NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ”

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO

vectorstock.com/24597468

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG WORD VERSION | 2022 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

ĐẬU QUANG HUY

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGHỆ AN, THÁNG 8/2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

ĐẬU QUANG HUY

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học môn Vật lý Mã số: 60 14 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN QUANG LẠC

NGHỆ AN, THÁNG 8/2017

i

LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn: PGS.TS. Nguyễn Quang Lạc - người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình và động viên khuyến khích trong suốt quá trình để tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ này.

Quý thầy cô trong tổ phương pháp giảng dạy, khoa Vật lý, thư viện, phòng khoa học công nghệ sau đại học, trường Đại học Vinh đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành khóa học và luận văn thạc sĩ.

Ban giám hiệu và các thầy cô trong tổ vật lý các trường THPT Hàm Nghi – Hương Khê – Hà Tĩnh đã tạo điều kiện và góp ý chân thành cho tác giả trong khi làm luận văn này.

Tác giả

Đậu Quang Huy

ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN......................................................................................................... i MỤC LỤC ............................................................................................................. ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................. iv MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 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 ......................................................................... 3 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................. 3 7. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI .................................................................. 3 8. CẤU TRÚC LUẬN VĂN ............................................................................. 4 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỤNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ THPT ......... 5 1.1. Tư duy sáng tạo .......................................................................................... 5 1.1.1. Tư duy và các đặc điểm của tư duy..................................................... 5 1.1.2. Sáng tạo ............................................................................................... 5 1.1.3. Tư duy sáng tạo ................................................................................... 6 1.2. Dạy học sáng tạo ........................................................................................ 7 1.2.1. Cơ sở tâm lý của dạy học sáng tạo ...................................................... 7 1.2.2. Cơ sở lý luận dạy học về dạy học sáng tạo ......................................... 8 1.3. Bài tập sáng tạo về Vật lý .......................................................................... 9 1.3.1. Khái niệm ............................................................................................ 9 1.3.2. Phân biệt BTST với BTLT .................................................................. 9 1.3.3. Các dấu hiệu nhận biết về bài tập sáng tạo Vật lý ............................ 10 1.3.4. Chiến lược tổng quát giải bài tập vật lý ............................................ 12 1.3.5. Định hướng tư duy cho học sinh trong quá trình giải bài tập vật lý . 13 1.4. Giới thiệu một số nguyên tắc sáng tạo của TRIZ sử dụng trong đề tài ... 15

iii 1.5. Phương pháp xây dựng bài tập sáng tạo về vật lý dựa trên nguyên tắc sáng tạo của TRIZ ........................................................................................... 16 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1.................................................................................... 18 Chương 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” LỚP 11 – THPT................................... 20 2.1. Mục tiêu dạy học chương “Cảm ứng điện từ” vật lý 11 – THPT ............ 20 2.2. Thực trạng dạy bài tập nói chung, BTST nói riêng chương “Cảm ứng điện từ” vật lý 11 – THPT ....................................................................................... 21 2.2.1. Nhận thức của giáo viên về BTST .................................................... 21 2.2.2. Sử dụng BTST trong dạy học ........................................................... 21 2.2.3. Nguyên nhân và thực trạng ............................................................... 22 2.3. Xây dựng hệ thống BTST chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 – THPT.....22 2.4. Các hình thức sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học vật lý ....................... 44 2.4.1. Sử dụng BTST trong tiết học luyện tập giải bài tập vật lý ................ 44 2.4.2. Sử dụng BTST trong tiết học bồi dưỡng HS năng khiếu vật lý ........ 58 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2.................................................................................... 65 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................ 66 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm ........................................................ 66 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm.............................................................. 66 3.3. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm........................................................ 66 3.4. Nội dung thực nghiệm ............................................................................. 67 3.4.1. Công tác chuẩn bị .............................................................................. 67 3.4.2 Tiến hành thực nghiệm....................................................................... 67 3.5. Kết quả thực nghiệm ................................................................................ 68 3.5.1. Lựa chọn tiêu chí đánh giá ................................................................ 68 3.5.2. Đánh giá kết quả................................................................................ 68 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3.................................................................................... 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 80

iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BT: Bài tập BTVL: Bài tập vật lý BTLT: Bài tập luyện tập BTST: Bài tập sáng tạo GV: Giáo viên HS: Học sinh SGK: Sách giáo khoa SGV: Sách giáo viên SBT: Sách bài tập THPT: Trung học phổ thông

v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Bảng thống kê điểm số Xi của bài kiểm tra ........................................ 70 Bảng 3.2: Bảng phân phối tần suất...................................................................... 70 Bảng 3.3: Bảng phân phối tần suất tích lũy ........................................................ 71 Bảng 3.4: Bảng tính các tham số thống kê .......................................................... 71

DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Đồ thị phân phối tần suất điểm 3 lần kiểm tra .................................... 72 Hình 3.2: Đồ thị phân phối tần suất tích lũy điểm 3 lần kiểm tra ....................... 73

1 MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nền văn minh nhân loại đã phát triển mạnh mẽ sau ba làn sóng nông nghiệp hóa, công nghiệp hóa và công nghệ thông tin. Theo dự báo của các nhà khoa học thì làn sóng thứ tư trong quá trình phát triển của nhân loại sẽ là tăng cường tính sáng tạo và phát triển nguồn nhân lực sáng tạo.

Thế kỷ XXI là thế kỷ của sự cạnh tranh chất xám sáng tạo bởi sáng tạo là nguồn tài nguyên cơ bản của con người, nguồn tài nguyên đặc biệt mà theo nhà khoa học Mỹ George Kozmetsky: “Bạn càng sử dụng nó nhiều thì càng có nó nhiều”. Từ đó ta thấy, giáo dục và rèn luyện tính sáng tạo sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng như John Dewey nhận xét: “Mục đích giáo dục trẻ em không phải là thông tin về những giá trị quá khứ mà là sáng tạo những giá trị mới của tương lai”.

Dạy học sáng tạo với nội hàm là dạy tư duy và bước đầu dạy cách hoạt động sáng tạo nhằm góp phần đào tạo những con người năng động, sáng tạo, những con người luôn biết vận dụng kiến thức và năng lực của mình để tạo ra những giá trị mới, không ngừng cải tạo, nâng cao chất lượng cuộc sống của cá nhân và của xã hội.

Bài tập sáng tạo là bài tập mà các dữ kiện cho trong đầu bài không chỉ dẫn trực tiếp hay gián tiếp algorit hay kiến thức vật lý cần sử dụng. Đây là phương tiện có tầm quan trọng và có tác động mạnh mẽ trong việc trong việc bồi dưỡng năng lực tư duy logic, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, phát triển tư duy sáng tạo và nâng cao tinh thần trách nhiệm, ý thức làm việc tự lực của học sinh. Do đó dạy học có sử dụng loại bài tập này một cách hợp lý chính là dạy học sáng tạo, nó sẽ góp phần vào việc đào tạo ra nguồn nhân lực có phẩm chất đạo đức tốt, có tri thức khoa học, biết vận dụng tri thức vào công cuộc xây dựng đất nước.

2 Trong chương trình vật lý phổ thông, chương “Cảm ứng điện từ” được đưa vào giảng dạy trong chương trình Vật lý 11. Chương “Cảm ứng điện từ” liên quan đến những kiến thức rất thực tế làm cơ sở cho nhiều nghành kỹ thuật, nhất là kỹ thuật điện, liên quan trực tiếp đến cuộc sống hàng ngày của các em học sinh. Các bài tập về “Cảm ứng điện từ” rất đa dạng và phức tạp, có rất nhiều mức độ khó, dễ khác nhau. Chính vì vậy, nếu phát huy được tính sáng tạo của học sinh trong việc giải các bài tập sáng tạo về “Cảm ứng điện từ” sẽ góp phần nâng cao hiệu quả dạy học và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.

Trên cơ sở đó, tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý lớp 11 THPT” 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 – THPT. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU + Đối tượng nghiên cứu: - Lý thuyết về dạy học bài tập và bài tập sáng tạo trong bộ môn vật lý.

- TRIZ và mối quan hệ giữa TRIZ với bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lý.

- Phương pháp dạy học bài tập sáng tạo trong bộ môn Vật lý ở trường THPT + Phạm vi nghiên cứu: Dạy học bài tập sáng tạo trong chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 – THPT 4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu vận dụng TRIZ vào việc xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo và hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập đó trong dạy học chương “Cảm ứng

3 điện từ” Vật lý 11 – THPT thì sẽ phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn vật lý.

5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 5.1. Nghiên cứu lý thuyết dạy học sáng tạo.

5.2. Nghiên cứu TRIZ. 5.3. Tìm hiểu thực trạng dạy học bài tập sáng tạo ở trường THPT. 5.4. Nghiên cứu chương trình SGK vật lý 11 và các tài liệu liên quan như: Sách bài tập, sách bồi dưỡng giáo viên, sách các chuyên đề nâng cao, tuyển tập các đề thi,…

5.5. Nghiên cứu vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo về chương “ Cảm ứng điện từ ” vật lý 11 – THPT. 5.6. Đề xuất các hình thức sử dụng bài tập sáng tạo đã xây dựng vào dạy học nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. Thiết kế các giáo án thực nghiệm.

5.7. Thực nghiệm sư phạm các phương án dạy học đã thiết kế.

6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp nghiên cứu lý luận.

- Phương pháp quan sát, phương pháp điều tra.

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm.

- Phương pháp thống kê toán học.

7. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI 7.1. Về lí luận - Hệ thống hóa phương pháp luận sáng tạo nhằm bồi dưỡng tư duy và năng lực sáng tạo cho học sinh.

- Vận dụng một số nguyên tắc của TRIZ để xây dựng bài tập sáng tạo vật lý.

- Vận dụng nguyên tắc của TRIZ để định hướng, hướng dẫn học sinh giải bài tập sáng tạo nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh.

- Đề xuất được tiến trình sử dụng bài tập sáng tạo vào dạy học vật lý.

4 7.2. Về thực tiễn - Xây dựng được hệ thống bài tập sáng tạo chương “ Cảm ứng điện từ ” Vật lý 11 – THPT và hệ thống câu hỏi định hướng tư duy sáng tạo trong từng bài tập.

- Sử dụng hệ thống đã xây dựng vào quá trình dạy học để bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh.

8. CẤU TRÚC LUẬN VĂN MỞ ĐẦU Chương 1 - CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ THPT Chương 2 - XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” LỚP 11 – THPT Chương 3 - THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5 Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỤNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ THPT Trong phần cơ sở lý luận của đề tài này, tôi sẽ lần lượt giải quyết các vấn đề sau: - Tư duy sáng tạo.

- Dạy học sáng tạo.

- Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ để xây dựng BTST trong dạy học vật lý.

1.1. Tư duy sáng tạo 1.1.1. Tư duy và các đặc điểm của tư duy Theo [10, tr.12] 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 mối quan hệ khách quan, phổ biến của chúng, đồng thời cũng là sự vận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu được vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán được những thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới.

Các đặc điểm của tư duy - Tính “có vấn đề” của tư duy.

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

- Tính trừu tượng và khái quát của tư duy.

- Tính gián tiếp của tư duy.

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

1.1.2. Sáng tạo Theo từ điển triết học [14, tr.24], “Sáng tạo là quá trình hoạt động của con người tạo ra những giá trị vật chất, tinh thần mới về chất. Các loại hình sáng tạo được xác định bởi đặc trưng nghề nghiệp như khoa học kĩ thuật, tổ chức

6 quân sự. Có thể nói sáng tạo có mặt trong mọi lĩnh vực của thế giới vật chất và tinh thần”.

Theo Phan Dũng, “Sáng tạo là hoạt động tạo ra bất kì cái gì có đồng thời tính mới và tính ích lợi” [2, tr.14].

Sáng tạo của con người được xem xét ở nhiều phương diện, khía cạnh khác nhau và nó có các mức độ cao, thấp khác nhau. Nếu xuất phát từ các nhu cầu cá nhân và nhằm thỏa mãn các nhu cầu cá nhân thì người ta có thể chia sáng tạo của con người thành hai loại [2, tr.30]: + Sáng tạo nhằm nhận thức (biết, hiểu, giải thích…) hiện thực khách quan cũng như chính bản thân mình; loại này thuộc khái niệm phát minh. + Sáng tạo nhằm biến đổi (cải tạo…) hiện thực khách quan cũng như chính bản thân mình; loại này thuộc khái niệm sáng chế, có mức độ sáng tạo rất nhiều và được bảo hộ độc quyền.

Con người phải luôn mong muốn sáng tạo. Sáng tạo là hoạt động có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống con người, tạo sự phát triển toàn diện của xã hội, tạo sự chuyển biến tích cực trong tất cả các lĩnh vực khác nhau, từ lĩnh vực này sang lĩnh vực khác. Đối với các em HS, sự sáng tạo còn rất hạn chế và trong phạm vi rất nhỏ, nó chỉ mới và ích lợi đối với bản thân học sinh mà thôi. Do vậy, dạy học nói chung và dạy học vật lý nói riêng phải giúp học sinh rèn luyện sáng tạo để nhắm tới mục tiêu cao hơn là đào tạo những người có khả năng sáng tạo ra những công trình có tính mới và tính ích lợi ở mức độ lớn hơn và rộng hơn.

1.1.3. Tư duy sáng tạo Theo Phan Dũng [2, tr.20], “ 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”.

7 Ở đây, tính mới thể hiện ở chỗ người giải từ “không biết cách” đến “biết cách” đồng thời tính mới đem lại tính ích lợi là đạt được mục đích. Do 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 suy nghĩ giải quyết vấn đề, một phần trong toàn bộ quá trình thực hiện giải quyết vấn đề.

Ngoài ra, nếu nhìn theo góc độ thông tin – tâm lí thì tư duy sáng tạo là quá trình biến đổi thông tin thành tri thức, tri thức đã biết thành tri thức mới bằng các hiện tượng tâm lý. Rõ ràng, các vấn đề cần giải quyết có 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 ích lợi (đạt được mục đích) tức là trở thành tri thức cho người giải.

1.2. Dạy học sáng tạo Dạy học sáng tạo là dạy tư duy sáng tạo và hoạt động sáng tạo nhằm đào tạo những con người năng động, sáng tạo trong học tập và lao động sản xuất đáp ứng được với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ và phức tạp của xã hội hiện đại.

1.2.1. Cơ sở tâm lý của dạy học sáng tạo Dạy học sáng tạo lấy lý thuyết thích nghi của Piaget [16, tr.63] và lý thuyết về vùng phát triển gần của Vugôtsxki [16, tr.64] làm cơ sở.

Lý thuyết thích nghi của Piaget chỉ ra rằng những phẩm chất mới của con người được phát triển từ chính những hoạt động tích cực, tự lực của con người.

Mặt khác, Vugôtsxki trong lý thuyết vùng phát triển gần lại cho rằng: “Dạy học được cho là tốt nhất nếu nó đi trước sự phát triển và kéo theo sự phát triển”. Lý luận dạy học đã chỉ ra rằng: “Dạy học có tác dụng thúc đẩy sự phát triển của người học”. Thông qua hoạt động trí tuệ HS phát triển dần từ thấp đến cao.

Trình độ ban đầu của HS tương ứng với “vùng phát triển hiện tại”. Trình độ này cho phép HS có thể thu được những kiến thức gần gủi nhất với kiến thức cũ để đạt được trình độ mới cao hơn. Khi HS đạt tới vùng phát triển gần nhất, nghĩa là các em ở “vùng phát triển hiện tại” nhưng ở trình độ mới cao hơn. Người giáo

8 viên tiếp tục tổ chức và giúp đỡ HS, đưa các em tới “vùng phát triển gần nhất” mới để sau đó lại trở thành “vùng phát triển hiện tại”. Cứ tiếp tục như vậy, sự phát triển của HS đi từ thấp đến cao. Nếu người thầy biết phát huy tốt vai trò tổ chức điều khiển trong quá trình dạy học, làm giảm nhẹ khó khăn cho HS trong quá trình nhận thức, biết cách khuyến khích HS tham gia vào hoạt động sáng tạo trong dạy học thì trí tuệ của HS có thể được phát triển tốt.

1.2.2. Cơ sở lý luận dạy học về dạy học sáng tạo Dạy học sáng tạo là biểu hiện sự thống nhất giữa chức năng giáo dục, giáo dưỡng và phát triển. Trong dạy học sáng tạo, học sinh tự chiếm lĩnh được kiến thức phỏng theo các giai đoạn nghiên cứu của nhà khoa học.

Cơ sở lý thuyết của dạy học sáng tạo là sự giống nhau về bản chất của hoạt động nhận thức khoa học và hoạt động học tập, bản chất đó thể hiện tính mới mẻ trong nhận thức: đối với nhà khoa học “cái mới” họ tìm ra là phát minh khoa học mà nhân loại chưa một ai biết, còn HS khám phá “cái mới” đối với bản thân mình; và “cái mới” là bản chất của sự sáng tạo. Trong vật lý học, V.G Razu-mốp-xki trình bày quá trình sáng tạo dưới dạng chu trình như sau: Mô hình

Hệ quả logic

Sự kiện

Thực nghiệm

Từ chu trình sáng tạo của V.G Ra-zu-mốp-xki đã chỉ ra hai giai đoạn khó khăn đòi hỏi sự sáng tạo là giai đoạn từ sự kiện khởi đầu tới xây dựng mô hình giả thuyết trừu tượng và giai đoạn chuyển từ một tiên đề lí thuyết và những quy luật nhất định của hiện tượng sang việc kiểm tra bằng thực nghiệm. Giai đoạn thứ nhất đòi hỏi sự giải thích hiện tượng, trả lời câu hỏi “Tại sao”; giai đoạn thứ hai đòi hỏi thực hiện một hiện tượng thực, đáp ứng với các yêu cầu đã cho, đòi

9 hỏi trả lời câu hỏi “Làm thế nào”. Đó là cơ sở ra đời loại bài tập nghiên cứu và bài tập thiết kế chế tạo trong dạy học.

1.3. Bài tập sáng tạo về Vật lý 1.3.1. Khái niệm Bài tập vật lý được hiểu là một vấn đề được giải quyết nhờ những suy nghĩ lôgic, những phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lý.

BTST là loại bài tập mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng, quá trình vật lý, có những đại lượng vật lý được ẩn dấu; điều kiện bài toán không chứa đựng chỉ dẫn trực tiếp hoặc gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lý cần sử dụng cho việc giải bài tập, đề bài che giấu dữ kiện khiến người giải liên hệ tới một angôrit đã có. Với BTST người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong những tình huống mới (chưa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kỹ năng hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới). BTST là một phương tiện dùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo (tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm). Để giải BTST, HS cần phải có sự nhạy bén trong tư duy, khả năng tưởng tượng, sự vận dụng kiến thức cũ một cách sáng tạo trong những tình huống mới, hoàn cảnh mới, HS phát hiện ra những điều chưa biết đối với bản thân họ. Loại bài tập này yêu cầu HS có khả năng đề xuất, đánh giá theo ý kiến riêng của mình.

1.3.2. Phân biệt BTST với BTLT Nếu phân loại theo yêu cầu luyện tập kĩ năng và phát triển tư duy HS, bài tập vật lý bao gồm: Bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo.

Bài tập luyện tập

Bài tập sáng tạo

Có algorit giải

Không có chỉ dẫn algorit giải

Áp dụng các kiến thức xác định đã Vận dụng linh hoạt, sáng tạo những

10 biết để giải

kiến thức cũ

Dạng bài tập theo khuôn mẫu nhất Không theo khuôn mẫu định Tình huống quen thuộc

Tình huống mới

Có tính tái hiện

Có tính phát hiện

Không yêu cầu khả năng đề xuất, Yêu cầu khả năng đề xuất, đánh giá đánh giá 1.3.3. Các dấu hiệu nhận biết về bài tập sáng tạo Vật lý Theo Ra-zu-môp-xki, BTST được chia thành hai loại: bài tập nghiên cứu (trả lời câu hỏi “tại sao”) và bài tập thiết kế (trả lời câu hỏi “làm thế nào”).

Theo [13, tr. 34] BTST có thể nhận biết thông qua các dấu hiệu sau: a) Bài tập có nhiều cách giải Dạng bài tập này sẽ tạo cho HS thói quen nhìn nhận vấn đề dưới nhiều góc độ, kích thích tính sáng tạo của HS. b) Bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dung biến đổi Loại bài tập này thường có nhiều câu hỏi, câu hỏi một là bài tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự, nếu vẫn áp dụng phương pháp giải như trên thì sẽ dẫn đến bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có sự biến đổi về chất. c) Bài tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm vật lý gồm bài tập thí nghiệm định tính, bài tập thí nghiệm. Bài tập thí nghiệm định tính yêu cầu thiết kế thí nghiệm theo một mục đích cho trước, thiết kế một dụng cụ vật lý hoặc yêu cầu làm thí nghiệm theo chỉ dẫn quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra. Bài tập thí nghiệm định lượng gồm bài tập đo đạc các đại lượng vật lý, minh họa quy luật vật lý bằng thí nghiệm. d) Bài tập cho thiếu, thừa hoặc sai dữ kiện Việc nhìn nhận các vấn đề trong loại bài tập này có tác dụng rèn luyện tư duy phê phán, tư duy sáng tạo cho HS. Để giải quyết được vấn đề của BT này

11 HS cần phải có sự phát hiện ra những điều chưa hợp lý và có được sự lý giải cần thiết, tự cung cấp số liệu cho bài toán thiếu dữ kiện, nếu là đề toán sai thì phải tìm ra chỗ sai và chọn giải pháp tối ưu làm cho đề toán hết sai. Bài tập này còn gặp trong trường hợp HS cần có ý tưởng để đề xuất hoặc thiết kế vận dụng tri thức để đạt được yêu cầu nào đó trong cuộc sống hay trong kĩ thuật. e) Bài tập nghịch lí, ngụy biện Đây là dạng bài tập chứa đựng một sự ngụy biện nên dẫn đến nghịch lí: kết luận rút ra mâu thuẫn với thực tiễn hay mâu thuẫn với nguyên tắc, định luật vật lí đã biết. Loại bài tập này cũng có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán, phản biện cho HS; giúp cho tư duy có tính nhạy bén. f) Bài toán hộp đen Theo Van-sơ-man, bài toán hộp đen gắn liền với việc nghiên cứu đối tượng mà cấu trúc bên trong là đối tượng nhận thức mới (chưa biết), nhưng có thể đưa ra mô hình cấu trúc của đối tượng nếu cho các dữ kiện. Giải bài toán hộp đen là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa đầu vào”, đầu ra” để tìm thấy cấu trúc bên trong của hộp đen. Tính chất quá trình tư duy của HS khi giải bài toán hộp đen tương tự với quá trình tư duy của người kĩ sư nghiên cứu cấu trúc của chiếc đồng hồ mà không có cách nào tháo được chiếc đồng hồ đó ra; anh ta phải đưa ra mô hình cấu trúc của chiếc đồng hồ, vận hành mô hình đó, điều chỉnh mô hình cho đến khi hoạt động của nó giống như chiếc đồng hồ thật thì khi đó mô hình sáng tạo của người kĩ sư phản ánh đúng cấu tạo của chiếc đồng hồ thật. Chính vì vậy bài toán hộp đen ngoài chức năng giáo dưỡng còn có tác dụng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS. Trên đây là những dấu hiệu bề ngoài để nhận biết một BTST về vật lý. Để giải loại bài tập này, HS phải học cách thức hoạt động mà các nhà khoa học vật lý đã sử dụng để nghiên cứu các hiện tượng vật lý và khám phá ra những quy luật chi phối các hiện tượng đó. Để tạo ra được những bài tập như vậy, một trong những cách thức là dựa vào các nguyên tắc của TRIZ.

12 Xu thế dạy học hiện nay coi trọng việc dạy cho HS chiến lược giải bài tập không những hữu ích đối với việc giải các bài tập giáo khoa mà còn cần để thiết hình thành cho HS một phong cách khoa học tiếp cận bài toán nói chung. Đó là một điều vô cùng quan trọng đối với hoạt động lao động tương lai cho họ.

1.3.4. Chiến lược tổng quát giải bài tập vật lý Người ta phân biệt chiến lược giải bài tập tổng quát và chiến lược giải bài tập chung về vật lý. Theo các tác giả P.Zitzewitz và R.Neff thì chiến lược tổng quát giải bài tập có thể coi là một con đường, một kế hoạch tổng thể tiến công vào việc giải bài tập. Nó gồm sáu bước như sau [9, tr.35]: 1. Diễn đạt thành lời bài tập.

2. Định rõ tính chất bài tập, tức là phân tích thông tin để cung cấp và xác định cái gì đã biết, cái gì cần biết để giải được bài tập.

3. Khám phá, tức là động não tìm các chiến lược tổ chức thông tin đã cho và tìm được cái cần biết. Đây là một bước cực kì quan trọng của toàn bộ quá trình giải bài tập vật lý. Khám phá tức là học cách đối chiếu các thông tin đã cho (dữ kiện) với các thông tin yêu cầu phải tìm (đáp số) để đạt đến lời giải của bài tập. Đó cũng là quá trình phải đi đến những thông tin mới, có giá trị gợi mở cho mình phương hướng tìm tòi khai thác dữ kiện hữu ích, tìm ra các con đường có thể đi theo để đạt kết quả. Đó cũng là những chiến lược chung về giải bài tập vật lý và những chiến lược cụ thể ứng với từng lớp hoặc từng loại bài tập vật lý nhất định. Các chiến lược giải bài tập vật lý về thực chất là những phương pháp nghiên cứu đặc thù của vật lý học. Học sinh sẽ phải vận dụng chúng dần từng bước vào việc giải bài tập vật lý để cuối cùng nắm vững chính nội dung khoa học vật lý cũng như các phương pháp của khoa học vật lý để có thể sử dụng một cách thành thạo và sáng tạo vật lý học trong cuộc sống lao động của mình sau này. Có thể kể một số chiến lược chung như sau: - Lập một bảng các số liệu hoặc một đồ thị.

13 - Làm một mô hình để quan sát sự hoạt động, diễn biến của hiện tượng.

- Hành động như mô tả trong bài tập (khi cần cũng tiến hành cả việc nghiên cứu thực nghiệm).

- Phỏng đoán kết quả của hiện tượng mô tả và kiểm tra lại. Chiến lược này có thể gọi là “thử và sai”.

- Đi giật lùi từ cái cần tìm đến cái đã cho trong bài tập.

- Giải một bài tập đơn giản hơn hoặc một bài tập tương tự.

- Hỏi chuyên gia (hoặc tìm tài liệu đọc thêm).

4. Kế hoạch, tức là quyết định chọn một chiến lược hoặc một nhóm chiến lược và lập các bước phụ cho chiến lược đã chọn.

5. Thực thi kế hoạch.

Trong quá trình giải bài tập thì các kĩ năng tính toán, kĩ năng thực hành vật líýquyết định sự thành công của công việc giải bài tập. Mỗi bài tập là một dịp tốt giúp HS rèn luyện kĩ năng.

6. Đánh giá, tức là khẳng định điều đã làm được, khẳng định đã giải xong bài tập và tại sao giải được hoặc tại sao không giải được.

Trong kế hoạch tổng thể gồm sáu bước giải bài tập vật lý luôn có mặt có chiến lược chung giải bài tập hiểu như là những phương pháp chung của vật lý học vận dụng vào việc giải các bài tập vật lý đa dạng. Trong khi học giải các bài tập vật lý theo chiến lược cụ thể, cần yêu cầu HS phải nhanh chóng khái quát hóa về những chiến lược (phương pháp) giải từng lớp bài tập tương đối bao quát. Để hoạt động giải bài tập vật lý của HS đạt kết quả tốt, GV cần phải trợ giúp HS bằng hệ thống câu hỏi định hướng tư duy.

1.3.5. Định hướng tư duy cho học sinh trong quá trình giải bài tập vật lý Tùy theo nội dung của bài tập và mục đích sư phạm của việc giải bài tập, có ba kiểu định hướng tư duy cho học sinh [15, tr.113]: + Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức đã biết, phương pháp đã biết

14 Kiểu định hướng tư duy này có nghĩa là: lúc mới tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết, không thấy ngay mối quan hệ của nó với những cái đã biết, không thể áp dụng ngay một quy tắc, một định luật hay một cách làm đã biết mà cần phải tìm tòi bằng phương pháp phân tích, tổng hợp, so sánh để tìm ra dấu hiệu tương tự với cái đã biết. Kiểu hướng dẫn này thường gặp khi HS vận dụng kiến thức đã biết nhưng chưa có phương pháp, quy trình hữu hiệu.

Trong quá trình hướng dẫn HS giải bài tập, GV cần sử dụng câu hỏi định hướng tư duy giúp HS nhận ra phương pháp tương tự để giải quyết vấn đề. + Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần Kiểu hướng dẫn này thường được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới. Ở đây không thể hoàn toàn sử dụng những kiến thức đã biết, không có con đường suy luận lôgic để suy ra từ cái đã biết mà đòi hỏi có sự sáng tạo thật sự, một bước nhảy vọt trong nhận thức (tình huống cần vận dụng các nguyên tắc sáng tạo). Các câu hỏi định hướng của GV phải hướng HS vào việc sử dụng các nguyên tắc sáng tạo để giải quyết vấn đề. Việc được tập dượt vận dụng các nguyên tắc sáng tạo trong những tình huống như vậy nhiều lần sẽ tích lũy cho HS kinh nghiệm, có sự nhạy cảm phát hiện vấn đề, đề xuất được giải pháp sáng tạo để vượt qua khó khăn. + Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát Ở kiểu hướng dẫn này, GV chỉ hướng dẫn HS xây dựng phương hướng chung giải quyết vấn đề, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch đó HS tự làm. Kiểu hướng dẫn này áp dụng cho đối tượng HS khá và giỏi.

Trong điều kiện không tách những HS khá ra thành một lớp riêng, GV vẫn có thể sử dụng kiểu hướng dẫn này kết hợp với kiểu hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần. Học sinh khá thì có thể tích cực tham gia thảo luận ngay từ khi xác định phương hướng và lập kế hoạch tổng thể, còn HS yếu hơn thì tham gia vào giải quyết từng phần cụ thể của kế hoạch đó.

15 Trên đây là các kiểu định hướng tư duy của HS trong quá trình giải BTST. Số lượng loại bài tập này trong SGK còn ít, điều đó đòi hỏi mỗi GV cần phải biết cách xây dựng BTST để sử dụng trong quá trình dạy học.

1.4. Giới thiệu một số nguyên tắc sáng tạo của TRIZ sử dụng trong đề tài Theo Phan Dũng [3, tr.9], một nội dung quan trọng của TRIZ là hệ thống 40 nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo.

Với mục đích xây dựng BTST dùng cho dạy học, là một hoạt động sáng tạo của GV rất cần phải sử dụng nguyên tắc sáng tạo của TRIZ. Tuy nhiên, căn cứ vào nội dung dạy học của chương “cảm ứng điện từ” và khả năng vận dụng của bản thân, tôi chỉ sử dụng 6 nguyên tắc sau: 1. Nguyên tắc kết hợp - Kết hợp các đối tượng đồng nhất hay đối tượng dùng cho hoạt động kế cận.

- Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hay kế cận.

2. Nguyên tắc đảo ngược - Thay vì hành động theo yêu cầu bài toán thì hành động ngược lại.

- Làm thành phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại đứng yên thành chuyển động.

- Lật ngược đối tượng.

3. Nguyên tắc linh động - Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài để chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc.

- Phân chia đối tượng thành những phần có khả năng dịch chuyển với nhau.

4. Nguyên tắc tách khỏi Tách phần “gây phiền phức” ra khỏi đối tượng hay tách phần cần thiết ra khỏi đối tượng.

16 5. Nguyên tắc quan hệ phản hồi - Thiết lập quan hệ phản hồi.

- Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó.

6. Nguyên tắc thay thế sơ đồ Cơ học - Thay thế sơ đồ Cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hay mùi vị.

- Sử dụng điện trường hay từ trường trong tương tác với đối tượng.

- Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, trường cố định sang thay đổi theo thời gian, trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định.

- Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ.

1.5. Phương pháp xây dựng bài tập sáng tạo về vật lý dựa trên nguyên tắc sáng tạo của TRIZ Dựa vào chu trình sáng tạo khoa học trong vật lý học, sự tương tự về bản chất của quá trình nhận thức của HS khi học tập vật lý và của nhà vật lý khi nghiên cứu vật lý; quan hệ giữa TRIZ và BTST, phương pháp xây dựng BTST để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS được đề xuất như sau: + Lựa chọn một hoặc một số bài tập cơ sở (đó có thể là bài tập luyện tập hoặc bài tập sáng tạo); + Giải các bài tập cơ sở dạng tổng quát; + Vận dụng 6 trong 40 nguyên tắc sáng tạo của TRIZ để xây dựng các bài tập mới bằng cách trả lới các câu hỏi sau: - Có thể phát biểu bài tập theo một cách khác không? Có thể bỏ bớt các dữ kiện của bài tập không? Có thể thay đổi các dữ kiện của bài tập không? (nguyên tắc linh động); - Có thể thay đổi một số dữ kiện trong bài tập để hiện tượng vật lý mô tả trong bài tập trở thành mâu thuẫn với các định luật vật lý không? (nguyên tắc đảo ngược);

17 - Có thể chuyển bài tập thành bài tập tổng quát hơn không? Có thể kết hợp các bài tập thành bài tập tổng quát không? Có bài tập nào khác liên quan có thể sử dụng thêm để xây dựng bài tập mới? (nguyên tắc kết hợp); - Có thể dùng ứng dụng đó để phát biểu thành bài tập mới được không? (nguyên tắc linh động, nguyên tắc kết hợp); + Đánh giá về tính sáng tạo của bài tập đã biến đổi được so với các bài tập cơ sở (xem xét dưới góc độ bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS). Khẳng định tính sáng tạo của BT xây dựng được.

18 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Vật lý là một môn khoa học tự nhiên, chương trình vật lý phổ thông chủ yếu là vật lý thực nghiệm nên nó có vai trò trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. Phát triển tư duy nói chung, tư duy sáng tạo nói riêng là một nhiệm vụ rất quan trọng của dạy học vật lý. Phát triển tư duy sáng tạo ở học sinh bằng cách rèn luyện những thao tác, hành động, phương pháp nhận thức cơ bản nhằm chiếm lĩnh kiến thức vật lý, vận dụng sáng tạo để giải quyết vấn đề trong học tập và hoạt động thực tiễn sau này.

Trong chương 1, tôi đã trình bày cơ sở lý luận cho việc xây dựng và sử dụng BTST về vật lý để khẳng định BTST về vật lý là một phương tiện bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS rất hiệu quả. Những vấn đề cơ bản được trình bày trong chương có thể tóm tắt như sau: Tư duy sáng tạo là quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định.

Tư duy sáng tạo cần cho tất cả mọi người. Việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo phải dựa vào quy luật hình thành và phát triển của nó.

Các biện pháp để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS bao gồm: Áp dụng rộng rãi phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề ở các mức độ khác nhau, lôi cuốn HS tham gia vào giải quyết các vấn đề học tập; tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học; luyện tập thao tác tư duy với các BTST; bồi dưỡng phương pháp tự học, ...

BTST về vật lý là bài tập mà dữ liệu không có đủ thông tin liên quan đến hiện tượng, quá trình vật lý, có những đại lượng vật lý được ẩn dấu, điều kiện bài tập không chứa đựng hướng dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrít giải hay kiến thức vật lý cần sử dụng. Việc giải BTST phải trải qua giai đoạn chuyển nó về BT đúng cần giải.

Theo tinh thần lý luận dạy học hiện đại, phát triển tư duy vật lý được đặt ngang tầm với nhiệm vụ trang bị tri thức. Thậm chí trong chừng mực nhất định

19 đối với những học sinh có thiên hướng trở thành nhà nghiên cứu thì nó còn quan trọng hơn.

Trên cở sở nghiên cứu cơ sở lý luận, trong chương 2 chúng tôi sẽ tiến hành xây dựng hệ thống BTST, các phương án sử dụng BTST trong dạy học và các giáo án để chuẩn bị cho các tiết học có sử dụng BTST.

20 Chương 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” LỚP 11 – THPT. 2.1. Mục tiêu dạy học chương “Cảm ứng điện từ” vật lý 11 – THPT Chương “Cảm ứng điện từ” vật lý 11 – THPT là một phần kiến thức nằm trong phần “Điện từ học”, nó nghiên cứu về hiện tượng cảm ứng điện từ và hiện tượng tự cảm. Hiện tượng cảm ứng điện từ là một hiện tượng rất quan trọng được Michael Faraday tìm ra vào đầu thế kỉ 19 bằng thực nghiệm. Hiện tượng này đóng góp rất lớn trong sự phát triển của khoa học công nghệ từ thế kỉ 19 cho đến hôm nay.

Mục tiêu dạy học của chương “Cảm ứng điện từ” theo chuẩn kiến thức, kỹ năng có thể tóm tắt như sau [17]: 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, định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng và viết được hệ thức : ec = −

∆Φ . ∆t

- Nêu được dòng điện Fu-cô là gì.

- 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.

Kĩ năng - Làm được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Tính được suất điện động cảm ứng trong trường hợp từ thông qua một mạch kín biến đổi đều theo thời gian.

21 - Xác định được chiều của dòng điện cảm ứng theo định luật Len-xơ.

- 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.

2.2. Thực trạng dạy bài tập nói chung, BTST nói riêng chương “Cảm ứng điện từ” vật lý 11 – THPT 2.2.1. Nhận thức của giáo viên về BTST Thông qua việc nghiên cứu thực tế giảng dạy vật lý của giáo viên ở một số trường THPT, qua trao đổi với các đồng nghiệp, tôi thấy rằng: - Nhiều GV xác định đúng mục đích, yêu cầu của tiết học bài tập vật lý, đó là ngoài việc củng cố và kiểm tra kiến thức cơ bản còn quan tâm tới việc hình thành và phát triển năng lực sáng tạo cho HS. Bên cạnh đó còn một số GV còn thiên về vai trò kiểm tra, đánh giá kiến thức của HS thông qua việc giải bài tập vật lý.

- Nhiều GV chưa hiểu được thế nào là BTST, vai trò của nó trong dạy hoc. Đa số GV chưa quan tâm đến việc biên soạn câu hỏi định hướng tư duy cho HS trong quá trình giải bài tập nói chung, BTST nói riêng.

2.2.2. Sử dụng BTST trong dạy học - Trong quá trình dạy bài tập vật lý, rất ít GV sử dụng hệ thống câu hỏi định hướng tư duy cho HS, tiết dạy bài tập vật lý thường diễn ra rất nhàm chán, không phát huy được vai trò tích cực cho HS. Gv chưa xây dựng câu hỏi định hướng tư duy tích cực đối với từng loại bài tập và từng loại đối tượng HS. - Khi dạy bài tập vật lý, GV thường đưa ra những bài tập mang nặng tính chất về biến đổi toán học, rất ít bài tập liên quan đến thực tế, đời sống thường ngày của các em HS. - Đa số GV yêu cầu HS đọc phần nêu vấn đề trong SGK rồi chỉ ra vấn đề cần nghiên cứu, rất ít GV đưa ra tình huống có vấn đề để phát triển năng lực TDST của HS.

22 - Nhiều GV thường xuyên yêu cầu HS làm thí nghiệm theo SGK hoặc theo phương án mà GV đã chọn.

- Các bài tập khó mà GV nêu ra chủ yếu là các bài tập trong sách tham khảo, chỉ khó theo sự phức tạp toán học.

2.2.3. Nguyên nhân và thực trạng Trong quá trình tìm hiểu tôi thấy nguyên nhân dẫn đến việc GV ít dạy BTST là do: - Trong SGK và SBT chương trình phổ thông hiện nay rất ít BTST, chủ yếu là các bài tập luyện tập.

- Xây dựng BTST khá khó, mất rất nhiều thời gian. Rất ít GV có khả năng phát triển bài tập luyện tập thành BTST. - Nội dung kiến thức trong một bài quá nhiều, rất khó đưa thêm BTST vào các tiết dạy lý thuyết trên lớp.

2.3. Xây dựng hệ thống BTST chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 – THPT Theo phương pháp đã trình bày ở chương 1, tác giả tiến hành xây dựng hệ thống BTST phần “Cảm ứng điện từ” lớp 11 gồm 12 bài. Với mỗi bài tập, nội dung và thứ tự được trình bày như sau: - Bài tập cơ sở.

- Giải bài tập cơ sở.

- Nguyên tắc sáng tạo đựơc sử dụng để chuyển bài tập cơ sở thành BTST. - Bài tập sáng tạo.

- Câu hỏi định hướng tư duy cho HS, để HS lập luận, xây dựng kế hoạch

giải.

- Giải BTST.

23 BTCS 1 Một nam châm được đưa lại gần một vòng dây dẫn như hình 2.1. Xác định chiều

S

dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng dây?

Giải: Hình 2.1

Khi đưa nam châm lại gần thì từ thông ⃗. Theo quy tắc ngược chiều với tăng nên ⃗

“nắm bàn tay phải” thì IC có chiều như hình

IC S

2.2 Nguyên tắc TRIZ được dùng để chuyển từ BTCS 1 sang BTST 1

Hình 2.2

- Nguyên tắc đảo ngược: Thay vì xác định chiều dòng điện, ta đưa ra yêu cầu HS xác định cực của nam châm.

BTST 1 Một nam châm thẳng đã bị mờ 2 cực. Hãy trình bày cách xác định cực của nam châm đó với các dụng cụ sau: Một vòng dây dẫn; một điện kế (G), dây treo.

Câu hỏi định hướng tư duy: - Nếu cho một vòng dây và nam châm các em liên tưởng đến hiện tường nào?

- Có thể xác định được chiều dòng điện thông qua kim điện kế được không?

- Dựa vào định luật nào để tìm mối liên hệ giữa chiều dòng điện và cực nam châm?

- Đề xuất phương án giải bài tập này?

Giải - Nối vòng dây dẫn với hai cực của điện kế - Treo vòng dây cố định - Cho nam châm di chuyển lại gần vòng dây, quan sát độ lệch của kim điện kế

24 - Dựa vào chiều quay của kim điện kế để xác định chiều dòng điện trong mạch - Dựa vào quy tắc “nắm bàn tay phải” và định luật Len xơ để xác định cực của nam châm.

- Nhận xét: Ta cũng có thể để nam châm cố định và di chuyển vòng dây lại gần hoặc ra xa nam châm.

Các nguyên tắc của TRIZ được dùng để chuyển từ BTCS 1 sang BTST 2 - Nguyên tắc linh động.

- Nguyên tắc tách khỏi - Nguyên tắc quan hệ phản hồi.

BTST 2 Khi tới một hành tinh lạ, các nhà du hành vũ trụ làm thế nào để biết chắc được hành tinh đó có từ trường hay không nếu trong tay họ chỉ có một điện kế nhạy và 1 cuộn dây dẫn.

Câu hỏi định hướng tư duy: - Có những cách nào có thể phát hiện sự có mặt của từ trường?

- Trong các cách trên thì cách nào phải sử dụng đến điện kế nhạy và cuộn dây?

- Dùng hiện tượng nào để phát hiện ra từ trường trong trường hợp trên?

- Hãy trình bày phương án tiến hành thí nghiệm để giải quyết vấn đề bài toán.

Hướng dẫn Gắn khung vào điện kế, di chuyển khung thật nhanh theo nhiều hướng khác nhau, nếu thấy kim điện kế lệch chứng tỏ có dòng điện cảm ứng nên hành tinh đó có từ trường.

BTCS 2 Cho hai ống dây A và B quấn vào cùng 1 lõi sắt như hình 2.3. Cuộn B nối thành mạch kín, cuộn A nối với nguồn thông qua biến trở R. a. Nếu giữ cho con chạy C cố định thì trong cuộn B có dòng điện không?

25 b. Dịch chuyển con chạy từ N đến M thì trong cuộn B có dòng điện không? Nếu có thì dòn g điện đi theo chiều nào?

Hình 2.3

Giải a. Nếu không dịch chuyển con chạy thì trong cuộn A có dòng điện không đổi nhưng cuộn dây B không có dòng điện. b. Khi dịch chuyển con chạy từ N đến M thì dòng điện trong cuộn A tăng dần, làm cho từ trường do nó sinh ra tăng daàn. Do đó, từ thông qua cuộn B cũng tăng theo, làm xuất hiện trong cuộn B một dòng điện cảm ứng có chiều ngược chiều với dòng điện ban đầu trong cuộn dây A Các nguyên tắc của TRIZ được dùng để chuyển từ BTCS 2 sang BTST 3 Nguyên tắc đảo ngược: thay vì tác động lên cuộn A để xem xét dòng điện xuất hiện trong cuộn thứ B, ta y êu cầ u HS tìm cách tác động thế nào để có dòng điện trong cuộn B; nguyên tắc tách khỏi: tách cuộn A khỏi hình vẽ.

BTST 3 Cho một lõi thép có quấn sẵn các vòng dây bằng đồng, hai đầu dây nối với điện kế như hình 2.4. Không được thay đổi gì với

G

cuộn dây và điện kế. Bạn có thể làm kim điện kế bị lệch không? Nếu có thì làm

Hình 2.4

theo những cách nào?

Câu hỏi định hướng tư duy - Kim điện kế bị lệch khi nào?

- Bạn hãy kể những cách có thể làm kim điện kế bị lệch mà không tác

26 động gì đến cuộn dây và điện kế?

- Bạn chọn cách làm nào và hãy mô tả cách làm đó chi tiết? Giải thích - Cách làm đó có làm kim điện kế bị lệch liên tục không? Vì sao? Muốn kim lệch liên tục thì bạn có thể làm cách nào?

- Đề xuất kế hoạch giải BTST 3?

Giải Ta có thể làm lệch kim điện kế bằng cách tạo dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây. Muốn thế ta có thể: + Dùng một nam châm vĩnh cửu đặt gần cuộn dây và di chuyển nam châm hay cuộn dây thật nhanh. Từ thông qua các vòng dây của cuộn dây thay đổi làm xuất hiện dòng điện cảm ứng. + Dùng dây dẫn quấn thành một cuộn dây khác trên cùng lõi sắt trên, hay quấn thành các vòng dây đặt gần cuộn dây, nối 2 đầu dây dẫn với nguồn điện không đổi thông qua một biến trở. Khi thay đổi giá trị biến trở thì dòng điện qua dây dẫn thay đổi làm từ trường nó gây ra thay đổi. Vì thế từ thông qua các cuộn dây thay đổi làm xuất hiện dòng điện cảm ứng (có thể dùng dây dẫn thẳng nhưng cường độ dòng điện qua dây nhỏ, dòng điện cảm ứng sẽ rất nhỏ không thấy rõ được sự lệch của kim). + Thay nguồn điện không đổi bằng nguồn điện xoay chiều, cuờng độ dòng điện thay đổi liên tục làm từ thông qua các vòng dây biến thiên liên tục nên trong vòng dây có dòng điện cảm ứng liên tục.

BTCS 3 Cho một thanh kim loại MN có khối lượng m = 2g trượt đều không ma sát với vận tốc 5m/s trên 2 thanh song song cách nhau 1 khoảng 50cm như hình 2.5. Từ trường B nằm ngang và có độ lớn B = 0,2T. Bỏ qua điện trở của các

thanh. Lấy g =10m/s2. a. Tính suất điện động cảm ứng.

27 b. Tính lực tác dụng lên thanh MN, chiều và độ

R

lớn dòng điện cảm ứng. c. Tính R. Giải a. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên thanh MN Hình 2.5

Ta có: Ec =

∆φ ∆S =B = Blv = 0, 2.0, 5.5 = 0, 5V ∆t ∆t

b. Lực điện từ, chiều và độ lớn dòng điện cảm ứng - Thanh MN trượt xuống do tác dụng của trọng lực. Lúc đó, từ thông qua mạch tăng, xuất hiện suất điện động cảm ứng và dòng điện cảm ứng ở trong thanh. Do trong thanh MN có dòng điện đi qua nên sẽ chịu tác dụng của lực từ của từ trường. Để chống lại sự biến thiên từ thông qua mạch, lực từ phải có chiều hướng lên.

- Khi thanh chuyển động đều thì ta có: F = mg = 0,02 N - Độ lớn cường độ dòng điện: I C = F = 0, 2 A Bl

c. Tính R Ta có: R =

EC = 2,5Ω IC

Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS 3 thành BTST 4 - Nguyên tắc kết hợp: kết hợp đoạn dây MN và khung dây chung thanh một dây dẫn.

- Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: sử dụng từ trường và hiện tượng cảm ứng điện từ để đo R. BTST 4 Cho một dây dẫn kim loại có điện trở không đáng kể, một thanh kim loại MN lớn và nhẵn, một nam châm chữ U lớn (nam châm điện) có từ trường B đã

28 biết, một đồng hồ đo điện đa năng, thước đo và đồng hồ. Bố trí thí nghiệm để có thể đo điện trở R của thanh MN. Câu hỏi định hướng tư duy - Ta có thể đo điện trở của một thanh kim loại theo những cách nào?

- BTCS 3 có giúp ích cho việc giải bài tập này không? Có thể áp dụng cách giải đó để giải bài tập này không? Cần thêm điều kiện gì? Có thể làm thỏa mãn điều kiện đó không?

- Bạn sẽ đo suất điện động xuất hiện trong mạch bằng cách nào? Bạn sử dụng công thức nào?

- Đề xuất tiến trình giải BTST 4?

Giải - Bẻ đoạn dây dẫn thành một khung dây chữ nhật có 3 cạnh (trong đó có một cạnh gần bằng chiều dài của thanh MN), thanh MN gác lên khung thành cạnh thứ tư.

- Đặt khung nằm ngang, nam châm chữ U đặt sao cho cạnh MN nằm giữa 2 nhánh nam châm, đường sức từ giữa 2 nhánh nam châm thẳng đứng vuông góc với mặt khung.

- Cắt khung cố định một đoạn và dung dây dẫn mắc nối tiếp Ampe kế vào khung đó để đo I. Kéo cho thanh MN trượt đều trên hai cạnh của khung. Đo khoảng thời gian thanh trượt. Suy ra vận tốc của thanh là v = s/t. Đo chiều dài l của thanh MN. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là: e = Bvl.

- Điện trở thanh MN là: = .

BTCS 4 Cho hai thanh kim loại có điện trở không đáng kể song song, hai đầu của chúng được nối với một tụ điện có điện dung C = 10 , một thanh kim loại MN có thể trượt không ma sát trên hai thanh ray. Hệ thống được đặt thẳng đứng trong một từ trường đều có vec tơ cảm ứng từ hướng vuông góc với khung dẫn

29 C như hình 2.6. Bỏ qua điện trở của cả mạch.

Tính gia tốc chuyển động của thanh AB và cho

⃗

biết sự biến đổi năng lượng trong mạch.

Giải

M

N

Xét tại thời điểm t, thanh MN có vận tốc v, gia tốc a.

Suất điện động cảm ứng trên MN:

e = B lv

Hiệu điện thế hai đầu tụ điện:

Hình 2.6

u = e = Blv Điện tích của tụ:

q = Cu

Cường độ dòng điện qua mạch: = Lực từ tác dụng lên MN:

=

=

=

F = iBl = CB2l2a

Chiều của i được xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải (có chiều từ N đến M).

Chiều của lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái (ngược hướng với trọng lực) Phương trình chuyển động của MN ⃗ ⃗ = ⃗ Chiếu lên trục thẳng đứng hướng xuống ta có: P – F = ma mg - CB2l2a = ma Từ đó ta có gia tốc chuyển động của MN là:

a=

= hằng số

Vậy, thanh MN đi xuống nhanh dần đều Khi thanh MN đi xuống, thế năng trong trường biến thành động năng của thanh và năng lượng điện trường trong tụ.

Nguyên tắc của TRIZ được sử dụng để biến đổi BTCS 4 thành BTST 5 - Nguyên tắc đảo ngược.

- Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học.

30 BTST 5 Cho một dây dẫn kim loại và một thanh kim loại MN có điện trở không đáng kể và nhẵn (bỏ qua ma sát), một nam châm chữ U lớn (nam châm điện) có từ trường B đã biết, một Ampe kế nhạy, một cổng quang và một đồng hồ đo thời gian hiện số, một thước đo. Trình bày cơ sở lý thuyết và bố trí thí nghiệm để có thể xác định điện dung của một tụ điện.

Câu hỏi định hướng tư duy - Có thể đo được điện dụng của một tụ điện theo những cách nào?

- BTCS 4 có giúp ích cho việc giải bài tập này không? Có thể áp dụng cách giải đó để giải bài tập này không? Cần thêm điều kiện gì? Có thể làm thỏa mãn điều kiện đó không?

- Bạn sẽ đo suất điện động xúât hiện trong mạch bằng cách nào? Bạn sử dụng công thức nào? Nêu cách tiến hành của bạn.

- Đề xuất phương án giải BTST 5?

Giải - Bẻ đoạn dây dẫn thành một khung dây chữ nhật có 3 cạnh, cắt một cạnh để nối vào đó tụ điện cần đo. Đặt thanh MN lên trên hai thanh và giữ cố định.

- Đặt khung nằm nghiêng một góc α so với phương ngang, nam châm chữ U đặt sao cho cạnh MN

C

⃗

A

N

nằm giữa 2 nhánh nam châm, đường sức từ giữa 2 nhánh nam châm thẳng

M

đứng hướng lên (hình 2.7).

- Cắt khung cố định một đoạn

Hình 2.7

và dung dây dẫn mắc nối tiếp Ampe kế vào khung đó để đo I. - Đặt thước đo dọc theo thanh, bố trí cổng quang điện và đồng hồ hiện số để đo thời gian trượt của thanh MN.

31 ⃗

)

- Thả cho thanh chuyển động, đồng thời kích hoạt cho hệ thống đồng hồ, cổng quang điện

⃗

hoạt động để đo thời gian; đo quảng đường đi

⃗

được và ghi lại kết quả.

- Khi thanh MN chuyển động thì trên MN

Cường độ dòng điện qua MN: % =

∆ ∆

=

∆' ∆

$

Hình 2.8

xuất hiện dòng điện cảm ứng với suất điện động cảm ứng là: = !"#$

⃗ )

=

∆ ∆

!"#$ = !"#$

(Với a là gia tốc của thanh, l là chiều dài của MN, C là điện dung tụ điện) - Theo định luật len xơ, lực từ do từ trường tác dụng lên MN có chiều hướng sang trái để cản trở chuyển động của thanh, và có độ lớn:

= % = ( ( !"#$

Từ hình vẽ ta có: ) * ) =

Hay: +# ,$ * !"#$ → +# ,$ * ( ( !"# ( $ = ↔ =

/+# ,$ 0 ( ( !"# ( $

Thay các giá trị vào công thức trên ta sẽ tính được điện dung của tụ điện.

BTCS 5 Một dây dẫn chiều dài l = 2m được uốn thành một hình vuông, hai đầu dây dẫn mắc vào một

⃗

Ampe kế. Mạch được đặt trong một từ trường đều

A

⃗ vuông góc với mặt phẳng có vec tơ cảm ứng từ

khung dây như hình 2.9. Độ lớn cảm ứng từ B tăng theo thời gian theo quy luật B = kt, với k = 16T/s.

Biết Ampe kế chỉ 0,5 A, tính điện trở của dây dẫn?

Hình 2.9

32 Giải - Do B tăng nên trong mạch xuất hiện một suất điện động cảm ứng : 2

EC =

∆φ ∆B.S l = = k.S = k.  = 4V ∆t ∆t 4

- Áp dụng định luật Ôm ta có I=

EC E 4 R= C = = 8Ω R I 0,5

Do dây dẫn dài 2 m nên điện trở suất của nó là: ρ=

R = 4Ω / m l

Các nguyên tắc của TRIZ được sử dụng để biến đổi BTCS 5 thành BTST 6: Sử dụng nguyên tắc linh động; nguyên tắc thay đổi sơ đồ cơ học BTST 6 Cho một dây dẫn chiều dài l = 2m; một Ampe kế có điện trở r = 1Ω; một nam châm điện hình chữ U có thể điều chỉnh độ lớn cảm ứng từ B bằng cách điều chỉnh dòng điện qua nam châm. Trình bày phương án xác định điện trở suất của dây dẫn?

Câu hỏi định hướng tư duy: - Làm thế nào để xác định điện trở suất của dây dẫn khi đã biết chiều dài của nó?

- Để xác định điện trở của dây dẫn ta phải làm thế nào?

- Làm sao để tạo ra được một dòng điện trong dây dẫn khi không có nguồn điện?

- Đề xuất phương án giải BTST 6?

Giải - Uốn dây dẫn thành một hình vuông, hai đầu dây dẫn nối với Ampe kế tạo thành một mạch kín.

- Đặt mạch kín trong lòng nam châm điện sao cho vec tơ cảm ứng từ vuông góc với khung dây (trường hợp đơn giản nhất).

- Điều chỉnh cường độ dòng điện để cho từ trường của nam châm biến thiên.

33 - Đọc số chỉ của Ampe kế, ghi lại kết quả.

- Áp dụng định luật Ôm để xác định điện trở của dây dẫn, từ đó xác định điện trở suất của nó.

Các nguyên tắc của TRIZ được sử dụng để biến đổi BTCS 5 thành BTST 7: Sử dụng nguyên tắc linh động; nguyên tắc thay đổi sơ đồ cơ học.

BTST 7 E1

Một dây dẫn chiều dài l= 2m có điện trở R = 4 Ω được uốn thành một hình vuông. Các nguồn điện E1 = 10V, E2 = 8V, điện trở hai nguồn không đáng kể được

⃗

mắc vào các cạnh hình vuông . Mạch được đặt trong một ⃗ vuông góc với mặt từ trường đều có vec tơ cảm ứng từ

E2

phẳng khung dây như hình 2.10, độ lớn cảm ứng từ B

Hình 2.10

tăng theo thời gian theo quy luật B = kt, với k = 16T/s.

Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch?

Câu hỏi định hướng tư duy:

- Hãy so sánh sự giống nhau và khác nhau giữa BTCS 5 và BTST 7?

- Nếu trong mạch thêm nguồn các nguồn điện E1 và E2 vào thì phải xác định chiều và cường độ dòng điện trong mạch như thế nào?

- Đề xuất phương án giải BTST 7.

Giải

E1

- Do B tăng nên trong mạch xuất hiện một suất điện động cảm ứng EC, dòng điện cảm ứng do EC sinh ra phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra ngược chiều với từ trường ngoài

⃗

EC

Suất điện động cảm ứng được biểu diễn như hình 2.11

E2 Hình 2.11

34 2

∆φ ∆B.S l EC = = = k .S = k .  = 4V ∆t ∆t 4

Vì trong mạch có EC + E2 > E1 nên dòng điện trong mạch sẽ có chiều ngược chiều kim đồng hồ với: I=

EC + E2 − E1 = 0,5 A R

Đ

BTCS 6 Cho mạch điện như hình 2.12.

L

Cuộn dây có độ tự cảm L = 0,5 H, Đ là một bóng đèn loại 1,5V; 3W. Ban

R

đầu K đóng, điều chỉnh biến trở R để K

cường độ dòng điện trong mạch là 0,2 A. Đột ngột ngắt khóa K trong khoảng

Hình 2.12

thời gian 0,1 s. a, Cho biết độ sáng của bóng đèn thay đổi như thế nào? Giải thích? b, Tính suất điện động tự cảm của mạch trong khoảng thời gian có dòng điện i trong mạch?

Giải a. Khi ngắt khóa K, dòng điện trong mạch giảm đột ngột về 0. Trong ống xảy ra hiện tượng tự cảm, làm xuất hiện một dòng điện cảm ứng. Theo định luật Len xơ, dòng điện cảm ứng cùng chiều với dòng điện ban đầu. Do dòng điện ban đầu giảm đột ngột nên cường độ dòng điện cảm ứng qua bóng đèn là khá lớn, làm cho đèn sáng bừng lên trước khi tắt. b, Khi cho dòng điện biến thiên thì trong cuộn dây sẽ xảy ra hiện tượng tự cảm, trong mạch xuất hiện một suất điện động tự cảm: etc = L

∆I 0, 2 = 0,5. = 1V ∆t 0,1

35 Các nguyên tắc của TRIZ được dùng để chuyển từ BTCS 6 sang BTST 7 - Nguyên tắc linh động.

- Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học.

BTST 8 L

Cho mạch điện như hình 2.13, L = 1H, E=12V, r = 0. Điều chỉnh biến trở R giảm từ 10Ω về 5Ω trong khoảng thời gian 0,1 s. Tính cường độ dòng điện trong mạch trong khoảng thời gian trên.

Câu hỏi định hướng tư duy - Việc giải BTCS 6 có giúp gì cho việc

R

E,r Hình 2.13

giải bài tập này không?

- Khi điều chỉnh biến trở thì có hiện tượng gì xảy ra ở trong mạch?

- Hãy xác định chiều của dòng điện tự cảm sinh ra trong mạch?

- Đề xuất kế hoạch giải BTST 8 Giải Khi thay đổi giá trị của biến trở R, cường độ dòng điện trong mạch cũng thay đổi theo làm xuất hiện một dòng điện tự cảm trong cuộn dây.

Cường độ dòng điện trong hai trường hợp là: I1 =

E E = 1,2 A; I 2 = = 2,4 A R1 R2

Suất điện động tự cảm xuất hiện trong mạch là EC = L

∆I = 12V ∆t

Vì R giảm nên I tăng và theo định luật Lenxơ, dòng điện tự cảm IC ngược chiều với I. Cường độ dòng điện trong thời gian trên là: I’ = I - IC =

E − EC =0 R

36

Các nguyên tắc của TRIZ được dùng để chuyển từ BTCS 6 sang BTST 9 - Nguyên tắc linh động.

- Nguyên tắc chuyển sang chiều khác.

BTST 9 Cho các dụng cụ sau: - 1 hộp đen chứa điện trở R - 1 hộp đen chứa cuộn dây có độ tự cảm L - 1số bóng đèn loại 3V – 1,5W - 1 khóa K có 2 chốt - Các loại dây dẫn - 1số pin loại 1,5 V Hãy trình bày phương án thí nghiệm để phân biệt được đâu là điện trở, đâu là cuộn dây trong các hộp đen cho trên?

Câu hỏi định hướng tư duy - Hãy so sánh sự khác biệt giữa điện trở và một cuộn dây?

- Dựa vào dấu hiệu nào để có thể phân biệt được hai linh kiện trên?

- Phải bố trí mạch điện thế nào để giải quyết được vấn đề bài toán đặt ra?

- Đề xuất kế hoạch giải BTST 9.

Giải Mắc mạch điện như hình vẽ

A

B

Hình 2.14

A

B

Hình 2.15

37

Ban đầu khóa K mở Mắc vào 2 điểm A và B lần lượt các linh kiện. Sau đó đóng khóa K, quan sát bóng đèn.

Nếu trường hợp nào mà bóng đèn sáng lên ngay thì linh kiện đó là điện trở, linh kiện còn lại là cuộn dây (hình 2.14).

Trường hợp bóng đèn sáng lên từ từ thì linh kiện đang mắc là cuộn dây, linh kiện còn lại là điện trở (Hình 2.15).

Các nguyên tắc của TRIZ được dùng để chuyển từ BTCS 6 sang BTST 10 - Nguyên tắc linh động.

- Nguyên tắc chuyển sang chiều khác.

- Nguyên tắc quan hệ phản hồi.

BTST 10 Cho các dụng cụ: - 1 bóng đèn sợi đốt: 3V – 1,5W - 1 cuộn cảm có điện trở RL = 9Ω - 1 biến trở con chạy có giá trị lớn nhất 12Ω - Một khóa K - Một số pin loại: 1,5V - Các loại dây dẫn

Hãy thiết kế một phương án thí nghiệm để nhận thấy rõ về hiện tượng tự cảm: + Vẽ mạch điện + Các bước tiến hành thí nghiệm + Giải thích hiện tượng xảy ra Câu hỏi định hướng tư duy - Hiện tượng tự cảm là gì?

- Hiện tượng tự cảm có thể quan sát ở dụng cụ nào trong các dụng cụ trên?

- Có những cách nào có thể bố trí thí nghiệm? Cách nào quan sát rõ hiện

38 tượng nhất?

Giải Cách 1 + Mắc mạch điện như hình 2.16 + Tiến hành:

R

Đ

- Đóng khóa K, đèn sáng lên, chỉnh con

i

id

chạy của biến trở hoặc số nguồn cho đèn sáng yếu.

iL

L r

- Mở K: Thì thấy đèn bừng sáng lên rồi

mới tắt dần, chứng tỏ xảy ra hiện K

tượng tự cảm + Giải thích

Hình 2.16

Khi mở khóa K, do hiện tượng tự cảm, suất điện động tự cảm chống lại sự giảm của cường độ dòng điện iL, dòng điện iL > id chạy vòng qua đèn, làm cho đèn bừng sáng lên rồi mới tắt dần Để cho hiện tượng tự cảm rõ nét thì iL > id đáng kể: RD = 6Ω, RL = 9Ω Do đó phải mắc biến trở nối tiếp với bóng đèn, điện trở nhánh đèn lớn nhất là: R = 18Ω > RL Cách 2 + Mắc mạch điện như hình 2.17

Đ

+ Tiến hành: - Đóng K, đèn sáng lên, chỉnh biến trở

i

id

hay số nguồn cho đèn sáng bình thường

L r

iL

- Mở K thấy đèn mờ dần rồi tắt

K Hình 2.17

R

39 + Giải thích: Do hiện tượng tự cảm, suất điện động tự cảm chống lại sự giảm của cường độ dòng điện iL, dòng điện iL chạy vòng qua đèn, làm cho đèn tắt chậm, mờ dần rồi tắt.

Cách 3 + Mắc mạch điện như hình 2.18 + Tiến hành:

Đ

i

- Đóng khóa K, đèn sáng lên, chỉnh L r

biến trở hoặc số nguồn để đèn sáng bình thường

R

- Mở K đèn tắt, sau đó đóng K thì thấy đèn sáng lên từ từ, chứng tỏ xảy ra hiện tượng tự cảm

K Hình 2.18

+ Giải thích: Do hiện tượng tự cảm,suất điện động tự cảm chống lại sự tăng của cường độ dòng điện i qua đèn, làm cho đèn sáng lên chậm.

BTCS 7 Khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD

N

M

đặt thẳng đứng, một phần khung nằm trong từ trường có đường cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng của khung như hình 2.19. Từ trường coi là đều (B = 1T) trong khoảng MNPQ và bằng 0 ngoài khoảng đó. Cho AC = l = 20cm, khung có điện trở R = 0,2Ω, khối lượng m = 20g. Khung được di chuyển

A

B

Q

P D

C

Hình 2.19

thẳng đứng đi xuống với vận tốc v = 2m/s. Tính cường độ dòng điện cảm ứng trong khung và nhiệt lượng do khung tỏa ra khi dịch chuyển một đoạn 10cm.

Giải Khi khung di chuyển vào trong vùng có từ trường thì do từ thông qua khung sẽ tăng, dẫn đến xuất hiện trong khung một suất điện động cảm ứng:

40

EC =

∆Φ ∆ (B S) B ∆S Bl ∆x = = = ∆t ∆t ∆t ∆t

Thời gian dịch chuyển của khung ∆t =

∆x 0,1 = = 0, 05s v 2

Từ đó ta có: EC =

1.0,1.0,1 = 0, 2V 0, 05

Cường độ dòng điện cảm ứng chạy trong khung: I=

EC = 1A R

Nhiệt lượng tỏa ra trên khung là: Q = I2Rt = 0,01 J Các nguyên tắc của TRIZ được sử dụng để biến đổi BTCS 7 thành BTST 11: Sử dụng nguyên tắc linh động; nguyên tắc thay đổi sơ đồ cơ học BTST 11

H

C

Một khung dây dẫn kín hình chữ nhật MNPQ, MN = 5 cm, NP = 20 cm, có 25 vòng dây và tổng điện trở R = 3Ω. Hình vuông AHCD là thiết diện ngang của vùng không gian có từ trường đều, HC = 10 cm.

A

Cảm ứng từ B = 0,4 T. Các cạnh MN // HC,

D M

N Hình 2.20

NP // CD. Cho khung dây tịnh tiến đều, bay qua vùng từ trường theo hướng AH như

P

Q

hình 2.20, với vận tốc 1,5 m/s. a, Xác định chiều dòng điện trên đoạn MN. b, Tính độ lớn lực từ tác dụng lên khung dây và nhiệt lượng tỏa ra trong khung dây trong quá trình chuyển động.

Câu hỏi định hướng tư duy - Chiều dòng điện qua thanh MN xác định theo quy tắc nào?

41 - Khi khung dây MNPQ bay đều qua vùng từ trường thì AHCD thì hiện

tượng diễn ra như thế nào? Ta có thể chia quá trình thành bao nhiêu giai đoạn?

- Đề xuất kế hoạch giải BTST 11.

Giải a, Xác định chiều dòng điện qua MN: - Chọn chiều pháp tuyến của khung dây cùng chiều với vec tơ cảm ứng từ - Khi MN đi qua AD thì từ thông qua khung tăng nên từ trường cảm ứng

ngược chiều với từ trường ban đầu. Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải ta có dòng điện đi từ N đến M. - Tương tự, khi MN qua HC thì dòng điện lại có chiều từ M đến N

b, Tính độ lớn lực từ: - Suất điện động cảm ứng trong khung:

E = Nbvlsin$ = 25.0,4.1,5.0,05 = 0,75 V - Cường độ dòng điện trong mỗi vòng dây: i=

E 0, 75 = = 0, 25 A R 3

- Trong quá trình chuyển động thì lực từ tác dụng lên các cạnh QM và NP

luôn ngược hướng và có độ lớn bằng nhau nên chúng triệt tiêu lẫn nhau.

- Khi đoạn MN chuyển động từ A đến H, lực từ tác dụng lên MN là:

F = B(Ni)lsinα = 0,4.25.0,25.0,05 = 0,125 N - Khi đoạn MN chuyển động qua HC thì lực từ F = 0 - Khi đoạn PQ chuyển động từ A đến H, lực từ tác dụng lên PQ tương tự là:

F = 0,125 N - Khi đoạn PQ chuyển động qua HC, F = 0

Nhiệt lượng tỏa ra trong khung trong quá trình chuyển động + Giai đoạn MN chuyển động từ A đến H, nhiệt lượng tỏa ra là:

42

Q1 = i2Rt = 0,252.3. AH = 12, 5mJ v

+ Giai đoạn PQ chuyển động Từ A đến H, tương tự nhiệt lượng tỏa ra là Q2 = 12,5mJ Vậy tổng nhiệt lượng tỏa ra trên khung trong quá trình chuyển động là: Q = Q1 + Q2 = 25 mJ BTCS 8 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 C thông qua một khóa K như hình 2.21. Ban đầu khoá K mở, tụ không tích điện. Xác định giá trị cực đại của cường độ dòng điện trong mạch sau khi đóng K. Bỏ qua điện trở của cuộn dây và các dây nối.

Giải + Năng lượng điện trường cực đại của tụ điện là:

L

1 1 12 = 5 ( = 6 ( 2 2

C

+ Năng lượng từ trường cực đại trong ống dây là: 1 17 = 8%( 2

+ Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có 1 1 12 = 17 → 6 ( = 8%( 2 2

K

E

Hình 2.21 :

Từ đó ta có, cường độ dòng điện cực đại trong mạch là: % = 69

7

Các nguyên tắc của TRIZ được sử dụng để biến đổi BTCS 8 thành BTST 12: Sử dụng nguyên tắc linh động; nguyên tắc thay đổi sơ đồ cơ học.

43 BTST 12

L

Cho mạch điện như hình 2.22; nguồn có suất điện động là E, điện trở nguồn không đáng kể; cuộn

K

dây có độ tự cảm L, điện trở thuần không đáng kể.

C

C

Các tụ điện có điện dung C1 và C2. Người ta đóng khóa K. Tìm dòng điện cực đại qua cuộn dây.

E Hình 2.22

Câu hỏi định hướng tư duy:

- Giải BTCS 8 có giúp gì trong việc giải bài tập này hay không?

- Khi khóa K đóng thì điện tích phân bố như thế nào trên hai tụ điện?

- Hãy xác định công do nguồn điện đã thực hiện?

- Có thể áp dụng định luật bảo toàn năng lượng như thế nào trong trường hợp này?

Giải Trước khi đóng khóa K, điện tích trên mỗi tụ là: Q = CE =

C1C2 E C1 + C2

Khi đóng khóa K, tại thời điểm dòng điện qua cuộn dây cực đại, toàn bộ hiệu điện thế của nguồn đặt lên tụ C1, điện tích của tụ C1 bây giờ là: Q1 = C1E Theo định luật bảo toàn điện tích suy ra nguồn đã cung cấp cho mạch một điện tích: ∆Q = C1E −

C1C2 C12 E= E C1 + C2 C1 + C2

Nên nguồn đã thực hiện được công: A = ∆Q.E = Theo định luật bảo toàn năng lượng: 1 1 1 CE 2 + A = C1 E 2 + LI 02 2 2 2



C1C2 C12 1 1 E2 + E 2 = C1E 2 + LI 02 2(C1 + C2 ) C1 + C2 2 2

C12 E2 C1 + C2

44

Từ đó ta có, cường độ dòng điện cực đại qua cuộn dây là: I 0 =

C1E L(C1 + C2 )

Bảng hệ thống BTST cho chương “cảm ứng điện từ” Số thứ tự của BTCS BTCS 1

Số thứ tự của BTST BTST 1 BTST 2

BTCS 2

BTST 3

BTCS 3

BTST 4

BTCS 4

BTST 5

BTCS 5

BTST 6 BTST 7 BTST 8

BTCS 6

BTST 9 BTST 10

BTCS 7

BTST 11

BTCS 8

BTST 12

2.4. Các hình thức sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học vật lý 2.4.1. Sử dụng BTST trong tiết học luyện tập giải bài tập vật lý Trong tiết luyện tập giải bài tập vật lý, GV cho HS giải đan xen giữa các bài tập luyện tập quen thuộc để củng cố kiến thức và rèn kỹ năng giải bài tập, bên cạnh đó BTST sẽ giúp HS có thể vận dụng sáng tạo kiến thức đã học để giải quyết vấn đề, giúp HS thích thú và thấy được sự gắn kết giữa kiến thức vật lý với việc giải quyết các vấn đề thực tế.

45 GIÁO ÁN 1 BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ VÀ SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG I/ Mục tiêu 1. Kiến thức - Nêu được thế nào là hiện tượng cảm ứng điện từ, phát biểu được định luật

Lenxơ về chiều dòng điện cảm ứng.

- Phát biểu được nội dung và viết được biểu thức của định luật Faraday.

2. Kỹ năng - Vận dụng được định luật Len xơ để xác định chiều của dòng điện cảm ứng.

- Vận dụng được định luật Faraday để giải được các bài toán về suất điện động cảm ứng.

3. Thái độ Hứng thú tư duy và sáng tạo trong giải quyết vấn đề, thấy được mối liên hệ mật thiết giữa những kiến thức vật lý và đời sống. Có tinh thần làm việc nhóm, tác phong làm việc khoa học, tỉ mỉ, chính xác.

II. Chuẩn bị 1. Giáo viên: Chuẩn bị hệ thống câu hỏi định hướng tư duy, phiếu bài tập, soạn giáo án.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 BT 1 (BTCS 1) Một nam châm được đưa lại gần một vòng dây dẫn như hình 1.1.

S

N

Xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng dây.

BT 2 (BTST 1) Một nam châm thẳng đã bị mờ 2 cực. Hãy trình bày cách xác định cực của nam châm đó với các dụng cụ sau: Một vòng dây dẫn; một điện kế (G), dây treo.

46

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 BT 3 (BTCS 2) Cho hai ống dây A và B quấn vào cùng 1 lõi sắt như hình vẽ. Cuộn B nối thành mạch kín, cuộn A nối với nguồn thông qua biến trở R. a. Giữ con chạy C cố định thì trong cuộn B có dòng điện không? b. Dịch chuyển con chạy từ N đến M thì trong cuộn B có dòng điện không? Nếu có thì theo chiều nào?

BT4 (BTST 3) Cho một lõi thép có quấn sẵn các vòng dây bằng đồng, hai đầu dây nối với điện kế như hình vẽ. Không được thay đổi gì với cuộn dây và điện kế, bạn có thể làm kim điện kế bị lệch không? Nếu có thì

G

làm theo những cách nào? Thực hiện thí nghiệm để kiểm chứng suy luận của bạn.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 BT5 (BTCS 5) Một dây dẫn chiều dài l = 2m được uốn thành một hình vuông, hai đầu dây dẫn mắc vào một Ampe kế. Mạch được đặt trong một từ trường đều có ⃗ vuông góc với mặt phẳng khung dây như hình vẽ. Độ vec tơ cảm ứng từ

47 ⃗

lớn cảm ứng từ B tăng theo thời gian theo quy luật B = kt, với k = 16T/s. Biết Ampe kế chỉ 0,5 A, tính điện trở của dây dẫn.

A

BT6 (BTST 6) Cho một dây dẫn chiều dài l = 2m; một Ampe kế có điện trở r = 1Ω; một nam châm điện hình chữ U có thể điều chỉnh độ lớn cảm ứng từ B bằng cách điều chỉnh dòng điện qua nam châm. Trình bày phương án xác định điện trở suất của dây dẫn.

2. Học sinh: Học bài cũ, làm các bài tập cơ bản trong SGK III. Tiến trình dạy học 1. Kiểm tra bài cũ - Phát biểu nội dung định luật Len xơ về chiều dòng điện cảm ứng?

- Phát biểu và viết biểu thức định luật Faraday về suất điện động cảm ứng?

2. Bài mới Hoạt động 1: Hoàn thành nhiệm vụ ở phiếu học tập số 1 Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Nội dung cơ bản

Chia lớp học thành 6 Chia nhóm theo yêu Giải BT1 nhóm (chỉ định nhóm cầu của GV. trưởng, thư ký).

IC

Nhận phiếu học tập

GV phát phiếu học tập số số 1.

S

1 cho HS. Yêu cầu HS hoạt động cá Phân tích và giải BT nhân để giải BT 1 trong 1. phiếu.

đưa

nam

châm lại gần thì từ

Yêu cầu 2 HS trình bày Hs trình bày cách giải bài giải của mình.

Khi

của mình.

thông

tăng

nên

⃗

48 ⃗.

Yêu cầu các HS khác nhận Nhận xét theo yêu ngược chiều với

xét.

cầu.

Theo quy tắc “nắm bàn

GV hoàn chỉnh bài giải của BT1.

tay phải” thì IC có chiều Ghi nhận.

Yêu cầu các nhóm nghiên Nghiên

như hình 1.2. cứu,

thảo Giải BT2

cứu, phân tích BT2 trong luận và phân tích - Nối vòng dây dẫn với phiếu học tập số 1.

BT2.

hai cực của điện kế.

GV nêu câu hỏi định Từ các câu hỏi định - treo vòng dây cố định hướng tư duy cho HS.

hướng tư duy, các - Cho nam châm di

- Nếu cho một vòng dây nhóm thảo luận và chuyển lại gần vòng và nam châm các em liên đưa ra lời giải cho dây, quan sát độ lệch tưởng đến hiện tường nào? BT2.

của kim điện kế.

- Có thể xác định được

- Dựa vào chiều quay

chiều dòng điện thông qua

của kim điện kế để xác

kim điện kế được không?

định chiều dòng điện

- Dựa vào định luật nào để

trong mạch.

tìm mối liên hệ giữa chiều

- Dựa vào quy tắc “nắm

dòng điện và cực nam

bàn tay phải” và định

châm?

luật Len xơ để xác định

Yêu cầu các nhóm báo cáo Các nhóm cử đại diện cực của nam châm. phương

án

của

nhóm báo cáo phương án

mình.

của nhóm mình.

GV yêu cầu các nhóm đặt Các nhóm đặt câu hỏi câu hỏi cho nhóm khác và và phản biện.

phản

nhau.

GV nhận xét, đánh giá và Ghi nhận. hoàn chỉnh các phương án trả lời của các nhóm.

biện lẫn

49 Hoạt động 2: Hoàn thành nhiệm vụ ở phiếu học tập số 2 Hoạt động của GV

Hoạt động của Nội dung cơ bản HS

Chia lớp học thành 6 Chia nhóm theo Giải BT3 nhóm (chỉ định nhóm yêu cầu của GV. trưởng, thư ký).

a. Nếu không dịch chuyển con

Nhận phiếu học chạy thì trong cuộn A có dòng

GV phát phiếu học tập tập số 2.

điện không đổi nhưng cuộn dây

số 2 cho HS.

B không có dòng điện.

Yêu cầu HS hoạt động Phân tích và giải b. Khi dịch chuyển con chạy từ cá nhân để giải BT 3 BT1.

N đến M thì dòng điện trong

trong phiếu.

cuộn A tăng dần, làm cho từ

Yêu cầu 2 HS trình Hs trình bày cách trường do nó sinh ra tăng. Do bày bài giải của mình.

giải của mình.

Yêu cầu các HS khác Nhận nhận xét.

xét

đó, từ thông qua cuộn B cũng

theo tăng theo, làm xuất hiện trong

yêu cầu.

cuộn B một dòng điện cảm ứng

GV hoàn chỉnh bài giải của BT3.

có chiều ngược chiều với dòng điện ban đầu trong cuộn dây A.

Ghi nhận.

Yêu cầu các nhóm Nghiên cứu, thảo

Giải BT4

nghiên cứu, phân tích luận và phân tích

-Ta có thể làm lệch kim điện

BT4 trong phiếu học BT4.

kế bằng cách tạo dòng điện

tập số 2.

cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây.

Muốn thế ta có thể:

GV nêu câu hỏi định hướng tư duy cho HS:

+ Dùng một nam châm Từ các câu hỏi

- Kim điện kế bị lệch định khi nào?

hướng

vĩnh cửu đặt gần cuộn dây

tư

và di chuyển nam châm hay

duy, các nhóm

cuộn dây thật nhanh. Từ

50 - Bạn hãy kể những

thảo luận và đưa

thông qua các vòng dây của

cách có thể làm kim

ra lời giải cho

cuộn dây thay đổi làm xuất

điện kế bị lệch mà

BT4.

hiện dòng điện cảm ứng.

không tác động gì

+ Dùng dây dẫn quấn

đến cuộn dây và

thành một cuộn dây khác trên

điện kế?

cùng lõi sắt trên, hay quấn

- Bạn chọn cách làm

thành các vòng dây đặt gần

nào và hãy mô tả cách

cuộn dây, nối 2 đầu dây dẫn

làm đó chi tiết? Giải

với nguồn điện không đổi

thích?

thông qua một biến trở. Khi

- Cách làm đó có

thay đổi giá trí biến trở thì

làm kim điện kế bị

dòng điện qua dây dẫn thay

lệch liên tục không?

đổi làm từ trường nó gây ra

Vì sao? Muốn kim

Các nhóm cử đại

thay đổi. Vì thế từ thông qua

lệch liên tục thì bạn

diện

cáo

các cuộn dây thay đổi làm

có thể làm cách nào?

phương án của

xuất hiện dòng điện cảm

báo

GV yêu cầu các nhóm nhóm mình.

ứng (có thể dùng dây dẫn

đặt câu hỏi cho nhóm Các nhóm đặt câu

thẳng nhưng cường độ dòng

khác và phản biện.

điện qua dây nhỏ, dòng điện

hỏi và phản biện

GV nhận xét, đánh giá lẫn nhau.

cảm ứng sẽ rất nhỏ không

và hoàn chỉnh các Ghi nhận.

thấy rõ được sự lệch của

phương án trả lời của

kim).

các nhóm.

+ Thay nguồn điện không đổi bằng nguồn điện xoay chiều, cường độ dòng điện thay đổi liên tục làm từ thông qua các vòng dây biến thiên liên

51 tục nên trong vòng dây có dòng điện cảm ứng liên tục.

Hoạt động 3: Hoàn thành nhiệm vụ ở phiếu học tập số 3 Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Nội dung cơ bản

Chia lớp học thành 6 Chia nhóm theo yêu Giải BT 5 nhóm (chỉ định nhóm cầu của GV. trưởng, thư ký).

- Do B tăng nên trong mạch

Nhận phiếu học tập xuất hiện một suất điện động

GV phát phiếu học tập số 3.

cảm ứng:

số 3 cho HS.

∆φ ∆B.S l EC = = = k .S = k .  = ∆t ∆t 4

2

Yêu cầu HS hoạt động Phân tích và giải cá nhân để giải BT5 BT5. trong phiếu.

HS trình bày cách

Yêu cầu 2 Hs trình bày giải của mình. bài giải của mình.

Nhận xét theo yêu

Yêu cầu các HS khác cầu. nhận xét.

I=

EC E 4 R= C = = 8Ω R I 0,5

Do dây dẫn dài 2 m nên điện trở suất của nó là:

Ghi nhận. ρ=

GV hoàn chỉnh bài giải của BT5.

- Áp dụng định luật Ôm ta có

R = 4Ω / m l

Nghiên cứu, thảo Giải BT6

Yêu cầu các nhóm luận và phân tích - Uốn dây dẫn thành một nghiên cứu, phân tích BT6.

hình vuông, hai đầu dây dẫn

BT6 trong phiếu học Từ các câu hỏi định nối với Ampe kế tạo thành tập số 3.

hướng tư duy, các một mạch kín. nhóm thảo luận và - Đặt mạch kín trong lòng đưa ra lời giải cho nam châm điện sao cho vec

GV nêu câu hỏi định BT6.

tơ cảm ứng từ vuông góc với

hướng tư duy cho HS

khung dây (trường hợp đơn

52 - Làm thế nào để xác

giản nhất).

định điện trở suất của

- Điều chỉnh cường độ dòng

dây dẫn khi đã biết

điện để cho từ trường của

chiều dài của nó?

nam châm biến thiên.

- Để xác định điện trở

- Đọc số chỉ của Ampe kế,

của dây dẫn ta phải làm

ghi lại kết quả.

thế nào?

- Áp dụng định luật Ôm để

- Làm sao để tạo ra

xác định điện trở của dây

được một dòng điện

dẫn, từ đó xác định điện trở

trong

dây

dẫn

khi Các nhóm cử đại suất của nó.

không có nguồn điện?

diện

báo

phương

án

cáo của

GV yêu cầu các nhóm nhóm mình. đặt câu hỏi cho nhóm Các nhóm đặt câu khác và phản biện.

hỏi và phản biện lẫn

GV nhận xét, đánh giá nhau. và

hoàn

chỉnh

các Ghi nhận.

phương án trả lời của các nhóm.

Hoạt động 4: Củng cố kiến thức, giao nhiệm vụ về nhà

53 GIÁO ÁN 2 BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM I. Mục tiêu 1.Kiến thức - Phát biểu được thế nào là hiện tượng tự cảm.

- Viết được biểu thức tính suất điện động tự cảm.

2. Kĩ năng - Xác định được chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch.

- Giải được các bài tập về suất điện động tự cảm và quá trình chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng tự cảm 3. Thái độ Hứng thú tư duy và sáng tạo trong giải quyết vấn đề, thấy được sự đa dạng trong các cách giải bài tập vật lý. Có tinh thần làm việc nhóm, giúp đỡ lẫn nhau trong quá trình học tập nhằm phát triển được tư duy sáng tạo.

II. Chuẩn bị 1. Giáo viên: Chuẩn bị hệ thống câu hỏi định hướng tư duy; phiếu học tập…

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 (BTCS 6) Cho mạch điện như hình vẽ. Cuộn dây có độ tự cảm L = 0,5 H, Đ là một bóng đèn loại 1,5V; 3W. Ban đầu K đóng, điều chỉnh

Đ

biến trở R để cường độ dòng điện trong mạch là 0,2 A. Đột ngột ngắt

L

khóa K trong khoảng thời gian 0,1 s.

R

a, Cho biết độ sáng của bóng đèn thay đổi như thế nào? Giải

K

thích? b, Tính suất điện động tự cảm của mạch trong khoảng thời gian có dòng điện i trong mạch?

54 PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

L

BT 1 (BTST 8) Cho mạch điện như hình vẽ, L = 1H, E=12V, r = 0. Điều chỉnh biến trở R giảm từ 10Ω về 5Ω trong khoảng thời gian 0,1 s. Tính cường độ dòng điện trong mạch trong khoảng thời gian trên.

BT2 (BTST 9) Cho các dụng cụ sau:

R

E,

- 1 hộp đen chứa điện trở R - 1 hộp đen chứa cuộn dây có độ tự cảm L - 1số bóng đèn loại 3V – 1,5W - 1 khóa K có 2 chốt - Các loại dây dẫn - 1số pin loại 1,5 V Hãy trình bày phương án thí nghiệm để phân biệt được đâu là điện trở, đâu là cuộn dây trong các hộp đen cho trên?

2. Học sinh: Ôn tập trước bài cũ; làm các bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập III. Tiến trình dạy học 1. Kiểm tra bài cũ - Thế nào là hiện tự cảm, lấy ví dụ?

- Viết biểu thức xác định suất điện động tự cảm?

2. Bài mới

55 Hoạt động 1: Hoàn thành nhiệm vụ ở phiếu học tập số 1 Hoạt động của GV

Hoạt động của Nội dung cơ bản HS

Phát cho HS phiếu Nhận phiếu học Giải học tập số 1.

tập số 1.

a. Khi ngắt khóa K, dòng điện

Yêu cầu HS hoạt Làm bài tập theo trong mạch giảm đột ngột về 0. động cá nhân, phân yêu cầu của GV.

Trong ống xảy ra hiện tượng tự

tích và giải bài tập

cảm, làm xuất hiện một dòng

trong phiếu.

Một HS lên bảng điện cảm ứng. Theo định luật

Yêu cầu một HS lên trình bày lời giải.

Len xơ, dòng điện cảm ứng cùng

bảng trình bày lời Nhận xét theo yêu chiều với dòng điện ban đầu. Do giải.

cầu.

dòng điện ban đầu giảm đột ngột

Yêu cầu các HS khác Ghi nhận.

nên cường độ dòng điện cảm

nhận xét.

ứng qua bóng đèn là khá lớn,

GV nhận xét đánh giá

làm cho đèn sáng bừng lên trước

và hoàn chỉnh bài

khi tắt. b, Khi cho dòng điện biến

giải.

thiên thì trong cuộn dây sẽ xảy ra hiện tượng tự cảm, trong mạch xuất hiện một suất điện động tự cảm: etc = L

∆I 0, 2 = 0,5. = 1V ∆t 0,1

Hoạt động 2: Hoàn thành nhiệm vụ ở phiếu học tập số 2 Hoạt động của GV

Hoạt động của Nội dung cơ bản HS

Chia lớp học thành 6 Chia nhóm theo nhóm

(chỉ

định yêu cầu của GV.

Giải BT1 Khi thay đổi giá trị của biến trở

56 nhóm trưởng, thư Nhận phiếu học R,cường độ dòng điện trong mạch ký).

tập số 2.

GV phát phiếu học tập số 2 cho HS.

một dòng điện tự cảm trong cuộn Các nhóm thảo dây.

Yêu cầu các nhóm luận nghiên

cứu,

cũng thay đổi theo làm xuất hiện

và

giải Cường độ dòng điện trong hai

phân BT1, BT2 dựa trường hợp là:

tích các BT trong vào các câu hỏi I = E = 1,2 A; 1 R1 phiếu học tập số 2. định hướng tư duy của GV. GV nêu câu hỏi định hướng tư duy cho

I2 =

E = 2,4 A R2

Suất điện động tự cảm xuất hiện trong mạch là EC = L

HS. + BT1

Vì R giảm nên I tăng và theo định

- Việc giải BTXP 6 có giúp gì cho việc giải

bài

∆I = 12V ∆t

tập

này

không?

- Khi điều chỉnh biến trở thì có hiện tượng gì xảy ra ở trong

luật Lenxơ, dòng điện tự cảm IC ngược chiều với I. Cường độ dòng điện trong thời gian trên là: I’ = I - IC =

E − EC =0 R

Giải BT2 Mắc mạch điện như hình vẽ

mạch?

- Hãy xác định chiều của dòng điện tự cảm sinh ra trong mạch? + BT2 - Hãy so sánh sự

A

B

57 khác biệt giữa điện

Ban đầu khóa K mở

trở và một cuộn dây ?

- Dựa vào dấu hiệu nào để có thể phân Các nhóm cử đại

A

biệt được hai linh diện lên báo cáo kiện trên ?

kết

quả

B

hoạt

- Phải bố trí mạch động của nhóm.

Mắc vào 2 điểm A và B lần lượt các

điện thế nào để giải Các nhóm đặt linh kiện. Sau đó đóng khóa K, quyết được vấn đề câu hỏi và phản quan sát bóng đèn. bài toán đặt ra ?

biện lẫn nhau.

Nếu trường hợp nào mà bóng đèn

Ghi nhận.

sáng lên ngay thì linh kiện đó là

Yêu cầu đại diện các

điện trở, linh kiện còn lại là cuộn

nhóm báo cáo kết

dây (hình 1).

quả của nhóm mình.

Trường hợp bóng đèn sáng lên từ từ

GV yêu cầu các

thì linh kiện đang mắc là cuộn dây,

nhóm đặt câu hỏi

linh kiện còn lại là điện trở (Hình

cho nhóm khác và

2).

phản biện.

GV nhận xét, đánh giá và hoàn chỉnh các phương án trả lời của các nhóm.

Hoạt động 3: Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà

58 2.4.2. Sử dụng BTST trong tiết học bồi dưỡng HS năng khiếu vật lý Mục tiêu của tiết học sử dụng BTST trong tiết trong bồi dưỡng HS năng khiếu vật lý là để phát hiện, tuyển chọn HS giỏi, có khả năng tư duy sáng tạo, đồng thời sử dụng BTST trong tiết học này sẽ giúp bồi dưỡng tư duy độc lập suy nghĩ, sáng tạo trong việc đưa ra cách giải của các BTST. GIÁO ÁN 3 GIÁO ÁN BỒI DƯỠNG HỌC SINH NĂNG KHIẾU VẬT LÝ I/ Mục tiêu 1. Kiến thức - Nêu được thế nào là hiện tượng cảm ứng điện từ, phát biểu được định luật

Lenxơ về chiều dòng điện cảm ứng.

- Nhận biết được hiện tượng tự cảm xảy ra trong một ống dây.

- Phát biểu được nội dung và viết được biểu thức của định luật Faraday.

2. Kỹ năng - Vận dụng được định luật Len xơ để xác định chiều của dòng điện cảm ứng.

- Vận dụng được định luật Faraday để giải được các bài toán về suất điện động cảm ứng.

- Giải được các bài tập tổng hợp, nâng cao về cảm ứng điện từ.

3. Thái độ Hứng thú tư duy và sáng tạo trong giải quyết vấn đề, yêu thích và có đam mê trong việc học vật lý nói chung và giải các bài tập vật lý nói riêng.

II. Chuẩn bị 1. Giáo viên: Chuẩn bị hệ thống câu hỏi định hướng tư duy, soạn giáo án.

2. Học sinh: Học bài cũ, làm các bài tập cơ bản trong SGK III. Tiến trình dạy học

59 Hoạt động của GV và HS Nội dung cơ bản BT1 GV giao cho HS BT1.

Cho hai thanh kim loại có điện trở không đáng

-Yêu cầu HS nghiên cứu,

kể song song, hai đầu của chúng được nối với

phân tích, thảo luận để

một tụ điện có điện dung C = 10 , một thanh

giải BT1.

kim loại MN có thể trượt không ma sát trên hai

Các HS thảo luận, đề

thanh ray. Hệ thống

xuất phương án giải BT1.

được đặt thẳng đứng

Gv yêu cầu HS phân tích

trong một từ trường

hiện tượng xảy ra khi

đều có vec tơ cảm

thanh MN chuyển động.

ứng từ hướng vuông

Biểu thức xác định suất

góc với khung dẫn

điện động cảm ứng trong

như hình 4.1. Bỏ

thanh MN?

qua điện trở của cả

Hãy tính điện tích hai đầu

mạch. Tính gia tốc chuyển động của thanh AB

bản tụ, từ đó tính cường

và cho biết sự biến đổi năng lượng trong mạch.

độ dòng điện chạy trong

Giải

thanh?

Xét tại thời điểm t, thanh MN có vận tốc v, gia

Phân tích các lực tác

tốc a .

dụng lên thanh MN từ đố

Suất điện động cảm ứng trên MN:

tính gia tốc chuyển động

e = Blv

của thanh.

Hiệu điện thế hai đầu tụ điện:

- HS giải và báo cáo kết

u = e = Blv

quả cho GV.

Điện tích của tụ: q = Cu

- GV nhận xét và hoàn

Cường độ dòng điện qua mạch:

chỉnh bài giải.

=

=

C

⃗

M

=

Lực từ tác dụng lên MN

N

=

60 F = iBl = CB2l2a Chiều của i được xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải (có chiều từ N đến M).

Chiều của lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái (ngược hướng với trọng lực) Phương trình chuyển động của MN ⃗ ⃗ = ⃗

Chiếu lên trục thẳng đứng hướng xuống ta có: P – F = ma mg - CB2l2a = ma Từ đó ta có gia tốc chuyển động của MN là: =

;<

; := >

= hằng số

Vậy, thanh MN đi xuống nhanh dần đều - GV giao cho HS BT2.

Yêu cầu HS đọc, phân tích và nhận xét về sự giống và khác của BT2 so với BT1.

- HS thảo luận và so sánh sự khác nhau và giống nhau của 2 bài tập.

- GV nêu các câu hỏi định hướng tư duy: - Có thể đo được điện dụng của một tụ điện theo những cách nào?

- BTCS 4 có giúp ích

Khi thanh MN đi xuống, thế năng trong trường biến thành động năng của thanh và năng lượng điện trường trong tụ.

BT2 Cho một dây dẫn kim loại và một thanh kim loại MN có điện trở không đáng kể và nhẵn (bỏ qua ma sát), một nam châm chữ U lớn (nam châm điện) có từ trường B đã biết, một Ampe kế nhạy, một cổng quang và một đồng hồ đo thời gian hiện số, một thước đo. Trình bày cơ sở lý thuyết và bố trí thí nghiệm để có thể xác định điện dung của một tụ điện.

Giải

61 cho việc giải bài tập này

- Bẻ đoạn dây dẫn thành một khung dây chữ

không? Có thể áp dụng

nhật có

cách giải đó để giải bài

3 cạnh,

tập

này không? Cần

cắt một

thêm điều kiện gì? Có

cạnh để

thể làm thỏa mãn điều

nối vào

kiện đó không?

đó

C

⃗

A

N

M

tụ

- Bạn sẽ đo suất điện điện cần đo. Đặt thanh MN lên trên hai thanh và động xuất hiện trong giữ cố định. mạch bằng cách nào?

- Đặt khung nằm nghiêng một góc α so với

Bạn sử dụng công thức

phương ngang, nam châm chữ U đặt sao cho

nào? Nêu cách tiến hành

cạnh MN nằm giữa 2 nhánh nam châm,

của bạn?

đường sức từ giữa 2 nhánh nam châm thẳng

HS thảo luận và giải

đứng hướng lên

BT2 theo các câu hỏi - Cắt khung cố định một đoạn và dung dây dẫn định hướng tư duy và mắc nối tiếp Ampe kế vào khung đó để đo I. trình bày lời giải

- Đặt thước đo dọc theo thanh, bố trí cổng quang

GV nhận xét và hoàn điện và đồng hồ hiện số để đo thời gian trượt của chỉnh lời giải

thanh MN. - Thả cho thanh chuyển động, đồng thời kích hoạt cho hệ thống đồng hồ, cổng quang điện hoạt động để đo thời gian; đo quảng đường đi được và ghi lại kết quả.

- Khi thanh MN chuyển động thì trên MN xuất hiện dòng điện cảm ứng với suất điện động cảm ứng là: = !"#$ Cường độ dòng điện qua MN:

62 %=

∆ ∆

=

∆' ∆

=

∆ ∆

!"#$ = !"#$ ⃗

)

(Với a là gia tốc của thanh, l là chiều dài của MN, C là điện

⃗

dung tụ điện)

⃗

⃗ ) $

- Theo định luật Len xơ, lực từ do từ trường tác dụng lên MN có chiều hướng sang trái để cản trở chuyển động của thanh và có độ lớn:

= % = ( ( !"#$

GV phát cho HS BT3, yêu cầu các HS nghiên cứu, phân tích đề bài.

HS phân tích và đề xuất

Từ hình vẽ ta có: ) * ) =

Hay: +# ,$ * !"#$ → +# ,$ * ( ( !"# ( $ =

hướng giải cho bài toán.

- GV gợi ý cho HS áp

↔ =

dụng định luật bảo toàn năng lượng cho

/+# ,$ 0 ( ( !"# ( $

Thay các giá trị vào công thức trên ta sẽ tính được điện dung của tụ điện.

mạch điện khi đóng khóa BT3 K

Một pin có suất điện động không đổi E mắc nối

- Các HS giải bài tập theo tiếp với một ống dây có đọ tự cảm L và một tụ hướng dẫn

điện có điện dung C thông qua một khóa K. Ban

- HS báo cáo bài giải của đầu khóa K mở, tụ không tích điện. Xác định giá mình.

trị cực đại của cường độ dòng điện trong mạch

- GV nhận và hoàn chỉnh sau khi đóng K. Bỏ qua điện trở của cuộn dây và bài giải cho BT3

các dây nối.

Giải

63 + Năng lượng điện trường cực đại của tụ điện là: 1 1 12 = 5 ( = 6 ( 2 2

GV phát cho HS BT4 - Yêu cầu HS so sánh BT4 và BT3, từ đó đề

+ Năng lượng từ trường cực đại trong ống dây là: 1 17 = 8%( 2

xuất hướng giải cho BT4.

- HS thảo luận, so sánh + Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có và đề xuất hướng giải. ) ) 12 = 17 → 6 ( = 8%( ( ( GV nêu các câu hỏi định Từ đó ta có, cường độ hướng tư duy: L dòng điện cực đại trong - Giải bài tập xuất phát ở trên có giúp gì trong việc mạch là: % = 69

giải bài tập này hay

điện tích phân bố như thế nào trên hai tụ điện ?

- Công mà nguồn cung thực hiện như thế nào?

- Có thể áp dụng định luật bào toàn năng lượng cho mạch như thế nào?

HS giải bài tập theo các

7

BT4

không ?

- Khi khóa K đóng thì

:

K C

C

Cho mạch điện như hình vẽ; nguồn có suất điện động là E, điện trở

E

nguồn không đáng kể; cuộn dây có độ tự cảm L, điện trở thuần không đáng kể. Các tụ điện có điện dung C1 và C2. Người ta đóng khóa K. Tìm dòng điện cực đại qua cuộn dây.

Giải Trước khi đóng khóa K, điện tích trên mỗi tụ là: C1C2 E C1 + C2

câu hỏi định hướng tư

Q = CE =

duy của GV.

Khi đóng khóa K, tại thời điểm dòng điện qua

Các HS trình bày lời giải cuộn dây cực đại, toàn bộ hiệu điện thế của nguồn của BT4.

GV nhận xét và hoàn

đặt lên tụ C1, điện tích của tụ C1 bây giờ là: Q1 =

64 chỉnh lời giải BT4.

C1E Theo định luật bảo toàn điện tích suy ra nguồn đã cung cấp cho mạch một điện tích: ∆Q = C1E −

Nên

C1C2 C12 E= E C1 + C2 C1 + C2

nguồn

A = ∆Q.E =

đã

thực

hiện

được

công:

C12 E2 C1 + C2

Theo định luật bảo toàn năng lượng: 1 1 1 CE 2 + A = C1 E 2 + LI 02 2 2 2

C1C2 C12 1 1 2  E + E 2 = C1E 2 + LI 02 2(C1 + C2 ) C1 + C2 2 2

Từ đó ta có, cường độ dòng điện cực đại qua cuộn dây là I0 =

C1E L(C1 + C2 )

65 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Thông qua việc tìm hiểu về nội dung chương “cảm ứng điện từ” và vận dụng lý thuyết TRIZ, tôi đã tiến hành xây dựng được 12 BTST và đề xuất cách sử dụng các bài tập ấy vào các hình thức học tập vật lý khác nhau tạo sự đa dạng phong phú trong dạy học vật lý giúp học sinh gắn kết kiến thức và thực tế, yêu thích học vật lý và đặc biệt là phát triển tư duy sáng tạo.

Khi tiến hành xây dựng các BTST tôi nhận thấy rằng từ các BTCS, nhờ các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ, chúng ta có thể xây dựng ra nhiều BTST phong phú có thể gắn kết được vật lý và đời sống, kỹ thuật, có thể kích thích HS trong quá trình học tập. Các BTST có thể đưa vào các hình thức dạy học khác nhau một cách tự nhiên với số lượng và mức độ phù hợp. Giáo viên THPT có thể sử dụng các nguyên tắc của TRIZ để xây dựng BTST về vật lý từ các BTCS quen thuộc trong các SGK, sách bài tập, tạo ra các BTST phong phú đưa vào các giáo án dạy học của mình.

Hệ thống câu hỏi tư duy phù hợp giúp HS hướng đến việc sử dung các nguyên tắc sáng tạo là thật sự cần thiết với các BTST. Vì thế cần phải có hệ thống câu hỏi tư duy đi kèm với mỗi BTST. Mặt khác các lời giải của các bài tập cần được xem xét nhiều cách khác nhau, lường trước nhiều cách giải có thể có của bài toán. Khi HS giải có thể sẽ xuất hiện những phương án mới, GV nghiên cứu và đưa những phương án ấy vào các BTST của mình để hoàn chỉnh chúng hơn nữa.

Các BTST cùng hệ thống câu hỏi định hướng tư duy đã soạn được lựa chọn để đưa vào các giáo án và tiến hành thực nghiệm sư phạm giúp tìm hiểu sự phù hợp, khả thi và hiệu quả của các bài tập và các phương án sử dụng đề xuất.

66 Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm Thực nghiệm sư phạm được tiến hành nhằm mục đích kiểm nghiệm tính khả thi và tính hiệu quả của hệ thống BTST đã xây dựng. Thực nghiệm sư phạm nhằm trả lời các câu hỏi sau: 1. GV THPT có khả năng xây dựng và giảng dạy BTST hay không? Họ có hứng thú không?

2. HS lớp 11 THPT có học các bài tập sáng tạo đã xây dựng được không?

HS có cảm thấy hứng thú hơn khi giải các BTST? 3. BTST đã xây dựng có tác dụng nâng cao chất lượng dạy học hay không?

3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm - Học sinh lớp 11A1; 11A3; 11A4 và 11A5 ban Cơ bản của trường THPT Hàm Nghi – Hương Khê – Hà Tĩnh Để chọn đối tượng trong quá trình thực nghiệm, chúng tôi đã tìm hiểu khả năng và chất lượng học tập của các lớp mà chúng tôi dự định làm thực nghiệm thông qua các biện pháp sau: - Trao đổi với giáo viên chủ nhiệm, giáo viên dạy vật lý ở lớp đó trong năm học này.

- Cho HS kiểm tra 45 phút môn vật lý 3 lần sau 3 giáo án thực nghiệm.

- Với giáo án 1 và giáo án 2 chúng tôi chọn lớp 11A3 và 11A5 làm lớp thực nghiệm, lớp 11A4 và 11A1 làm lớp đối chứng. Lớp 11A3.

- Với giáo án 3 chúng tôi chọn lớp 11A3 làm lớp thực nghiệm còn lớp 11A1 làm lớp đối chứng.

3.3. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm Quá trình thực nghiệm sư phạm có các nhiệm vụ sau:

67 - Kiểm tra thái độ và khả năng của học sinh trong việc lĩnh hội các kiến thức và bồi dưỡng tư duy sáng tạo thông qua việc giảng dạy các BTST về vật lý đã xây dựng. Từ đó đánh giá sơ bộ hệ thống BTST đã xây dựng.

- Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các phương án dạy học đã được nêu ra, tức là kiểm tra xem những phương án dạy học đã nêu có tính khả thi và thực sự hiệu quả hơn các phương án dạy học trước đây đã và đang thực hiện. Từ đó có sự điều chỉnh, bổ sung và hoàn thiện chúng.

3.4. Nội dung thực nghiệm 3.4.1. Công tác chuẩn bị Trước khi tiến hành thực nghiệm, chúng tôi đã thực hiện công việc chuẩn bị như sau: - Giáo án giảng dạy, dụng cụ thí nghiệm.

- Trao đổi với Ban giám hiệu nhà trường về mục đích thực nghiệm và xin phép triển khai kế hoạch thực nghiệm.

- Gặp trực tiếp giáo viên vật lý lớp mà tôi không trực tiếp giảng dạy để trao đổi về mục đích, nhiệm vụ và nội dung các giáo án thực nghiệm và xin phép mượn lớp để tiến hành thực nghiệm.

3.4.2 Tiến hành thực nghiệm Trong quá trình tiến hành thực nghiệm, chúng tôi đã triển khai giáo án thực nghiệm 1,2 cho lớp 11A3 và 11A5. Giáo án thực nghiệm 3 cho lớp 11A3.

Giáo án 1: Bài tập về hiện tượng cảm ứng điện từ, suất điện động cảm ứng.

Giáo án 2: Bài tập về hiện tượng tự cảm.

Giáo án 3: Giáo án bồi dưỡng học sinh năng khiếu vật lý. Ở các lớp đối chứng, chúng tôi tiến hành giáo án với các bài tập luyện tập có nội dung tương tự như các bài tập trong giáo án 1, 2, 3.

68 Tiến hành quan sát, ghi chép, thăm dò ý kiến của HS sau mỗi giờ thực nghiệm và cho HS làm bài kiểm tra sau các tiết thực nghiệm đối với giáo án 1, 2, 3. Các đề kiểm tra của lớp đối chứng trùng với lớp thực nghiệm.

3.5. Kết quả thực nghiệm 3.5.1. Lựa chọn tiêu chí đánh giá a) Đánh giá hiệu quả và chất lượng của quá trình

Để đánh giá chất lượng và hiệu quả của quá trình, chúng tôi dựa vào mức độ lĩnh hội kiến thức và mức độ tư duy sáng tạo của HS thông qua chất lượng các câu trả lời của các em khi được GV hỏi.

Ngoài ra, chúng tôi còn tổ chức thăm dò, tìm hiểu ý kiến của HS các lớp thực nghiệm về việc sử dụng BTST trong quá trình dạy học để tăng cường sự tư duy và tính sáng tạo của HS, từ đó có sự điều chỉnh cho phù hợp. b) Đánh giá thái độ học tập của học sinh

Để đánh giá thái độ học tập của HS, chúng tôi dựa vào: - Không khí lớp học.

- Số học sinh tham gia xây dựng bài có hiệu quả.

- Ý thức làm bài tập về nhà của học sinh. c) Tính khả thi của các quá trình đã nêu

Tính khả thi của các quá trình được dựa vào các tiêu chí sau đây: - Thời gian cho việc chuẩn bị dạy: Đối với quá trình dạy học nói trên thì thời gian chuẩn bị không nhiều lắm so với quá trình dạy học cũ.

- Khả năng của học sinh: Việc vận dụng các nguyên tắc sáng tạo trong việc giải BTST là phù hợp với năng lực nhận thức của học sinh THPT. - Khả năng và thái độ của giáo viên: Giáo viên vật lí có khả năng giảng dạy BTST cho HS. 3.5.2. Đánh giá kết quả a) Đánh giá định tính

69 Trong quá trình giảng dạy lớp thực nghiệm theo phương pháp mới, chúng tôi có nhận xét như sau: - Đối với lớp thực nghiệm: + Các BTST đề cập tới các vấn đề thực tiễn lôi kéo sự chú ý của tất cả các đối tượng HS, nhưng phù hợp nhất là HS có học lực trung bình khá trở lên. Việc sử dụng BTST cùng với các phương pháp tích cực hóa tư duy thích hợp đã tạo ra môi trường dạy học có sự tương tác tích cực giữa GV và HS, HS và HS, có tác dụng to lớn trong việc bồi dưỡng phương pháp nhận thức, bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS. + Việc vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để giải BTST trong vật lí là một vấn đề mới mẻ và hấp dẫn đối với học sinh, lôi cuốn sự chú ý suy nghĩ, tích cực tranh luận và cảm thấy tự tin hơn, đồng thời cũng góp phần nâng cao khả năng làm việc nhóm của các em. Thông qua các tiết học BTST, chúng tôi nhận thấy các em luôn mong muốn được sáng tạo.

- Đối với lớp đối chứng: Việc giải bài tập luyện tập chỉ có tác dụng củng cố kiến thức, không tạo được không khí học tập sôi nổi, hạn chế trong việc kích thích sự phát triển tư duy sáng tạo của HS. b) Đánh giá định lượng

Các bài kiểm tra của lớp thực nghiệm sau khi thực hiện giáo án 1, 2, 3 được tiến hành chấm, xử lí kết quả theo phương pháp thống kê toán học thông qua việc đánh giá các tham số: giá trị trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên ( X , S 2 , S ,V ).

10

+ Điểm trung bình: X =

n X i

i

i=0

N

, trong đó: Xi là điểm số ( 0 ≤ X i ≤ 10 ); ni là

số HS đạt điểm Xi; N là tổng số HS làm bài kiểm tra.

10

+ Phương sai: S 2 =

 n (X i

i

− X )2

i =0

N −1

70

+ Độ lệch chuẩn: S = S 2 + Hệ số biến thiên: V =

S .100% X

Bảng 3.1: Bảng thống kê điểm số Xi của bài kiểm tra Lần KT 1 2 3

Lớp

HS đạt điểm Xi

Số HS

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

ĐC

80

2

5

7

10

15

14

13

8

6

0

TN

80

1

2

5

8

15

18

14

10

6

1

ĐC

80

2

5

6

9

16

14

12

9

7

0

TN

80

0

2

4

7

16

18

14

11

7

1

ĐC

40

2

3

5

6

10

6

4

3

1

0

TN

40

1

1

2

3

8

12

6

4

2

1

7

8

9

10

12.5 18.75 17.5 16.25

10

7.5

0

Bảng 3.2: Bảng phân phối tần suất Lần KT 1 2 3

Lớp

Số % HS đạt điểm Xi

Số HS

1

2

3

2.5 6.25 8.75

4

5

6

ĐC

80

TN

80

ĐC

80

TN

80

0

2.5

5

8.75

ĐC

40

5

7.5 12.5

15

25

15

10

7.5

2.5

0

TN

40

2.5

2.5

7.5

20

30

15

10

5

2.5

1.25

2.5 6.25

2.5 6.25

10 18.75 22.5

7.5 11.25

5

20 17.5 20 22.5

17.5

12.5

7.5 1.25

15 11.25 8.75

0

17.5 13.75 8.75 1.25

71

Bảng 3.3: Bảng phân phối tần suất tích lũy Lần

Lớp

KT 1 2 3

Số % HS đạt điểm dưới Xi

Số HS

1

2

3

ĐC

80

2.5 8.75

17.5

TN

80

1.25 3.75

10

ĐC

80

TN

80

0

ĐC

40

5 12.5

TN

40

2.5 8.75 16.25

2.5

2.5

4

5

6

7

8

30 48.75 66.25

82.5

92.5

100 100

27.5

47.5

65

80 91.25

100 100

90 98.75 100

25

40

65

80

90

97.5

100 100

10

17.5

37.5

67.5

82.5

92.5

97.5 100

Bảng 3.4: Bảng tính các tham số thống kê Lần KT 1 2 3

Lớp

Số HS

X

10

20 38.75 61.25 78.75 91.25 98.75 100

7.5 16.25 36.25 58.75 76.25

5

9

S2

S

V

ĐC

80

5.54

4.0739

2.0184

38.372

TN

80

6.34

4.1349

2.0334

33.027

ĐC

80

5.43

3.8371

1.9589

38.110

TN

80

6.38

3.9396

1.9848

33.189

ĐC

40

5.41

3.7894

1.9466

38.32

TN

40

6.31

4.1137

2.0282

33.368

Z 2.225 2.142 2.524

72 KT lần 1 25 20 15 ĐC 10

TN

5 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

KT lần 2 25 20 15 ĐC 10

TN

5 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

KT lần 3 35 30 25 20 ĐC 15

TN

10 5 0 1

2

3

4

5

6

7

8

Hình 3.1: Đồ thị phân phối tần suất điểm 3 lần kiểm tra

9

10

73 KT lần 1 120 100 80 ĐC

60

TN 40 20 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

KT lần 2 120 100 80 ĐC

60

TN

40 20 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

KT lần 3 120 100 80 ĐC

60

TN 40 20 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Hình 3.2: Đồ thị phân phối tần suất tích lũy điểm 3 lần kiểm tra

74 Dựa vào những tham số đã tính toán ở trên, đặc biệt là từ bảng thông số thông kê (Bảng 3.4), đồ thị phân phối tần suất và phân phối tần suất tích lũy ứng với các lần kiểm tra, tôi có thể rút ra kết luận sơ bộ như sau: - Điểm trung bình của các bài kiểm tra ở lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng.

- Đường tích lũy ứng với lớp thực nghiệm nằm bên phải và về phía dưới đường tích lũy của lớp đối chứng cho thấy kết quả học tập lớp thực nghiệm bước đầu tốt hơn lớp đối chứng, ở lớp thực nghiệm có nhiều điểm số cao hơn so với lớp đối chứng. c) Kiểm định giả thiết thống kê

Qua tính toán và phân tích kết quả ở trên, chúng tôi thấy rằng điểm trung bình cộng của lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng. Để kiểm định kết quả là do ngẫu nhiên hay thực chất, chúng tôi tiến hành phân tích các đại lượng thống kê.

Gọi H0 là giả thiết thống kê: Sự khác nhau giữa X TN và X DC , cụ thể X TN > X DC là không thực chất, do ngẫu nhiên mà có với mức ý nghĩa α = 0,05.

Gọi H1 là đối giả thiết thống kê: Sự khác nhau giữa X TN và X DC , cụ thể X TN > X DC

là thực chất, do tác động của phương pháp mới mà có chứ không

phải do ngẫu nhiên. Để kiểm định giả thiết H1 ta sử dụng đại lượng kiểm chứng Z được tính theo công thức: Z=

X TN − X DC 2 STN S2 + DC NTN N DC

Từ mức ý nghĩa α = 0,05, ta suy ra được giá trị tới hạn Zt: ϕ ( Zt ) =

1 − 2α = 0, 45 2

Tra bảng ta suy ra được: Zt = 1,65.

75 So sánh kết quả tính toán qua thực nghiệm ta thấy, đại lượng kiểm chứng Z qua các lần kiểm tra đều lớn hơn Zt, nên ta có thể bác bỏ giả thiết H0 và chấp nhận giả thiết H1. Nhưng vậy, điểm trung bình cộng của lớp thực nghiệm cao hơn điểm trung bình cộng của lớp đối chứng là thực chất. Điều đó cho phép kết luận dạy học với BTST đã mang lại hiệu quả cao hơn so với dạy học thông thường.

Ngoài ra, hệ số biến thiên giá trị điểm số V của lớp thực nghiệm nhỏ hơn lớp đối chứng. Điều này chứng tỏ độ phân tán về điểm số quanh giá trị trung bình của lớp thực nghiệm nhỏ hơn lớp đối chứng, phản ánh đúng thực tế hoạt động học tập của HS ở lớp thực nghiệm tích cực hơn so với lớp đối chứng nên kết quả cao hơn.

76 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 Sau khi tiến hành thực nghiệm sư phạm và xử lí kết quả thực nghiệm, chúng tôi đưa ra một số kết luận sau: - HS THPT lớp 11 hoàn toàn có khả năng làm được các BTST. Hầu hết các em đều yêu thích và say mê đối với BTST. - BTST đã góp phần nâng cao chất lượng dạy học. Việc dạy học sáng tạo với BTST đã tạo ra một môi trường dạy - học có sự tương tác tích cực giữa GV và HS, HS với HS, có tác dụng to lớn trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS. - Các BTST được xây dựng phù hợp với thời lượng lên lớp ở giờ học chính khóa, giờ học tự chọn, bồi dưỡng HS giỏi, sinh hoạt ngoại khóa (câu lạc bộ vật lý).

- Khi thực hiện giải các BTST về vật lý, các câu hỏi định hướng tư duy cho HS phải hướng vào việc vận dụng các nguyên tắc sáng tạo. Tuy nhiên, việc sử dụng BTST trong dạy học vật lý còn có một số hạn chế như: BTST chỉ phát huy tác dụng khi HS nắm vững kiến thức cơ bản nên nó không thể thay thế hoàn toàn bài tập luyện tập. BTST đem lại hiệu quả cao với đối tượng là HS có học lực từ trung bình khá trở lên. Để đưa BTST vào các tiết học BTVL, GV phải mất nhiều thời gian hơn để chuẩn bị giáo án nhưng kết quả thu được là rất nhiều, đa số các em HS rất hứng thú với tiết học này, thông qua tiết học đã giáo dục cho các em lòng đam mê khoa học, kích thích sự tìm tòi, khám phá của các em.

BTST đã đem đến một luồng sinh khí mới cho quá trình dạy học vật lý, giúp cho tiết học không bị khô khan mà trở nên sinh động.

77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ BTST là một phương tiện có hiệu quả nhằm thực hiện dạy học sáng tạo.

Trong đề tài này tôi đã nghiên cứu về tư duy sáng tạo, quy luật hình thành và phát triển của tư duy sáng tạo, cơ sở khoa học và thực tiễn của việc dạy học sáng tạo, nghiên cứu các phương pháp xây dựng BTST và đề xuất các hình thức, biện pháp thực hiện dạy học sáng tạo với BTST chương “cảm ứng điện từ”. Đề tài đã giải quyết được những vấn đề sau: Về mặt lí luận: - Làm rõ vai trò của việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong dạy học.

- Làm rõ cơ sở khoa học và thực tiễn của việc dạy học sáng tạo.

- Phân tích được vai trò của BTST và tác dụng của nó trong quá trình dạy học.

Về mặt nghiên cứu ứng dụng: - Luận văn đã đề xuất được phương pháp xây dựng BTST trong dạy học vật lý.

- Luận văn đã xây dựng được 12 BTST chương “cảm ứng điện từ” có thể sử dụng trong việc dạy học môn vật lý và hệ thống câu hỏi định hướng tư duy cho HS trong quá trình giải.

- Luận văn cũng đã đề xuất được các hình thức và biện pháp dạy học có sử dụng BTST đã xây dựng và áp dụng những hình thức, biện pháp này trong thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khoa học và thực tiễn của hệ thống BTST đã xây dựng, khả năng và hiệu quả của các hình thức, biện pháp đã sử dụng. Tuy nhiên, việc sử dụng BTST trong dạy học vật lý vẫn còn một số khó khăn sau: + Lý thuyết về BTST là một lý thuyết mới được áp dụng vào giảng dạy vật lý ở nước ta trong thời gian gần đây nên GV còn chưa quen với lý thuyết này.

78 + Số lượng BTST trong SGK và SBT chưa nhiều, đòi hỏi GV phải tự xây dựng hệ thống BTST. Việc xây dựng hệ thống BTST tốn nhiều thời gian và đòi hỏi GV phải thực sự đam mê và nổ lực rất lớn. Việc dạy học có sử dụng BTST là một hướng mới và tích cực trong việc bồi dưỡng tư duy và năng lực sáng tạo cho HS, cần được phát huy và nhân rộng trong thời gian tới. Việc dạy học BTST và bồi dưỡng các nguyên tắc sáng tạo thông qua BTST ở trường THPT trong môn vật lý có tác dụng tích cực trong việc nâng cao chất lượng dạy học, đặc biệt là bồi dưỡng năng lực tư duy cho HS, góp phần vào quá trình đổi mới phương pháp dạy học ở trường THPT. Để có thể đưa BTST vào dạy học, cần phải có sự thống nhất, nổ lực của GV, tổ bộ môn, nhà trường và các cấp quản lí giáo dục, chúng tôi có một số kiến nghị như sau: - Trước hết GV phải luôn luôn tìm tòi, thường xuyên cập nhật các kiến thức và hiểu biết của mình về BTST thông qua các tài liệu liên quan, các trang mạng hoặc thông qua trao đổi với đồng nghiệp để tự xây dựng cho mình một hệ thống các BTST thật hay và từng bước áp dụng vào quá trình dạy học của mình.

- Đối với tổ bộ môn vật lý ở các trường THPT, để có thể từng bước đưa BTST vào dạy học, chúng tôi đề nghị các GV trong tổ phải quan tâm, đưa các BTST vào thảo luận trong các cuộc họp chuyên môn của tổ để trao đổi, rút kinh nghệm về việc xây dựng và sử dụng BTST. Tổ bộ môn vật lý của các trường có thể xây dựng cho tổ một hệ thống BTST cho từng chương, từng bài. Qua từng học kì, từng năm học, GV trong tổ sẽ góp ý để hoàn thiện các bài tập và thêm vào đó những bài tập hay hơn.

- Về phía nhà trường, chúng tôi đề nghị Ban giám hiệu nên quan tâm, tạo mọi điều kiện và khuyến khích GV sử dụng BTST trong dạy học để góp phần đổi mới trong dạy học, giúp HS yêu thích học tập và sáng tạo. Ngoài ra, nhà trường nên quan tâm đến các trang thiết bị như phòng học bộ môn, phòng thí

79 nghiệm với các thiết bị thí nghiệm tương đối đầy đủ. BTST thật sự có ích trong quá trình dạy học, đặc biệt là đối với các em HS khá, giỏi nên để đưa BTST vào dạy học thành công, nhà trường nên tạo điều kiện thuận lợi để thành lập câu lạc bộ vật lý, để câu lạc bộ này hoạt động thường xuyên và hiệu quả. Tổ bộ môn và nhà trường mạnh dạn đưa BTST vào các đề thi, kiểm tra và đặc biệt là sử dụng BTST trong tuyển chọn và bồi dưỡng HS khá, giỏi.

- Chúng tôi đề nghị Sở giáo dục nên tổ chức các buổi tập huấn cho GV về việc xây dựng và sử dụng BTST trong dạy học và thường xuyên tổ chức thảo luận hoặc báo cáo khoa học về BTST để giúp cho GV từng bước đổi mới mình, góp một phần nhỏ giúp đất nước ta có thể theo kịp sự phát triển của khoa học, kỹ thuật với các nước trên thế giới.

- Để góp phần đưa BTST vào dạy học, Bộ giáo dục và đào tạo nên đưa nhiều BTST hơn nữa vào các đề thi THPT Quốc gia nhằm phân hóa được trình độ HS, phát hiện được nhân tài cho đất nước. Trong tương lai, SGK và SBT cần có nhiều BTST hơn nữa để nhằm phát hiện, bồi dưỡng HS khá, giỏi, góp phần phát triển toàn diện HS. BTST là một công cụ hữu hiệu trong dạy học vật lý nói riêng và trong quá trình dạy học, nó góp phần rèn luyện cho HS tư duy khoa học, tư duy sáng tạo, lòng đam mê khoa học, đam mê khám phá. Đưa BTST vào dạy học là một hướng tích cực trong quá trình đổi mới giáo dục. Chúng tôi hi vọng rằng, trong tương lai không xa, GV phổ thông đều có thể xây dựng và sử dụng BTST trong dạy học, góp phần đào tạo ra những HS không những nắm kiến thức mà còn biết vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống, cùng nhau đào tạo ra những người có ích cho đất nước.

80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lương Duyên Bình - Vũ Quang (2008), SGK, SGV, SBT vật lý 11, NXB Giáo dục, Hà Nội.

[2] Bộ Giáo dục và đào tạo (2006), Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực hiện chương trình SGK lớp 10, NXB Giáo dục.

[3] Phan Dũng (1994), Sổ tay sáng tạo: Các thủ thuật (Nguyên tắc) cơ bản, Sở khoa học công nghệ và môi trường.

[4] Bùi Quang Hân (1998), Giải toán vật lý 11 tập 1, NXB Giáo dục, Hà Nội.

[5] Vũ Thanh Khiết (2002, Một số phương pháp chọn lọc giải các bài toán Vật lý sơ cấp, NXB Hà Nội.

[6] Vũ Thanh Khiết (2003), Tuyển tập các bài toán cơ bản và nâng cao, NXB ĐHQG Hà Nội.

[7] Nguyễn Quang Lạc (1990), Lý luận dạy học Vật lý, NXB ĐHSP Vinh.

[8] Nguyễn Quang Lạc (1995), Lý luận và phương pháp dạy học Vật lý ở trường phổ thông, NXB ĐHSP Vinh.

[9] Lê Nguyên Long (2000), Giải bài toán vật lý như thế nào?, tập 1, NXB Giáo dục.

[10] Vũ Thị Minh (2011), Nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học phần cơ học lớp 10 – THPT, luận án tiến sĩ giáo dục.

[11] Phạm Thị Phú, Vũ Thị Minh, Vận dụng một số nguyên tắc sáng tạo của TRIZ xây dựng bài tập sáng tạo dùng trong dạy học vật lý, Tạp chí Giáo

dục số đặc biệt 10/2009.

[12] Phạm Thị Phú , Đinh Xuân Khoa (2015), Phương pháp luận nghiên cứu vật lý, NXB Đại học Vinh.

[13] Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước (2007), Bài tập sáng tạo về Vật lý ở trường THPT, tạp chí Giáo dục số 163 kỳ 2 tháng 5/2007.

[14] Huỳnh Văn Sơn (2009), Giáo trình tâm lí học sáng tạo, Việt Nam.

81 [15] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học vật lý ở trường phổ thông, NXB Đại học sư phạm.

[16] Phạm Hữu Tòng, Phạm Xuân Quế, Nguyễn Đức Thâm (2005), Tài liệu bồi dưỡng thường xuyên giáo viên THPT chu kỳ 3: 2004 – 2007, Viện nghiên

cứu sư phạm.

[17] Nguyễn Trọng Sửu, Nguyễn Văn Phán, Nguyễn Sinh Quân, Hướng dẫn thực hiện chuẩn kiến thức kỹ năng môn vật lý 11, NXB Giáo dục

P1

PHỤ LỤC 1 PHIẾU THĂM DÒ Ý KIẾN CỦA HỌC SINH Các em học sinh thân mến! Để giúp các em hứng thú hơn trong quá trình học vật lý ở trường phổ thông, gắn kết kiến thức vật lý học ở trường với thực tế đời sống và khoa học kĩ thuật nhiều hơn, bước đầu đưa các em đến với phương pháp tư duy sáng tạo hiệu quả, thầy đã đưa vào chương trình học chương “cảm ứng điện từ” các bài tập sáng tạo bên cạnh bài tập giáo khoa quen thuộc mà các em vẫn rèn luyện trước đây. Sau khi học và làm các bài tập sáng tạo (BTST) ấy, so sánh với các bài tập trong sách giáo khoa và sánh bài tập, các em hãy cho biết ý kiến của mình một cách thành thật bằng cách trả lời các câu hỏi như sau. Xin cảm ơn các em rất nhiều!

1. BTST và câu hỏi định hướng tư duy mà giáo viên đã xây dựng có vừa sức của em không?

A. Rất khó.

B. Hơi khó.

C. Vừa sức.

D. Dễ.

2. Theo em, thời gian các em dành để làm BTST như thế nào?

A. Rất nhiều.

B. Nhiều.

C. Vừa phải.

D. Ít.

3. So với khi giải bài tập luyện tập, việc giải BTST có tốn công sức của các em hơn không?

A. Nhiều hơn.

B. Như nhau.

C. Ít hơn.

D. Tùy từng bài tập.

4. Việc giải các BTST và sử dụng các nguyên tắc sáng tạo có giúp em khắc sâu kiến thức và hiểu bài hơn so với bài tập giáo khoa hay không?

P2

A. Có nhiều.

B. Ít.

C. Không có.

5. Khi giải các BTST có gây cho các em hứng thú hơn không ?

A. Rất hứng thú.

B. Bình thường (như làm các bài tập trong sách giáo khoa).

C. Không hứng thú.

6. BTST có giúp em thấy được lợi ích và sự gắn kết giữa kiến thức vật lý với đời sống, khoa học kĩ thuật hay không?

A. Có, nhưng rất ít.

B. Rất nhiều.

C. Không có.

7. Theo em, câu hỏi định hướng tư duy có giúp em định hướng suy nghĩ và giải quyết vấn đề tốt hơn không?

A. Giúp ích rất nhiều.

B. Giúp ích nhưng chưa nhiều.

C. Có giúp ích đôi chút.

D. Không giúp ích gì cả.

8. Em có mong muốn được học và làm BTST ở nhiều phần học, môn học khác hay không?

A. Có.

B. Không.

C. Không có ý kiến.

P3

9. Em có mong muốn được tìm hiểu và rèn luyện để mình có thể vận dụng các nguyên tắc sáng tạo trong tư duy vấn đề hay không?

A. Rất mong muốn.

B. Sao cũng được.

C. Không cần thiết.

10. Em hãy nêu cảm nghĩ của mình về BTST và việc vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để tư duy giải quyết vấn đề khi học vật lý. ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………

P4

BẢNG THỐNG KÊ KẾT QUẢ THĂM DÒ Ý KIẾN CỦA HỌC SINH (Gồm 80 học sinh) STT

NỘI DUNG KHẢO SÁT

Số lượng chọn

1

2

3

4

BTST và câu hỏi định hướng tư A. Rất khó

8

duy của giáo viên có vừa sức B. Hơi khó

25

không

C. Vừa sức

40

D. Dễ

7

Theo em, thời gian để em làm A. Rất nhiều

10

BTST như thế nào?

B. Nhiều

30

C. Vừa phải

35

D. Ít

5

So với khi giải bài tập luyện A. Nhiều hơn

35

tập, việc giải BTST tốn công B. Như nhau

12

sức của em như thế nào? C. Ít hơn

5

D. Tùy từng bài tập

28

Học BTST và sử dụng các

A. Có nhiều

65

nguyên tắc sáng tạo có giúp

B. Ít

12

em khắc sâu kiến thức và

C. Không có

3

Em có hứng thú khi làm BTST A. Rất thích

45

không?

B. Thích

27

C. Bình thường

8

D. Không có hứng thú

0

hiểu bài hơn không so với bt giáo khoa hay không?

5

6

BTST có giúp em thấy lợi ích A. Có rất nhiều

69

và sự gắn kết giữa kiến thức B. Có, nhưng rất ít

11

vật lý với đời sống, khoa học kĩ C. Không có

0

P5

thuật không?

7

Theo em, câu hỏi định hướng A. Giúp ích rất nhiều

71

tư duy có giúp em định hướng B. Có, nhưng rất ít

9

suy nghĩ và giải quyết vấn đề C. Không có

0

tốt hơn không?

8

9

Em có mong muốn được học và A. Có

72

làm BTST ở nhiều phần học, B. Không

6

môn học khác không?

C. Không có ý kiến

2

Em có mong muốn được tìm A. Rất mong muốn

67

hiểu và rèn luyện để mình có B. Sao cũng được

3

thể vận dụng các nguyên tắc C. Không cần thiết

10

sáng tạo trong tư duy vấn đề hay không?

10

Em hãy vui lòng nêu cảm nghĩ Đa số các em đều yêu thích việc sử dụng của mình về BTST và việc vận

các BTST trong các tiết học, nhất là các

dụng các nguyên tắc sáng tạo

tiết bài tập

để tư duy giải quyết vấn đề khi học vật lí.

P6

PHIẾU THĂM DÒ Ý KIẾN GIÁO VIÊN VỀ BTST VÀ CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ NHẮM RÈN LUYỆN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH Kính thưa quý thầy cô !

Việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho các em học sinh là một nhiệm vụ hết sức quan trọng của giáo dục hiện nay. Nó được thực hiện đa phần thông qua hoạt động giải bài tập. Tuy nhiên bài tập vật lý hiện nay đa số là bài tập giáo khoa quen thuộc (cho sẵn và vừa đủ các dữ kiện gợi ý cho việc sử dụng một số kiến thức nào đó để giải) không giống với các bài toán thực tế mà các em có thể gặp trong cuộc sống (những bài toán ấy không có sẵn đầy đủ và rõ ràng các dữ kiện, không gợi ý cho việc dùng kiến thức nào để giải…gọi là các bài toán tình huống xuất phát).

Mặt khác, phương pháp dùng để học sinh suy luận là phương pháp tự nhiên: phương pháp thử và sai chưa hiệu quả trong việc giúp các em đưa ra các ý tưởng sáng tạo để giải quyết vấn đề. Hiện nay chúng ta đang có một công cụ tư duy hiệu quả giúp mỗi người đều có thể đưa ra các ý tưởng sáng tạo: đó chính là phương pháp luận sáng tạo mà hạt nhân của nó là 40 nguyên tắc sáng tạo (TRIZ).

Nhằm bước đầu tìm hiểu về việc sử dụng bài tập sáng tạo vào dạy học vật lý và cho học sinh vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ để suy nghĩ giải quyết vấn đề góp phần rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô qua bảng câu hỏi sau đây. Chân thành cảm ơn sự hợp tác của quý thầy cô!

Thầy cô vui lòng cho biết tên trường đang dạy: ………………………

Môn dạy: ………………………………………………………….

Số năm công tác …………………………………………..

1. Các bài tập thầy (cô) yêu cầu học sinh làm thường lấy từ (sách giáo khoa, sách

bài tập, sách tham khảo khác, đề cương của các trường v.v…):

P7

A. Sách giáo khoa.

B. Sách bài tập hay đề cương của trường.

C. Sử dụng SGK, sách bài tập và đề cương.

2. Bên cạnh truyền đạt kiến thức và kĩ năng cho học sinh, thầy cô có quan tâm việc

rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh như thế nào?

A. Quan tâm rèn luyện thường xuyên.

Cách rèn luyện:……………………………………………………

B. Thỉnh thoảng có rèn luyện.

Cách rèn luyện ……...........................................................................

C. Chưa chú ý, chỉ quan tâm đến kiến thức và các kĩ năng cần thiết của bài học,

môn học.

3. Trong các bài tập đó, số lượng bài tập sáng tạo như đã nói là: A. nhiều, chiếm đa số.

B. gần bằng số lượng bài tập giáo khoa.

C. rất ít.

D. không có bài nào.

4. Theo thầy cô, bài tập sáng tạo có phù hợp với trình độ học sinh không?

A. có.

B. không.

5. Theo thầy cô, bài tập sáng tạo có làm học sinh hứng thú hơn khi học vật lý không?

A. có.

B. không.

6. Thầy cô đã biết và tìm hiểu các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ chưa ?

P8

A. Rất quan tâm.

B. Biết nhưng không quan tâm lắm.

C. Chưa biết.

7. Thầy cô đã vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ giúp học sinh định hướng suy nghĩ để giải quyết các bài toán chưa?

A. có.

B. không.

8. Thầy cô thấy hứng thú khi giảng dạy vật lý có sử dụng bài tập sáng tạo không?

A. có.

B. không.

9. Theo thầy cô, để rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh, nên sử dụng hệ thống bài tập như thế nào?

A. Chỉ cần bài tập luyện tập.

B. Bài tập sáng tạo đan xen với bài tập luyện tập.

10. Theo thầy cô có cần thiết đưa bài tập sáng tạo vào giảng dạy và rèn luyện cho học sinh không? Vì sao?

A. có.

Lý do: B. không.

Lý do: 11. Theo thầy cô, khi sử dụng các BTST vào dạy học, có thể gặp những khó khăn nào?

12. Ý kiến đóng góp thêm của quý thầy cô về việc rèn luyện tư duy sáng tạo

P9

cho học sinh: ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

KẾT QUẢ ĐIỀU TRA (20 giáo viên) TT

1

NỘI DUNG KHẢO SÁT

Số người lựa chọn

1. Các bài tập thầy (cô) yêu cầu

A. Sách giáo khoa

học sinh làm

B. Sách bài tập hay đề

thường lấy từ

(sách giáo khoa, sách bài tập

cương của trường

sách tham khảo khác, đề cương

C. Sử dụng SGK, sách bài

của các trường v.v…)

tập và đề cương

2. Bên cạnh truyền đạt kiến

A. Quan tâm rèn luyện

thức và kĩ năng cho học sinh,

thường xuyên.

0 0

20

3

thầy cô có quan tâm việc rèn 2

luyện tư duy sáng tạo cho học

B. Thỉnh thoảng có rèn

sinh như thế nào?

luyện

17

C. Chưa chú ý, chỉ quan tâm đến kiến thức và các kĩ năng cần thiết của bài học,

0

môn học.

3. Trong các bài tập đó, số lượng A. nhiều, chiếm đa số. bài tập sáng tạo như đã nói là 3

4

B. gần bằng số lượng bài tập giáo khoa.

0 0

C. rất ít.

4

D. không có bài nào

16

4. Theo thầy cô, bài tập sáng tạo A. Có

14

P10

có phù hợp với trình độ học sinh B. Không

5

6

7

không?

6

5. Theo thầy cô, bài tập sáng tạo A. Có

14

có làm học sinh hứng thú hơn khi B. Không học vật lý không?

6

6. Thầy cô đã biết và tìm hiểu A. Rất quan tâm

0

các nguyên tắc sáng tạo của B. Biết nhưng không quan TRIZ chưa?

tâm

2

C. Không biết

18

7. Thầy cô đã có vận dụng các

A. Có

0

nguyên tắc sáng tạo của TRIZ

B. Không

giúp học sinh định hướng suy

20

nghĩ để giải quyết các bài toán chưa?

8. Thầy cô thấy hứng thú khi A. Có 8

giảng dạy vật lý có sử dụng bài B. Không tập sáng tạo không?

5

9. Theo thầy cô, để rèn luyện tư A. Chỉ cần bài tập luyện duy sáng tạo cho học sinh, nên tập.

9

12

sử dụng hệ thống bài tập như thế B. Bài tập sáng tạo đan xen nào?

với bài tập luyện tập

10. Theo thầy cô có cần thiết đưa A. Có 10

15

8 18

bài tập sáng tạo vào giảng dạy và B. Không rèn luyện cho học sinh không?

Vì sao?

2

P11

PHỤ LỤC 2 BÀI KIỂM TRA SỐ 1 KIỂM TRA PHẦN HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ VÀ SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG I. PHẦN TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN. Câu 1: Điều nào sau đây không đúng khi nói về hiện tượng cảm ứng điện từ?

A. Trong hiện tượng cảm ứng điện từ, từ trường có thể sinh ra dòng điện; B. Dòng điện cảm ứng có thể tạo ra từ từ trường của dòng điện hoặc từ trường của nam châm vĩnh cửu; C. Dòng điện cảm ứng trong mạch chỉ tồn tại khi có từ thông biến thiên qua mạch; D. dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín nằm yên trong từ trường không đổi.

Câu 2: Một khung dây hình vuông cạnh 20 cm nằm toàn bộ trong một từ trường đều và vuông góc với các đường cảm ứng. Trong thời gian 1/5 s, cảm ứng từ của từ trường giảm từ 1,2 T về 0. Suất điện động cảm ứng của khung dây trong thời gian đó có độ lớn là A. 240 mV.

B. 240 V.

C. 2,4 V.

D. 1,2 V.

Câu 3: Khi cho nam châm chuyển động qua một mạch kín, trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Điện năng của dòng điện được chuyển hóa từ A. hóa năng.

B. cơ năng.

C. quang năng.

D. nhiệt năng.

Câu 4: Cho véc tơ pháp tuyến của diện tích vuông góc với các đường sức từ thì khi độ lớn cảm ứng từ tăng 2 lần, từ thông A. bằng 0.

B. tăng 2 lần.

C. tăng 4 lần.

D. giảm 2 lần.

P12

Câu 5: Véc tơ pháp tuyến của diện tích S là véc tơ A. có độ lớn bằng 1 đơn vị và có phương vuông góc với diện tích đã cho.

B. có độ lớn bằng 1 đơn vị và song song với diện tích đã cho.

C. có độ lớn bằng 1 đơn vị và tạo với diện tích đã cho một góc không đổi.

D. có độ lớn bằng hằng số và tạo với diện tích đã cho một góc không đổi.

Câu 6: Từ thông qua một diện tích S không phụ thuộc yếu tố nào sau đây?

A. độ lớn cảm ứng từ;

B. diện tích đang xét;

C. nhiệt độ môi trường;

D. góc α tạo bởi n và véc tơ cảm ứng từ B

Câu 7: Dòng điện cảm ứng trong mạch kín có chiều A. sao cho từ trường cảm ứng có chiều chống lại sự biến thiên từ thông ban đầu qua mạch.

B. hoàn toàn ngẫu nhiên.

C. sao cho từ trường cảm ứng luôn cùng chiều với từ trường ngoài.

D. sao cho từ trường cảm ứng luôn ngược chiều với từ trường ngoài.

Câu 8: Một khung dây dẫn hình vuông cạnh 20 cm nằm trong từ trường đều độ lớn B = 1,2 T sao cho các đường sức vuông góc với mặt khung dây. Từ thông qua khung dây đó là

A. 0,048 Wb.

B. 24 Wb.

C. 480 Wb.

D. 0 Wb.

II. PHẦN TỰ LUẬN Bài 1: Thanh đồng MN có khối lượng m = 2g trượt đều không ma sát với vận tốc 5m/s trên 2 thanh song song cách nhau 1 khoảng 50cm như hình vẽ. Từ trường B nằm ngang và có độ lớn B = 0,2T. Bỏ qua điện trở của các thanh. Lấy g =10m/s2.

P13

a.Tính suất điện động cảm ứng. b.Tính lực tác dụng lên thanh MN, chiều và độ lớn dòng điện cảm ứng.

c.Tính R. Bài 2: Cho một dây dẫn kim loại có điện trở không đáng kể, một thanh kim loại MN lớn và nhẵn, một nam châm chữ U lớn (nam châm điện) có từ trường B đã biết, một đồng hồ đo điện đa năng, thước đo và đồng hồ. Bố trí thí nghiệm để có thể đo điện trở R của thanh MN. Đánh giá xem kết quả trên có chính xác không, có bị ảnh

hưởng sai lệch do yếu tố nào không?

ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM I. Phần trắc nghiệm khách quan (4 điểm, mỗi câu 0,5 điểm) Câu

1

2

3

4

5

6

7

8

Đáp án

D

C

B

A

A

C

A

A

II. Phần tự luận (6 điểm) Câu 1.a

Hướng dẫn Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên thanh MN Ta có: Ec =

1.b

Điểm

∆φ ∆S =B = Blv = 0, 2.0,5.5 = 0,5V ∆t ∆t

1đ

Lực điện từ, chiều và độ lớn dòng điện cảm ứng - Thanh MN trượt xuống do tác dụng của trọng lực. Lúc đó, từ thông qua mạch tăng, xuất hiện suất điện động cảm ứng và dòng điện cảm ứng ở trong thanh. Do trong thanh MN có

1đ

dòng điện đi qua nên sẽ chịu tác dụng của lực từ của từ trường. Để chống lại sự biến thiên từ thông qua mạch, lực từ phải có chiều hướng lên.

- Khi thanh chuyển động đều thì ta có: F = mg = 0,02 N

0,5đ 0,5đ

P14

- Độ lớn cường độ dòng điện: I C = 1.c 2

Ta có: R =

F = 0, 2 A Bl

1đ

EC = 2,5Ω IC

- Bẻ đoạn dây dẫn thành một khung dây chữ nhật có 3 cạnh 0,25đ (trong đó có một cạnh gần bằng chiều dài của thanh MN), thanh MN gác lên khung thành cạnh thứ tư.

- Đặt khung nằm ngang, nam châm chữ U đặt sao cho cạnh

0,25đ

MN nằm giữa 2 nhánh nam châm, đường sức từ giữa 2 nhánh nam châm thẳng đứng vuông góc với mặt khung.

- Cắt khung cố định một đoạn và dùng dây dẫn mắc nối tiếp Ampe kế vào khung đó để đo I. Kéo cho thanh MN trượt đều 0,5đ trên hai cạnh của khung. Đo khoảng thời gian thanh trượt. Suy 0,5đ ra vận tốc của thanh là v = s/t. Đo chiều dài l của thanh MN. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là: e = Bvl. - Điện trở thanh MN là: =

0,5đ

P15

BÀI KIỂM TRA SỐ 2 KIỂM TRA PHẦN HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM

I. PHẦN TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN. Câu 1: Từ thông riêng của một mạch kín phụ thuộc vào A. cường độ dòng điện qua mạch.

B. điện trở của mạch.

C. chiều dài dây dẫn.

D. tiết diện dây dẫn.

Câu 2: Điều nào sau đây không đúng khi nói về hệ số tự cảm của ống dây?

A. phụ thuộc vào số vòng dây của ống.

B. phụ thuộc tiết diện ống.

C. không phụ thuộc vào môi trường xung quanh.

D. có đơn vị là H (henry).

Câu 3: Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông qua mạch gây ra bởi A. sự chuyển động của nam châm với mạch.

B. sự biến thiên của chính cường độ điện trường trong mạch.

C. sự chuyển động của mạch với nam châm.

D. sự biến thiên từ trường Trái Đất.

Câu 4: Suất điện động tự cảm của mạch điện tỉ lệ với

P16

A. điện trở của mạch.

B. từ thông cực đại qua mạch.

C. từ thông cực tiểu qua mạch.

D. tốc độ biến thiên cường độ dòng điện qua mạch.

Câu 5: Năng lượng của ống dây tự cảm tỉ lệ với A. cường độ dòng điện qua ống dây.

B. bình phương cường độ dòng điện trong ống dây.

C. căn bậc hai cường độ dòng điện trong ống dây.

D. một trên bình phương cường độ dòng điện trong ống dây.

Câu 6: Một ống dây có hệ số tự cảm 0,1 H có dòng điện 200 mA chạy qua. Năng lượng từ tích lũy ở ống dây này là A. 2 mJ.

B. 4 mJ.

C. 2000 mJ.

D. 4 J.

Câu 7: Một ống dây có hệ số tự cảm 20 mH đang có dòng điện với cường độ 5 A chạy qua. Trong thời gian 0,1 s dòng điện giảm đều về 0. Độ lớn suất điện động tự cảm của ống dây có độ lớn là

A. 100 V.

B. 1V.

C. 0,1 V. D

D. 0,01 V.

Câu 8: Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,1 H, cường độ dòng điện qua ống dây giảm đều đặn từ 2 A về 0 trong khoảng thời gian là 4 s. Suất điện động tự cảm xuất hiện

trong ống trong khoảng thời gian đó là A. 0,03 V. II. PHẦN TỰ LUẬN Bài 1: Cho các dụng cụ:

B. 0,04 V.

C. 0,05 V.

D. 0,06 V.

P17

- 1 bóng đèn sợi đốt: 3V – 1,5W - 1 cuộn cảm có điện trở RL = 9Ω - 1 biến trở con chạy có giá trị lớn nhất 12Ω - Một khóa K - Một số pin loại: 1,5V - Các loại dây dẫn

Hãy thiết kế một phương án thí nghiệm để nhận thấy rõ về hiện tượng tự cảm: + Vẽ mạch điện + Các bước tiến hành thí nghiệm + Giải thích hiện tượng xảy ra Bài 2: 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 C thông qua một khóa K. Ban đầu khoá K mở, tụ không tích điện. Xác định giá trị cực đại của cường độ dòng điện trong mạch sau khi đóng K. Bỏ qua điện trở của cuộn dây và các dây nối.

P18

ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM I. Phần trắc nghiệm khách quan (4 điểm, mỗi câu 0,5 điểm) Câu

1

2

3

4

5

6

7

8

Đáp án

A

C

B

D

B

B

B

C

II. Phần tự luận (6 điểm) Bài 1 (4 điểm): Học sinh có thể làm theo 1 trong 3 cách sau: Cách 1 + Mắc mạch điện như hình 1 + Tiến hành:

R

Đ

- Đóng khóa K, đèn sáng lên, chỉnh con chạy của

i

id

biến trở hoặc số nguồn cho đèn sáng yếu.

- Mở K: Thì thấy đèn bừng sáng lên rồi mới tắt

iL

L r

dần, chứng tỏ xảy ra hiện tượng tự cảm + Giải thích

K Khi mở khóa K, do hiện tượng tự cảm, suất điện

Hình 1

động tự cảm chống lại sự giảm của cường độ dòng điện iL, dòng điện iL > id chạy vòng

qua đèn, làm cho đèn bừng sáng lên rồi mới tắt dần Để cho hiện tượng tự cảm rõ nét thì iL > id đáng kể:

RD = 6Ω, RL = 9Ω Do đó phải mắc biến trở nối tiếp với bóng đèn, điện trở nhánh đèn lớn nhất là:

R = 18Ω > RL

Đ i

id

Cách 2

iL

L r

K Hình 2

R

P19

+ Mắc mạch điện như hình 2 + Tiến hành: - Đóng K, đèn sáng lên, chỉnh biến trở hay số nguồn cho đèn sáng bình thường - Mở K thấy đèn mờ dần rồi tắt + Giải thích: Do hiện tượng tự cảm, suất điện động tự cảm chống lại sự giảm của cường độ dòng điện iL, dòng điện iL chạy vòng qua đèn, làm cho đèn tắt chậm, mờ dần rồi tắt.

Cách 3

Đ

i

+ Mắc mạch điện như hình 3

L

+ Tiến hành:

R

- Đóng khóa K, đèn sáng lên, chỉnh biến trở hoặc số nguồn để đèn sáng bình thường - Mở K đèn tắt, sau đó đóng K thì thấy đèn sáng

K Hình 3

lên từ từ, chứng tỏ xảy ra hiện tượng tự cảm + Giải thích: Do hiện tượng tự cảm, suất điện động tự cảm chống lại sự tăng của cường độ dòng điện i qua đèn, làm cho đèn sáng lên chậm.

Bài 2 (2 điểm):

L

+ Năng lượng điện trường cực đại của tụ điện là: 12 =

1 1 5 ( = 6( 2 2

C

+ Năng lượng từ trường cực đại trong ống dây là: 17 =

1 ( 8% 2

E

K

P20

+ Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có 12 = 17 →

1 ( 1 ( 6 = 8% 2 2

Từ đó ta có, cường độ dòng điện cực đại trong mạch là:

% = 69

: 7

P21

BÀI KIỂM TRA SỐ 3 KIỂM TRA PHÁT HIỆN HỌC SINH NĂNG KHIẾU VẬT LÝ

Câu 1: Khi tới một hành tinh lạ các nhà du hành vũ trụ làm thế nào để biết chắc được hành tinh đó có từ trường hay không nếu trong tay họ chỉ có một điện kế nhạy và 1 cuộn dây dẫn.

Câu 2: Khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD đặt thẳng

M

N

đứng, một phần khung nằm trong từ trường có đường

cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng của khung như

A

hình 7.1. Từ trường coi là đều (B = 1T) trong khoảng MNPQ và bằng 0 ngoài khoảng đó. Cho AC = l =

B

Q

P

20cm, khung có điện trở R = 0,2Ω, khối lượng m =

D

20g. Khung được di chuyển thẳng đứng đi xuống với

C

vận tốc v = 2m/s. Tính cường độ dòng điện cảm ứng trong khung và nhiệt lượng do khung tỏa ra khi dịch chuyển một đoạn 10cm.

Câu 3: Một khung dây dẫn kín hình chữ nhật MNPQ, MN = 5 cm, NP = 20 cm, có 25 vòng

H

C

dây và tổng điện trở R = 3Ω. Hình vuông AHCD là thiết diện ngang của vùng không gian có từ trường đều, HC = 10 cm. Cảm ứng từ B = 0,4 T. Các cạnh MN // HC, NP // CD. Cho khung dây tịnh tiến đều, bay qua vùng từ trường theo hướng

A

D M

N

P

Q

AH như hình 3, với vận tốc 1,5 m/s. a, Xác định chiều dòng điện trên đoạn MN.

b, Tính độ lớn lực từ tác dụng lên khung dây và nhiệt lượng tỏa ra trong khung dây trong quá trình chuyển động.

P22

Câu 4: Một mạch điện gồm có: ống dây có hệ số tự cảm L = 2,00μH và điện trở Ro = 1,00Ω; nguồn điện có suất điện động E = 3,0V và điện trở trong r = 0,25Ω; điện trở R = 3,00Ω, được mắc như hình 4. Bỏ qua điện trở dây nối và khoá k. a. Đóng khoá k, sau một thời gian cường độ các dòng điện trong mạch đạt giá trị ổn định. Xác định cường độ dòng điện qua ống dây và điện trở

k E,r

L

R

Ro

R; công suất của nguồn E; b. Tính nhiệt lượng Q toả ra trên R sau khi ngắt khoá k.

ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM Câu

Hướng dẫn giải

Điểm

Gắn khung vào điện kế, di chuyển khung thật nhanh theo 1đ 1

nhiều hướng khác nhau, nếu thấy kim điện kế lệch chứng tỏ có dòng điện cảm ứng nên hành tinh đó có từ trường.

Khi khung di chuyển vào trong vùng có từ trường thì do 0.25đ từ thông qua khung sẽ tăng, dẫn đến xuất hiện trong khung một suất điện động cảm ứng: EC =

∆Φ ∆(BS) B∆S Bl ∆x = = = ∆t ∆t ∆t ∆t

0.75đ

Thời gian dịch chuyển của khung 2

∆t =

∆x 0,1 = = 0,05s v 2

Từ đó ta có: EC =

1.0,1.0,1 = 0, 2V 0, 05

0.5đ 0.5đ

Cường độ dòng điện cảm ứng chạy trong khung: I=

EC = 1A R

Nhiệt lượng tỏa ra trên khung là:

0.5đ

P23

Q = I2Rt = 0,01 J

0.5đ

a, Xác định chiều dòng điện qua MN: Chọn chiều pháp tuyến của khung dây cùng chiều với vec tơ cảm ứng từ

0.25đ

Khi MN đi qua AD thì từ thông qua khung tăng nên từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ban đầu. Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải ta có dòng điện đi từ N đến M.

0.25đ

Tương tự, khi MN qua HC thì dòng điện lại có chiều từ M đến 0.5đ

N b, Tính độ lớn lực từ: Suất điện động cảm ứng trong khung: E = Nbvlsin$ = 25.0,4.1,5.0,05 = 0,75 V Cường độ dòng điện trong mỗi vòng dây: i=

3

E 0,75 = = 0, 25 A R 3

0.5đ

Trong quá trình chuyển động thì lực từ tác dụng lên các cạnh 0.5đ QM và NP luôn ngược hướng và có độ lớn bằng nhau nên chúng triệt tiêu lẫn nhau.

Khi đoạn MN chuyển động từ A đến H, lực từ tác dụng lên MN là: F = B(Ni)lsinα = 0,4.25.0,25.0,05 = 0,125 N Khi đoạn MN chuyển động qua HC thì lực từ F = 0 Khi đoạn PQ chuyển động từ A đến H, lực từ tác dụng lên PQ tương tự là:

0.5đ

F = 0,125 N Khi đoạn PQ chuyển động qua HC, F = 0 Nhiệt lượng tỏa ra trong khung trong quá trình chuyển động + Giai đoạn MN chuyển động từ A đến H, nhiệt lượng tỏa ra là:

0.5đ

P24

Q1 = i2Rt = 0,252.3.

0.5đ

AH = 12,5mJ v

+ Giai đoạn PQ chuyển động từ A đến H, tương tự nhiệt lượng 0.5đ tỏa ra là Q2 = 12,5mJ Vậy tổng nhiệt lượng tỏa ra trên khung trong quá trình chuyển động là:

0.5đ

Q = Q1 + Q2 = 25 mJ Đối với dòng điện không đổi, cuộn cảm không có tác dụng cản

0.5đ

trở Dòng điện qua nguồn và mạch chính: I =

E = 3A R oR r+ Ro + R

Ro 1 Dòng điện qua R: I R = .3 = .3 = 0,75A Ro + R 4

4

Dòng điện qua cuộn dây: I R = o

R 3 .3 = .3 = 2,25A Ro + R 4

0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ

Công suất của nguồn: P = E.I = 3.3 = 9W Năng lượng ống dây: W =

L.I 2R o 2

= 5,0625µJ

Dòng điện qua R và Ro luôn như nhau nên nhiệt lượng toả ra trên các điện trở tỷ lệ với giá trị các điện trở 3 4

Nhiệt toả ra trên R: Q = W = 3,8µJ

0.75đ

P25

Giờ kiểm tra lớp thực nghiệm

P26

MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM

Dạy thực nghiệm giáo án 1