói chung, tình huống vật lý, bài tập vật lý nói riêng

Hệ thống bài tập xây dựng được phân ra từng dạng theo cấu trúc nội dung trong SGK để tiện lợi cho việc học tập và giảng dạy đúng theo mạch của chương trình SGK Nội dung của bài tập phải phù hợp với các kiến thức cơ bản trong chương trình SGK và phải thiết thực, gần gũi với cuộc sống hàng ngày của HS nhằm kích thích tính tò mò, chủ động tìm tòi của người học

Hệ thống bài tập được xây dựng từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp phù hợp với đơi tượng học sinh

Hệ thống bài tập phong phú về thể loại và được phân ra từng dạng riêng biệt giúp học sinh nắm được kiến thức và cách giải từng dạng dễ dàng hơn

Hệ thống bài tập phải có tác dụng bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh nên phải được lựa chọn cho phù hợp với sự phân bố thời gian, phân bố nội dung tránh dài dòng làm nản chí học sinh

Trong chương trình SGK hiện nay hệ thống bài tập chương “Cảm ứng điện từ” còn ít, chưa đa dạng về thể loại, do đó chúng ta cần phải xây dựng thêm một hệ thống BT của chương đa dạng về thể loại, gần gũi với cuộc sống thường ngày, nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS

2.2.2 Những hoạt động của giáo viên cần rèn luyện cho học sinh khi hướng dẫn giải bài tập nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

Bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS phải là một quá trình liên tục, lâu dài cần thự hiện trong tất cả các tiến trình dạy học Để làm được điều này thì giáo viên phải cần chú ý rèn luyện cho học sinh các kỹ năng sau:

- Rèn luyện cho học sinh khả năng dự đoán, phân tích, tổng hợp bài toán

Từ dữ kiện của bài toán HS đưa ra các phán đoán sau đó bằng phương pháp phân tích, tổng hợp kiểm tra lại sự đúng đắn của phán đoán Rèn luyện cho HS nhìn các vẫn đề của bài toán trên nhiều gọc độ khác nhau, giải quyết các bài toán trên nhiều khía cạnh, biện luận các trường hợp có thể xẩy ra

- Rèn luyện cho HS giải quyết một vẫn đề theo nhiều cách khác nhau và tìm ra cách tối ưu nhất Người GV có nhiệm vụ định hướng, hướng dẫn HS thực hiện điều này HS sử dụng hệ thống kiến thức liên quan để giải quyến vẫn đề phù hợp và tìm ra cách giải quyết phù hợp nhất

- Rèn luyện cho HS biết vận dụng các thao tác khái quát hóa, đặc biệt hóa

và tương tự Từ khái quát kiến thức khi giải quyết các vẫn đề tương tự cần tìm ra các điểm giống nhau của các vẫn đề từ đó khái quát hóa thành sự kiện tổng hợp

- Rèn luyện cho HS biết cách hệ thống hóa kiến thức và cách giải từng dạng bài toán

- Rèn luyện cho HS biết vận dụng các kiến thức vật lý để giải quyết các vẫn đề thực tiễn của cuộc sống, kể cả việc thiết kế, chế tạo, sử dụng một số thiết bị

kỹ thuật đơn giản

Trong qua trình định hướng, hướng dẫn HS giải bài tập GV cần chú ý quan tâm đến các sai lầm của học sinh, tìm các nguyên nhân dẫn đến sai lầm và cách khắc phục, sửa chữa các sai lầm

2.2.3 Mô tả hệ thống bài tập

2.2.3.1 Tóm tắt các dạng bài tập được xây dựng trong hệ thống

Hệ thống bài tập được chúng tôi xây dựng nhằm mục đích rèn luyện cho HS

kỹ năng giải bài tập đồng thời qua đó bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho người học Các bài tập được chon lọc từ các nguồn sách tham khảo, các tạp chí, đề thi HGS các tỉnh và được phân thành các dạng như sau:

Dạng 1: Bài toán về từ thông qua một mạch kín Vận dụng định luật Len-xơ

xác định chiều dòng điện cảm ứng

Dạng 2: Suất điện động cảm ứng- Dòng điện cảm ứng

Dạng 3: Suất điện động cảm ứng tạo bởi dây dẫn chuyển động trong từ

trường đều

Dạng 4: Độ tự cảm- Suất điện động tự của một mạch kín

Dạng 5: Năng lượng từ trường và mật độ năng lượng từ trường của ống dây

2.2.3.2 Cụ thể hóa các dạng bài tập trong hệ thống

Dạng 1: Từ thông Xác định chiều dòng điện cảm ứng

α= 0: Các đường sức từ vuông góc với mặt (S)

khi đó  max =N .B S

α= 900: Các đường sức từ không xuyên qua mạch (S)

khi đó  = 0

- Áp dụng định luật Len- xơ xác định chiều dòng điện cảm ứng

+ Nếu > 0 Dòng điện Ic tạo ra Bc

ngược chiều với B

lúc đầu( chống lại

sự tăng của từ thông ban đầu)

+ Nếu < 0 Dòng điện Ic tạo ra Bc

cùng chiều với B

lúc đầu( chống lại

sự giảm của từ thông ban đầu)

+ Nều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín do một chuyển động nào

đó sinh ra thì từ trường cảm ứng sẽ sinh ra lực từ cản trở lại chuyển động sinh ra

nó

Các bài tập

trong từ trường đều có B

hợp với pháp tuyến n của mặt phẳng khung dây góc α=

30o, B= 0,04 T Như hình 2.1

1 Tính từ thông qua mạch diện tích S nói trên

2 Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây khi:

a Tịnh tiến khung dây trong vùng từ trường đều

b Quay khung quanh đường kính NM một góc 180o

c Quay khung dây quanh đường kính MN góc 360o

Bài 1.2: Thanh nam châm thẳng NS đặt thẳng đứng trên vòng dây dẫn (C) đã định

chiều dương như hình vẽ 2.2 Cho nam châm rơi xuống, xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong vòng dây (C), giải thích

Bài 1.3 : Một khối tứ diện đều ACDE có cạnh

là a đặt trong một từ trường đều có véc tơ B

song song với cạnh AC Như hình 2.3

Tính từ thông qua mặt ADE

Dạng 2: Suất điện động cảm ứng Dòng điện cảm ứng

Đơn vị đo trong hệ SI: e(V); (Wb); t (s)

-Dùng các công thức của dòng điện không đổi tính Icu , tính R…

Các bài tập

Bài 2.1: Một khung dây dẫn hình chữ nhật gồm 20 vòng dây, diện tích mỗi vòng

dây là 12 cm2, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây, cho B tăng theo thời gian theo quy luật B= 0,6t (T/s) Điện trở của khung R= 0,4Ω Tính cường độ dòng điện cảm ứng trong khung

Bài 2.2: Một khung dâu dẫn hình chữ nhật gồm 10 vòng dây, diện tích mỗi vòng

dây S= 20 cm2 đặt trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ B

hợp với pháp tuyến của n

của khung dây một góc α= 60o, B= 0,04 T Điện trở của khung R= 0,2 Ω Tính suất điện động cảm ứng, độ lớn và chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây nếu thời gian t= 0,01 giây, từ trường:

a Giảm đều từ B xuống 0

b Tăng đều từ 0 đến B

Bài 2.3: Một dây đồng có điện trở R= 3Ω được uốn thành hình vuông cạnh a=

40cm, hai đầu dây đồng nối với nguồn điện có suất điện động E= 6 V, điện trở trong không đáng kể Mạch điện đặt trong từ trường đều B

cùng hướng với pháp tuyến n

của mặt phẳng khung dây như hình 2.4 Cảm ứng từ tăng theo thời gian theo quy luật B= 15t(T) Xác định độ lớn và chiều của dòng điện trong mạch

Hình 2.4

B

E , r

Bài 2.4: Một khung dây phẳng S= 100cm2, điện trở R như hình 2.5a Đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B

vuông góc với mặt phẳng chứa vòng dây Cảm ứng từ biến đổi theo thời gian như đồ thị hình 2.5b Hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi của

UAB giữa hai đầu điện trở R theo thời gian

Dạng 3: Suất điện động cảm ứng tạo bởi dây dẫn chuyển động trong từ trường đều

- Áp dụng quy tắc bàn tay phải để xác định cực của nguồn điện cảm ứng

- Sử dụng công thức dòng điện không đổi để tính các yêu cầu của bài toán

1 2 3 4 5

6 7 Hình 1.4b

Hình 2.5b

Bài 3.1: Một đoạn dây thẳng có chiều dài l =25cm chuyển động tịnh tiến trong từ

trường đều có B= 0,4T với vận tốc v =2m/s, v

vuông góc với B

Tính suất điện động cảm ứng trong đoạn dây nói trên

Bài 3.2: Hai thanh kim loại AA’, CC’ nằm ngang

song song, hai đầu A, C nối với điện trở R= 2Ω

Đoạn dây dẫn MN= l= 20cm, điện trở r= 0,5Ω đặt

vuông góc với hai thanh kim loại tại M, N Mạch điện

được đặt trong từ trường đều có B= 0,5T Cho MN trượt đều với vận tốc 4m/s, phương v

vuông góc với thanh kim loại ( Hình 2.6) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch

Bài 3.3: Một dây dẫn đồng chất có tiết diện ngang là S,

điện trở suất  được uốn thành nửa vòng tròn APQ có

bán kính OQ= r (hình 2.7) Hai đoạn dây OQ và OP

cùng loại với dây trên, OQ cố định, OP quay quanh

O sao cho P luôn tiến xúc với cung tròn Hệ thống đặt

trong từ trường đều vuông góc với mặt phẳng khung dây, hướng từ ngoài vào, độ lớn B Tại thời điểm t= 0 thì OP trùng OQ

a Đoạn OP quay với tốc độ góc không đổi  Xác định chiều và độ lớn của

dòng điện chạy trong mạch kín OPQ tại thời điểm t

b Đoạn OP quay quanh O sao cho góc quét (Góc ở tâm tạo bởi OP và OQ) thay

đổi theo quy luật  =kt2(rad) với k là hằng số Sau 0,5 giây kể từ t= 0 dòng điện

cảm ứng trong mạch có độ lớn cực đại Xác định k và giá trị cực đại của dòng điện

Bài 3.4 Một khung dây hình vuông cạnh là a và điện trở R được kéo với vận tốc v

qua một nam châm điện Như hình 2.8a Từ trường trong khoảng này là đều có cảm ứng từ B

vuông góc với mặt khung Coi kích thước của khung nhỏ hơn kích thước của phạm vi có từ trường là b và l Như hình 2.8b Tính nhiệt lượng tỏa ra trong khung

Dạng 4: Độ tự cảm- Suất điện động cảm ứng của một mạch kín

Mục tiêu:

- Xác định được độ từ cảm của một ống dây hình trụ

- Xác định được suất điện động tự cảm xuất hiện trong một mạchkins

- Vận dụng kiến thức để giải quyết các tình huống thực tiễn liên quan

Tóm tắt lý thuyết:

- Độ tự cảm của ống dây không có lõi sắt

S N i

2 7

10

Bài 4.1: Tính độ tự cảm của ống dây biết rằng cường độ dòng điện qua ống dây

giảm đều 2A trong thời gian 0,01 giây và suất điện động tự cảm trong ống dây là 4,6V

Bài 4.2: Một ống dây dài l=50cm có 1000 vòng dây, đường kính tiết diện diện ống

4  −

b Tính L

c Cho dòng điện trong ống biến thiên một lương 0,2A trong 0,02 giây Xác đính độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch

Bài 4.3: Một ống dây dài l= 30cm có 1000 vòng dây, đường kính tiết diện diện ống

dây d= 8cm, có dòng điện i= 2A chạy qua

a Tính độ tự cảm của ống dây

b Tính từ thông qua mỗi vòng dây

c Thời gian ngắt dòng điện là 0,1 giây, tính suất điện động cảm ứng trong ống dây

Dạng 5: Năng lượng từ trường và mật độ năng lượng từ trường của ống dây Mục tiêu:

- Xác định được năng lượng từ trường của ống dây mang dòng điện

- Xác định được mật độ năng lượng trong một ống dây

- Vận dụng các kiến thức liên quan giải quyết các tình huống thực tiễn của cuộc sống

Tóm tắt lý thuyết:

- Năng lượng từ trường của một ống dây dẫn hình trụ

2 2

2

1 2

1





Sl B i

1

l S

W V

=

Các bài tập:

Bài 5.1: Tính năng lượng từ trường của một ống dây xô- lê- nô- ít, biết rằng nếu có

dòng điện i= 10A chạy qua ống dây, thì từ thông qua ống dây  = 0 , 5Wb

Bài 5.2: Chứng minh năng lượng từ trường và mật độ năng lượng từ trường của

một ống dây xô- lê- nô- ít là:

0

2 2

2

1

1

l S

W V

=

Bài 5.3: Một pin có suất điện động không đổi E mắc

nối tiếp với một ống dây có độ tự cảm L và một tụ

điện có điện dung là C thông qua một khóa k như

hình vẽ 2.9 Ban đầu khóa k mở tụ điện không tích

điện Xác định cường độ dòng điện cực đại qua

mạch khi đóng khóa k Bỏ qua điện trở của cuộn dây và các dây nối

2.2.4 Hướng dẫn sử dụng hệ thống bài tập theo hướng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho người học

Việc sử dụng hệ thống bài tập nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh phụ thuộc vào việc chọn bài tập và cách tổ chức thực hiện các tiến trình dạy học của GV Trong luận văn chúng tôi đề cập một số phương án sử dụng hệ thống bài tập nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS bằng cách hướng dẫn HS đi từ cài đơn

Hình 2.9

E , r K

C

L