Rèn luyện kỹ năng và phát triển tư duy trong việc dạy bài tập chương từ trường sách giáo khoa vật lí 11 thí điểm

Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực của học sinh.Việc giải bài tập vật lý không những giúp học sinh hiểu bản chất và tin tởnghơn vào kiến thức lý thuyết đã học mà t

Bộ giáo dục và đào tạo

Trờng đại học vinh

Khoá Luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Phơng pháp giảng dạy

Ngời hớng dẫn khoa học: Ths Nguyễn Cảnh Vạn

chỉ đạo chiến lợc phát triển giáo dục 2001 – 2010 Chỉ có thông qua giáo dụcphổ thông, học sinh mới đợc cung cấp đầy đủ những kiến thức phổ thông cơbản, hiện đại, có hệ thống làm cơ sở cho việc nhận thức khoa học Muốn vậynền giáo dục phải đổi mới mạnh mẽ phơng pháp dạy và học, dần hạn chế vàcuối cùng đi đến xoá bỏ hoàn toàn lối truyền thụ một chiều.Trong mỗi giờ họcphải phát huy khả năng tự học, tự nghiên cứu đồng thời qua đó nâng cao tính

tự giác, chủ động và sáng tạo của học sinh

Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực của học sinh.Việc giải bài tập vật lý không những giúp học sinh hiểu bản chất và tin tởnghơn vào kiến thức lý thuyết đã học mà thông qua đó còn có thể củng cố, khắcsâu kiến thức và phát triển t duy của học sinh Chỉ có thông qua sự tự lực, đàosâu suy nghĩ tìm hớng giải quyết khi giải bài tập vật lý mới giúp học sinhchiếm lĩnh một cách thực sự kho tàng kiến thức vật lý của nhân loại

Song để việc giải bài tập đem lại hiệu quả lại cần đến sự hớng dẫn củagiáo viên Tuỳ theo điều kiện của quá trình dạy học, khả năng tiếp nhận vàphát huy của học sinh, ngời giáo viên phải có những phơng pháp hớng dẫn phùhợp Điều đó thể hiện trình độ chuyên môn, nghiệp vụ của mỗi giáo viên Mục

đích cuối cùng của công việc hớng dẫn này là hình thành cho học sinh mộtphơng pháp khoa học để giải quyết từng loại bài tập vật lý Qua đó nâng caodần tính tích cực, tự lực bồi dỡng kỹ năng cũng nh phát triển năng lực t duycủa học sinh

Trong chơng trình vật lý PTTH, kiến thức chơng “từ trờng” có chứa đựngnhiều yếu tố thực tế, gắn với nhiều hiện tợng phong phú trong cuộc sống và cónhiều ứng dụng trong kỹ thuật Nó đòi hỏi học sinh không những nắm chắckiến thức cơ bản của chơng mà còn phải có sự hiểu biết về thực tiễn, kỹ thuật.Chính vì vậy, tôi muốn chọn đề tài:

“Rèn luyện kỹ năng và phát triển t duy trong việc dạy bài tập chơng

từ tr

2 Mục đích của đề tài

Xây dựng hệ thống bài tập “từ trờng” và vận dụng hệ thống bài tập này

để rèn luyện kỹ năng và phát triển năng lực t duy cho học sinh khi học chơng

“từ trờng” lớp 11 trung học phổ thông (THPT)

3 Giả thuyết khoa học

Với hệ thống bài tập cơ bản và phơng pháp giải cho từng loại bài tập, sẽgiúp học sinh rèn luyện kỹ năng tính toán, và phát triển khả năng t duy tronghọc tập.

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

* Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc rèn luyện kỹ năng và phát triển t duycho học sinh trong dạy bài tập vật lý

* Nghiên cứu tác dụng của bài tập vật lý

* Hệ thống bài tập “từ trờng” và phơng pháp giải

* Một số phơng án dạy học nhằm rèn luyện kỹ năng và phát triển t duyqua việc sử dụng hệ thống bài tập chơng “từ trờng”

5 Đối tợng nghiên cứu

* Nội dung, kiến thức cơ bản của chơng “từ trờng” sách giáo khoa vật lý

* Nghiên cứu sách giáo khoa, sách giáo viên 11 thí điểm và các tài liệu

có liên quan đến bài tập “từ trờng”

Ch ơng I Cơ sở lý luận của việc rèn luyện kỹ năng và phát triển t

duy cho học sinh trong việc dạy bài tập Vật lý

1 Rèn luyện kỹ năng và phát triển t duy trong việc dạy học Vật lý

1.1 Rèn luyện kỹ năng

Kỹ năng là tập hợp các hành động phức hợp theo một trình tự hợp lý để

có đợc một hiệu quả cao, đạt đợc mục đích đặt ra của con ngời

Trong quá trình dạy học vật lý cần hình thành ở học sinh những kỹ năngnh:

a Quan sát, giải thích các hiện tợng vật lý Ví dụ học sinh tập quan sát sựthay đổi trạng thái của vật khi nung nóng; sự tăng tốc của vật dới tác dụng củalực đặt vào vật

b Mô tả, giải thích cấu tạo và nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của cácdụng cụ, thiết bị kỹ thuật Ví dụ nh động cơ điện; động cơ nhiệt

c Thực hiện các thí nghiệm cơ bản theo giáo trình vật lý: lập kế hoạchthí nghiệm, lắp thiết bị thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm; quan sát; đo; đánhgiá về mặt toán học các kết quả thu đợc

định hớng: cơ sở định hớng riêng biệt, cụ thể và cơ sở định hớng chung, kháiquát

Trong trờng hợp thứ nhất (cơ sở định hớng cụ thể), việc dạy học dựa trên

sự xây dựng một cơ sở định hớng “cứng” (một Angôrít hành động cụ thể),trong đó giáo viên hoàn toàn chỉ rõ cách thực hiện hành động, chia thànhnhững giai đoạn và bảo đảm sự thực hiện đúng đắn của nó

Trong trờng hợp thứ hai (cơ sở định hớng khái quát), việc dạy học dựatrên sự xây dựng “sơ đồ định hớng” (hệ định hớng), làm cho học sinh quen vớiviệc thực hiện hành động theo những sơ đồ hay kế hoạch chung nhất của việcthực hiện hành động (thí dụ trong việc giải các bài toán) để học sinh thờngxuyên thực hiện hành động theo kế hoạch đó Chúng đợc dùng làm “cái địnhhớng” cho hoạt động tiếp theo

1.2 Phát triển t duy

T duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật vàhiện tợng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất củachúng, những mỗi quan hệ khách quan, phổ biến giữa chúng, đồng thời cũng

là sự vận động sáng tạo, những kết luận khái quát đã thu đợc vào những dấuhiệu cụ thể, dự đoán đợc những thuộc tính, hiện tợng, quan hệ mới

Một số biện pháp phát triển t duy của học sinh:

1.2.1 Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò ham hiểu biết của học sinh

T duy chỉ thực hiện bắt đầu khi trong đầu học sinh xuất hiện một câu hỏi

mà cha có lời giải đáp ngay, khi họ gặp phải mâu thuẫn giữa một bên là nhucầu, nhiệm vụ nhận thức mới cần giải quyết và một bên là trình độ kiến thứchiện có không đủ để giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới.Lúc đó học sinh vừa ở trạng thái tâm lý hơi căng thẳng, vừa hng phấn khaokhát vợt qua khó khăn, giải quyết đợc mâu thuẫn đạt đợc trình độ cao hơn trêncon đờng nhận thức Ta nói nằng: học sinh đợc đặt vào “tình huống có vấn

đề”

Những tình huống điển hình hay gặp trong dạy học vật lý là: tình huốngphát triển; tình huống lựa chọn; tình huống bế tắc; tình huống ngạc nhiên, bấtngờ

1.2.2 Rèn luyện cho học sinh kỹ năng thực hiện các thao tác t duy, những hành động nhận thức phổ biến trong học tập vật lý.

Trong quá trình nhận thức vật lý, học sinh phải luôn thực hiện các thaotác chân tay (bố trí dụng cụ, sử dụng các dụng cụ đo, thực hiện các phép đo),các thao tác t duy (phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá, trừu tợng hoá,

cụ thể hoá, hệ thống hoá), các hành động nhận thức (xác định đặc tính bảnchất của sự vật hiện tợng, tìm nguyên nhân, xác định mối quan hệ)

Sau đây là một số biện pháp của giáo viên nhằm giúp học sinh tự lực thựchiện các thao tác t duy:

* Giáo viên tổ chức quá trình học tập, sao cho ở từng giai đoạn xuất hiệnnhững tình huống bắt buộc học sinh phải thực hiện các thao tác t duy và hành

động nhận thức mới có thể giải quyết đợc vấn đề và hoàn thành nhiệm vụ họctập

* Giáo viên đa ra những câu hỏi để định hớng cho học sinh tìm ranhững thao tác t duy hay phơng pháp suy luận, hành động trí tuệ thích hợp

* Giáo viên phân tích câu trả lời của học sinh, phải chỉ ra chỗ sai của họcsinh trong khi thực hiện các thao tác t duy và hớng dẫn cách sửa chữa

* Giáo viên giúp học sinh khái quát hoá kinh nghiệm thực hiện các suyluận lôgíc dới dạng những quy tắc đơn giản

1.2.3 Tập dợt để học sinh giải quyết vấn đề nhận thức theo phơng pháp nhận thức của vật lý

Trong quá trình hớng dẫn học sinh tự lực hoạt động để tái tạo kiến thứcvật lý, giáo viên làm cho họ hiểu nội dung các phơng pháp vật lý và sử dụngcác phơng pháp ở những mức độ thích hợp, tuỳ theo trình độ của học sinh và

điều kiện của nhà trờng

Những phơng pháp nhận thức chủ yếu hay dùng trong hoạt động nhậnthức vật lý ở trờng phổ thông là: phơng pháp thực nghiệm và phơng pháp môhình

1.2.4 Rèn luyện ngôn ngữ Vật lý cho học sinh

Ngôn ngữ là hình thức biểu hiện của t duy Kiến thức vật lý rất đa dạngnhng những cách phát biểu các định nghĩa, quy tắc, định luật vật lý cũng cónhững hình thức chung nhất định, giáo viên có thể chú ý rèn luyện cho họcsinh quen dần Mỗi khi gặp một thuật ngữ mới diễn tả một khái niệm mới, cầngiải thích rõ cho học sinh và yêu cầu họ tập sử dụng nó một cách chính xác,thành thạo

2 Bài tập vật lý

2.1 Khái niệm bài tập vật lý

Trong thực tế dạy học, bài tập vật lý đợc hiểu là một vấn đề đòi hỏi giảiquyết nhờ những suy lý lôgíc, những phép toán và thí nghiệm, dựa trên cơ sởcác định luật và phơng pháp vật lý Hiểu theo nghĩa rộng mỗi vấn đề xuất hiện

do nghiên cứu tài liệu giáo khoa, cũng là một bài tập đối với học sinh Sự tduy định hớng tích cực luôn là việc giải bài tập

2.2 Tác dụng của bài tập vật lý

a Giáo viên có thể sử dụng bài tập vật lý nh là một phơng tiện nghiêncứu tài liệu mới, nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội những kiến thức mộtcách sâu sắc và vững chắc

b Bài tập vật lý là một phơng tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vậndụng kiến thức, liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống

Thí dụ: sau khi học xong bài “từ trờng của dòng điện trong các mạch códạng khác nhau” có thể yêu cầu học sinh giải thích: vì sao trong các mạch vôtuyến điện tử ngời ta thờng dùng cuộn dây có lõi sắt thay cho nam châmthẳng?

Khi giải các bài tập nh vậy sẽ làm cho học sinh nắm vững hơn các kiếnthức đã học đồng thời tập cho học sinh quen với việc liên hệ lý thuyết với thực

tế, vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề đặt ra trong cuộc sốnghàng ngày

c Bài tập vật lý là một phơng tiện quan trọng trong việc rèn luyện t duy,bồi dỡng phơng pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

Giải bài tập là một hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh Trongkhi giải bài tập học sinh phải phân tích điều kiện đề bài, tự xây dựng lập luận,tính toán, thực hiện thí nghiệm khi cần thiết Trong điều kiện đó t duy sángtạo của học sinh đợc nâng cao

d Bài tập vật lý là phơng tiện ôn tập, củng cố kiến thức đã học một cáchsinh động và hiệu quả

e Thông qua việc giải bài tập có thể rèn luyện cho học sinh những đứctính tốt nh: tinh thần tự lập, tính cẩn thận, kiên trì, tinh thần vợt khó

f Bài tập vật lý là một phơng tiện kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năngcủa học sinh một cách chính xác

Tuỳ theo cách đặt câu hỏi kiểm tra ta có thể phân loại các mức độ nắmvững kiến thức của học sinh, khiến cho việc đánh giá chất lợng kiến thức củahọc sinh đợc chính xác.

2.3 Phân loại bài tập vật lý

Bài tập vật lý có thể đợc phân loại dựa trên nhiều căn cứ khác nhau: theonội dung; theo phơng thức cho điều kiện và phơng thức giải; theo yêu cầu địnhtính, định lợng của việc nghiên cứu vấn đề; theo yêu cầu luyện tập kỹ nănghay phát triển t duy sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học

2.3.1 Theo nội dung

a Theo nội dung trớc hết nên chia các bài tập theo đề tài của tài liệu vật

lý của chúng, tức là phân biệt các bài tập về cơ học, nhiệt học, điện học, quanghọc

b Theo nội dung, ngời ta còn phân biệt các bài tập cụ thể và bài tập trừutợng

Đặc trng của bài tập trừu tợng là trong giả thiết bản chất Vật lý đợc nêubật lên, những chi tiết không bản chất đợc lợc bớt Bài tập trừu tợng thờngdùng để học sinh tập dợt áp dụng công thức vừa học

Bài tập cụ thể thờng có những hiện tợng, số liệu thực tế cụ thể đòi hỏihọc sinh phải nhận ra bản chất vật lý Những bài tập đó có tác dụng tập chohọc sinh phân tích hiện tợng cụ thể để làm rõ bản chất vật lý, xác định đợckiến thức cần thiết để giải

c Bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợp: thờng chứa đựng những số liệu

về kỹ thuật, sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải Ví dụ tại sao cánh cửathờng bị hỏng bản lề phía trên?

d Bài tập có nội dung lịch sử là những bài tập có chứa đựng những dữkiện về các thí nghiệm vật lý cổ điển, về những phát minh, sáng chế hoặcnhững câu chuyện có tính chất lịch sử

2.3.2 Theo phơng thức cho điều kiện hoặc phơng thức giải ta phân chia bài tập vật lý thành bốn loại: bài tập bằng lời; bài tập thí nghiệm; bài tập tính toán; bài tập đồ thị.

a Bài tập bằng lời

Là loại bài tập khi giải chủ yếu dùng lời nói, lập luận, giải thích để đi đếnkết luận

b Bài tập tính toán

Là loại bài tập mà khi giải loại bài tập này phải thực hiện phép tính vớichữ hoặc số và sử dụng các công thức, phơng trình liên hệ giữa các đại lợngvật lý.

c Bài tập thí nghiệm

Là loại bài tập khi giải phải tiến hành thí nghiệm, từ số liệu của thínghiệm mới tính toán để đi đến kết quả Thí dụ nói “một vật nặng nhất cũngtrở thành hoàn toàn không có trọng lợng trong suốt thời gian nó rơi” đúng haysai? hãy thiết kế thí nghiệm để xác minh điều đó

d Bài tập đồ thị

Là bài tập có sử dụng đồ thị Để giải loại bài tập này học sinh phải hiểu

đợc ý nghĩa đồ thị, biết thao tác dữ liệu

Sự phân chia thành bốn loại trên có tính chất tơng đối vì khi giải bài tập

ta không chỉ sử dụng riêng một phơng thức nào Chẳng hạn khi làm bài tập đồthị cần tính toán ra những số liệu cụ thể, đồng thời có thể kết hợp cả những lậpluận bằng lời

2.3.3 Theo đặc điểm nghiên cứu vấn đề

Ngời ta phân thành các bài tập nghịch lý, bài tập định tính và bài tập địnhlợng

a.Bài tập nghịch lý là những bài tập có chứa đựng những hiện tợng tráinghịch với suy nghĩ thông thờng của học sinh và yêu cầu học sinh phải giảithích Giải bài tập nghịch lý đòi hỏi học sinh phải có hiểu biết về thế giới xungquanh, đồng thời phải có t duy sáng tạo

b.Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải học sinh không phải thựchiện các phép tính phức tạp (nếu có chỉ là những phé tính đơn giản có thể tínhnhẩm đợc)

Bài tập định tính thờng chỉ đòi hỏi xác lập mối quan hệ về bản chất giữacác đại lợng, có tác dụng rèn luyện t duy lôgíc của học sinh, giúp học sinhnắm vững và biết phân tích bản chất vật lý của hiện tợng, là cơ sở để giải bàitập phức tạp

c.Bài tập định lợng đòi hỏi phải tính toán để xác định mối liên hệ giữacác đại lợng và kết quả thờng là một công thức hoặc một số

2.3.4 Theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triên t duy ngời ta phân biệt bài tập vật lý thành bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo.

a Bài tập luyện tập

Rèn luyện cho học sinh nắm vững cách giải quyết một loại bài tập nhất

định đã đợc chỉ dẫn chứ không yêu cầu t duy sáng tạo

b Bài tập sáng tạo khác với bài tập luyện tập ở chỗ, điều kiện trong đềbài che dấu kiểu giải, đòi hỏi học sinh phải t duy tích cực và sáng tạo mới tìm

ra hớng giải quyết Qua đó t duy và năng lực sáng tạo của học sinh đợc pháttriển

Bài tập sáng tạo có hai loại: bài tập nghiên cứu và bài tập thiết kế

+ Bài tập nghiên cứu thờng yêu cầu giải thích hiện tợng trên cơ sở môhình trừu tợng rút ra từ lý thuyết, tức giải quyết vấn đề tại sao?

+ Bài tập thiết kế lại đòi hỏi thu đợc hiệu quả thực tế phù hợp với môhình trừu tợng đã cho tức là trả lời câu hỏi “làm nh thế nào”?

2.4 Những yêu cầu chung trong việc dạy bài tập vật lý.

a Trong dạy học vật lý, giáo viên phải dự tính kế hoạch cho từng toàn bộcông việc về bài tập, với từng đề tài, với từng tiết học cụ thể Có nh vậy, mớiphát huy đợc khả năng của bài tập trong việc thực hiện những yêu cầu của dạyhọc vật lý Việc lựa chọn và chuẩn bị các bài tập phải thoả mãn các yêu cầusau:

- Lựa chọn, chuẩn bị các bài tập nêu vấn đề để sử dụng trong các tiếtnghiên cứu tài liệu mới nhằm kích thích hứng thú học tập và phát triển t duycủa học sinh

- Lựa chọn, chuẩn bị các bài tập nhằm củng cố, bổ sung, hoàn thiệnnhững kiến thức lý thuyết cụ thể đã học, cung cấp cho học sinh những hiểubiết về thực kế, kỹ thuật có liên quan với kiến thức lý thuyết

- Lựa chọn, chuẩn bị những bài tập điển hình nhằm hớng dẫn cho họcsinh vận dụng kiến thức đã học để giải những loại bài tập cơ bản; hình thànhphơng pháp chung giải mỗi loại bài tập đó

- Lựa chọn, chuẩn bị các bài tập nhằm kiểm tra, đánh giá chất lợng kiếnthức kỹ năng của học sinh và từng kiến thức cụ thể và về từng phần của chơngtrình

- Sắp xếp các bài tập đã lựa chọn thành một hệ thống (có nội dung đadạng, phong phú, phù hợp với chơng trình và sách giáo khoa và đợc sắp xếp từ

dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, mỗi bài tập là một mắt xích trong hệthống bài tập), định rõ kế hoạch và phơng pháp sử dụng trong tiến trình dạyhọc.

b Trong việc giải bài tập vật lý phải dạy cho học sinh biết vận dụng kiếnthức để giải quyết vấn đề đặt ra, phải rèn luyện cho học sinh kĩ năng giảinhững loại bài tập cơ bản thuộc những phần khác nhau của giáo trình vật lýphổ thông

c Trong việc giải bài tập vật lý phải đặc biệt coi trọng việc rèn luyện tduy và bảo đảm tính tự lập của học sinh

2.5 Phơng pháp giải bài tập vật lý

2.5.1 Hoạt động giải bài tập vật lý

Việc giải bài tập vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bàitập, xem xét hiện tợng vật lý đợc đề cập và dựa trên kiến thức vật lý, toán đểnghĩ tới những mỗi liên hệ giữa cái đã cho và cái phải tìm sao cho thấy cáiphải tìm liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho Từ đó chỉ rõ những mốiliên hệ tờng minh, trực tiếp của cái phải tìm với cái đã biết tức là tìm đợc lờigiải Trong các mối liên hệ ban đầu có những đại lợng cha biết Ta có thể môhình hoá các mối liên hệ giữa cái đã cho và cái phải tìm, cái cha biết nh sau:

Trong đó X: Cái phải tìm

A,B : Cái đã cho

a, b : Cái cha biếtGiả sử khi giải một bài tập nào đó phân tích trong điều kiện đề bài vàdựa trên kiến thức vật lý, ta dẫn ra đợc sáu mối liên hệ đợc mô hình hình hoá

B

c D

C

e d

Eb

Và tiếp theo là mô hình hoá quá trình làm sáng tỏ các yếu tố cha biếttrong các mối liên hệ đã xác lập để đi đến xác định cái phải tìm.

Qua đó cho thấy việc giải bài tập vật lý có hai phần việc cơ bản quantrọng là: thứ nhất là xác lập các mối quan hệ cơ bản; thứ hai là sự luận giải,tính toán đi từ các mối liên hệ đã xác lập đến kết luận cuối cùng theo yêu cầu.Tuỳ theo điều kiện cụ thể của bài có thể thay đổi trình tự hoặc xen kẽ hai phầnviệc trên với nhau cho phù hợp Điều mấu chốt quan trọng là xác lập các mốiliên hệ cụ thể giữa cái phải tìm với cái đã cho

2.5.2 Các giai đoạn chung của việc giải bài tập vật lý

Nói chung việc giải một bài tập vật lý trải qua bốn giai đoạn: tìm hiểu đềbài; xác lập các mối liên hệ cơ bản; rút ra kết quả cần tìm; kiểm tra lại kếtquả

+ Giai đoạn thứ nhất (tìm hiểu đề bài): đọc, ghi ngắn gọi dữ liệu xuấtphát và cái cần phải tìm (tóm tắt, đổi đơn vị), vẽ hình minh hoạ (nếu cần)

(3)

(5)

(6)

cde

(2)(4)

(a)

(b)

+ Giai đoạn thứ hai (xác lập mối liên hệ cơ bản của các dữ liệu xuất phát

và các cái phải tìm): đối chiếu các dữ liệu xuất phát và các cái phải tìm, xétbản chất vật lý của tình huống đã cho để nghĩ đến các kiến thức, các định luật,các công thức có liên quan Xác lập mối liên hệ cơ bản cụ thể của các dữ liệuxuất phát và các cái phải tìm Tìm kiếm, lựa chọn các mối liên hệ tối thiểu cầnthiết sao cho thấy đợc mối liên hệ của cái phải tìm với các dữ liệu xuất phát, từ

* Kiểm tra đã trả lời hết các câu hỏi, xét hết các trờng hợp cha

* Kiểm tra xem đã tính toán đúng cha

* Kiểm tra thứ nguyên

* Xem ý nghĩa kết quả thực tế có phù hợp không

* Kiểm tra kết quả bằng thực nghiệm

* Giải theo cách khác xem có cùng kết quả không

Sự biến đổi các mối liên hệ (phơng trình) cơ bản đã xác lập có thể xen kẽvới việc tìm tòi xác lập mối liên hệ tiếp theo

2.6 Hớng dẫn giải bài tập vật lý

Có ba kiểu hớng dẫn giải bài tập

2.6.1 Kiểu hớng dẫn theo Angôrít (theo mẫu)

Là sự hớng dẫn hành động theo mẫu có sẵn trong đó chỉ rõ cần thực hiệnnhững hành động nào và theo trình tự nào để đi đến kết quả Những hành động

đó phải là hành động sơ cấp đợc học sinh hiểu một cách đơn giản và đã nắmvững Kiểu hớng dẫn này đòi hỏi giáo viên phải phân tích khoa học việc giảibài tập để xác định trình tự chính xác, chặt chẽ của các hành động cần thựchiện để giải bài tập Kiểu hớng dẫn này đợc áp dụng khi cần dạy cho học sinhphơng pháp giải một loại bài tập điển hình nhằm luyện tập cho học sinh kỹnăng giải bài tập đó

Ưu điểm: đảm bảo học sinh giải đợc bài tập đã giao một cách chắc chắn,rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh

Nhợc điểm: nếu chỉ áp dụng kiểu hớng dẫn Angôrít thì học sinh chỉ quenchấp hành một mẫu có sẵn, do đó ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh kỹnăng tìm tòi sáng tạo.

2.6.2 Kiểu hớng dẫn tìm tòi (hớng dẫn ơrixtic)

Là kiểu hớng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ, tìm tòi,phát hiện ra cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để tìm

ra kết quả

Kiểu hớng dẫn này thờng đợc áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vợt quakhó khăn để giải bài tập, đồng thời đảm bảo yêu cầu phát triển t duy học sinh.Phơng pháp này tránh đợc tình trạng giáo viên làm thay học sinh khi giải bàitập Do kiểu hớng dẫn này đòi hỏi học sinh phải tự lực tìm tòi cách giải quyếtnên không phải bao giờ cũng đảm bảo cho học sinh giải đợc bài tập Sự hớngdẫn của giáo viên không đợc đa học sinh đến chỗ chỉ rõ việc thừa hành cáchành động theo mẫu nhng lại không thể là sự hớng dẫn viển vông quá chungchung không định hớng t duy học sinh

2.6.3 Kiểu hớng dẫn định hớng khái quát chơng trình hoá

Đây cũng là sự hớng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết Giáoviên định hớng t duy của học sinh theo đờng lối khái quát của việc giải quyếtvấn đề Sự định hớng ban đầu đòi hỏi sự tự lực của học sinh Nếu học sinhkhông đáp ứng đợc định hớng khái quát ban đầu thì giáo viên cần cụ thể hoáthêm một bớc bằng cách gợi ý cho học sinh Khi học sinh không đủ khả nănggiải quyết một bớc nào đó thì hớng dẫn của giáo viên chuyển dần thành hớngdẫn theo mẫu để giúp học sinh hoàn thành bớc đó, sau tiếp tục yêu cầu họcsinh tự lực tìm tòi giải quyết bớc tiếp theo

Sơ đồ tóm tắt tiến trình hớng dẫn.

O: Ký hiệu hớng dẫn học sinh tìm tòi giải quyết

+: Trờng hợp học sinh đáp ứng đợc nhu cầu tự lực

-: Trờng hợp học sinh không đáp ứng đợc nhu cầu tự lực

-(1), (2), (3), (4), (5) là các yêu cầu cần phải giải quyết trong tiến trìnhgiải bài tập.

: Ký hiệu sự giúp đỡ của giáo viên để học sinh thực hiện yêu cầu đã đặtra

Mục đích: Giúp học sinh tự lực giải quyết đợc bài tập đã cho đồng thờidạy học cho học sinh cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập

Ưu và nhợc điểm: rèn luyện t duy cho học sinh đồng thời đảm bảo chohọc sinh giải đợc bài tập đã cho nhng tốn nhiều thời gian Giáo viên phải theosát tiến trình giải bài tập của học sinh, không chỉ dựa vào lối hớng dẫn đã soạnsẵn, mà phải kết hợp định hớng với kiểm tra kết quả hoạt động của học sinh để

điều chỉnh sự giúp đỡ cho phù hợp

Tóm lại, tuỳ theo điều kiện dạy học và dựa vào năng lực của học sinh màgiáo viên có thể áp dụng, một trong ba kiểu hớng dẫn trên hoặc kết hợp chúnglinh hoạt trong từng tình huống sao cho phát huy đợc lối đa tính tích cực, tựlực t duy của học sinh, đồng thời vẫn đảm bảo cho học sinh giải đợc bài tậptheo yêu cầu

Sơ đồ định hớng của việc giải bài tập (GBT) vật lý

Ph ơng pháp chung GBT vật lý

Kiến thức cơ bản thuộc phần đề tài

Sai lầm học sinh hay mắc phải

Mục đích cần đạt của việc dạy học

Ph ơng pháp GBT cụ thể

Câu hỏi h ớng dẫn

H ớng dẫn GBT

cụ thể

Ch ơng II Xây dựng Hệ thống và phơng pháp giải các bài tập ch-

mở rộng tầm hiểu biết của họ về kỹ thuật tổng hợp

Việc hình thành cho học sinh khái niệm “từ trờng” giúp học sinh hiểu

đ-ợc cơ sở của kỹ thuật điện tử và vô tuyến điện hiện đại

1.2 Nội dung kiến thức cơ bản

Nội dung chơng “từ trờng” gồm hai nhóm kiến thức: từ trờng và lực từ

* Nhóm thứ nhất gồm các vấn đề: khái niệm từ trờng; cảm ứng từ; đờngcảm ứng từ; từ trờng của các dòng điện trong các mạch điện khác nhau

* Nhóm thứ hai gồm các vấn đề: lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mangdòng điện; lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện; lực từ tác dụng lênhạt mang điện chuyển động (lực Lorenxơ); ứng dụng của lực từ

Ngoài ra trong chơng này còn có một số quy tắc: quy tắc đinh ốc 1 và 2;quy tắc bàn tay trái…

1.2.1 Từ trờng

a Khái niệm từ trờng

Từ trờng là dạng vật chất tồn tại xung quang hạt mang điện chuyển động

và tác dụng lực từ lên hạt mang điện khác chuyển động trong nó

b Phơng pháp biểu diễn từ trờng

Một trong những phơng pháp mô tả từ trờng một cách trực quan, cụ thể làphơng pháp hình học – phơng pháp đó đợc rút ra từ sự quan sát tác dụng của

từ trờng lên các nam châm thử và sự định hớng của các nam châm thử trong từtrờng

* Từ phổ

Dùng mạt sắt rắc đều lên một tấm kính đặt trên nam châm ta thu đợc từphổ của một số nam châm.

* Đờng sức từ

Dựa vào từ phổ ta có thể vẽ các đờng liền nét sao cho tại mỗi điểm namchâm thử cân bằng cũng nằm trên tiếp tuyến với các đờng vừa vẽ Ngoài ra taquy ớc lấy chiều từ cực nam châm thử là chiều của đờng đó Các đờng vừa vẽsau khi đã đợc xác định chiều theo quy ớc trên gọi là đờng sức từ

* Định nghĩa đờng sức từ

Đờng sức từ là đờng cong có hớng vẽ trong từ trờng sao cho véctơ cảmứng từ tại bất kỳ điểm nào trên đờng cong cũng có phơng tiếp tuyến với đờngcong và chiều trùng với chiều của đờng cong tại điểm xét

* Quy tắc vẽ đờng sức từ

Khi vẽ các đờng sức từ phải tuân theo những quy tắc sau:

+ Tại mỗi điểm trong từ trờng ta chỉ có thể vẽ đợc một đờng sức từ điqua

+ Trong trờng hợp nam châm các đờng cảm ứng từ bao giờ cũng đi ra cựcbắc và đi vào ở cực nam của nam châm; còn trong trờng hợp dòng điện các đ-ờng sức từ là những đờng cong khép kín

+ Ta quy ớc nơi nào cảm ứng từ lớn hơn thì các đờng sức từ ở đó mauhơn (dày hơn), nơi nào cảm ứng từ nhỏ hơn thì các đờng sức từ ở đó vẽ thahơn.

Trong trờng hợp đoạn dòng điện và đờng sức từ làm thành một góc  thìthí nghiệm cho biết lực từ tác dụng lên đoạn dòng diện có độ lớn là:

F = B I L sin 

Đó là công thức Ampe về lực từ tác dụng lên dòng điện

f Nguyên lý chồng chất từ trờng

Từ trờng tuân theo nguyên lý chồng chất từ trờng:

Giả sử B1, B2 … là cảm ứng từ gây ra bởi dòng điện thứ nhất, thứhai… tại một điểm Khi đó từ trờng tổng hợp B tại điểm đó là tổng cácvéctơ B1 , B2 …

B = B1 + B2 + …

g Từ trờng của một số dòng điện đơn giản

* Từ trờng dòng diện trong dây dẫn thẳng dài

- Dạng của đờng cảm ứng từ: đờng sức từ

của từ trờng của dòng điện thẳng có dạng

là những đờng tròn đồng tâm, nằm trong

mặt phẳng vuông góc với dòng điện Tâm

của các đờng sức từ là giao điểm của mặt

phẳng với dòng điện

- Chiều của đờng sức từ

Chiều của của đờng sức từ đợc xác định theo quy tắc cái đinh ốc 1: đặtcái đinh ốc dọc theo dây dẫn Quay cái đinh ốc sao cho nó tiến theo chiềudòng điện thì chiều quay của cái đinh ốc là chiều của đờng sức từ

* Từ trờng của dòng điện tròn

Dòng điện chạy trong khung dây tròn đợc gọi là dòng điện tròn

- Dạng của đờng cảm ứng từ:

Từ thí nghiệm từ phổ ta thấy rằng:

Đờng sức từ của dòng điện tròn đều

là những đờng cong Càng gần tâm O

độ cong của các đờng cảm ứng từ

càng giảm Đờng cảm ứng từ qua

tâm O là một đờng thẳng

- Chiều của các đờng cảm ứng từ gây bởi từ trờng của dòng điện tròn đợcxác định theo quy tắc cái đinh ốc 2: đặt cái đinh ốc dọc theo trục của khung,quay cái đinh ốc theo chiều dòng diện thì chiều tiến của cái đinh ốc là chiềucủa các đờng sức xuyên qua mặt phẳng dòng điện

- Công thức tính cảm ứng từ:

B = 2 10-7 I

RR: Bán kính của dòng điện

* Từ trờng của dòng điện trong ống dây:

- Dạng của các đờng sức từ:

Bên trong ống dây có các đờng sức từ

song song với các trục ống dây và cách

* Chiều của lực từ

Chiều của lực từ đợc xác định theo quy tắc bàn tay trái

Đặt bàn tay trái sao cho các đờng sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay,chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng diện thì ngón tay cáichoãi ra 900 chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện

b Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ ờng đều

e Lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động – lực Lorenxơ

+ Bất kỳ hạt mang điện chuyển động trong từ trờng theo phơng cắt các ờng cảm ứng từ cũng đều chịu tác dụng của một lực từ, lực đó đợc gọi là lựcLorenxơ

đ-+ Phơng của lực Lorenxơ vuông góc với mặt phẳng chứa véctơ vận tốc vcủa hạt và véctơ cảm ứng từ B

+ Chiều của lực Lorenxơ đợc xác định bằng quy tắc bàn tay trái Đặtlòng bàn tay duỗi thẳng để cho các đờng cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay,chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều vận tốc của hạt, khi đó ngón taycái choãi ra chỉ chiều của lực Lorenxơ nếu mang điện dơng và chỉ chiều ngợclại nếu mang điện âm

+ Độ lớn của lực Lorenxơ: f = q v Bsin

2 Hệ thống các bài tập chơng từ trờng (các dạng và phơng pháp giải)

Bài tập định tính

Bài 1: Có hai thanh kim loại hình trụ giống hệt nhau đặt trong một ống

thuỷ tinh nh hình vẽ:

a Nếu chỉ bằng quan sát có thể kết luận

ngay tính chất của các thanh kim loại

không?

b Nghiêng nhẹ ống thuỷ tinh để hai thanh

kim loại rơi ra ngoài, thấy chúng vẫn dính

vào nhau, có thể kết luận gì thêm về từ tính

A hoặc B phải là nam châm, thanh còn lại có thể là nam châm hoặc sắt

c Muốn biết chắc thanh nào làm nam châm hoặc cả hai đều là nam châm

ta làm nh sau: Lật ngợc thanh A, giữ nguyên thanh B, nếu thấy có hiện tợnghai thanh đẩy nhau thì cả hai thanh đều là nam châm

* Câu hỏi định hớng t duy

- Nam châm và sắt đặt gần nhau thì xảy ra hiện tợng gì?

- Hai nam châm có các cực khác tên đặt gần nhau xảy ra hiện tợng gì?

- Để phân biệt tơng tác giữa nam châm với nam châm, tơng tác giữa namchâm và sắt ta làm thế nào?

Bài 2: Một sợi dây dẫn rất dài, căng thẳng,

trừ một đoạn ở khoảng giữa dây đợc uốn lại thành

một vòng tròn nh hình vẽ ở tâm O của vòng dây,

véctơ cảm ứng từ có hớng nh thế nào?

BA

I

O

* Tóm tắt lời giải

Véctơ cảm ứng từ tại tâm O là sự tổng hợp của các véctơ cảm ứng B1 sinh

ra do dòng điện thẳng và B2 do vòng dây (bán kính R) gây ra:

* Câu hỏi định hớng t duy

- Từ trờng tại O là sự chồng chất của từ trờng gây bởi các dòng điện nào?

- Xác định phơng, chiều, độ lớn của véctơ cảm ứng từ gây bởi mỗi dòng

điện tại O?

- Tính độ lớn, xác định phơng, chiều của cảm ứng từ tổng hợp tại O?

Bài 3 : Vì sao trong các mạch vô tuyến điện ngời ta thờng sử dụng cuộn

dây có lõi sắt thay cho nam châm thẳng, việc thay thế này có lợi gì?

* Câu hỏi định hớng t duy

- So sánh từ trờng của nam châm thẳng với từ trờng của cuộn dây khi chodòng điện chạy qua?

- Từ trờng của cuộn dây mang dòng điện có khả năng thay đổi không? và

có thể thay đổi bằng cách nào?

Bài 4: Thanh AB đợc treo bằng hai dây

và đợc đặt trong từ trờng đều có cảm ứng

từ B nh hình vẽ Phải cho dòng điện chạy

theo chiều nào để dây ít căng hơn? Có

thể làm cho sức căng của dây triệt tiêu

Có thể làm cho sức căng của dân triệt tiêu đợc bằng cách điều chỉnh cờng

độ dòng điện sao cho lực từ tác dụng lên thanh đúng bằng trọng lợng củathanh

* Câu hỏi định hớng t duy

- Biết chiều của véctơ cảm ứng từ, muốn xác định chiều của dòng điệncần phải xác định yếu tố nào?

- Để dây bớt căng, lực từ phải có chiều nh thế nào?

- Biết chiều của véctơ cảm ứng từ và chiều của lực từ làm thế nào để xác địnhchiều của dòng điện?

Bài 5 : Dùng một dây dẫn cứng, dây nối, giá treo, dây treo, nguồn điện,

có thể xác định đợc các cực của một nam châm hình chữ U đã bị mất ký hiệu

Khi có dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn, lực từ tác dụng lên dây Dựavào thí nghiệm xác định đợc chiều của lực từ áp dụng quy tắc bàn tay trái taxác định đợc chiều của cảm ứng từ, từ đó suy ra các cực của nam châm.

* Câu hỏi định hớng t duy

- Để xác định đợc các cực của nam châm ta làm thế nào?

- Với các dụng cụ dây dẫn, nguồn điện, nam châm, những yếu tố nào đãxác định đợc?

- Chiều của các đờng sức từ đợc xác định theo quy tắc nào?

Bài 6: Một tấm kim loại hình khối hộp ABCD

A’B’C’D’ chuyển động thẳng đều với vận tốc v

trong từ trờng đều B Các véctơ vận tốc v và B

vuông góc với nhau nh hình bên Trong quá trình

chuyển động, ngời ta nhận thấy các mặt đối diện

ABCD và A’B’C’D’ tích điện trái dấu Hãy giải

thích vì sao chúng tích điện trái dấu? Mặt nào tích

điện âm, mặt nào tích điện dơng?

* Tóm tắt lời giải

Khi tấm kim loại chuyển động electron trong kim loại cũng chuyển độngvới vận tốc v trong từ trờng đều B Do đó, chúng chịu tác dụng của lựcLorenxơ Sử dụng quy tắc bàn tay trái, ta thấy lực Lorenxơ có chiều hớng từmặt ABCD sang mặt A’B’C’D’, nên mặt này tích điện âm Còn mặt ABCD bịthiếu electron nên tích điện dơng

* Câu hỏi định hớng t duy

+ Tấm kim loại chuyển động, các electrôn tự do bên trong nó chuyển

động thế nào? Nó có chịu ảnh hởng gì của từ trờng?

+ Lực Lorenxơ có tác dụng nh thế nào đối với các electrôn tự do của haimặt ABCD và A’B’C’D’ của tấm kim loại?

 Viết biểu thức (véctơ) tính cảm ứng từ tổng hợp, do các dòng điện gây

ra tại điểm khảo sát

 áp dụng các quy tắc, các công thức đã biết xác định phơng, chiều, độlớn của cảm ứng từ gây bởi các dòng điện thành phần

 Suy ra phơng, chiều, độ lớn của cảm ứng từ tổng hợp

Bài 1 : Hai dây dẫn thẳng dài đặt song song cách nhau một khoảng 2a

trong không khí, có cờng độ dòng điện I1 = I2 = I Mặt phẳng (P) vuông góc với hai dây dẫn và cắt hai dây tại A1, A2

O là trung điểm của A1A2, trục toạ độ

+ BM = ?+ x = ? để BM cực đại+ I3 = ? để BM1 = 0B

Theo quy tắc đinh ốc 1: B1 vuông góc với A1A2 và có chiều hớng vàotrong mặt phẳng hình vẽ.

B2 vuông góc với A1A2 và có chiều hớng từ trong ra ngoài mặt phẳng hình vẽ

áp dụng quy tắc đinh ốc 1, xác định phơng

chiều của B1, B2 (biểu diễn nh hình vẽ)

M B

* Xác định I3.

Khi có I3, cảm ứng từ tổng hợp tại M1 là:

BM1 = B1 + B2 + B3 = 0 = B12 + B3 = 0 (6)

- Dòng điện I3 ngợc chiều với I1, I2 và có độ lớn: I3 = I

Bài 2: Ba dây dẫn thẳng song song dài vô hạn cùng nằm trong một mặt

phẳng, hai dây liên tiếp cách nhau một khoảng a = 12cm Cờng độ dòng điện

I1 = I2 = I ; I3 = 2I

Dây dẫn có dòng I3 nằm ngoài hai dây dẫn kia và dòng I3 ngợc chiều I1,

I2 Tìm vị trí của điểm M tại đó cảm ứng từ tổng hợp bằng không

M B

ë kho¶ng gi÷a d©y thø nhÊt vµ thø hai C¸ch d©y thø hai mét kho¶ng x =4cm.

Bài 3: Cho hai vòng dây dẫn tròn bán kính bằng nhau và bằng R = 10

cm Vòng dây thứ nhất có dòng điện I1 = 3A Vòng dây thứ hai có dòng điện

I2 = 4A

Vòng dây thứ nhất đặt trong mặt phẳng nằm

ngang, vòng dây thứ hai đặt trong mặt phẳng

thẳng đứng sao cho tâm của hai vòng tròn trùng

nhau (hình vẽ) Hãy tìm phơng, chiều và độ lớn

của véctơ cảm ứng từ tại tâm O của hai vòng

Bài 4: Dùng một dây đồng có đờng kính d = 1,2mm để quấn thành một

ống dây dài Dây có phủ một lớp sơn cách điện mỏng Các vòng dây đợc quấnsát nhau khi cho dòng điện qua ống dây ngời ta đo đợc cảm ứng từ trong ốngdây là B = 4 10-3 T Tính hiệu điện thế U đặt vào hai đầu ống dây Cho biếtchiều dài của dây l = 60m Điện trở suất của đồng bằng 1,76.10-8m

DGọi R là điện trở dây đồng Ta có:

RMặt khác ta có:

Dạng 2: Xác định lực từ tác dụng lên dây dẫn đặt trong từ trờng.

* Phơng pháp: Vận dụng công thức tính lực Ampe và áp dụng quy tắcbàn tay trái Trong trờng hợp khung dây dẫn, đôi khi còn cần phải tính cảmômen lực tác dụng lên khung dây

Bài 1: Giữa hai cực của một nam châm có một từ trờng đều Véctơ cảm

ứng từ B thẳng đứng: B = 0,5T

Ngời ta treo một dây dẫn thẳng chiều dài l = 5cm, khối lợng m = 5g nằmngay trong từ trờng bằng hai dây mảnh nhẹ Tìm góc  của dây treo (so vớiphơng thẳng đứng) khi cho dòng điện I = 2A đi qua dây Lấy g = 10m/s2

 Lực từ F, phơng ngang (xác định bằng quy tắc bàn tay trái)

 Lực căng T của dây, hớng dọc theo dây treo

M

