SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC

SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

vectorstock.com/24597468

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH 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

ĐẠI HỌ HỌC HUẾ HUẾ TRƯỜ TRƯỜNG ĐẠ ĐẠI HỌ HỌC SƯ PHẠ PHẠM KHOA VẬT LÝ ----- ----------

TRẦ TRẦN THỊ THỊ THÙY DƯƠNG

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA THÍ NGHIỆM

KHÓA LUẬ LUẬN TỐ TỐT NGHIỆ NGHIỆP

HUẾ HUẾ, KHÓA HỌ HỌC 2012 2012 - 2016 2016

ĐẠI HỌ HỌC HUẾ HUẾ TRƯỜ TRƯỜNG ĐẠ ĐẠI HỌ HỌC SƯ PHẠ PHẠM KHOA VẬT LÝ ----- ----------

TRẦ TRẦN THỊ THỊ THÙY DƯƠNG

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA THÍ NGHIỆM

KHÓA LUẬ LUẬN TỐ TỐT NGHIỆ NGHIỆP Giả Giảng viên hướ hướng dẫ dẫn: PGS. TS. LÊ VĂN GIÁO

HUẾ HUẾ, KHÓA HỌ HỌC 2012 2012 - 2016 2016

Khóa luận tốt nghiệp

L iC m n Trong quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thành khóa luận, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ tận tình quý báu của quý Thầy Cô giáo, bạn bè và gia đình. Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến: -

PGS.TS Lê Văn Giáo, người hướng dẫn khoa học, đã tận tình

giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận.

-

Ban Giám Hiệu trường Đại học Sư phạm Huế, Phòng Đào Tạo

Đại Học & Sau Đại học, Khoa Vật lý, quý Thầy Cô giáo đã tận tình giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốtnghiệp.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè thân hữu đã dành tình cảm, động viên và giúp đỡ tôi học tập, nghiên cứu để hoàn thành khóa luận này.

Huế, tháng 4 năm 2016 Tác giả gi khóa luận lu n Trần ng Tr n Thị Th Thùy Dương

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Khóa luận tốt nghiệp

BẢNG GHI CHÚ VIẾT TẮT

Viết tắt

Viết đầy đủ

GV

Giáo Viên

HS

Học Sinh

THPT

Trung Học Phổ Thông

QTDH

Quá Trình Dạy Học

PPTN

Phương Pháp Thực Nghiệm

PPDH

Phương Pháp Dạy Học

TN

Thực Nghiệm

SGK

Sách Giáo Khoa

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài .........................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................2 3. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................2 4. Giả thuyết khoa học .....................................................................................................2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ..................................................................................................3 6. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................2 7. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................3 8. Cấu trúc khóa luận .......................................................................................................4 PHẦN NỘI DUNG ........................................................................................................5 Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH ....................................................................5 1.1. Năng lực ...................................................................................................................5 1.1.1. Khái niệm năng lực................................................................................................5 1.1.2. Năng lực học sinh ..................................................................................................5 1.1.2.1. Khái niệm ...........................................................................................................5 1.1.2.2. Hệ thống năng lực chung ....................................................................................5 1.1.3. Các xu hướng tiếp cận trong xây dựng quá trình giáo dục phát triển năng lực ....6 1.1.3.1. Tiếp cận nội dung ...............................................................................................6 1.1.3.2. Tiếp cận kết quả đầu ra .......................................................................................6 1.1.3.3. Tiếp cận năng lực ...............................................................................................6 1.2. Năng lực tự học ........................................................................................................6 1.2.1. Khái niệm năng lực tư học ....................................................................................6 1.2.2. Chu trình tự học .....................................................................................................7 1.2.3. Kỹ năng tự học ......................................................................................................7 1.2.4. Các hình thức tự học ..............................................................................................7 1.3. Thực trạng năng lực tự học của HS THPT hiện nay ................................................8 1.4. Phát triển năng lực tự học của HS ............................................................................9 1.4.1. Sự cần thiết phát triển năng lực tự học của HS .....................................................9 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Khóa luận tốt nghiệp 1.4.2. Biện pháp phát triển năng lực tự học ...................................................................10 1.5. Thí nghiệm trong dạy học Vật lý ............................................................................12 1.5.1. Khái niệm ............................................................................................................12 1.5.2. Phân loại ..............................................................................................................13 1.5.3. Vai trò của thí nghiệm trong phát triển năng lực tự học của HS .........................14 1.5.4. Sử dụng thí nghiệm trong phát triển năng lực tự học của HS .............................16 1.5.4.1. Phát triển năng lực tự học của HS qua sự hổ trợ của thí nghiệm trực diện ......16 1.5.4.2. Phát triển năng lực tự học của HS qua sự hổ trợ của thí nghiệm tự tạo ...........17 1.6. Kết luận chương 1 ..................................................................................................18 Chương 2: SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH ...............................................................................19 2.1. Những kiến thức cơ bản của chương “cảm ứng điện từ” Vật lý 11 .......................19 2.1.1. Đặc điểm kiến thức cơ bản của chương “cảm ứng điện từ” Vật lý 11 ................19 2.1.2. Cấu trúc chương “cảm ứng điện từ” Vật lý 11 ....................................................19 2.1.3. Mục tiêu khi dạy học chương “cảm ứng điện từ” Vật lý 11 ...............................21 2.2. Kiến thức một số bài cụ thể trong chương “cảm ứng điện từ” Vật lý 11 ...............24 2.2.1. Bài 38. Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng ..........................24 2.2.2. Bài 40: Dòng Điện Fu-Cô....................................................................................33 2.2.3. Bài 41: Hiện Tượng Tự Cảm ...............................................................................38 2.3. Sử dụng thí nghiệm vào dạy học ............................................................................42 2.3.1. Quy trình tiến hành thí nghiệm ............................................................................42 2.3.1.1. Thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ ..........................................................42 2.3.1.2. Thí nghệm dòng điện FU – CÔ ........................................................................43 2.3.1.3. Thí nghiệm hiện tượng tự cảm khi đóng mạch ................................................44 2.3.1.4. Thí nghiệm hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch..................................................45 2.4. Kết luận chương 2 ..................................................................................................46 Chương 3: THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 VỚI VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ......................................................................................................................47 3.1. Giáo án 1 .................................................................................................................47 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Khóa luận tốt nghiệp 3.2. Giáo án 2 .................................................................................................................62 3.3. Giáo án 3 .................................................................................................................69 3.4. Kết luận chương 3 ..................................................................................................75 PHẦN KẾT LUẬN CHUNG ......................................................................................77 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................79 PHỤ LỤC

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Mục đích dạy học ngày nay ở nước ta và trên thế giới không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh (HS) những tri thức, kỹ năng mà loài người đã tích lũy được trước đây, mà còn đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho HS năng lực sáng tạo ra những tri thức mới, phương pháp mới, cách giải quyết vấn đề mới phù hợp với hoàn cảnh của mỗi đất nước, mỗi dân tộc.

Theo Luật giáo dục năm 2005 điều 28.2 có ghi: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc nhóm, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh.”[12, mục 5] Do đó nhà trường phải tập trung vào việc tạo ra những cơ hội và điều kiện học tập thuận lợi cho HS, yêu cầu này một mặt kích thích HS phát huy cao độ tính tích cực học tập, mặt khác yêu cầu người giáo viên (GV) phải khuyến khích, hướng dẫn và tổ chức học tập cho HS phải chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức, kinh nghiệm và giá trị cần thiết cho bản thân để họ có khả năng thích ứng cao trong việc tiếp cận xu hướng dạy học mới.Vì lẽ đó, người GV cần phải nghiên cứu PPDH nhằm cải thiện chất lượng dạy học.

Yêu cầu về chất lượng nguồn nhân lực đã đặt ra những đòi hỏi phải đổi mới mục tiêu, nội dung của quá trình đào tạo ở mọi cấp học và bậc học trong hệ thống giáo dục quốc dân ở nước ta. Thực tế, đã và đang có nhiều hoạt động nhằm đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) đã được phát động và triển khai dưới nhiều hình thức khác nhau. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều biện pháp dạy học phát huy tính tích cực, năng lực tự học cho HS vẫn chưa được triển khai. Một trong những điều được GV nói chung và GV Vật lý nói riêng quan tâm đến đó là dạy học phải đảm bảo được tính đúng đắn, tính khoa học của kiến thức và đồng thời phải phát huy được năng lực tự học của học sinh. Dạy học phát triển năng lực tự học đó là dạy học sao cho chính học sinh là người tự lĩnh hội tri thức.

Ta biết tăng cường năng lực tự học cho học sinh là một yếu tố quan trọng góp phần vào việc nâng cao chất lượng giáo dục [9].

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

1

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Vật lý gắn liền với thực nghiệm vì vậy việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học là một biện pháp dạy học phù hợp và không thể thiếu, như trong chương “cảm ứng điện từ” xuất hiện những kiến thức khá trừu tượng, khó hiểu thì GV dạy viên dạy chương này cần cho học sinh được tiến hành thí nghiệm kiểm chứng lại để học sinh hiểu sâu kiến thức hơn, chủ động chiếm lĩnh tri thức.xong ở một số trường phổ thông hiện nay việc sử dụng thí nghiệm để dạy học Vật lý và việc học sinh tự thực hành thí nghiệm càng ngày càng hạn chế. Vì vậy dạy học nâng cao năng lực tự học của học sinh với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý là một trong những PPDH tích cực đã, đang và sẽ được sử dụng nhiều hơn trong thời gian tới.

Xuất phát từ những lý do đó, tôi đã chọn nghiên cứu đề tài: “Tổ chức dạy học chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 theo định hướng phát triển năng lực tự học của học sinh với sự hỗ trợ của thí nghiệm” nhằm kích thích hứng thú học tập của học sinh, tạo cho học sinh lòng tin với khoa học.

2. Mục tiêu nghiên cứu Sử dụng thí nghiệm như thế nào trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11, qua đó phát triển năng lực tư học của học sinh, góp phần nâng cao hiệu quả dạy học.

3. Đối tượng nghiên cứu - Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 với sự hỗ trợ của thí nghiệm.

- Kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11.

- Phần mềm hỗ trợ thiết kế thí nghiệm.

4. Giả thuyết khoa học Nếu đề xuất được quy trình của việc sử dụng thí nghiệm (thí nghiệm học sinh) cùng với việc sử dụng quy trình đó để thiết kế tiến trình dạy học hỗ trợ cho QTDH chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 thì sẽ tạo hứng thú cho HS, phát triển năng lực tự học của học sinh, góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, qua đó nâng cao hiệu quả dạy học Vật lý ở trường THPT. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực tự học của HS với sự hỗ trợ của thí nghiệm trong dạy học chương “cảm ứng điện từ” Vật lý 11.

- Nghiên cứu nội dung chương “cảm ứng điện từ”.

- Nghiên cứu nội dung các thí nghiệm trong chương “cảm ứng điện từ”.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

2

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Sử dụng và tiến hành các thí nghiệm đó trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 ra sao để phát huy năng lực tự học cho học sinh.

- Thiết kế tiến trình dạy học bồi dưỡng năng lực tự học chương “cảm ứng điện từ” với việc sử dụng thí nghiệm.

6. Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu hoạt động tổ chức dạy học chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 với việc sử dụng thí nghiệm (thí nghiệm học sinh).

7. Phương pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết - Nghiên cứu cơ sở lí luận của PPDH, các giáo trình, tài liệu liên quan đến việc phát huy tính tích cực hóa nhận thức, phát triển năng lực tự học của HS trong hoạt động dạy học.

- Nghiên cứu các luận văn, các bài nghiên cứu khoa học, Tạp chí chuyên ngành, sách báo có liên quan đến đề tài.

- Nghiên cứu chương trình, SGK, sách bài tập, tài liệu tham khảo liên quan đến chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11.

- Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm qua tài liệu, trên internet và trên truyền hình.

- Tổng hợp và lựa chọn các thí nghiệm phù hợp với nội dung và kiến thức của chương và từng bài cụ thể trong chương.

- Xây dựng quy trình tiến hành thí nghiệm dựa trên tài liệu đã nghiên cứu.

- Nghiên cứu một số phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế thí nghiệm.

7.2. Phương pháp thực tiễn - Nghiên cứu nội dung kiến thức của chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11.

- Nghiên cứu một số thí nghiệm hỗ trợ trong quá trình dạy học chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11.

- Nghiên cứu thiết kế tiến trình dạy học một số bài trong chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 với việc sử dụng thí nghiệm.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

3

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

8. Cấu trúc khóa luận Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục thì khóa luận gồm có 3 chương: Chương 1: Cơ sở lớ luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực tự học của học sinh.

Chương 2: Sử dụng thí nghiệm dạy học chương “cảm ứng điện từ” vật lớ 11 bồi dưỡng năng lực tự học của học sinh.

Chương 3: Thiết kế tiến trình dạy học bồi dưỡng năng lực tự học chương “cảm ứng điện từ” Vật lý 11 với việc sử dụng thí nghiệm.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

4

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

PHẦN NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH 1.1. Năng lực 1.1.1. Khái niệm năng lực Theo quan điểm của các nhà tâm lý học: Năng lực là tổ hợp các đặc điểm, thuộc tính tâm lý của cá nhân (như hứng thú, niềm tin, ý chí,…) phù hợp với yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nhất định, nhằm đảm bảo cho hoạt động đó đạt hiệu quả cao.

Các năng lực được hình thành trên cơ sở của các tư chất tự nhiên của cá nhân nó đóng vai trò quan trọng, năng lực của con người không phải hoàn toàn do tự nhiên mà có, phần lớn do công tác, do học tập và rèn luyện mà hình thành. Ngoài ra, các năng lực có đặc điểm như là: thường hình thành và bộc lộ trong các hoạt động; nó gắn liền với một hoạt động cụ thể; chịu sự chi phối của nhiều yếu tố như môi trường và hoạt động của bản thân.

1.1.2. Năng lực học sinh 1.1.2.1. Khái niệm Theo Nguyễn Thị Minh Phương: “Năng lực cần đạt của học sinh THPT là tổ hợp nhiều khả năng và giá trị được cá nhân thể hiện thông qua các hoạt động có kết quả” [8].

Như vậy, năng lực của học sinh trung học phổ thông chính là khả năng vận dụng kết hợp kiến thức, kĩ năng và thái độ để thực hiện tốt các nhiệm vụ học tập, giải quyết hiệu quả những vấn đề có thực trong cuộc sống của các em.

1.1.2.2. Hệ thống năng lực chung Năng lực chung là năng lực cơ bản, thiết yếu để con người có thể sống và làm việc bình thường trong xã hội. Năng lực này được hình thành và phát triển do nhiều môn học và liên quan đến nhiều môn học. Vì vậy, có thể gọi là năng lực xuyên chương trình.

Hệ thống năng lực chung của mỗi nước là khác nhau nhưng đều tập trung vào 8 năng lực [8]: - Tư duy phê phán và tư duy logic.

- Giao tiếp, làm chủ ngôn ngữ.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

5

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Tính toán ứng dụng số.

- Đọc – viết.

- Làm việc nhóm – quan hệ với người khác.

- Công nghệ thông tin – truyền thông.

- Sáng tạo, tự chủ.

- Giải quyết vấn đề.

1.1.3. Các xu hướng tiếp cận trong xây dựng quá trình giáo dục phát triển năng lực 1.1.3.1. Tiếp cận nội dung Là cách nêu ra một danh mục đề tài, chủ đề của một lĩnh vực, môn học nào đó.

Tức là tập trung xây dựng và trả lời câu hỏi: “chúng ta muốn HS biết gì?”. Cách này nặng về lý thuyết và “hàm lâm”. Dạy theo cách này thì người học nắm được lý thuyết nhưng kỹ năng thực hành thì còn yếu [5].

1.1.3.2. Tiếp cận kết quả đầu ra Là cách tiếp cận nêu rõ kết quả, những khả năng hoặc kỹ năng mà HS mong muốn đặt được vào cuối mỗi giai đoạn, hiện tượng trong nhà trường ở mỗi môn học nào đó. Nói cách khác cách tiếp cận này nhằm trả lời câu hỏi: “chúng ta muốn HS biết và có thể làm được những gì?” [5].

1.1.3.3. Tiếp cận năng lực Thực chất tiếp cận năng lực chính là cách tiếp cận đầu ra, tuy nhiên tiếp cận kết quả đầu ra ở đây người ta tập trung vào hệ thống năng lực cần có của HS. Người ta yêu cầu HS trả lời câu hỏi: “Biết là gì?”. Tiếp cận năng lực luôn đặt ra câu hỏi: “Biết làm gì từ những điều đã biết?” [5].

1.2. Năng lực tự học 1.2.1. Khái niệm năng lực tư học Theo PGS. TS. Lê Công Triêm: “Năng lực tự học là khả năng tự mình tìm tòi, nhận thức và vận dụng kiến thức vào tình huống mới hoặc tương tự với chất lượng cao” [12, mục 4].

Năng lực tự học cũng là một khả năng, một phẩm chất tâm sinh lí của con người, vừa như là cái tự nhiên bẩm sinh “vốn có”, vừa như là sản phẩm của lịch sử, hơn nữa là sản phẩm của lịch sử phát triển xã hội. Năng lực tự học là cái vốn có của mỗi con người nhưng phải được đào tạo, phải được rèn luyện trong hoạt động thực tiễn mới trở nên một sức mạnh thật sự của người học.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

6

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Như vậy, năng lực tự học có thể được hiểu là: phẩm chất sinh lí và tâm lí tạo cho con người khả năng hoàn thành hoạt động học tập với chất lượng cao.

1.2.2. Chu trình tự học Chu trình tự học của HS là một chu trình gồm 3 quá trình [12, mục 4]: - Tự nghiên cứu - Tự thể hiện - Tự kiểm tra và tự điều chỉnh 1.2.3. Kỹ năng tự học Những kiến thức và kĩ năng cần thiết cho cuộc sống và lao động của con người trong xã hội hiện đại đang ngày càng tăng lên một cách nhanh chóng. Trong quá trình dạy học, những kiến thức và kĩ năng trong chương trình SGK tuy đã được chọn lọc cẩn thận, tuy nhiên không thể đầy đủ nhằm đáp ứng nhu cầu cuộc sống. Chính vì vậy, trong quá trình dạy học, GV nên coi trọng việc rèn luyện kĩ năng cho HS, nhất là kĩ năng tự học ngang tầm với việc truyền thụ kiến thức cho HS. Nếu như trong nhà trường, GV chỉ dạy HS những nguyên tắc đại cương, thì khi vào đời các em sẽ không ứng xử được những tình huống phức tạp và đa dạng. Thực tế đó, đặt ra cho GV nhiệm vụ phải rèn luyện những kĩ năng tự học cho HS bên cạnh việc truyền thụ kiến thức, để các em có cơ hội tự hoàn thiện bản thân mình nhằm đáp ứng những nhu cầu của thực tiễn.

Thực tế cho thấy một kĩ năng nào đó thường là tổ hợp của nhiều kĩ năng con hợp thành. Kĩ năng tự học cũng không nằm ngoài quy luật đó, cũng bao gồm nhiều kĩ năng khác hợp thành, mà có thể chỉ ra là [9]: - Kĩ năng thu thập thông tin - Kĩ năng xử lí thông tin - Kĩ năng vận dụng tri thức vào thực tiễn - Kĩ năng tự kiểm tra, đánh giá 1.2.4. Các hình thức tự học Kĩ năng có bản chất tâm lí nhưng có hình thức vật chất là hành vi hoặc hành động. Vì vậy dựa vào kĩ năng tự học của HS có thể thấy rằng có nhiều hình thức tự học khác nhau như [9]: -Tự học giáp mặt: Những hoạt động học như nghe giảng, ghi chép bài, thảo luận nhóm, làm việc với sách, làm thí nghiệm, quan sát…của HS, được HS thực hiện một GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

7

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

cách chủ động, tích cực thì đều được gọi là hoạt động tự học, hoạt động này diễn ra ngay trong quá trình dạy học với sự điều khiển trực tiếp của GV đứng lớp nên gọi là tự học giáp mặt.

-Tự học không giáp mặt: Đó là sự tự học không có sự điều khiển trực tiếp của GV mà do HS tự mình độc lập tiến hành với sự hỗ trợ của các phương tiện học tập để tự mình chiếm lĩnh tri thức và tự mình đạt được các mục đích, nhiệm vụ học tập. Tự học loại này có thể tồn tại ở ba mức: +Tự học mức cao: Người học tự học qua sách, qua các phương tiện thông tin.

Người học tự học tập một cách độc lập hoàn toàn. +Tự học với sự hướng dẫn (hay điều khiển từ xa): Người học có sách giáo khoa, có các tài liệu hướng dẫn học tập hay có sự hướng dẫn thông qua các phương tiện thông tin như băng ghi hình, ghi tiếng, ti-vi, mạng, các phần mềm dạy học…Sự hướng dẫn tự học chủ yếu là sự hướng dẫn tư duy trong việc chiếm lĩnh tri thức, hướng dẫn phương pháp học tập, hướng dẫn tra cứu, hướng dẫn thí nghiệm. Dưới sự hướng dẫn từ xa ấy, người học tự mình tiến hành các hành động học tập để hoàn thành các nhiệm vụ học tập. Hiện nay hình thức tự học này rất được khuyến khích nhưng chất lượng của nó là vấn đề cần quan tâm. +Tự học có sự hướng dẫn trên lớp của thầy: HS nhận nhiệm vụ và tự học ở nhà để tự mình hoàn thành các nhiệm vụ học tập. Có thể gọi hình thức này là tự học có hướng dẫn hay tự học sau giờ lên lớp.

1.3. Thực trạng năng lực tự học của HS THPT hiện nay Như chúng ta biết, quá trình đào tạo ở trường phổ thông chỉ là sự đào tạo ban đầu, là nền tảng cho những quá trình đào tạo tiếp theo như đào tạo Đại học, Sau đại học… Trong quá trình đào tạo đó thì tự học, kĩ năng tự học và năng lực tự học của mỗi HS sẽ đóng vai trò quyết định đến sự thành đạt của các em trong tương lai. Vì vậy, các kĩ năng tự học, năng lực tự học của HS nếu được hình thành trên cơ sở nắm vững các kiến thức trong chương trình đào tạo ở phổ thông sẽ là tiềm lực để các em tự học suốt đời.Thông qua chương trình đào tạo của nhà trường học sinh có rất nhiều hình thức tự học khác nhau.

Trong quá trình dạy học, GV ít chú ý bồi dưỡng năng lực tự học cho HS, hầu hết GV cố gắng truyền đạt hết nội dung SGK. Điều này dẫn đến năng lực tự học của GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

8

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

các em không được bồi dưỡng trong quá trình học tập, biểu hiện là các em lúng túng khi phải tự đọc sách, tự làm thí nghiệm và đặc biệt là chưa có kĩ năng thu thập, xử lí, vận dụng thông tin vào đời sống thực tế cũng như kĩ năng tự kiểm tra đánh giá và tự điều chỉnh quá trình học tập của bản thân. Trong các tiết học, HS rất ít có điều kiện tự suy nghĩ, trao đổi, thảo luận về những vấn đề kiến thức của bài học mà hầu hết các câu hỏi GV được đưa ra rồi tự GV giải quyết.

Trong các trường Trung học phổ thông hiện nay, hoạt động tự học của HS vẫn chưa đạt hiệu quả cao, có nhiều HS vẫn còn lúng túng khi sử dụng các kỹ năng tự học hay nói khác đi là đại đa số HS cũng còn yếu trong vấn đề tự học, trong việc vận dụng và sử dụng các kỹ năng tự học. Nguyên nhân một phần là do các em chưa có ý thức tự giác trong quá trình học tập, một phần khác là do các em chưa được định hướng một cách cụ thể trong hoạt động tự học của bản thân. Do vậy, vai trò của người GV trong việc phát triển kỹ năng tự học của HS nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy và học ở trường phổ thông là hết sức quan trọng [12, mục 2].

1.4. Phát triển năng lực tự học của HS 1.4.1. Sự cần thiết phát triển năng lực tự học của HS Đối với người học nói chung và đối với HS nói riêng thì tự học có vai trò rất quan trọng, tự học là chìa khóa tiến vào thế kỉ XXI, một thế kỉ với quan niệm học suốt đời, xã hội học tập. Tự học là phương châm cơ bản, là mục tiêu chiến lược của giáo dục Việt Nam nói riêng và của thế giới nói chung, nó có vai trò cụ thể như [3], [5], [9]: -Tự học đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng kiến thức và hiệu quả học tập.

-Tự học là nội lực của người học, đóng vai trò cốt lõi của hoạt động học.

-Tự học góp phần rèn luyện kĩ năng, cách học.

-Tự học có vai trò quan trọng trong việc rèn luyện tư duy.

-Tự học có vai trò to lớn trong sự sinh tồn của mỗi người.

Ngày nay nguồn cung cấp thông tin rất đa dạng và phong phú, từ sách, mạng internet, băng, đĩa CD… nên nếu có kĩ năng tự học tốt thì sẽ tận dụng được nguồn thông tin phong phú, đa dạng đó trong việc thu nhận khiến thức cho mỗi cá nhân.

Trong thời đại bùng nổ thông tin như hiện nay, tự học có vai trò quan trong hơn bao giờ hết, tự học là điều kiện quyết định sự thành công của mỗi người. Một triết gia đã GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

9

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

từng nói: “Anh đang tư duy nghĩa là anh đang tồn tại”. Vì thế con người muốn tồn tại đúng nghĩa thì phải tự học, tự học là tự cứu lấy mình.

1.4.2. Biện pháp phát triển năng lực tự học Ngoài những nội dung và phương pháp chung được trình bày ở mỗi môn học, mỗi đối tượng đều có những đặc thù riêng. Và với GV cũng vậy, cũng với những phương pháp giống nhau nhưng cách sử dụng của mỗi người ở những thời điểm cũng có sự khác nhau. Do vậy, việc tìm ra những cách thức dạy học phát triển năng lực tự của HS trong từng lĩnh vực là công việc rất có ý nghĩa. Tâm lí chung của đối tượng HS nói chung, HS trung học phổ thông nói riêng thì các em luôn có thói quen học theo sở thích, học tùy thuộc vào hứng thú. Từ đó ta thấy để phát triển năng lực tự học cho HS thì trước tiên người GV cần dạy cho HS cách tự học, cụ thể là người GV cần dạy cho HS các vấn đề như [3], [9]: a) Dạy cách lập kế hoạch học tập Trên cơ sở đề cương môn học, vào đầu mỗi phần GV cần hướng dẫn HS lập kế hoạch học tập sao cho kế hoạch đó phải ở trong tầm với của mình, phù hợp với điều kiện của mình. Tất nhiên có thể điều chỉnh khi điều kiện thay đổi. Quán triệt để HS hiểu rõ: mọi kế hoạch phải được xây dựng trên những mục tiêu cụ thể và hoàn toàn phấn đấu thực hiện được. Trong đó có sự phân biệt rõ việc chính, việc phụ, việc làm ngay và việc làm sau. Có như thế mới từng bước góp nhặt tri thức tích lũy kết quả học tập một cách bền vững. Việc sử dụng và tận dụng tốt thời gian cũng cần được đặt ra để không phải bị động trước khối lượng các môn học cũng như áp lực việc học. b) Dạy cách nghe giảng và ghi chép theo tinh thần tự học.

Nghe giảng và ghi chép là những kĩ năng mà ai cũng phải sử dụng trong quá trình học tập. Trình độ nghe và ghi chép của người học không giống nhau ở những môn học khác nhau. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình học tập. Tuy nhiên đây là vấn đề mà xưa nay chưa có ai nghiên cứu. Mỗi người đều phải tự mình rèn luyện thói quen ghi chép để có thể có được những thông tin cần thiết về môn học. Điều quan trọng trước tiên là GV cần truyền đạt cho HS những nguyên tắc chính của hoạt động nghe – ghi chép. Trong nhà trường THPT, các em thường mang lối học thụ động, quen tách việc nghe và ghi chép ra khỏi nhau, thậm chí nhiều HS chỉ chờ GV đọc mới có thể ghi chép được nội dung bài học nếu ngược lại thì đành bỏ trống vở khiến tâm lí bị GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

10

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

ức chế ảnh hưởng đến quá trình tiếp nhận kiến thức. Thực tế đó đòi hỏi người học phải tập trung tư tưởng cao độ để có khả năng lĩnh hội vấn đề một cách khoa học nhất. Phải rèn luyện để có khả năng huy động vốn từ, sử dụng tốc độ ghi chép nhanh bằng các hình thức viết tắt, gạch chân, tóm lược bằng sơ đồ hình vẽ những ý chính, các luận điểm quan trọng mà GV nhấn mạnh, lặp lại nhiều lần là điều vô cùng cần thiết. Ngoài ra, trong quá trình học tập trên lớp, nếu có vấn đề nào không hiểu cần đánh dấu để hỏi ngay sau khi GV ngừng giảng nhằm đào sâu kiến thức và tiết kiệm thời gian. Rất tiếc, trên thực tế đây là điểm yếu mà phần lớn HS không quan tâm rèn luyện để có được.

Muốn tạo điều kiện cho HS nghe giảng và ghi chép tốt, GV cần lưu ý: - Nội dung bài giảng phải mới mẻ, thiết thực, cần thiết có thể tạo ra những tình huống giả định yêu cầu HS suy nghĩ phản biện.

- Các câu hỏi, vấn đề đặt ra trong giờ giảng phải có sự chọn lọc kĩ lưỡng, tập trung vào trọng tâm bài học như một cách phát tín hiệu cho HS xác định nội dung chính.

- Đưa vào bài giảng những tình huống lí thú, những mẫu chuyện sinh động lấy từ thực tế có liên quan trực tiếp đến đời sống để gây sự chú ý cũng như tạo cảm giác hứng thú cho người học.

- Sau hoặc trong khi giảng bài có thể yêu cầu HS tự đặt ra những câu hỏi, tình huống sát với nội dung bài học để thay đổi không khí, tăng cường sự chú ý của cả lớp.

- Sự truyền cảm, mạch lạc trong lời giảng cũng là điều có ý nghĩa thu hút sự chú ý của người học.

Tất cả những công việc này muốn thực hiện tốt phải có sự phối hợp nhịp nhàng ăn ý của cả thầy và trò. Trong đó thầy đóng vai trò chủ đạo trong việc hướng dẫn tổ chức còn trò với tư cách là chủ thể tích cực chủ động sáng tạo cả trong lĩnh hội tri thức lẫn rèn luyện kĩ năng và bộc lộ quan điểm, thái độ [9]. c) Dạy cách học bài Vấn đề mấu chốt theo quan điểm của chúng tôi chính là dạy cách học bài. GV cần giới thiệu và hướng dẫn cho HS tự học theo mô hình các nấc thang nhận thức của Bloom. Tức là học cách phân tích, tổng hợp, học vận dụng tri thức vào từng tình huống thực tiễn, học nhận xét đánh giá, so sánh đối chiếu các kiến thức… Bên cạnh đó còn phải rèn luyện năng lực tư duy logic, tư duy trừu tượng, tư duy sáng tạo để tìm ra những hướng tiếp cận mới các vấn đề khoa học.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

11

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Việc đưa ra các tình huống vấn đề gắn với thực tiễn đời sống xã hội là ưu thế của việc học Vật lý. GV cần cho những tình huống sau mỗi bài, chương, mục và yêu cầu HS chuẩn bị trước. Sau đó tùy tình hình để cho từng cá nhân hay từng nhóm (cả lớp) thảo luận, giải quyết.

Một trong những hình thức giúp HS làm việc nhóm tốt nhất là tạo cơ hội cho các em diễn ngôn trực tiếp. Từ cách lấy dẫn chứng để chứng minh một vấn đề, giải thích, phản biện, nêu quan điểm ý tưởng hay thuyết trình, giới thiệu, tổng thuật một sự kiện, một vấn đề khoa học hoặc đơn giản chỉ là sự bày tỏ chính kiến trước một hiện tượng. Thông qua đó người dạy cũng có thể nắm được mức độ nhận thức của HS để có sự bổ sung điều chỉnh hợp lí, kịp thời. Đảm bảo chất lượng giờ giảng luôn được cải thiện theo hướng tích cực. d) Dạy cách nghiên cứu Trước hết là dạy cách xác định đề tài, chủ đề nghiên cứu sao cho phù hợp với sở trường năng lực của mình và yêu cầu của chuyên ngành đào tạo. Tiếp đến là dạy cách lựa chọn và tập hợp, phân loại thông tin và cách xử lí thông tin trong khuôn khổ thời gian cho phép. Trước tình hình thay đổi của đất nước việc xác định nguồn tài liệu, điều tra, thực nghiệm là một yêu cầu tương đối khó đối với người học. HS phải quan tâm tài liệu sẽ lấy từ nguồn nào, giới hạn phạm vi bao nhiêu, cách viện dẫn những thông tin ra sao cho chính xác, trích dẫn những vấn đề điển hình nào cho có tính thuyết phục… là những vấn đề cần được hướng dẫn kĩ lưỡng chu đáo từ phía GV. Cần hình thành và rèn luyện cho các em sớm có được kĩ năng ấy. Ngoài ra, việc tự kiểm tra đánh giá kết quả nghiên cứu trên cơ sở tranh thủ ý kiến của bạn bè thầy cô cũng đem lại lợi ích thiết dụng cho người nghiên cứu, nhất là những HS bước đầu làm quen với khoa học.

Bốn vấn đề cốt lõi nêu trên chỉ là những chỉ dẫn cần thiết, mang tính định hướng.

Còn việc vận dụng ra sao còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố: Sự cố gắng đầy ý chí nghị lực của người học, sự tận tâm và chu toàn của người dạy cùng những điều kiện khác.

1.5. Thí nghiệm trong dạy học Vật lý 1.5.1. Khái niệm Thí nghiệm Vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới [4].

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

12

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Các thí nghiệm Vật lý được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời những câu hỏi đã được đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết.

1.5.2. Phân loại Mỗi thí nghiệm Vật lý có 3 yếu tố cấu thành cần được xác định rõ đó là: đối tượng nghiệm cứu, phương tiện gây tác động và công cụ đo đạt thu nhận các kết quả của sự tác động [3], [4].

Các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ nhất định. Đầu tiên chúng ta có thể tìm thấy một quy luật sai và rồi chúng ta đưa ra quy luật đúng. Bây giờ, thí nghiệm có thể sai như thế nào? Đầu tiên, trong một phép thử: nếu điều gì đó sai do dụng cụ thí nghiệm, chúng ta không để ý đến nó. Nhưng những điều này dễ xác định, kiểm tra đi, kiểm tra lại, cho đến khi không còn một lỗi nhỏ. Vậy làm sao kết quả của thí nghiệm có thể sai được? chỉ vì sự thiếu chính xác của dụng cụ đo. Đảm bảo sự quan sát của các đại lượng biến đổi trong khi tiến hành thí nghiệm. Có thể làm lại các thí nghiệm nhiều lần và đảm bảo kết quả thu được tương đối giống nhau.

Tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau mà ta có thể phân thí nghiệm trong dạy học Vật lý thành nhiều loại khác nhau như [4]: a) Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên Là các thí nghiệm GV giới thiệu một cách tương đối nhanh với HS chủ yếu về mặt định tính các hiện tượng, quá trình và các quy luật nghiên cứu, cấu tạo và hoạt động của một vài dụng cụ và thiết bị kỹ thuật, những cái mà HS có thể cảm thụ được bằng tai và mắt.

Thí nghiệm biểu diễn được phân ra làm 3 loại:  Thí nghiệm mở đầu: Được GV sử dụng nhằm mục đích đề xuất vấn đề nghiên cứu.  Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng: GV sử dụng thí nghiệm này nhằm mục đích xây dựng hoặc chứng minh kiến thức mới.  Thí nghiệm củng cố: là thí nghiệm mà GV cho HS vận dụng kiến thức đã học để giải thích, dự đoán hiện tượng, qua đó nắm vững kiến thức đã học.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

13

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

b) Thí nghiệm HS (thí nghiệm do HS thực hiện) Là các thí nghiệm do chính HS tiến hành. Thí nghiệm do HS thực hiện được phân ra thành nhiều loại khác nhau như:  Thí nghiệm trực diện (đồng loạt của HS): là thí nghiệm do HS trực tiếp tiến hành đồng loạt chủ yếu là kiểm tra tính đúng đắn của các hệ quả lý thuyết. Giúp cho HS hoàn thiện kiến thức đã học, rèn luyện kỹ năng và thói quen khi sử dụng các dụng cụ.  Thí nghiệm thực hành Vật lý: thí nghiệm thực hành Vật lý cũng được dùng vào mục đích như thí nghiệm trực diện. Nhưng mức độ tự lực của HS ở đây cao hơn, HS áp dụng kiến thức vào những điều kiện mới. Tạo khả năng ôn tập kiến thức đã học ở mức độ cao hơn, làm quen với các yếu tố tự lực nghiên cứu thực nghiệm của HS, phát triển năng lực tự học, tự nghiên cứu của HS.  Các bài toán thực nghiệm: Nó cũng được xem như là một hình thức của thí nghiệm do HS thực hiện, Các bài toán thực nghiệm đòi hỏi phải tìm tòi bằng thực nghiệm tự lực những số liệu khởi đầu để giải quyết về mặt lý thuyết các bài toán đó và kiểm tra tiếp theo bằng thực nghiệm tính đúng đắn của kết quả thu được. Tạo điều kiện phát triển năng lực tự học và tự kiểm tra đánh giá cho HS.  Thí nghiệm ngoài giờ lên lớp: là thí nghiệm quan sát ở nhà, là một loại bài tập thực hiện tự lực các thí nghiệm đơn giản nhất.

Như vậy, theo hệ thống thí nghiệm nói trên, tất cả HS được làm quen dần với việc nghiên cứu các hiện tượng Vật lý với mục đích đã đề ra, làm quen dần với các thiết bị kỹ thuật và phương pháp làm việc với nó.

1.5.3. Vai trò của thí nghiệm trong phát triển năng lực tự học của HS Thí nghiệm Vật lý có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học như: đề xuất vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức kĩ năng mới, củng cố kiến thức, kĩ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS [10].

Thí nghiệm Vật lý có vai trò rất quan trọng trong việc phát triển và bồi dưỡng năng lực tự học của HS trong quá trình dạy học Vật lý. Trong mỗi giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học thì thí nghiệm được sử dụng với mục đích và vai trò khác nhau như trong các giai đoạn đề xuất vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức kĩ năng mới, củng cố kiến thức, kĩ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS thì mỗi giai đoạn thí nghiệm Vật lý sẽ có vai trò khác nhau.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

14

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Ở giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu, thí nghiệm Vật lý được sử dụng để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu. Đặc biệt có hiệu quả là việc sử dụng thí nghiệm Vật lý để tạo tình huống có vấn đề. Kết quả của những thí nghiệm được sử dụng trong giai đoạn này thường mâu thuẩn với kiến thức, kinh nghiệm có sẳn của HS, do đó tạo nhu cầu hứng thú tìm tòi kiến thức mới của HS. Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, thí nghiệm sẽ cung cấp một cách có hệ thống các cứ liệu thực nghiệm, để từ đó khái quát hóa quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới.

Trong giai đoạn củng cố kiến thức, kĩ năng của HS thí nghiệm Vật lý có vai trò không những kiểm tra kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo mà còn đánh giá khả năng tự lực, sáng tạo của HS trong quá trình thí nghiệm.

Theo quan điểm của lí luận nhận thức, thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức, là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức, và là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn.

Chúng ta biết rằng thí nghiệm thường có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tượng, quá trình Vật lý, định luật Vật lý,… nên HS thu nhận kiến thức có tính chính xác, tính khái quát, tính bền vững và tính vận dụng được. Do đó, góp phần nâng cao chất lượng kiến thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo về Vật lý cho HS. Cụ thể vai trò của thí nghiệm trong việc phát triển năng lực tự học cho HS là [4], [10], [12]: - Thí nghiệm là phương tiện rèn luyện cho HS kỹ năng lắp ráp, tiến hành thí nghiệm.

- Thí nghiệm là phương tiện rèn luyện cho HS kỹ năng thu thập thông tin, xử lí thông tin, xử lí số liệu.

- Thí nghiệm Vật lý là phương tiện rèn luyện cho học sinh kĩ năng vận dụng tri thức vào thực tiễn.

- Thí nghiệm Vật lý là phương tiện rèn luyện cho học sinh kĩ năng tự kiểm tra, đánh giá và tự điều chỉnh.

Bên cạnh đó, thí nghiệm được sử dụng để phát hiện và khắc phục các quan niệm sai lầm của HS. Bởi như chúng ta biết rằng, HS trước khi đến trường, trước giờ học đã có những hiểu biết, những quan niệm về các hiện tượng, khái niệm và quá trình Vật lý sắp được nghiên cứu trong giờ học. Song đa số những hiểu biết, quan niệm ấy đều sai lệch ra khỏi bản chất Vật lý hoặc nó không có đủ các cơ sở để hiểu những vấn đề sẽ nghiên cứu trong giờ học.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

15

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Đối với các thí nghiệm tự mình tiến hành, HS có nhiều cơ hội để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành góp phần vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. Qua quá trình làm việc tự lực với thí nghiệm của HS sẽ gợi sự hứng thú nhận thức, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ đặt ra và góp phần phát triển động lực quá trình học tập của HS. Tóm lại, thí nghiệm Vật lý giữ vai trò quan trọng trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông có tác dụng lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS. Vì vậy, dạy học Vật lý cần phải gắn với thí nghiệm Vật lý. Thí nghiệm Vật lý không chỉ là nguồn tri thức, là phương tiện có nhiều sức mạnh trong nghiên cứu Vật lý, là tiêu chuẩn chân lí của các kiến thức về thế giới tự nhiên mà còn tạo ra kích thích hứng thú, kích thích tính tích cực, tự giác và sáng tạo của HS đồng thời cũng là một phương pháp dạy học sát với thực tế giáo dục của Việt Nam: “Học đi đôi với hành, lí luận gắn với thực tiễn”.

1.5.4. Sử dụng thí nghiệm trong phát triển năng lực tự học của HS 1.5.4.1. Phát triển năng lực tự học của HS qua sự hổ trợ của thí nghiệm trực diện  Thông qua thí nghiệm trực diện HS có thể [4], [12, mục 3 và 4]: - Tự lắp ráp thí nghiệm Năng lực tự học của HS ở khả năng tự lắp ráp thí nghiệm được thể hiện ở các mức độ khác nhau như: + Mức độ 1: HS tự lắp ráp thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của GV, GV làm mẫu sau đó HS tiến hành lắp ráp thí nghiệm. + Mức độ 2: HS tự lắp ráp dưới sự hướng dẫn của GV nhưng GV không làm mẫu mà HS tự lắp ráp. + Mức độ 3: HS tự tìm hiểu và tự tiến hành lắp ráp thí nghiệm không có sự hướng dẫn của GV. - Tự tiến hành thí nghiệm Năng lực tự học của HS ở khả năng tự tiến hành thí nghiệm được thể hiện ở các mức độ khác nhau như: + Mức độ 1: HS tự tiến hành thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của GV, GV làm mẫu sau đó HS tiến hành thí nghiệm. + Mức độ 2: HS nghiên cứu tài liệu, tự tiến hành thí nghiệm.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

16

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Tự lực thu thập kết quả thí nghiệm, số liệu Năng lực tự học của HS ở khả năng tự lực thu thập kết quả thí nghiệm, số liệu được thể hiện ở các mức độ khác nhau như: + Mức độ 1: GV cho bảng số liệu, hướng dẫn HS phải quan sát cái gì để ghi kết quả thí nghiệm đúng, HS thu thập số liệu. + Mức độ 2: HS tự lực quan sát, ghi chép lại kết quả thí nghiệm, thông tin số liệu cần thiết.

- Tự lực xử lí số liệu, kết quả thí nghiệm Năng lực tự học của HS ở khả năng tự lực xử lí số liệu, kết quả thí nghiệm được thể hiện ở các mức độ khác nhau như: + Mức độ 1: HS xử lí số liệu, kết quả thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của GV. + Mức độ 2: HS tự lực xử lí số liệu, rút ra kết luận cần thiết.

1.5.4.2. Phát triển năng lực tự học của HS qua sự hổ trợ của thí nghiệm tự tạo  Thông qua thí nghiệm tự tạo HS có thể: - Tự đề xuất phương án Năng lực tự học của HS được thể hiện ở các mức độ khác nhau như: + Mức độ 1: HS tự đề xuất phương án dưới gợi ý của GV. + Mức độ 2: HS dựa vào các phương án mà GV đã đề xuất để chọn ra phương án tối ưu. + Mức độ 3: HS tự đề xuất nhiều phương án khác nhau, sau đó tự chọn ra phương án tối ưu nhất.

- Gia công dụng cụ: Năng lực tự học của HS được thể hiện ở các mức độ khác nhau như: + Mức độ 1: HS tự gia công các dụng cụ thô sơ, đơn giản. + Mức độ 2: HS tự gia công các dụng cụ phức tạp.

- Lắp ráp dụng cụ: Năng lực tự học của HS được thể hiện ở các mức độ khác nhau như: + Mức độ 1: HS lắp ráp dụng cụ dưới sự hướng dẫn của GV, GV làm mẫu. + Mức độ 2: HS lắp ráp dụng cụ dưới sự hướng dẫn của GV mà không có làm mẫu. + Mức độ 3: HS tự nghiên cứu tài liệu và lắp ráp dụng cụ.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

17

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Tiến hành thí nghiệm: Năng lực tự học của HS ở khả năng tự tiến hành thí nghiệm được thể hiện ở các mức độ khác nhau như: + Mức độ 1: HS tự tiến hành thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của GV, GV làm mẫu sau đó HS tiến hành thí nghiệm. + Mức độ 2: HS nghiên cứu tài liệu, tự tiến hành thí nghiệm.

- Tự lực xử lí số liệu, kết quả thí nghiệm Năng lực tự học của HS ở khả năng tự lực xử lí số liệu, kết quả thí nghiệm được thể hiện ở các mức độ khác nhau như: + Mức độ 1: HS xử lí số liệu, kết quả thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của GV. + Mức độ 2: HS tự lực xử lí số liệu, rút ra kết luận cần thiết.

1.6. Kết luận chương 1 Qua việc nghiên cứu và trình bày một cách có hệ thống những cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực tự học cho HS ở các trường THPT hiện nay thông qua việc sử dụng thí nghiệm, cụ thể là: - Làm rõ được các khái niệm năng lực, tự học, năng lực tự học, hệ thống các kĩ năng tự học trong dạy học Vật lý. Tự học là hoạt động độc lập chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo…, kinh nghiệm lịch sử xã hội loài người nói chung và của chính bản thân người học; đó là hoạt động nhận thức mang tính tích cực, chủ động, tự giác, phát huy cao độ vai trò của người học với sự hợp tác của thầy cô, bạn bè và các điều kiện học tập.

- Phân loại các thí nghiệm trong dạy học Vật lý.

- Trong quá trình dạy học Vật lý, thí nghiệm có vai trò rất quan trọng: thí nghiệm là phương tiện rèn luyện cho HS các kĩ năng như thu thập thông tin; xử lí thông tin; vận dụng tri thức vào thực tiễn; tự kiểm tra, đánh giá và tự điều chỉnh.

- Làm rõ được tác dụng của việc sử dụng thí nghiệm trong phát triển năng lực của HS.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

18

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Chương 2: SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH 2.1. Những kiến thức cơ bản của chương “cảm ứng điện từ” Vật Lý 11 2.1.1. Đặc điểm kiến thức cơ bản của chương “cảm ứng điện từ” Vật lý 11 Hiện tượng cảm ứng điện từ là một trong những hiện tượng cơ bản nhất của điện động lực học. Việc nghiên cứu hiện tượng này không đơn thuần là tìm hiểu một hiện tượng, mà còn để tích lũy vốn tri thức, đảm bảo việc hiểu sâu sắc những ứng dụng Vật lý của hiện tượng vào đời sống, kĩ thuật.

Trong hệ thống cấu trúc chương trình Vật lý: "Cảm ứng điện từ" là chương kết thúc phần điện học – điện từ học. Có thể nói, chương "Cảm ứng điện từ" là nhịp cầu nối giữa kiến thức về các hiện tượng điện từ đã nghiên cứu trước đó (dòng điện sinh ra từ trường, từ trường của một số dòng điện đơn giản) với những nội dung sẽ nghiên cứu (nguyên tắc sinh ra dòng điện xoay chiều; nguyên tắc hoạt động của máy phát điện một chiều và xoay chiều, máy biến thế, động cơ không đồng bộ ba pha…). HS có thể hiểu sâu sắc bản chất Vật lý của những ứng dụng kĩ thuật sẽ học ở lớp 12 khi mà họ hiểu được bản chất hiện tượng cảm ứng điện từ và những quy luật tri phối hiện tượng này. Do đó, chương này cung cấp cho HS một vốn hiểu biết cơ bản về những hiện tượng, khái niệm, định luật, ứng dụng liên quan giữa hai hiện tượng: “điện” và “từ” thường gặp trong đời sống, khoa học kĩ thuật.

Quá trình học tập các kiến thức ở chương này đòi hỏi và cho phép HS làm quen với các phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lý, đặc biệt là PPTN [3].

Cùng với tác dụng giúp HS nắm vững những hiện tượng, khái niệm, định luật và nguyên lí Vật lý của các ứng dụng, chương "Cảm ứng điện từ" còn là phương tiện để rèn luyện các kỹ năng thực hành, hoạt động trí óc và tay chân, qua đó mở rộng vốn hiểu biết cơ bản đồng thời phát huy năng lực sáng tạo của HS. 2.1.2. Cấu trúc chương “cảm ứng điện từ” Vật lý 11 Chương “cảm ứng điện từ” nằm cuối cùng trong phần Điện học- Điện từ học, các kiến thức của chương này được giải quyết nhờ vận dụng những kiến thức của chương Từ trường [6], [7].

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

19

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Nội dung chính của chương có thể trình bày theo sơ đồ: Từ thông - Là đại lượng đặc trưng cho số đường cảm ứng từ xuyên

qua diện tích S. - Biểu thức Φ = B.S.cosα

Hiện tượng cảm ứng điện từ - Là khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng.

Chiều dòng điệncảmứng Định luật Len - Xơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó.

Quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón cái choãi ra 900 hướng theo chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến 4 ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó.

Suất điện độngcảm ứng

Năng lượng từ trường

Định luật Faraday: Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch

Năng lượng của ống dây có dòng điện

ec = −

ec = Blv

w=

1 2 Li 2

1 w= 107B2 8π

Hiện tượng tựcảm

Một vài ứng dụng của dòng điện Fu-cô: bộ phanh điện từ trong công tơ điện, nung nóng kim loại…

Một vài tác hại của dòng điện Fu-cô: chống lại sự quay của các động cơ điện, làm nóng lõi sắt trong máy biến thế…

Định nghĩa Hiện

tượng tự cảm: là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra.

Biểu thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài đặt trong không khí:

L = 4π .10 −7 n 2V Biểu thức xác định suất điện động tự cảm:

e

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

Mật độ năng lượng từ trường

∆Φ ∆t

DòngđiệnFu-Cô

Định nghĩa dòng điện Fu-Cô: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khối vật dẫn khi nó chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian gọi là dòng điện Fu-cô.

Suất điện động trong 1 đoạn dây dẫn chuyển động:

20

tc

= −L

∆i ∆t

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Phân phối chương trình chương "Cảm ứng điện từ" ở lớp 11 THPT theo chương trình nâng cao Chương "Cảm ứng điện từ" gồm 8 tiết, bắt đầu từ tiết 58 đến tiết 65 trong chương trình Vật lý 11 nâng cao, trong đó có 6 tiết nghiên cứu kiến thức mới. Nội dung các tiết như sau [12, mục1 và 2]: Tiết trong STT

phân phối

Bài

chương trình 1

58

Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm

2

59

Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng

3

60

Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động

4

61

Bài tập

5

62

Dòng điện Fu – cô

6

63

Hiện tượng tự cảm

7

64

Năng lượng từ trường. Tổng kết chương

8

65

Bài tập về cảm ứng điện từ

2.1.3. Mục tiêu khi dạy học chương “cảm ứng điện từ” Vật lý 11  Về kiến thức cần nắm vững [6]: • Các khái niệm, đại lượng - Từ thông: Đại lượng đặc trưng cho số đường cảm ứng từ xuyên qua diện tích S đặt vuông góc với đường sức từ: Φ = B.S.cosα - Dòng điện cảm ứng: là dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch kín.

- Suất điện động cảm ứng: Là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín, ec = −

∆Φ . Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch ∆t

kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng.

- Suất điện động cảm ứng trong đoạn dây chuyển động trong từ trường: ec = Bvlsinθ .

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

21

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Dòng điện Fu-cô: Là dòng điện cảm ứng được sinh ra trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian.

- Hệ số tự cảm: Là hệ số tỉ lệ trong biểu thức Φ = Li - Suất điện động tự cảm: là suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm:

e

tc

= −L

∆i . ∆t

- Năng lượng từ trường: Năng lượng của ống dây khi có dòng điện i chạy qua 1 2

chính là năng lượng từ trường của ống dây đó: w = Li 2 . Năng lượng từ trường là một trong những tính chất cơ bản của từ trường.

- Mật độ năng lượng từ trường: w =

1 7 2 10 B .

8π

• Các hiện tượng, định luật, quy tắc [6], [12]: - Hiện tượng cảm ứng điện từ: là hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng.

- Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.

- Định luật Faraday: độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch: ec = −

∆Φ . ∆t

- Quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón cái choãi ra 900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó.

• Các ứng dụng - Đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường được ứng dụng chế tạo máy phát điện.

- Tác dụng của dòng Foucault, giải thích nguyên tắc hoạt động của phanh điện từ ở xe tải, công tơ điện dùng trong gia đình, giải thích nguyên nhân lõi sắt của máy biến thế có nhiều nhiều lá thép kỹ thuật có lớp sơn cách điện ghép với nhau.

- Giải thích nguyên nhân làm hư bóng đèn khi bật tắt công tắc điện liên tục.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

22

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

 Về kỹ năng: - Dự đoán được câu trả lời sơ bộ (nêu được giả thuyết) cho vấn đề nhận thức đã đưa ra.

- Tiến hành thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ và xử lí kết quả thí nghiệm thu được.

- Biết vận dụng các công thức từ thông, suất điện động cảm ứng, suất điện động tự cảm để giải bài tập cảm ứng điện từ trong các trường hợp khác nhau.

- Xác định được chiều dòng điện cảm ứng theo định luật Lenz và theo quy tắc bàn tay phải.

- Tính được suất điện động tự cảm trong ống dây khi dòng điện chạy qua nó có cường độ biến đổi đều theo thời gian.

- Tính được năng lượng từ trường trong ống dây.

- Kỹ năng giải thích ý nghĩa Vật lý các kết quả thu được.  Về thái độ, năng lực nhận thức: - Có hứng thú học Vật lý, tự động và tích cực tìm tòi kiến thức.

- Yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đối với những đóng góp của Vật lý học cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học. Đặc biệt công lao và tấm gương của nhà bác học Faraday.

- Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, tinh thần hợp tác trong việc học tập nói chung, tiến hành thí nghiệm nói riêng cũng như trong việc áp dụng các kết quả đạt được.

- Có ý thức vận dụng những hiểu biết Vật lý vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, bảo vệ và giữ gìn môi trường sống.  Phương pháp nhận thức đặc thù của khoa học Vật lý trong chương CƯĐT - Phương pháp nhận thức đặc thù của khoa học Vật lý trong chương này là phương pháp thực nghiệm [3].

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

23

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

2.2. Kiến thức một số bài cụ thể trong chương “cảm ứng điện từ” Vật lý 11 2.2.1. Bài 38.Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng Sơ đồ kiến thức bài và xây dựng tiến trình bài học [6], [7]. Đơn vị kiến thức 1: Khái niệm từ thông. Thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ.

Dòng điện sinh ra từ trường vậy từ trường có thể sinh ra dòng điện được không?

Thí nghiệm kiểm chứng

TN1: Chứng minh từ trường không sinh ra dòng điện, nhưng khi số đường sức từ qua ống dây thay đổi thì có dòng điện qua ống dây.

Phán đoán

TN2: Khi dịch chuyển con chạy, từ trường trong ống dây biến đổi, nghĩa là số đường sức từ trong ống dây biến đổi thì trong lòng ống dây xuất hiện dòng điện.

Hệ quả: 1. Mọi chuyểnđộng tương đối giữa nam châm và ống dây đều sinh ra dòng điện trong ống dây.

2. Khi không có chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây thì trong ống dây không có dòng điện.

Yêu cầu HS làm nhóm trả lời câu C1 SGK.

Khái niệm từ thông Công thức tính từ thông

Các đường sức từ xuyên qua diện tích S

Φ= BS cosα Yêu cầu HS chỉ ra công thức từ thông ứng với các trường hợp α khác nhau.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

24

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

 Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng.

Kết luận từ thí nghiệm 1 và 2: Dòng điện trong ống dây xuất hiện khi có sự thay đổi số đường sức từ xuyên tiết diện S của ốngdây.

Hệ quả: dòng điện trong ống dây xuất hiện khi có:

Đưa ra khái niệm: - Dòng điện cảm ứng.

- Suất điện động cảm ứng.

- Hiện tượng cảm ứng điện

1. Sự biến đổi B (hoặc i) 2. Sự biến đổi S

từ

Thí nghiệm kiểm chứng

1. Thay đổi i bằng cách thay đổi R hoặc số vòng dây của ống dây

2. Thay đổi B bằng cách di chuyển nam châm

3. Cho khung dây chuyển động trong từ trường

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

25

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Đơn vị kiến thức 2: Chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Len-xơ.

Dòng điện cảm ứng trong mạch có chiều như thế nào?

Sự xuất hiện dòng điện cảm ứng và số đường sức từ qua ống dây có mối quan hệ gì?

Thí nghiệm

-

Nam châm và ống dây chuyển động tương đối.

Thay đổi từ trường trong lòng ống dây.

TN1:Nam châm lại gần ống dây:

TN2:Nam châm ra xa ống dây.

TN3: Mở K.

TN4: Đóng K.

Φ↑

Φ↓

Φ↑

Φ↓

Bc ↑↑ B

Bc ↑↓ B

Bc ↑↑ B

Bc ↑↓ B

HS quan sát kim điện kế, vẽ chiều của dòng dòng điện trong ống dây và vận dụng các kiến thức: đường sức từ, quy tắc nắm tay phải, khái niệm từ thông… để tìm ra quy luật xác định chiều dòng điện cảm ứng.

Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng trong mạch kín phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

26

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Đơn vị kiến thức 3: Định luật Faraday về cảm ứng điện từ Định luật Faraday: Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch.

Suất điện động cảm ứng sinh ra dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào yếu tố nào?

Biểu thức tính suất điện động trong một mạch kín: ec = −

∆Φ ∆t

Dấu “_” biểu thị định luật Len-xơ.

Yêu cầu HS: xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong (C) khi tăng và giảm từ thông Φ qua mạch kín (C).

Phương tiện, thiết bị, đồ dùng dạy học cần thiết a. Thí nghiệm Theo SGK • Dụng cụ TN:

- Nguồn điện - Khóa K - Biến trở - Ống dây, vòng dây hay mạch kín (C).

- Điện kế G. - Nam châm SN. • Mục tiêu TN:

- Đơn vị kiến thức 1: Nêu trường hợp trong đó xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

- Đơn vị kiến thức 2: Chiều của dòng điện cảm ứng. Định luật Lenz: phát biểu được định luật Len-xơ.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

27

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

• Các bước tiếnhành TN:

- Đơn vị kiến thức 1: Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng.

Thí nghiệm như hình 38.1.a SKG: giữ nam châm đứng yên, ống dây chuyển động thì thấy kim điện kế lệch khỏi 0.

Thí nghiệm như hình 38.1.b SGK: giữ ống dây đứng yên, nam châm chuyển động thì thấy kim điện kế lệch khỏi 0.

Thí nghiệm như hình 38.2 SGK: cả vòng dây và ống dây đứng yên, điều chỉnh biến trở để thay đổi dòng điện i trong ống dây. Nghĩa là, từ trường trong ống dây thay đổi dẫn đến số đường sức từ trường qua vòng dây thay đổi. Kết quả: kim điện kế cũng lệch khỏi 0.

- Đơn vị kiến thức 2: Chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Len-xơ.

Thông qua nguồn điện một chiều, xác định mối quan hệ giữa chiều lệch của kim điện kế với chiều của dòng điện trong ống dây.

Thí nghiệm hình 38.5 a và b SGK, đưa nam châm lại gần hay ra xa ống dây thì thấy kim điện kế lệch sang trái hoặc phải, từ đó rút ra cách xác định chiều dòng điện cảm ứng trong ống dây. b. TN cải tiến (liên quan thực tế)

Với yêu cầu cần phá huy năng lực tự học đòi hỏi phải chuẩn bị cho HS những phương tiện hoạt động thích hợp. Ở đây là trang thiết bị thí nghiệm. Trong việc dạy học theo hướng đưa HS vào vị trí chủ thể hoạt động nhận thức, thí nghiệm đồng loạt có vai trò rất quan trọng, dần dần thay thế cho thí nghiệm biểu diễn của GV. Để thực hiện được loại thí nghiệm này, một trong những yêu cầu là sử dụngcàng nhiều càng tốt những dụng cụ, thiết bị, vật liệu dễ kiếm, quen thuộc với HS. Trong khi đó, nếu sử dụng bộ thí nghiệm như SGK đề xuất thì rất khó để HS tiến hành thí nghiệm đồng loạt.

Lí do là vì điện kế dùng để phát hiện dòng điện cảm ứng phải là điện kế rất nhạy. Mà dụng cụ càng chính xác càng dễ hư hỏng. Mặt khác, điện kế nhạy ở trường phổ thông chỉ có tủ rất ít, khó có thể đủ số lượng cung cấp cho HS làm thí nghiệm đồng loạt.

Trước những khó khăn đó, chúng tôi cải tiến bộ thí nghiệm bằng cách thay thế điện kế bằng bộ hệ thống đèn Led, vừa gọn nhẹ, vừa dễ kiếm lại có thể nhìn thấy ngay

chiều dòng điện cảm ứng theo chiều quấn của các đèn.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

28

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Như vậy, so với bộ thí nghiệm SGK đề xuất, bộ thí nghiệm cải tiến có ưu điểm gọn nhẹ, HS dễ kiếm, trực quan hơn, không những giúp phát hiện ra dòng điện cảm ứng còn nhận biết chiều của dòng cảm ứng qua mạch dễ dàng hơn, giúp tiết kiệm thời

gian, đơn giản việc dạy học. c. Chuẩn bị phương tiện, đồ dùng của HS và GV  Đối với HS:

-Chuẩn bị 8 bộ thí nghiệm theo yêu cầu, hướng dẫn của GV. -Thí nghiệm Ơ-xtét (học ở chương IV) cho biết điều gì? Có thể rút ra kết luận ngược lại được không?

-Ôn lại hiện tượng cảm ứng điện từ đã học ở lớp 9.  Đối với GV:

-Chuẩn bị giáo án.

-Thí nghiệm hình 38.2 sgk -Thí nghiệm ảo để dự phòng tránh trường hợp gặp sự cố.

-Các phiếu học tập, bảng phụ: + Bảng phụ bài 38 tiết 1.

Thí nghiệm 1: Đèn led

Kết luận

Chưa dịch chuyển nam châm Xoay nam châm vuống góc cuộn dây tại mọi vị trí khác nhau.

Xoay nam châm quanh trục vuông góc cuộn dây.

Thí nghiệm 2: Kim điện kế

Kết luận

Chưa dịch chuyển con chạy Dịch chuyển con chạy Đóng/ Ngắt nguồn điện GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

29

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

+ Các phiếu học tập Bài 38 tiết 1 Phiếu học tập số 1  Nêu vấn đề:

Cho nam châm chuyển động so với cuộn dây theo các cách khác nhau. Hãy tìm ra trường hợp nam châm chuyển động như thế nào sao với cuộn dây thì không có dòng điện?

- Từ trường có thể tạo ra dòng điện được không? Trong điều kiện nào?

1. Thí nghiệm: a) Phán đoán 1: (Giả thuyết 1) Thí nghiệm kiểm tra:...................................................................

Kết quả:....................................................................................... b) Phán đoán 2: (Giả thuyết 2) Thí nghiệm kiểm tra:...................................................................

Kết quả:...................................................................................... c) Phán đoán 3: (Giả thuyết 3) Thí nghiệm kiểm tra: ..................................................................

Kết quả: ......................................................................................

2. Học sinh tiến hành TN hiện tượng cảm ứng điện từ: a) Hiện tượng: ………………………………………………………….. b) Kết luận: ……………………………………………………………..

Phiếu học tập số 2  Hoàn thành câu C1 sgk:

Khi đóng, ngắt mạch điện trong thí nghiệm ở hình 38.2 thì kim điện kế lệch khỏi vị trí 0 không? Giải thích.

1. Tiến hành TN:

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

30

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

2. Hiện tượng: …………………………………………………………………..

3. Giải thích: ……………………………………………………………………

Phiếu học tập số 3  Cho biết dòng điện trong ống dây xuất hiện khi nào?

1. Trả lời: ……………………………………………………………………….

2. Tiến hành TN kiểm chứng: * Thay đổi dòng điện hoặc thay đổi điện trở R của cuộn dây:

* Thay đổi B bằng cách di chuyển nam châm:

* Cho khung dây chuyển động trong từ trường:

3. Hiện tượng: ………………………………………………………………….

4. Kết luận: ……………………………………………………………………... + Các phiếu học tập Bài 38 tiết 2 Phiếu học tập số 1  Chiều của dòng điện cảm ứng. Định luậtLenz

1. Tiến hành TN. 2. Quan sát hiện tượng, xác định chiều Bc:…………………………….………..........

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

31

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

.………………………………………………………………………………..........… ………………………………………………………………………………………...

3. Kết luận: ……………………………………………………………………………...

Phiếu học tập số 2  Hoàn thành câu C3, C4 sgk:

Câu C3: Ở TN hình 38.5a, nếu giữ thanh nam châm đứng yên và cho ống dây chuyển động lại gần thanh nam châm thì chiều dòng điện cảm ứng trong ông dây có thay đổi hay không? Giải thích.

1. HS tiến hành Thí nghiệm 2. Sử dụng quy tắc nắm tay phải xác định chiều ic 3. Kết luận: 4. Giải thích: Câu C4: Vẫn là TN ở hình 38.5a, nhưng bây giờ quay thanh nam châm để cực Nam của nam châm ở bên phải. Đưa thanh nam châm lại gần ống dây thì chiều dòng điện cảm ứng trong ống dây có thay đổi không? Giải thích.

1. HS tiến hành TN 2. Xác định chiều ic: 3. Kết luận: 4. Giải thích:

Phiếu học tập số 3  Xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong (C) khi tăng và giảm từ thông Φ qua mạch kín (C).

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

32

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

2.2.2. Bài 40: Dòng Điện Fu-Cô Sơ đồ kiến thức bài và xây dựng tiến trình bài học [6], [7] Đơn vị kiến thức 1: Khái niệm dòng điện Fu-cô.

Một khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Vậy khi từ thông biến thiên gửi qua một khối vật dẫn có làm xuất hiện dòng điện cảm ứng hay không?

Thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết:

Có từ trường

Giả thuyết: Có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khối vật dẫn.

không có từ trường

Kết luận: Dòng điện Fu-cô là dòng điện cảm ứng được sinh ra trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian.

Yêu cầu HS: giải thích tại sao con lắc xẻ rãnh dao động lâu hơn trong thí nghiệm sau:

Hệ quả: - Mọi tấm kim loại dao động trong từ trường thì dòng điện cảm ứng xuất hiện trong nó sẽ cản trở sự dao động của nó.

- Mọi tấm kim loại dao động không có từ trường tác dụng thì không có dòng điện cảm ứng xuất hiện, sự dao động không bị cản trở.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

33

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Đơn vị kiến thức 2: Đặt tính và tính chất của dòng điện Fu-cô. Đặc tính căn bản của dòng điện Fu-cô là tính chất xoáy trong khối vật dẫn.

Tính chất của dòng điện Fu-cô

Gây ra lực hãm điện từ trong mỗi khối kim loại chuyển động trong từ trường.

Gây ra hiện tượng tỏa nhiệt: khối kim loại đặt trong từ trường biến thiên hoặc chuyển động trong từ trường sẽ nóng lên.

Đơn vị kiến thức 3: Tác dụng của dòng điện Fu-cô.

Dòng điện Fu-cô có lợi hay có hại?

Có hại:

Có lợi:-Tác dụng gây ra lực hãm của dòng Fu-cô ứng dụng trong công tơ điện.

- Tác dụng gây ra lực hãm của dòng

Fu-cô: trong động cơ điện nó chống lại sự quay của động cơ làm giảm công suất động cơ.

- Tác dụng nhiệt của dòng Fu-cô: trong máy biến thế dòng Fu-cô làm lõi sắt bị nóng dẫn đến hư hỏng mấy biến thế.

Hình 40.3: đĩa kim loại trong công tơ điện -Tác dụng nhiệt của dòng Fu-cô ứng dụng trong bếp điện từ:

Hình 40.4: lõi của máy biến thế.

- Khắc phục: Thay lõi sắt bằng những lá thép silic mỏng ghép cách điện.

Những lá thép mỏng được đặt song song với đường sức từ.

+ Bếp: làm cho dòng điện xoay chiều chạy vào. +Nồi:làm bằng kim loại đặt trongbếp, khi từ trường biến đổi của bếp làm xuất hiện dòng Fu-cô trong nồi làm nóng nồi.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

34

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Phương tiện, thiết bị, đồ dùng dạy học cần thiết a. Thí nghiệm Theo SGK • Dụng cụ TN:

- Nam châm SN hình chữ U. - Thanh treo T. - Tấm kim loại liền khối xẻ rãnh và không xẻ rãnh bằng đồng hoặc nhôm.

- Biến thế nguồn điện 220V/6V - 12V. - Dây dẫn.

- Đồng hồ bấm giây.

- Nhiệt kế đo nhiệt độ tấm kim loại.

• Mục tiêu TN:

- Đơn vị kiến thức 1: Nêu trường hợp trong đó xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khối vật dẫn. Rút ra được khái niệm dòng điện Fu-cô.

- Đơn vị kiến thức 3: Rút ra được tác dụng của dòng Fu-cô: về mặt có lợi và có hại.

• Tiến hành TN:

- Đơn vị kiến thức 1: Cho tấm kim loại dao động trong trên giá treo T đặt ở không khí. Quan sát sự dao động của tấm kim loại.

Cho tấm kim loại dao động trong từ trường của nam châm. Quan sát sự dao động của tấm kim loại và nhận xét.

- Đơn vị kiến thức 3: Cho tấm kim loại dao động trong từ trường của nam châm. Quan sát sự dao động của tấm kim loại. Sau đó, thay tấm kim loại không xẻ rãnh bằng tấm kim loại xẻ

rãnh và cho tấm kim loại dao động trong từ trường đó. Quan sát sự dao động của tấm kim loại xẻ rãnh và nhận xét. b. TN cải tiến (liên quan thực tế)

Trong SGK đề xuất bộ thí nghiệm ở hình 40.1 dùng nam châm vĩnh cửu chữ U. Tuy nhiên những nam châm vĩnh cửu chữ U hiện có tại trường phổ thông có từ trường rất yếu. Khi tiến hành lắp ráp thí nghiệm thử như ở hình 40.1 SGK thì hai tấm kim loại liền khối và có xẻ rãnh dao động tương đương nhau (tắt gần như cùng lúc). Nghĩa là hiện tượng quan sát được không thấy rõ dòng điện Fu-cô.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

35

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Bộ thí nghiệm thường dùng ở nhà trường hiện nay người ta thay nam châm vĩnh cửu bằng nam châm điện. Bộ thiết bị được cấu tạo để có thể thực hiện được nhiều thí nghiệm nên thực ra bộ thí nghiệm này khá nặng và phức tạp (TN4). Nếu muốn cho HS làm thí nghiệm đồng loạt trong khi xây dựng kiến thức mới thì gặp khó khăn về dụng cụ thí nghiệm còn hạn chế.

Trước tình hình trên ta có thể sử dụng thí nghiệm đơn giản cho bài Dòng điện Fu-cô như sau: Thay nam châm vĩnh cửu hình chữ U bằng hai nam châm vĩnh cửu SN hình chữ I đặt cách nhau 1 - 1,5cm sao cho hai cực khác tên đối diện nhau. Cho hai con lắc bằng kim loại như nhôm (một con lắc nhôm liền khối, một con lắc nhôm có xẻ rãnh) dao động trong khoảng giữa hai nam châm.

c. Chuẩn bị phương tiện, đồ dùng của HS và GV  Đối với HS:

- Ôn lại các kiến thức về “Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động” và ôn lại về máy biến thế đã học ở trung học cơ sở.

- Đọc trước bài: ‘‘Dòng Điện Fu-cô”.  Đối với GV:

- Chuẩn bị giáo án.

- Thí nghiệm ảo để dự phòng tránh trường hợp gặp sự cố.

- Các bộ dụng cụ thí nghiệm hình 40.1 trang 194 và thí nghiệm cải tiến về dòng điện Fu-cô.

- Một số hình ảnh minh họa dòng Fu-cô có lợi và có hại để trình chiếu.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

36

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Các phiếu học tập, bảng phụ: + Bảng phụ: TN dòng điện Fu-cô Con lắc dao động

So sánh

Khi Chưa có từ trường Khi có từ trường Kết luận + Các phiếu học tập: Phiếu học tập số 1  Hãy đề xuất phương án làm cách nào để từ thông qua khối vật dẫn biến thiên.

Nếu khối vật dẫn chuyển động trongtừ trường thì dòng điện cảm ứng có tácdụng gì? Kết quả như thế nào?

1. Tiến hành TN kiểm chứng đề xuất trên: 2. Hiện tượng: 3. So sánh các hiện tượng: 4. Giải thích hiện tượng: Phiếu học tập số 2  Thảo luận nhóm và nêu ra những tác dụng có lợi và có hại của dòng điện Fu-cô. Đề xuất phương pháp khắc phục những mặt hại do dòng Fu-cô gây ra.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

37

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

2.2.3. Bài 41: Hiện Tượng Tự Cảm Sơ đồ kiến thức bài và xây dựng tiến trình bài học [6], [7] Đơn vị kiến thức 1: Tìm hiểu hiện tượng tự cảm.

Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng khi có từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng ic.

Hiện tượng tự cảm

Là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch khi có sự biến thiên từ thông qua mạch điện do chính sự biến đổi dòng điện trong mạch gây ra.

Khi dòng điện biến thiên sẽ sinh ra xung quanh nó một từ trường.

Thí nghiệm kiểm chứng

1. Đóng khóa K. Yêu cầu HS giải thích hiện tượng quan sát được ở hai thí nghiệm.

2. Ngắt khóa K.

Hệ quả:

Nếu đóng hoặc ngắt khóa K của mạch điện thì cường độ dòng điện trong mạch thay đổi, lúc này trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng ic.

- Khi đóng i mạch tăng,

K:

ic ↑↓ i .

- Khi Ngắt K: i mạch giảm, ic ↑↑ i .

Kết Luận:

Nếu dòng điện qua một mạch kín biến thiên thì trong thời gian dòng điện biến thiên trong mạch sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng ta gọi là hiện tượng tự cảm.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

Yêu cầu HS vận dụng giải thích:

Giải thích nguyên nhân các dụng cụ sử dụng trong nhà dể bị hư hỏng khi ngắt mạch điện hơn là khi đóng mạch điện.

38

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Đơn vị kiến thức 2: Suất điện động tự cảm.

Dòng điện i của mạch tạo ra cho mạch một từ thông Φ được gọi là từ thông riêng của mạch:

Với ống dây dài đặt trong không khí thì: L = 4π .10 −7.n 2 .V

V là thể tích của ống dây.

Φ = Li

n là số vòng dây trên một đơn vị chiều dài của ống dây.

L gọi là độ tự cảm. (H)

Suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm.

etc = − L

∆i ∆t

Phương tiện, thiết bị, đồ dùng dạy học cần thiết a. Thí nghiệm Theo SGK • Dụng cụ TN:

- 1 bảng thí nghiệm được bố trí như hình vẽ gồm: biến trở R; bóng đèn Đ1, Đ2 và bóng đèn Ne, cuộn cảm L, khóa K1, K2, K3, K. - Giá đỡ.

- Dây dẫn - Nguồn điện (6V).

• Mục tiêu TN:

- Đơn vị kiến thức 1: Tìm hiểu về hiện tượng tự cảm khi đóng và ngắt mạch điện. Rút ra được khái niệm hiện tượng tự cảm.

- Đơn vị kiến thức 2: lập luận và rút ra được biểu thức suất điện động tự cảm.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

39

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

• Tiến hành TN:

- Đơn vị kiến thức 1: + Tiến hành thí nghiệm hiện tượng tự cảm khi đóng mạch điện.

Nối mạch điện ở hình với nguồn điện 6V. Đóng khóa K1 và K2. Đóng khóa K điều chỉnh biến trở R để độ sáng của Đ1 và Đ2 là như nhau và

ngắt khóa K. Đóng khóa K và quan sát sự sáng lên của 2 bóng đèn Đ1 và Đ2. Đưa ra nhận xét

hiện tượng và giải thích + Tiến hành thí nghiệm hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch điện.

Tiếp tục thí nghiệm trên và ngắt khóa K2, đóng khóa K1 và K3. Khóa K vẫn đóng để bóng đèn Đ1 sáng lên.

Ngắt khóa K và quan sát hiện tượng xảy ra ở bóng đèn Ne. Đưa ra nhận xét hiện tượng và giải thích. b. TN cải tiến (liên quan thực tế)

Với hai thí nghiệm kiểm tra hiện tượng tự cảm khi đóng mạch và hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch thì thí nghiệm ở trường THPT hiện nay khá đầy đủ và tiến hành cho ra hiện tượng rõ ràng, tuy nhiên do hạn chế về số lượng dụng cụ nên sẽ không tiện trong việc HS tiến hành thí nghiệm đồng bộ. Thay vào đó chúng ta có thể sử dụng cái phần mềm để tiến hành thí nghiệm ảo như Phet, crocodile physics 605,… c. Chuẩn bị phương tiện, đồ dùng của HS và GV  Đối với HS: - Ôn lại các kiến thức về “Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm

ứng” vàÔn lại các kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ đã học cấp II. - Đọc trước bài: ‘‘Hiện tượng tự cảm”.  Đối với GV: - Chuẩn bị tốt giáo án.

- Các bộ dụng cụ thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng và ngắt mạch điện.

- Một số hình ảnh minh họa liên quan về hiện tượng tự cảm trong cuộc sống

(phụ lục 1).

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

40

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Các phiếu học tập, bảng phụ: + Bảng phụ: TN hiện tượng tự cảm khi đóng mạch:

TN hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch:

+ Các phiếu học tập: Phiếu học tập số 1  Tiến hành TN chứng minh khi dòng điện trong mạch biến thiên theo thời gian

thì trong mạch đó xuất hiện dòng điện cảm ứng.

1. Tiến hành TN tự cảm khi đóng, ngắt mạch điện 2. Hiện tượng: + Khi đóng mạch: + Khi ngắt mạch: 3. Giải thích hiện tượng: + Khi đóng mạch: + Khi ngắt mạch: Phiếu học tập số 2 Bài tập nhanh: Vận dụng hiện tượng tự cảm giải thích nguyên nhân các dụng

cụ, thiết bị điện ta sử dụng trong nhà dể bị hư hỏng khi ngắt mạch điện hơn là khi đóng mạch điện.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

41

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

2.3. Sử dụng thí nghiệm vào dạy học 2.3.1. Quy trình tiến hành thí nghiệm

2.3.1.1. Thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ Thí nghệm 1 (hình 23.3 SGK/ T143)  Dụng cụ:

- Nam châm SN. - Mạch kín (C), ống dây hay cuộn dây.

- Điện kế G (dùng xác định chiều và cường độ dòng điện).  Tiến hành thí nghiệm:

- Cho nam châm dịch chuyển lại gần và dịch chuyển ra xa (C), quan sát kim điện kế và đưa ra kết luận về chiều của i.

Kết luận: Khi nam châm SN dịch chuyển lại gần (C) thì kim điện kế G lệch đi,

chứng tỏ trong (C) xuất hiện dòng điện i chạy theo chiều ngược với chiều dương đã chọn.

Khi nam châm SN dịch chuyển ra xa (C) thì kim điện kế G lệch đi, chỉ một dòng điện i trong (C) nhưng theo chiều ngược lại với chiều khi đưa nam châm SN lại gần.

Thí nghệm 2  Dụng cụ:

- Nguồn điện - Khóa K - Biến trở - Ống dây, vòng dây hay mạch kín (C).

- Điện kế G.  Tiến hành thí nghiệm:

- Bố trí thí nghiệm theo sơ đồ 38.2.

- Đóng khóa K - Dịch chuyển con chạy và quan sát kim điện kế G. Kết Luận:Khi dịch chuyển con chạy, thì kim điện kế G lệch khỏi vị trí 0. Điều

này chứng tỏ khi ta di chuyển con chạy, thì từ trường trong ống dây biến đổi. Điều đó cũng có nghĩa là khi đó số đường sức từ xuyên qua vòng dây biến đổi thì trong vòng dây xuất hiện dòng điện.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

42

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

2.3.1.2. Thí nghệm dòng điện FU – CÔ Thí nghệm 3  Dụng cụ:

- Nam châm SN hình chữ U. - Thanh treo T. - Tấm kim loại liền khối xẻ rãnh và không xẻ rãnh bằng đồng hoặc nhôm.  Tiến hành thí nghiệm:

- Bố trí thí nghiệm như hình vẽ.

- Cho tấm kim loại dao động trong từ trường của nam châm. Quan sát sự dao động của tấm kim loại và nhận xét.

Kết luận: Khi tấm kim loại dao động trong từ trường của nam châm thì nó sẽ

dừng lại khá nhanh. Điều này chứng tỏ, trong tấm kim loại đã sinh ra dòng điện cảm ứng. Theo định luật Len-xơ, dòng điện cảm ứng trong tấm kim loại có tác dụng chống

lại sự chuyển động của tấm kim loại trong từ trường. Vì vậy tấm kim loại nhanh chóng dừng lại.

Thí nghệm 4  Dụng cụ:

- Nam châm điện.

- Con lắc có tấm kim loại xẻ rãnh và không xẻ rãnh, giá đỡ con lắc.

- Biến thế nguồn điện 220V/6 - 12V. - Dây dẫn.  Tiến hành thí nghiệm:

- Lắp ráp thí nghiệm như hình vẽ và cấp điện để tạo thành một nam châm điện (tự chọn số vòng dây và điện áp).

- Chưa đóng mạch điện, lắp con lắc không xẻ rãnh, đưa nó ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả. Quan sát sự dao động của con lắc và nhận xét.

- Làm như trên nhưng khi con lắc dao động thì đóng mạch điện. Quan sát và nhận xét.

- Thay con lắc không xẻ rãnh bằng con lắc xẻ rãnh, cho con lắc dao động đồng thời đóng mạch điện. Quan sát sự dao động của con lắc và nhận xét.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

43

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- So sánh hiện tượng, những quan sát được trong cả ba trường hợp trên rồi chỉ ra nguyên nhân của sự khác nhau đó và giải thích vì sao lại có hiện tượng như vậy? Từ đó nói rõ những mặt lợi và hại của dòng Fu-cô.

Kết luận:

- Chưa đóng mạch điện, đối với lắp con lắc không xẻ rãnh, đưa nó ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả thì ta thấy nó dao động một hồi rồi dừng lại.

- Khi đóng mạch điện, đối với lắp con lắc không xẻ rãnh thì nó dao động và sau đó dừng lại khá nhanh.

- Khi đóng mạch điện, đối với lắp con lắc có xẻ rãnh thì nó sẽ dao động được lâu hơn.

- Những hiện tượng xảy ra ở 3 trường hợp trên là do có sự suất hiện của dòng điện cảm ứng trong tấm kim loại khi nó chuyển động trong từ trường của nam châm điện (dòng điện cảm ứng lúc này chính là dòng điện Fu-cô). Mà dòng điện Fu-cô có

tính chất xoáy, nghĩa là các đường dòng của dòng Fu-cô là các đường cong kín trong khối vật dẫn. Vì vậy khi thay tấm kim loại không xẻ bằng tấm kim loại có xẻ rãnh thì thấy tấm kim loại có xẻ rãnh dao động lâu hơn, vì khi đó điện trở của tấm kim loại đối với dòng Fu-cô tăng, làm cho cường độ dòng Fu-cô giảm.

- Qua đó ta có thể thấy dòng Fu-cô có lợi cho việc giảm chuyển động, cụ thể là tạo ra lực hãm trong một số trường hợp cầ thiết như thắng xe. Bên cạnh đó nó cũng có khả năng tạo ra lực hãm trong một số trường hợp sẽ là bất lợi như làm giảm công suất hoạt động của 1 số động cơ.

2.3.1.3. Thí nghiệm hiện tượng tự cảm khi đóng mạch Thí nghệm 5  Dụng cụ:

- 1 bảng thí nghiệm được bố trí như hình vẽ gồm: biến trở R; bóng đèn Đ1, Đ2 và bóng đèn Ne, cuộn cảm L, khóa K1, K2, K3, K. - Nguồn điện (6V).  Tiến hành thí nghiệm:

- Mắc mạch như hình vẽ.

- Nối mạch điện bên với nguồn điện 6V. GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

44

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Đóng khóa K1 và K2.

- Đóng khóa K điều chỉnh biến trở R để độ sáng của Đ1 và Đ2 là như nhau và ngắt khóa K. - Đóng khóa K và quan sát sự sáng lên của 2 bóng đèn Đ1 và Đ2. Đưa ra nhận xét hiện tượng và giải thích.

Kết luận:

- Khi đóng khóa K ta nhận thấy bóng đèn Đ2 sáng lên ngay, còn Đ1 sáng lên từ từ.

- Giải thích: khi đóng khóa K, dòng điện trong cả hai nhánh đều tăng (tức lúc đầu i = 0, sau đó i # 0). Riêng nhánh có đèn Đ1 khi dòng điện tăng làm cho từ thông

qua ống dây biến đổi, vì vậy xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây. Dòng điện cảm ứng có tác dụng chống lại nguyên nhân đã gây ra nó, nên dòng điện trong nhánh đèn Đ1 không tăng lên nhanh chóng. Vì vậy Đ1 sáng lên từ từ sau Đ2.

2.3.1.4. Thí nghiệm hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch Thí nghệm 6  Dụng cụ:

- 1 bảng thí nghiệm được bố trí như hình vẽ gồm: biến trở R; bóng đèn Đ1, Đ2 và bóng đèn Ne, cuộn cảm L, khóa K1, K2, K3, K. - Nguồn điện (6V).  Tiến hành thí nghiệm:

- Mắc mạch như hình vẽ.

- Nối mạch điện bên với nguồn điện 6V. - Ngắt khóa K2, đóng khóa K1 và K3.

- Đóng khóa K để bóng đèn Đ1 sáng lên.

- Ngắt khóa K và quan sát hiện tượng xảy ra ở bóng đèn Ne. Đưa ra nhận xét hiện tượng và giải thích.

Kết luận:

- Khi ngắt khóa K ta nhận thấy bóng đèn Đ1 tắt ngay, còn bóng đèn Ne thì lóe sáng lên rồi sau đó mới tắt.

- Giải thích: khi ngắt khóa K, dòng điện trong cả hai nhánh đều giảm (tức lúc đầu i # 0, sau đó i = 0). khi dòng điện giảm làm cho từ thông qua ống dây biến đổi, vì

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

45

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

vậy xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây. Theo định luật Len-xơ dòng điện cảm ứng có tác dụng chống lại nguyên nhân đã gây ra nó, nghĩa là lúc này dòng điện cảm ứng có chiều cùng với chiều dòng điện do nguồn gây ra, dòng điện này đi qua bóng đèn. Kết quả bóng đèn Đ1 tắt ngay, còn bóng đèn Ne thì lóe sáng lên rồi sau đó mới tắt.

2.4. Kết luận chương 2 Ở chương này, tôi đã tìm hiểu về đặc điểm của chương “Cảm ứng điện từ” theo

chương trình nâng cao và chương trình cơ bản, và đã xây dựng được cấu trúc logic nội dung các kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” theo SGK Vật lý 11 nâng cao. Sau đó, tôi đi sâu tìm hiểu kiến thức của các bài như: “Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng”, “Dòng điện Fu – cô”, “Hiện tượng tự cảm”.

Trong các bài “Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng”, tôi đã đi phân tích kiến thức trọng tâm của bài như đối với bài “Hiện tượng cảm ứng điện từ.

Suất điện động cảm ứng” có 2 phần kiến thức là“Khái niệm từ thông và hiện tượng cảm ứng điện từ”, “Chiều dòng điện cảm ứng điện từ. Định luật Lenz”đều sử dụng thí nghiệm để rút ra kiến thức. Trong bài “Dòng điện Fu–cô” có 1 phần kiến thức là “dòng điện Fu-cô”cũng được rút ra bằng thí nghiệm. Trong bài “Hiện tượng tự cảm” có phần kiến thức là“ Hiện tượng tự cảm” được kiểm chứng bằng thí nghiệm. Trong tiến trình phân tích kiến thức của mỗi bài, tôi đã đưa ra những bài toán, những vấn đề gợi mở để đưa HS vào những tình huống cần phát huy tính tích cực, tự lực, rèn luyện năng lực

sáng tạo. Bên cạnh đó, tôi cũng dự kiến những dụng cụ và tiến trình thí nghiệm mà HS cần phải làm để rút ra kiến thức của bài học.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

46

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Chương 3: THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 VỚI VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM 3.1. Giáo án 1 Bài 38: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG. I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức

- Mô tả được thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ và nêu được mối quan hệ giữa từ trường và dòng điện.

- Viết được công thức tính từ thông qua một diện tích và nêu được đơn vị đo từ thông và các cách làm biến đổi từ thông.

- Phát biểu được khái niệm dòng điện cảm ứng, suất điện động cảm ứng, từ đó rút ra được hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Từ hiện tượng cảm ứng điện từ, đề xuất vấn đề cần nghiên cứu tiếp theo như: o Đề xuất được giả thuyết về chiều của dòng điện cảm ứng. o Đề xuất được phương án thí nghiệm để xác định chiều của dòng điện cảm.

- Tự lực phát biểu được định luật Len-xơ.

- Tham gia trả lời được các câu hỏi trong SGK - Nêu được điều kiện để từ thông biến thiên.

- Phát biểu được định luật Len-xơ theo các cách khác nhau.

- Phát biểu được định luật Faraday.

2. Kĩ năng

- Quan sát kỹ thí nghiệm để đưa ra nhận xét và kết luận.

- Phân biệt được hiện tượng cảm ứng điện từ, dòng điện cảm ứng, suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín.

- Phát huy năng lực tự học của HS ở mức độ: đề xuất phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm để xuất hiện dòng điện cảm ứng theo các cách khác nhau để xây dựng định luật Lenz; HS có kỹ năng chuẩn bị thí nghiệm tự tạo: gia cộng dụng cụ ở mức độ đơn giản.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

47

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Xử lí kết quả của các thí nghiệm để rút ra được quy luật tổng quát.

- Vận dụng định luật Len-xơ để xác định chiều dòng điện cảm ứng trong những trường hợp cụ thể.

- Vận dụng định luật Faraday để xác định suất điện động cảm ứng, tốc độ biến thiên từ thông qua các mạch điện kín.

- Vận dụng kết hợp các công thức tính từ thông, định luật Len-xơ, định luật Faraday để giải một số bài tập tổng hợp.

3. Thái độ

- Hứng thú trong công việc tìm hiểu kiến thức mới.

- Chăm chú nghe giảng và xây dựng bài tốt.

- Thái độ hợp tác với bạn, với GV khi làm việc nhóm.

- Rèn luyện tính tích cực, thái độ trung thực khi làm việc.

- Rèn luyện thái độ khách quan, trung thực, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, tinh thần hợp tác khi tiến hành thí nghiệm, xử lí các kết quả thí nghiệm.

- Có ý thức tự học, tự tìm tòi kiến thức mới.

II. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Chuẩn bị tốt giáo án.

- Các bộ dụng cụ thí nghiệm 1 và 2 trang 184 và thí nghiệm cải tiến.

- Video các thí nghiệm 1 và 2 trang 184/SGK. - Phiếu học tập.

- Gói câu hỏi phù hợp với kiến thức của HS, phương pháp dạy học giúp tăng

tính tự học của HS. 2. Học sinh - Chuẩn bị thí nghiệm tự tạo.

- Ôn lại các kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ đã học cấp II. - Đọc trước bài: ‘‘Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng”.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

48

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

III. Tiến trình dạy học Bài 38: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG( TIẾT 1 )

Hoạt động 1:(20 phút) Nêu vấn đề cần nghiên cứu: Dòng điện sinh ra từ trường

vậy từ trường có thể sinh ra dòng điện được không?

HOẠT ĐỘNG CỦA GV

HOẠT ĐỘNG CỦA HS

-Thí nghiệm Ơ-xtét cho biết dòng điện -HS suy luận theo cá nhân và đưa ra phán sinh ra từ trường. Vậy ta có thể suy đoán. ngược lại là từ trường sinh ra dòng điện được hay không?

- Yêu cầu HS hoạt động nhóm nêu ra - HS thảo luận nhóm và nêu phương án phương án thí nghiệm kiểm tra phán đoán của mình. Sau đó, tiến hành làm thí trên và tiến hành thí nghiệm (TN1 thí nghiệm kiểm chứng (TN1) dựa theo gợi ý nghiệm cải tiến), hoàn thành phiếu học của GV. tập số 1.

+ Gợi ý: Phát cho mỗi nhóm HS 1 thanh nam châm và 1 cuộn dây dẫn có mắc bóng đèn led để phát hiện dòng điện.

Hướng dẫn các nhóm làm các bước như: Để nam châm ở các vị trí khác nhauxung quanh cuộn dây.

Cho nam châm chuyển động so với cuộn dây theo các cách khác nhau. Hãy tìm ra trường hợp nam châm chuyển động như thế nào sao với cuộn dây thì không có dòng điện?

Từ trường có thể tạo ra dòng điện được - Sau khi các nhóm tiến hành thí nghiệm, GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

49

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

không? Trong điều kiện nào?

mỗi nhóm cử đại diện trình bày kết quả trước lớp: từ trường không tạo ra được dòng điện. Một số trường hợp từ trường có thể sinh ra dòng điện. Và khi nam châm quay xung quanh một trục trùng với trục của cuộn dây thì không có dòng điện xuấthiện. Điều kiện cụ thể để từ

trường tạo ra dòng điện thì chưa xác định được.

-Nhận xét câu trả lời HS. Qua thí nghiệm -HS lắng nghe. trên ta chưa biết trong điều kiện nào thì từ trường mới sinh ra dòng điện. Vậy chúng ta cùng tiến hành thí nghiệm 2 ( TN hình 38.2 SGK).

- GV giới thiệu dụng cụ thí nghiệm Hình -HS tiến hành thí nghiệm và thảo luận trả 38.2, gồm:1 mạch điện có: 1 ống dây lời các câu hỏi của GV trong phiếu học được lồng trong vòng dây có kim điện kế, tập 1: ống dây được nối với con chạy và nguồn.

+ Khi chưa dịch chuyển con chạy thì kim + Kim điện kế không dịch chuyển. điện kế như thế nào?

+GV cho HS dự đoán kim điện kế có thay + Khi dịch chuyển con chạy, kim điện kế đổi không nếu dịch chuyển con chạy?

bị lệch khỏi vạch 0.

-Khi con chạy dịch chuyển làm kim điện -HS suy nghĩ trả lời: kế bị lệch, tức là đã xuất hiện dòng điện Khi con chạy dịch chuyển làm từ trường qua vòng dây. Hãy giải thích vì sao?

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

trong ống dây thay đổi, tức là số đường 50

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

sức từ qua vòng dây thay đổi nên xuất - GV nhận xét và đưa ra kết luận:

hiện dòng điện.

Khi dịch chuyển con chạy, từ trường -HS lắng nghe. trong ống dây thay đổi, nên số đường sức từ đi qua vòng dây biến đổi làm xuất hiện dòng điện trong vòng dây.

- Cho HS xem lại đoạn video mô phỏng lại thí nghiệm trên.

- Yêu cầu HS từ 2 TN trên hãy cho biết -HS quan sát và suy luận rút ra kết luận: có phải từ trường sinh ra dòng điện trong Từ

trường không sinh ra dòng

ống dây không? Yếu tố nào sinh ra dòng điện.Nhưng khi số đường sức từ qua điện?

ống dây thay đổi làm xuất hiện dòng

- Nhận xét và kết luận:

điện qua ống dây.

Từ trường không sinh ra dòng - HS lắng nghe. điện.Nhưng khi số đường sức từ qua ống dây thay đổi làm xuất hiện dòng điện qua ống dây.

- Yêu cầu HS hoạt động nhóm và nghiên - Hoàn thành câu C1: cứu làm câu C1 vào phiếu học tập số 2.

Khi đóng hay mở ngắt (khóa K) thì kim điện kế lệch khỏi vạch 0 trong khoảng

thời gian ngắn.

Giải thích: Khi chưa đóng điện thì dòng điện trong ống dây bằng 0, đóng điện vào

dòng điện tăng lên đột ngột làm từ trường biến đổi, nên số đường sức từ biến đổi, nên kim điện kế lệch trong thời gian ngắn đến khi dòng điện ổn định thì không lệch

nữa.

-GV nhận xét câu trả lời của HS và giải -HS lắng nghe. thích ngắn gọn lại.

- GV kết luận chung cho 2 thí nghiệm: GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

51

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Qua 2 thí nghiệm vừa rồi, dòng điện đều được sinh ra khi số đường sức từ qua ống

dây thay đổi. Vậy đại lượng nào đặc trưng cho sự thay đổi đó, ta đi vào phần 2. Khái niệm từ thông.

Hoạt động 2: (10 phút)Tìm hiểu khái niệm Từ thông - Yêu cầu HS cho biết có thể biểu diễn từ - Có thể biểu diễn từ trường bằng mô hình

trường bằng mô hình gì?

đường sức từ.

- Nhận xét và đưa ra hình vẽ:

- Cần một khái niệm để diễn tả số đường - HS đọc sách và suy luận trả lời: sức từ xuyên qua một diện tích nào đó.

Khái niệm này được gọi là “từ thông”.

Vậy hãy dựa vào SGK và hiểu biết của bản thân hãy: +Nêu khái niệm “từ thông”.

+ Khái niệm từ thông:

Φ = BS cos α + Giải thích đại lượng. Đơn vị trong hệ + Trong đó: SI. B (T): cảm ứng từ S ( m 2 ): diện tích

α = (n, B)

Φ : Từ thông qua diện tích S(đơn vị

Vêbe, kí hiệu Wb)

+ Ý nghĩa Vật lý của khái niệm từ thông.

+ Khái niệm từ thông dùng để mô tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào

- Nhận xét câu trả lời của HS. - Từ công thức của từ thông, yêu cầu HS GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

đó.

-Thay đổi từ thông bằng cách thay đổi từ

52

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

nêu ra các cách để thay đổi từ thông?

trường B , thay đổi diện tích S, thay đổi góc α .

- GV nhận xét và hướng dẫn HS cách - HS lắng nghe. thay đổi từ thông theo α .

Vì

n là pháp tuyến của mặt phẳng S nên

có thể đặt vuông góc với mặt trước hoặc mặt sau của mặt S. Cụ thể như sau: + GV đặt 2 hình a), b), c) lên bảng với:

n ở mặt trước.

Hình b) khi n ở mặt sau.

Hình a) khi

Hình c) khi khung dây vuông gics với đường sức từ α = 0 .

- GV yêu cầu 3 HS làm việc nhóm xác -HS thảo luận nhóm, trình bày: định góc hợp α ở 3 hình. Từ đó tính từ Hình a) 0 < α < 900 => cos α > 0

=> Φ >0 .

thông Φ .

Hình b) 900< α < 1800 => cos α < 0 => Φ < 0.

Hình c) α=00 => cos α = 1 => Φ = BS. - GV mời HS nhận xét bài làm của HS.

-HS nhận xét câu trả lời của bạn và lắng

+ Rút ra kết luận:

nghe, ghi nhận kiến thức.

Trong 3 trường hợp trên, từ thông có lúc âm, lúc dương, chính vì vậy từ thông là một đại lượng đại số, dấu của nó phụ thuộc vào việc chọn chiều của Để đơn giản, quy ước chọn

n.

n sao cho α

là góc nhọn.

-Trong hình c) α = 0 Φ = BS Lấy S = 1 thì Φ = B - Ý nghĩa: khái niệm từ thông dùng để mô tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

53

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Hoạt động 3: (7 phút) Tìm hiểu hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Cho HS tiến hành lại Thí nghiệm 1 và - HS tiến hành nhanh 2 thí nghiệm đã làm thí nghiệm 2 đã làm ở hoạt động 1, quan Và quan sát hiện tượng 1 lần nữa. sát lại hiện tượng.

- GV thông báo dòng điện làm sáng đèn led ở thí nghiệm 1 và dòng điện làm lệch kim điện kế ởthí nghiệm 2 được gọi là dòng điện cảm ứng, cùng với khái niệm từ thông vừa mới được học, GV yêu cầu HS nêu khái niệm dòng điện cảm ứng.

- HS suy luận và nêu khái niệm dòng điện cảm ứng: Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng điện cảm ứng.

- GV gọi vài HS nhắc lại và dặn: Khái - HS nhắc lại khái niệm. niệm này đã có trong skg T185 HS không cần ghi vào vở.

- Khi xuất hiện dòng điện trong mạch kín thì trong mạch kín đó phải tồn tại một suất điện động. Và ở 2 thí nghiệm cũng vậy, tồn tại 1 suất điện động gọi là suất điện động cảm ứng.

Vậy điều kiện nào để xuất hiện suất điện - HS suy nghĩ trả lời động cảm ứng này?

Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng.

- GV thông báo hiện tượng xuất hiện suất - HS lắng nghe và ghi nhận. điện động cảm ứng được gọi là hiện

tượng cảm ứng điện từ.

- Yêu cầu HS nhắc lại hiện tượng cảm - HS nhắc lại: Khi có sự biến đổi từ thông ứng điện từ.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín 54

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

thì trong mạch xuất hiện suất điện động - Cho HS xem 1 số hiện tượng cảm ứng cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện suất điện điện từ (phụ lục 2).

động cảm ứng được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ - HS quan sát mô phỏng và hình ảnh.

Hoạt động 4: (8 phút) củng cố, dặn dò.

- GV hệ thống hóa lại những nội dung - HS tiếp thu ghi nhớ

chính.

- Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập 3:

- HS suy nghĩ hoàn thành phiếu học tập:

+ Cho biết dòng điện trong ống dây xuất +dòng điện trong ống dây xuất hiện hiện khi nào?

khi có:

Sự biến đổi B (hoặc i).

Sự biến đổi S khung dây. + Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng câu + HS tiến hành thí nghiệm theo nhóm và trả lời trên.

rút ra kết luận.

+ Gợi ý: Tiến hành thí nghiệm và quan sát kim điện kế: * Thay đổi dòng điện hoặc thay đổi điện trở R của cuộn dây:

* Thay đổi B bằng cách di chuyển nam châm:

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

55

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

* Cho khung dây chuyển động trong từ trường:

- GV nhắc nhở HS về làm bài tập, đọc bài - HS tiếp nhận nhiệm vụ. mới, ôn lại quy tắc bàn tay phải để xác định chiều của dòng điện cảm ứng.

(Cácbảng phụ và phiếu học tập đã được trình bày ở phần chuẩn bị trong chương 2) Bài 38: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨN( TIẾT 2 )

Đặt vấn đề: Tiết 1 của bài này chúng ta đã rút ra được kết luận là khi có sự biến

thiên của từ thông qua mạch kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng, biểu hiện là trong mạch có dòng điện cảm ứng làm lệch kim điện kế. Tuy nhiên chúng ta vẫn chưa xác định được chiều của dòng điện cảm ứng, cũng như chưa xác định được độ lớn của suất điện động cảm ứng. Trong tiết 2 này, chúng ta sẽ đi tìm chiều của dòng điện cảm ứng chạy trong mạch và tìm hiểu công thức xác đinh độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín.

Hoạt động 1: (7 phút) Nêu vấn đề cần nghiên cứu: Chiều của dòng điện cảm ứng phụ

thuộc vào cái đại lượng nào?

- Dòng điện cảm ứng có chiều như thế

- Có thể HS chưa tìm được câu trả lời cho

nào?

vấn đề này.

+ Gợiý:sựxuấthiệncủadòngđiện

- Làm việc cá nhân:Có thể HS sẽ đưa ra

cảm ứng gắn với sự thay đổi của đại

những câu trả lời:

lượng nào?

+ Sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào chiều của B.

+ Chiều dòng điện cảm ứng có thể phụ + Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào đại lượng nào? Phụ thuộc như thuộc vào sự biến thiên từ thông. thế nào vào đại lượng đó?

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

56

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Nhận xét Yêu cầu HS hoạt động nhóm - HS thảo luận nhóm đưa ra phương án đề xuất phương án xác định sự phụ thuộc + Thí nghiệm 1 (TN cải tiến) và Thí

của dòng điện cảm ứng vào chiều của B, nghiệm 2 (trang 184 sgk) mà chúng ta đã sự biến thiên từ thông.

học ở tiết 1.

- Gợi ý:

Từ những thí nghiệm đó, ta thấy khi nam

Những thí nghiệm nào xuất hiện dòng

châm chuyển động đối với ông dây,

điện cảm ứng? Cần ghi nhận lại điều gì từ

ngược lại. Và khi dòng điện trong ống

những thí nghiệm đó?

dây biến đổi thì trong ống dây đó xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hay nói khác khi số đường sức từ qua ống dây biến đổi thì trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.

- HS suy luận đề xuất TN hình 38.5 sgk.

Và tiến hành làm TN. Hoạt động 2: (20 phút) Tìm hiểu Định Luật Len-xơ.

- GV nhận xét đề xuất của HS và yêu cầu - HS suy luận đề xuất TN hình 38.5 sgk, HS cho biết cần làm TN như thế nào để kiểm tra sự phụ thuộc chiều dòng điện cảm ứng vào B. Hoàn thành phiếu học tập số 1.

TN hình 38.2 sgk:

+ Nhận xét, hướng dẫn HS làm TN: GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

- HS lắng nghe.

57

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

GV giới thiệu dụng cụ: TN 38.5 sgk, TN 38.2 sgk. *Đối với TN hình 38.5: Yêu cầu HS tiến - Tiến hành làm TN: hành thí nghiệm, quan sát nêu hiện tượng + Dịch chuyển nam châm lại gần ống dây, của kim điện kế.

ra xa ống dây. Quan sát kim điện kế. + Hiện tượng: Kim điện kế lệch khỏi vạch 0, nhưng trong 2 trường hợp kim lệch về 2 phía khác nhau.

- Yêu cầu HS sử dụng quy tắc nắm tay - HS quan sát, xác định chiều đường sức phải, hãy xác định chiều đường sức từ Bc từ trong ống dây. gây ra bởi dòng điện cảm ứng?

- GV nhận xét và bổ sung:

- HS lắng nghe và ghi nhận.

+ Khi nam châm lại gần ống dây: Φ↑ Bc ↑↓ B

+ Khinam châm ra xa ống dây: Φ↓ Bc ↑↑ B

+ Mở và đóng khóa K của bộ thí nghiệm * Đối với TN 38.2 sgk: Yêu cầu HS mở và đóng khóa K, quan sát kim điện kế, hãy xác định chiều đường sức từ Bc gây ra bởi dòng điện cảm ứng trong ống dây.

38.2. Quan sát kim điện kế. + Hiện tượng: Kim điện kế lệch khỏi vạch 0, nhưng trong 2 trường hợp kim lệch về 2 phía khác nhau. + HS quan sát, xác định chiều đường sức

- GV nhận xét, bổ sung: + Khi mởK:

từ trong ống dây.

- HS lắng nghe và ghi nhận.

Φ↑ Bc ↑↓ B

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

58

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

+ Khi đóng khóa K: Φ↓ Bc ↑↑ B

+ Qua các TN trên, rút ra nhận xét gì về - HS rút ra nhận xét: từ trường của dòng điện cảm ứng trong + Khi nam châm lại gần ống dây, từ trường của dòng điện trong ống dây như

ống dây?

muốn ngăn cản nam châm lại gần nó. + Khi nam châm ra xa ống dây, từ trường của dòng điện cảm ứng như muốn ngăn cản nam châm ra xa nó. + Khi đóng mạch điện thì dòng điện trong ống dây tăng, làm từ trường ống dây tăng,

và từ trường của dòng điện cảm ứng như muốn ngăn cản sự tăng đó. + Khi ngắt mạch điện thì từ trường ống dây giảm, từ trường của dòng điện cảm ứng như muốn ngăn cản sự giảm đó.

- GV thông báo đó chính là nội dung của - HS lắng nghe, ghi nhận. định luật Len-xơ. Định luật Len-xơ:

Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.

- Yêu cầu HS nhắc lại định luật Len-xơ.

- HS nhắc lại.

- Vậy “nguyên nhân sinh ra nó” được - Là sự biến thiên từ thông. nhắc trong định luật là gì?

- Yêu cầu HS làm câu C3 và C4; GV phát - HS tiến hành thí nghiệm để trả lời câu phiếu học tập để học sinh tập xác định C3 và câu C4; hoàn thành phiếu học tập. chiều dòng điện cảm ứng.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

59

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Hoạt động 3: (13 phút) Tìm hiểu Định Luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ.

- GV yêu cầu HS lấy Ví dụ về áp dụng - HS vận dụng hiểu biết của bản thân: hiện tượng cảm ứng điện từ mà các em Máy phát điện, máy biến áp, động cơ biết trong đời sống?

điện,...

+ Máy phát điện đơn giản thường gặp đó là Đi-amô xe đạp. Giới thiệu về cấu tạo của Đi-amô, có hình minh hoạ. ( chiếu slide)

+Khi bánh xe quay -> núm đi-amo quay

- HS quan sát và trả lời:

-> trục quay -> nam châm quay trong lõi sắt non có quấn cuộn dây -> cuộn dây nối với bóng đèn xe -> đèn sáng.

- Yêu câu HS cho biết: + Khi xe chạy càng nhanh thì độ sáng của + Đèn càng sáng. đèn như thế nào?

+ Bánh xe quay càng nhanh thì từ thông + Từ thông thay đổi càng nhanh. qua cuôn dây biến đổi như thế nào? + Yêu cầu HS từ đó rút ra mối quan hệ giữa độ lớn suất điện động cảm ứng và tốc độ biến thiên từ thông? + Đó cũng chính là nội dung định luạt Fara-đây: Độ lớn của suất điện động cảm

+ Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch.

- HS lắng nghe.

ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến

thiên từ thông qua mạch + Gọi một học sinh phát biểu lại định + HS phát biểu lại định luật Fa-ra-đây.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

60

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

luật. + Xét trong khoảng thời gian ∆t đủ nhỏ, + HS: Cho ta biết tốc độ biến thiên từ từ thông biến thiên qua khung dây ∆Φ. Tỉ thông qua khung dây. số

∆Φ cho ta biết điều gì? ∆t

+ Lập luận và đưa ra biểu thức ec = + Dấu (-) trong công thức ec = -

∆Φ ∆t

∆Φ nói + Dấu (-) chứng tỏ chiều của suất điện ∆t

động cảm ứng ngược với chiều biến thiên

lên điều gì?

+ Chú ý: trong khi tính toán ta chỉ lấy giá từ trường. trị tuyệt đối, khi đó: ec =

∆Φ ∆t

- HS quan sát và ghi nhận.

* Một số ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ:

Máy biến áp, động cơ điện, ghi ta điện…

Hoạt động 4: (5 phút) củng cố, dặn dò - Hệ thống lại kiến thức.

- HS tiếp thu ghi nhớ.

- Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập 3:

- HS hoạt động nhóm hoàn thành

xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất

phiếu học tập và cử địa diện lên bảng

hiện trong (C) khi tăng và giảm từ thông

trình bày.

Φ qua mạch kín (C) trong hình sau:

- Nhận xét và bổ sung bài cho HS. - GV nhắc nhở HS về làm bài tập, đọc bài

- HS tiếp nhận nhiệm vụ.

mới, ôn lại quy tắc bàn tay phải để xác định chiều của dòng điện cảm ứng.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

61

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

3.2. Giáo án 2 Bài 40: DÒNG ĐIỆN FU-CÔ.

I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức

- HS nêu được dự đoán hiện tượng xảy ra đối với một khối vật dẫn chuyển động trong từ trường hoặc được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian.

- HS nêu được hệ quả của dự đoán trên.

- HS nêu được phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả của dự đoán trên.

- HS nêu được kết quả thí nghiệm và kết luận tương ứng. Qua đó trả lời được câu hỏi dòng điện Fu-cô là gì, khi nào thì phát sinh dòng Fu-cô?

- Đặc tính căn bản của dòng Fu-cô? Bản chất của dòng Fu-cô?

- Nêu lên được tác hại của dòng điện Fu- cô và cách khắc phục. Đề xuất được giả thuyết về chiều của dòng điện cảm ứng.

- Nêu được một vài trường hợp có lợi và có hại của dòng điện Fu-cô trong đời sống và trong kỹ thuật.

2. Kĩ năng

- Rèn luyện kỹ năng đề xuất phương án thí nghiệm.

- Tiến hành thao tác thí nghiệm thuần thục, xử lý kết quả thí nghiệm hợp lý.

- Phát huy năng lực tự học của HS ở mức độ như: HS tự lực quan sát kỹ thí nghiệm để đưa ra nhận xét và kết luận.

- Tư duy logic để suy luận hệ quả của dự đoán có hay không dòng điện cảm ứng trong khối vật dẫn đặt trong từ trường biến thiên hoặc chuyển động trong từ trường.

- Vận dụng kết hợp các kiến thức để giải thích một số bài tập tổng hợp, hiện tượng liên quan thực tế như trong đời sống và kỹ thuật.

3. Thái độ

- Hứng thú trong công việc tìm hiểu kiến thức mới.

- Chăm chú nghe giảng và xây dựng bà tốt.

- Thái độ hợp tác với bạn, với GV khi làm việc nhóm.

- Rèn luyện tính tích cực, thái độ trung thực khi làm việc.

- Rèn luyện thái độ khách quan, trung thực, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, tinh thần hợp tác khi tiến hành thí nghiệm, xử lí các kết quả thí nghiệm.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

62

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Có ý thức tự học, tự tìm tòi kiến thức mới.

II. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Chuẩn bị tốt giáo án.

- Các bộ dụng cụ thí nghiệm hình 40.1 trang 194 và thí nghiệm cải tiến về dòng

điện Fu-cô.

- Một số hình ảnh minh họa dòng Fu cô có lợi và có hại để trình chiếu.

- Phiếu học tập.

- Gói câu hỏi phù hợp với kiến thức của HS, phương pháp dạy học giúp tăng

tính tự học của HS. 2. Học sinh

- Ôn lại các kiến thức về “Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động” và ôn lại về máy biến thế đã học ở trung học cơ sở.

- Đọc trước bài: ‘‘Dòng Điện Fu-cô”.

III. Tiến trình dạy học Đặt vấn đề: Trong các bài học trước, chúng ta mới chỉ nói đến dòng điện cảm ứng được sinh ra trong các dây dẫn. Trong bài này ta sẽ nói về dòng điện cảm ứng được sinh ra trong vật dẫn dạng khối.

Hoạt động 1:(15 phút) Tìm hiểu định nghĩa dòng điện Fu-cô.

- HS lên trả bài.

* Kiểm tra bài cũ: - Dòng điện cảm ứng là gì?

- Điều kiện phát sinh dòng điện cảm ứng?

- Một khi từ thông qua mạch kín biến - HS thảo luận nhóm thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện + Dự đoán:từ thông qua khối vật dẫn biến cảm ứng. Vậy khi từ thông biến thiên gửi thiên cũng làm xuất hiện dòng điện cảm qua một khối vật dẫn có làm xuấthiện ứng trong nó. dòngđiệncảmứnghay không?

- Yêu cầu HS đề xuất thí nghiệm kiểm tra - Làm thí nghiệm: dự đoán trên.

+ Cho từ thông qua khối vật dẫn biến thiên.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

63

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

+ Xem trong khối vật dẫn có xuất hiện dòng điện cảm ứng không.

- Nhận xét câu trả lời của HS. - Yêu cầu HS làm phiếu học tập 1 cho - HS thảo luận: biết:

+ Cho khối vật dẫn chuyển động trong từ

+ Làm cách nào để từ thông qua khối vật trường hoặc đặt khối vật dẫn trong từ dẫn biến thiên.

trường biến đổi theo thời gian.

+ Nếu khối vật dẫn chuyển động trongtừ trường thì dòng điện cảm ứng có tácdụng gì? Kết quả như thế nào?

+ Đưa ra các tác dụng của dòng điện cảm ứng: làm nóng khối vật dẫn, dòng điện

cảm ứng sẽ có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó, như cản trở chuyển động

- Nhận xét câu trả lời HS và đưa ra thí nghiệm kiểm tra:

của khối vật dẫn.

- HS lắng nghe.

- GV giới thiệu dụng cụ:

+ Một khối vật dẫn bằng kim loại: động hoặc nhôm. + 2 thanh nam châm SN + 2 giá đỡ. + Thanh Treo T + Đồng hồ bấm giây. + Nhiệt kế đo nhiệt độ khôi kim loại.

- Yêu cầu HS nêu các bước tiến hành thí nghiệm.

- HS thảo luận và nêu các bước tiến hành TN: Bước 1: Treo miếng nhôm lên giá cho nó dao động. Dùng đồng hồ bấm giây xác định thời gian dao động.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

64

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Bước 2: Treo miếng nhôm lên giá cho nó dao động trong từ trường, bấm đồng hồ bấm giây đo thời gian dao động. So sánh thời gian trong hai thí nghiệm trên và rút ra nhận xét.

Bước 3:Đo nhiệt độ của miếng nhôm khi nó dao động không có từ trường ngoài.

Cho miếng nhôm dao động trong từ trường. Đo nhiệt độ miếng nhôm sau khi nó dao động trong từ trường. So sánh kết quả và rút ra nhận xét.

- GV nhận xét. Yêu cầu HS tiến hành TN, - HS tiến hành TN và lên trình bày và giải đại diện các nhóm lên trình bày kết luận thích kết quả đó:

thu được.

+ Khi tấm kim loại chyển động nó cắt các đường sức từ của nam châm nên trong

tấm kim loại sẽ xuất hiên dòng điện cảm ứng.

+Theo định luật Len-xơ thì dòng điện cảm ứng trong tấm kim loại có tác dụng ngăn cản sự chuyển động của chính tấm kim loại đó.

- GV nhận xét, thông báo định nghĩa dòng Vì vậy tấm kim loại dao động trong từ điện Fu-cô: Dòng điện cảm ứng được sinh trường giữa hai cực của nam châm thì sẽ

ra ở trong vật dẫn chuyển động trong từ dừng lại khá nhanh. trường hay được đặt trong từ trường biến - HS lắng nghe và ghi nhận. đổi theo thời gian gọi là dòng điện Fu-cô.

- Yêu cầu HS nhắc lại.

- HS nhắc lại định nghĩa.

Hoạt động 2: (10 phút) Tìm hiểu đặc tính và tính chất dòng điện Fu-cô.

Vậy đặc tính cơ bản của dòng điện Fu-cô - HS tham khảo sgk và thảo luận nhóm trả là gì?

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

lời:

65

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Tính chất của dòng điện Fu-cô là gì?

+ Đặc tính cơ bản của dòng điện Fu-cô là tính chất xoáy. + Tính chất của dòng điện Fu-cô: Làm xuất hiện lực hãm điện từ cản trở chuyển động của khối kim loại trong từ trường.

- Nhận xét, Yêu cầu HS tiến hành thêm Làm khối kim loại nóng lên.

TN để kiểm chứng sự hảm chuyển động của tấm kim loại trong từ trường:

- HS tiến hành TN.

* Gợi ý: + Treo tấm kim loại lên giá cho nó dao động, bấm đồng hồ bấm giây đo thời gian

dao động. + Treo tấm kim loại lên giá cho nó dao động trong từ trường, bấm đồng hồ bấm

giây đo thời gian dao động. + Treo tấm kim loại có xẻ rãnh lên giá cho nó dao động trong từ trường, bấm + Rút ra nhận xét: đồng hồ bấm giây đo thời gian dao động. Tấm kim loại xẻ rãnh dao động lâu hơn

So sánh 3 kết quả.

tấm kim loại không xẻ rãnh. Và tấm kim loại dao động không có từ trường ngoài thì lâu hơn những tấm kim loại dao động trong từ trường.

Qua đó, ta kết luận: Dòng điện Fu-cô làm xuất hiện lực hãm điện từ cản trở chuyển động của khối kim loại trong từ trường.

- GV nhận xét và kết luận:

- HS lắng nghe và ghi nhận.

+ Cho tấm kim loại có xẻ rãnh dao động giữa hai cực của nam châm thì sẽ dao động được lâu hơn do điện trở của nó đối

với dòng điện Fu-cô lớn hơn tấm kim loại GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

66

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

liền khối làm cho cường độ dòng Fu-cô giảm. +Dòng điện cảm ứng được sinh ra ở trong vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo

thời gian gọi là dòng điện Fu-cô. + Dòng điện Fu-cô có tính chất xoáy. Các đường dòng của dòng Fu- cô là các đường cong kín trong khối vật dẫn.

Từ những tính chất đó của dòng điện Fucô chúng ta hãy cùng tìm hiểu xem dong Fu-cô có tác dụng lợi hay hại trong đời sống, ta cùng sang 2. Tác dụng của dòng điện Fu-cô.

Hoạt động 3: (15 phút) Tác dụng của dòng điện Fu-cô

- Yêu cầu HS cho biết dòng điện Fu-cô có Dòng điện Fu-cô vừa có lợi vừa có hại lợi hay có hại trong đời sống.

trong đời sống kĩ thuật hiện nay.

- Yêu cầu HS đọc sgk và thảo luận nhóm - HS thảo luận nhóm và lên trình bày: trình bày vào phiếu học tập số 2 tác dụng + Về có lợi: Tác dụng gây ra lực hãm của của dòng điện Fu-cô.

dòng Fu-cô ứng dụng trong công tơ điện.

Hình 40.3: đĩa kim loại trong công tơ điện - Tác dụng nhiệt của dòng Fu-cô ứng dụng trong bếp điện từ: + Bếp: làm cho dòng điện xoay chiều chạy vào. +Nồi: làm bằng kim loại đặt trong bếp, khi từ trường biến đổi của bếp làm xuất hiện dòng Fu-cô trong nồi.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

67

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

+ Về Có hại:

- Tác dụng gây ra lực hãm của dòng Fucô: trong động cơ điện nó chống lại sự quay của động cơ làm giảm công suất động cơ.

- Tác dụng nhiệt của dòng Fu-cô: trong máy biến thế dòng Fu-cô làm lõi sắt bị nóng dẫn đến hư hỏng mấy biến thế.

- GV nhận xét và cho HS xem một số hình ảnh có lợi và có hại của dòng điện Fu-cô.

Hình 40.4: lõi của máy biến thế.

*GV kết luận:

- HS lắng nghe.

- Tác dụng gây lực hãm của dòng điện Fucô được ứng dụng trong các dụng cụ như: phanh điện từ của xe có trọng tải lớn, công tơ điện,…

- Tác dụng nhiệt của dòng điện Fu-cô được ứng dụng các lò luyện kim để nấu

chảy kim loại.

- HS trả lời:

- Yêu cầu HS cho biết người ta làm thế nào để khác phục mặc có hại của dòng điện điện Fu-cô.

Khắc phục: Thay lõi sắt bằng những lá

thép silic mỏng ghép cách điện.

Những lá thép mỏngđược đặt song song với đường sức từ.

- GV nhận xét, bổ sung: + Cách giảm tác hại của dòng Fu-cô:

Các lõi sắt được làm bằng nhiều lá tôn Si ghép cách điện với nhau, những lá thép mỏng này được đặt song song với đường sức từ. Lúc đó dòng điện Fu- cô chạy GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

68

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

trong từng lá mỏng điện trở lớn nên có cường độ nhỏ làm giảm hao phí điện năng và lõi sắt ít bị nóng.

Hoạt động 4: (5 phút) Củng cố, dặn dò.

- GV hệ thống hóa củng cố kiến thức.

- HS lắng nghe và làm bài tập.

- Nhắc nhở HS làm bài tập trong SGK và SBT, - Ghi nhớ. học bài cũ và chuẩn bị bài mới.

3.3. Giáo án 3 Bài 41: HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức

- Nêu được dự đoán cho vấn đề khi dòng điện qua mạch biến thiên thì trong thời gian dòng điện biến thiên trong mạch có sinh ra dòng điện cảm ứng hay không.

- Suy luận được hệ quả của giả thuyết: Khi đóng mạch hoặc ngắt mạch điện cường độ dòng điện biến thiên nên trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng thì xuất hiện dòng điện cảm ứng.

- Hiểu được bản chất và phân biệt hiện tượng tự cảm khi đóng mạch, khi ngắt mạch.

- Phát biểu được định nghĩa hiện tượng tự cảm và giải thích được hiện tượng tự cảm khi đóng và ngắt mạch điện.

- Viết được công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm.

2. Kĩ năng

- Phát huy năng lực tự học của HS ở mức độ như tự tiến hành thao tác thí nghiệm thuần thục, xử lý kết quả thí nghiệm hợp lý.

- HS đề xuất được phương án tiến hành thí nghiệm kiểm chứng kiến thức.

- Vận dụng định luật Len-xơ để giải thích hiện tượng tự cảm khi đóng ngắt mạch điện.

- Đề xuất được phương án kiểm tra của hệ quả, tiến hành thí nghiệm, quan sát kỹ thí nghiệm và rút ra được nhận xét.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

69

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

- Vận dụng được các công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm để giải bài tập SGK và một số bài tập có liên quan.

3. Thái độ

- Hứng thú trong công việc tìm hiểu kiến thức mới.

- Chăm chú nghe giảng và xây dựng bà tốt.

- Thái độ hợp tác với bạn, với GV khi làm việc nhóm.

- Rèn luyện tính tích cực, thái độ trung thực khi làm việc.

- Rèn luyện thái độ khách quan, trung thực, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, tinh thần hợp tác khi tiến hành thí nghiệm, xử lí các kết quả thí nghiệm.

- Có ý thức tự học, tự tìm tòi kiến thức mới.

II. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Chuẩn bị tốt giáo án.

- Các bộ dụng cụ thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng và ngắt mạch điện.

- Một số hình ảnh minh họa liên quan về hiện tượng tự cảm trong cuộc sống.

- Phiếu học tập.

- Gói câu hỏi phù hợp với kiến thức của HS, phương pháp dạy học giúp tăng

tính tự học của HS. 2. Học sinh - Ôn lại các kiến thức về “Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm

ứng” vàÔn lại các kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ đã học cấp II. - Đọc trước bài: ‘‘Hiện tượng tự cảm”.

III. Tiến trình dạy học

Hoạt động 1 (25 phút): Tìm hiểu hiện tượng tự cảm.

- Yêu cầu HS cho biết:

- HS thảo luận trả lời:

+ Điềukiện xuất hiện dòng điện cảm ứng + Từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch?

trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng.

+ Dòng điện i gây ra từ trường trong

+ Một dòng điện biến thiên cũng sinh ra

mạch, từ trường này gây ra từ thông qua xung quanh nó từ trường biến thiên. Do mạch. Khi cường độ dòng điện trong đó, khi trong mạch điện kín có dòng điện GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

70

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

mạch biến thiên theo thời gian thìtrong biến thiên theo thời gian, có xuất hiện mạch có xuất hiện dòng điện cảm ứng dòng điện cảm ứng. không?

- GV nhận xét, Yêu cầu HS đề suất thí - HS thảo luận nhóm: nghiệm chứng minh khi dòng điện trong mạch biến thiên theo thời gian thì trong mạch đó xuất hiện dòng điện cảm ứng. + Gợi ý: Trong thực tế có những cách nào làm cường độ dòng điện trong mạch biến thiên?

- GV nhận xét và yêu cầu HS tiến hành TN theo nhóm.

+ Đó là ngắt và đóng công tắt, HS tiếp tục suy luận, kết hợp sgk đề xuất TN hình 41.1 và TN hình 41.2 sgk trang 197.

- HS lắng nghe và tiến hành TN, hoàn thành phiếu học tập 1, sau đó cử đại diện

+ Giới thiệu dụng cụ: Có 1 bảng TN gồm: Nguồn(6V), biến

lên trình bày:

trở R (điều chỉnh để điện trở 2 bóng đèn giống nhau), bóng đèn, cuộn cảm L, khóa K, 2 bóng đèn.

- Yêu cầu các nhóm làm TN và hoàn thành phiếu học tập số 1. * Thí nghiệm khi đóng mạch:

-Yêu cầu HS quan sát và nêu hiệntượng khi đóng khóa K. - Nguyên nhân nào ngăn cản khiến đèn 2 không sáng lên ngay như đèn 1?

- Giải thích?

+Hiện tượng: Khi đóng khóa K, đèn 1 sáng lên ngay còn đèn 2 sáng lên từ từ.

- Do cuộn dây - Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng điện qua cuộn dây tăng, từ thông trong ống dây biến đổi, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng ݅௖ , ݅௖ có tác dụng chống lại nguyên nhân gây ra nó → ݅௖

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

71

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

ngược chiều i→ Đèn 2 sáng từ từ.

- GV nhận xét và rút ra kiến thức.

- HS lắng nghe.

Ta thấy đóng mạch thì xuất hiện dòng điện cảm ứng chống lại sự tăng của dòng điện. Vậy nếu ta ngắt mạch thì sẽ thế nào?

* TN khi ngắt mạch:

- HS tiến hành TN và trình bày: - Hiện tượng : Đèn Ne lóe lên rồi tắt.

- Yêu cầu HS quan sát và nêu hiệntượng khi ngắt khóa K.

- Giải thích: Khi ngắt K, dòng điện qua cuộn dây iL giảm đột ngột xuống 0. Trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng, iC

- Giải thích.

có tác dụng chống lại nguyên nhân gây ra nó, tức là chống lại sự giảm của i→iC cùng chiều i → dòng điện này đi qua bóng đèn làm đèn lóe sáng lên trước khi tắt.

- GV nhận xét và rút ra kiến thức: ta thấy

- HS lắng nghe và ghi nhận.

khi ngắt mạch điện thì xuất hiện dòng điện cảm ứng.

- GV kết luận: Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện ở 2 TN trên gọi là hiện tượng tự cảm. Vậy

- HS nêu ra định nghĩa: Hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính

sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó

hãy nêu định nghĩa hiện tượng tự cảm.

gây ra gọi là hiện tượng tự cảm.

- Yêu cầu HS vận dụng giải thích: nguyên

nhân các dụng cụ, thiết bị điện ta sử dụng

- HS suy nghĩ trả lời vào phiếu học tập số 2.

trong nhà dể bị hư hỏng khi ngắt mạch điện hơn là khi đóng mạch điện.

- GV thông báo tự cảm là một trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ. Vì GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

- HS lắng nghe.

72

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

vậy mà khi có hiện tượng tự cảm xảy ra trong mạch thì trong mạch cũng xuất hiện 1 suất điện động và suất điện động này người ta gọi là suất điện động tự cảm và giá trị của suất điện động này được xác định như thế nào chúng ta cùng đi vào

phần 2.

Hoạt động 2: (15phút)Tìm hiểu hệ số tự cảm và suất điện động tự cảm.

- GV thông báo: Dòng điện i gây ra từ - HS lắng nghe và ghi nhận. trường, từ trường này gây ra từ thông qua mạch gọi là từ thông riêng của mạch. Ta sẽ cùng tìm công thức Φ.

- Yêu cầu HS viết công thức xác định cảm - HS suy nghĩ trả lời. ứng từ của dòng điện tròn và dòng điện + Cảm ứng từ của dòng điện tròn:

trong ống dây.

B = 2π.10-7 .

i R

+ Cảm ứng từ của dòng điện trong ống dây: B = 4π.10-7n.i + B tỉ lệ thuận với i.

- B tỉ lệ như thế nào với i?

- GV rút ra mối quan hệ giữa Φ và i: mặt - Tiếp thu và ghi nhớ. khác Φ tỷ lệ với B suy ra Φ tỷ lệ với i.

- Vậy từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch điện tỉ lệ với cường độ dòng điện trong mạch đó: Φ = Li với L là hệ số tỉ lệ và được gọi là

hệ số tự cảm.

- GV thông báo đơn vị của L trong hệ SI là Henri, kí hiệu là H. - GV hướng dẫn HS thành lập công thức - HS suy nghĩ. tính L. + Nếu ống dây có N vòng và diện tích mỗi GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

73

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

vòng là S thì từ thông qua ống dây được +Φ = NBS (2) tính như thế nào? + Gọi l là chiều dài ống dây, n là số vòng dây trên 1 đơn vị độ dài thì số vòng dây N +

N = nl

là? + Từ công thức (1) và công thức tính cảm ứng từ của dòng điện trong ống dây, mời

HS lên rút ra công thức tính L.

+ HS lên bảng (2) → Φ= nlBS = nBV Từ trên: B = 4π.10-7ni → Φ = 4π.10-7n2iV

Từ (1) suy ra:

L=

- GV nhận xét.

Φ = 4π.10-7 n 2 V i

- GV thông báo định nghĩa suất điện động - Cả lớp cùng theo dõi, nhận xét. tự cảm là suất điện động được sinh ra do - HS ghi nhận định nghĩa hiện tượng tự cảm.

- Suất điện động tự cảm thực chất là suất điện động cảm ứng. Nên ta có thể sử dụng

công thức tính suất điện động cảm ứng. Φ = Li →∆Φ = L.∆i

ΔΦ Δt Δi → e tc = −L Δt

Mà: ec = −

- GV mời HS phát biểu thành lời biểu - HS: Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ thức. lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch. + GV Lưu ý: dấu (-) trong biểu thức để

- HS lắng nghe.

phù hợp với định luật Len-xơ.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

74

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

Hoạt động 3: (5 phút) Củng cố và giao nhiệm vụ học tập

- GV thông báo hiện tượng tự cảm có - HS lắng nghe và ghi nhận. nhiều ứng dụng trong mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là một phần tử quan trọng các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp. GV cho HS quan sát một số ứng dụng như Loa, Rơ le, máy biến áp, Bugi ở xe máy, Ghitar điện,… (phụ lục 2).

- Củng cố những kiến thức vừa được học.

- HS lắng nghe và ghi nhớ nhiệm vụ.

- Giao nhiệm vụ về nhà: + Làm bài tập 1,2,3 SGK/199. + Chuẩn bị trước bài 42.

3.4. Kết luận chương 3

Từ các biện pháp đã đề xuất, ở chương này tôi đã thiết kế một số bài giảng theo hướng tăng cường sử dụng thí nghiệm để bồi dưỡng năng lực tự học cho HS và tôi tin tưởng rằng kết quả dạy học bằng sự hỗ trợ của thí nghiệm theo tiến trình này sẽ có những kết quả khả quan đúng như giả thuyết khoa học đã đề ra.

Trong tiến trình dạy học của mỗi bài, chúng tôi đã đưa ra những bài toán, những vấn đề gợi mở để đưa HS vào những tình huống cần phát huy tính tích cực, tự lực, rèn luyện năng lực sáng tạo. Bên cạnh đó, chúng tôi cũng dự kiến những câu trả lời, những phương án HS có thể nêu ra để chuẩn bị cho GV trước khi giảngdạy.

Bên canh đó chúng tôi có nhận xét sau: + Nhìn chung, tiến trình dạy học đã soạn thảo có tính khả thi. Việc HS được đặt vào vị trí người nghiên cứu, đóng vai nhà bác học xây dựng kiến thức mới đã làm

họ tò mò, hứng thú, tích cực, tự chủ học tập. + Qua hình thức học này, HS đã bộc lộ được suy nghĩ của mình. Năng lực sáng tạo của HS được phát triển đặc biệt ở giai đoạn đề xuất các phương án kiểm tra các giả thuyết. Điều này trước đây HS hiếm có cơ hội được thể hiện, bộc lộ mình. + Bên cạnh đó, chúng tôi cũng nhận thấy vẫn còn một số hạn chế: Dạy học GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

75

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

theo tiến trình chúng tôi đã soạn thảo mất nhiều thời gian hơn cách dạy truyền thống khoảng 10 phút; Đối tượng thí nghiệm còn ít, cần phải mở rộng hơn, tìm kiếm nhiều thí nghiệm hơn, đặc biệt là thí nghiệm tự tạo; Cũng nên kết hợp nhiều phương pháp dạy học để tăng tính tực cực trong học tập cho HS.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

76

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

PHẦN KẾT LUẬN CHUNG Thực hiện mục đích nghiên cứu và đối chiếu với các nhiệm vụ của đề tài tôi xin có một số kết luận chung như sau: + Trên cơ sở nghiên cứu bản chất của hoạt động học, chức năng của hoạt động dạy, lý luận về việc xây dựng tiến trình dạy học theo các giai đoạn của PPTN chúng tôi đã làm sáng tỏ cơ sở lý luận của việc tổ chức quá trình dạy học theo các giai đoạn của PPTN nhằm phát huy tính tích cực, tự chủ, bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS. + Tìm hiểu tình hình dạy học phần "Cảm ứng điện từ" lớp 11 THPT nhằm xác định những khó khăn chủ yếu và những sai lầm phổ biến của HS khi học phần này.

+ Trên cơ sở vận dụng lý luận về tổ chức dạy học theo các giai đoạn của PPTN và các luận điểm khoa học trong nghiên cứu chiến lược dạy học phát triển hoạt động tìm tòi, sáng tạo giải quyết vấn đề và tư duy khoa học, các phương pháp dạy học tích cực, chúng tôi đã xây dựng tiến trình dạy học các bài "Hiện tượng cảm ứng điện từ.

Suất điện động cảm ứng", "Dòng điện Fu-cô", "Hiện tượng tự cảm" theo các giai đoạn của PPTN. Thông qua hoạt động này, HS phát huy tính tích cực, tự chủ, hình thành và phát triển năng lực sáng tạo. + Cải tiến được bộ dụng cụ thí nghiệm để xây dựng định luật Lenz, bộ dụng cụ thí nghiệm minh họa dòng điện Foucault và đưa vào sử dụng trong dạy học. + Trên cơ sở nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa Vật lý 11 nâng cao, chúng tôi đã xây dựng được một hệ thống thí nghiệm phù hợp, GV có thể lựa chọn để sử dụng cho các khâu khác nhau của quá trình dạy học các bài trong chương “cảm ứng điện từ” một cách có hiệu quả. Và cũng là định hướng để GV có thể tự mình tuyển

chọn, biên soạn và sử dụng hợp lí trong quá trình dạy học của mình. + Do điều kiện có hạn, tôi soạn thảo được ba bài thuộc phần "Cảm ứng điện từ".

Trong đó ba bài "Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng", "Dòng điện Fu – cô", "Hiện tượng tự cảm" được xây dựng và tiến hành khá bài bản theo các giai đoạn theo định hướng phát triển năng lực tự học của học sinh dưới sự hổ trợ của thí nghiệm.

+ Do thời gian dùng để nghiên cứu lý thuyết cùng với thực tế quá ngắn nên tôi không thể tổ chức thực nghiệm được quá trình nghiên cứu lý thuyết trên các lớp đối chứng cụ thể. Nhưng PPDH với sự hỗ trợ của thí nghiệm trong QTDH không còn xa lạ GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

77

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

gì đối với các trường THPT hiện nay nữa. Phương pháp này đã, đang và sẽ là một trong những phương pháp được ứng dụng nhiều trong QTDH các môn học nói chung và môn Vật lý nói riêng. + Những kết quả của kết luận rút ra từ khóa luận này tạo điều kiện cho tôi có mở rộng nghiên cứu sang phần khác của chương trình.

Cuối cùng, tôi hi vọng rằng luận văn có thể góp một phần nhỏ vào việc đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông.

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

78

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.

Dương Tr ọng Bái – Vũ Thanh Khiết (1999), Từ điển V ật lý phổ thông, NXB Giáo d ục.

2.

Đặng Thành Hưng (2008), Thiết kế bài học nhằm tích cực hóa học tập, Tạp chí

Giáo dục.

3.

Lê Đình, Trần Huy Hoàng (2005), Cơ sở khoa học của việc bồi dưỡng năng lực tự học, tự nghiên cứu cho sinh viên sư phạm ngành Vật lý, ĐHSP Huế.

4.

Lê Văn Giáo (2004), Thí nghiệm và phương tiện trực quan trong dạy học Vật lý ở trường THPT, NXB ĐHSP Huế.

5.

Lê Văn Giáo (2008), Bài giảng Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ở trường phổ thông, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế.

6.

Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), 2007, Sách giáo viên Vật lý 11, NXB GD.

7.

Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên) – Nguyễn Phúc Thuần - Nguyễn Ngọc Hưng Vũ Thanh Khiết – Phạm Xuân Quế - Phạm Đình Thiết – Nguyễn Trần Trác (2007), Vật lý 11 nâng cao, NXB Giáo Dục, Hà Nội.

8.

Nguyễn Minh Phương (2007), tổng quan về các khung năng lực của học sinh trong mục tiêu giáo dục trung học phổ thông, Đề tài nghiên cứu khoa học của viện khoa học giáo dục Việt Nam.

9.

Nguyễn Thị Thiên Nga (2003), Nâng cao hiệu quả dạy học Vật lý ở trường trung học phổ thông thông qua các biện pháp tổ chức hoạt động tự học cho học sinh, Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Huế.

10. Trần Huy Hoàng (2006), Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học một số kiến thức cơ học và nhiệt học trung học phổ thông, Luận án Tiến sĩ Giáo dục học, Trường Đại học Vinh.

11. Vũ Thanh Khiết – Nguyễn Thế Khôi – Vũ Ngọc Hồng (1977), Giáo trình Điện đại cương tập 3, NXB Giáo dục.

12. Các trang Web: 1. Trang web: http://www.thuvienvatly.com 2. Trang web: http://vatlysupham.com 3. Trang web: http://violet.vn/kieutrung/present/show/entry_id/4561121 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

79

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

4. Trang

web: http://doc.edu.vn/tai-lieu/luan-van-nghien-cuu-su-dung-thi-nghiem-

theo-huong-boi-duong-nang-luc-tu-hoc-cho-hoc-sinh-trong-day-hoc-chuong-dientich-23612/ 5. Trang web: http://thuvienphapluat.vn/van-ban/Giao-duc/Luat-Giao-duc-200538-2005-QH11-2636.aspx

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

80

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1 MỘT SỐ HÌNH ẢNH HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

PHỤ LỤC 2 ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

SVTH: Trần Thị Thùy Dương

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Giáo

SVTH: Trần Thị Thùy Dương