XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG - VẬT LÍ 12

HỆ THỐNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

vectorstock.com/10212086

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG - VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ Ở TRUNG HỌC PHỔ THÔNG WORD VERSION | 2021 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 HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

HOÀNG VĂN HUY

“XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG LƢỢNG TỬ ÁNH SÁNG - VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ Ở TRUNG HỌC PHỔ THÔNG”

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI - 2017

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

HOÀNG VĂN HUY

“XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG LƢỢNG TỬ ÁNH SÁNG – VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ Ở TRUNG HỌC PHỔ THÔNG”

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: Lí luận và phƣơng pháp dạy học (Bộ môn Vật lí) Mã số: 8.14.01.11

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. Nguyễn Quang Báu

HÀ NỘI - 2017

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn đến Ban giám hiệu; Phòng đào tạo; Ban Chủ nhiệm và quý Thầy, Cô giáo khoa Sư phạm trường Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia hà Nội .

Tác giả xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu, quý Thầy, Cô giáo tổ Vật lí, trường THPT Trần Quốc Tuấn, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định đã nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự hướng dẫn tận tình chu đáo của GS.TS. Nguyễn Quang Báu trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện luận văn .

Cuối cùng, tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên tác giả trong quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Xuân Trường, tháng 11 năm 2017 Tác giả

Hoàng Văn Huy

i

QUY ƢỚC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN Viết tắt

Viết đầy đủ

HS

Học sinh

HSG

Học sinh giỏi

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thông

TNSP

Thực nghiệm sƣ phạm

NXB

Nhà xuất bản

ii

MỤC LỤC Lời cảm ơn .......................................................................................................... i Danh mục các chữ viết tắt .................................................................................ii Mục lục .............................................................................................................iii Danh mục các bảng............................................................................................ v Danh mục các hình vẽ đồ thị ............................................................................ vi MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ, BÀI TẬP VẬT LÝ VÀ PHƢƠNG PHÁP HƢỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ Ở THPT ....................................... 4 1.1. Vấn đề bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý ....................................................... 4 1.1.1. Tầm quan trọng của công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý ................ 4 1.1.2. Học sinh giỏi vật lý .................................................................................. 5 1.1.3. Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi ............................ 7 1.1.4. Một số biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi .............................................. 9 1.2. Dạy bài tập Vật lí trong dạy học ở trƣờng trung học phổ thông .............. 11 1.2.1. Khái niệm vai trò và mục đích sử dụng bài tập Vật lí ........................... 11 1.2.2. Phân loại bài tập Vật lý ......................................................................... 13 1.2.3. Phương pháp giải bài tập Vật lý ........................................................... 15 1.2.4. Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập Vật lý .................................. 17 1.3. Tình hình thực tế công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi ở trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn ....................................................................................................... 18 1.3.1. Đội ngũ giáo viên Vật lý và thành tích của học sinh giỏi Vật lý trường THPT Trần Quốc Tuấn .................................................................................... 18 1.3.2.Thực trạng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở lớp chất lượng cao ở trường THPT Trần Quốc Tuấn ........................................................................ 18 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ................................................................................ 21 CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ CHƢƠNG LƢỢNG TỬ ÁNH SÁNG –VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI Ở THPT...... 22 iii

2.1.Nội dung kiến thức chƣơng Lƣợng tử ánh sáng -Vật lý 12....................... 22 2.1.1.Cấu trúc nội dung chương Lượng tử ánh sáng - Vật lý 12 .................... 22 2.1.2.Phân tích nội dung chương Lượng tử ánh sáng ..................................... 22 2.2.Mục tiêu dạy học của chƣơng Lƣợng tử ánh sáng .................................... 29 2.2.1. Về thái độ, tình cảm ............................................................................... 29 2.2.2. Về kiến thức, kỹ năng ............................................................................. 29 2.3.Phƣơng pháp xây dựng và hƣớng dẫn giải hệ thống bài tập chƣơng Lƣợng tử ánh sáng ....................................................................................................... 30 2.3.1. Phương pháp xây dựng hệ thống bài tập chương Lượng tử ánh sáng .. 30 2.3.2. Phương pháp hướng dẫn giải bài tập chương Lượng tử ánh sáng ....... 30 2.4.Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng Lƣợng tử ánh sáng ........................................................................................... 34 2.4.1. Bài tập định lượng ................................................................................. 34 2.4.2. Bài tập định tính .................................................................................... 60 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ................................................................................ 68 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................ 69 3.1.Mục đích, đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm.................... 69 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm ...................................................... 69 3.1.2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm ................................ 69 3.2. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm .............................................................. 70 3.3. Kết quả và xử lý kết quả ........................................................................... 71 3.3.1. Phân tích định tính quá trình TNSP ...................................................... 71 3.3.2. Phân tích định lượng kết quả TNSP ...................................................... 72 3.2.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................................... 77 3.4. Đánh giá chung về thực nghiệm sƣ phạm ................................................ 80 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ............................................................................... 82 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................... 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 86 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 87

iv

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Bảng xếp loại học tập theo mức: Giỏi, Khá, Trung bình, Yếu, Kém...... 70 Bảng 3.2. Bảng thống kê điểm số .................................................................... 77 Bảng 3.3. Bảng thống kê học sinh đạt từ điểm xi trở xuống ........................... 77 Bảng 3.4: Bảng các tham số thống kê ............................................................. 80

v

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 3.1. Đồ thị đƣờng phân bố tần suất......................................................... 78 Hình 3.2. Đồ thị đƣờng phân bố tần suất lũy tích hội tụ lùi ............................ 78

vi

MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Từ xƣa tới nay, tất cả các quốc gia đều coi trọng vấn đề phát hiện và bồi dƣỡng nhân tài. Đối với một đất nƣớc, muốn phát triển giàu mạnh vững bền thì yếu tố con ngƣời vô cùng cần thiết. Cần phải tìm ngƣời giỏi và giáo dục ngƣời giỏi để họ có thể gánh trên vai trọng trách nƣớc nhà.

Trong các chính sách của Đảng, Nhà nƣớc ta: Giáo dục đƣợc coi là quốc sách hàng đầu, hiện nay Ngành Giáo dục đang có những đổi mới và đƣợc quan tâm đặc biệt. Trong đó, đào tạo nhân tài vẫn là một trong những mục tiêu hàng đầu.

Trong quá trình dạy học, tôi nhận thấy rằng: Bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý là một nhiệm vụ rất quan trọng, bồi dƣỡng học sinh giỏi là bồi dƣỡng nhân tài cho quốc gia, là tiền đề để cho quốc gia phát triển thịnh vƣợng. Vì vậy, nhiệm vụ của ngƣời giáo viên không chỉ là cung cấp kiến thức kỹ năng bộ môn cho HS mà còn phải phát hiện và bồi dƣỡng đƣợc những học sinh giỏi vật lý, đó là những chủ nhân tƣơng lai của đất nƣớc. Ở trƣờng THPT nếu lựa chọn, xây dựng đƣợc hệ thống bài tập Vật lý và thiết kế đƣợc phƣơng án hƣớng dẫn học sinh giải bài tập Vật lý phù hợp thì sẽ góp phần quan trọng vào việc bồi dƣỡng HSG. Từ lí do trên tôi đã chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng lƣợng tử ánh sáng - Vật lí 12 nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý ở trung học phổ thông”.

2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống bài tập Vật lý và thiết kế phƣơng án hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lý chƣơng Lƣợng tử ánh sáng - Vật lý 12 nhằm bồi dƣỡng HSG Vật lý ở THPT.

1

3. Câu hỏi nghiên cứu Xây dựng hệ thống bài tập Vật lý và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lý chƣơng Lƣợng tử ánh sáng - Vật lý 12 nhƣ thế nào để bồi dƣỡng HSG đƣợc hiệu quả?

4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng đƣợc hệ thống bài tập Vật lý và thiết kế đƣợc phƣơng án hƣớng dẫn học sinh giải bài tập Vật lý chƣơng Lƣợng tử ánh sáng - Vật lý 12 phù hợp thì sẽ góp phần vào bồi dƣỡng HSG Vật lý ở THPT. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về bồi dƣỡng HSG Vật lý, bài tập Vật lý và phƣơng pháp hƣớng dẫn giải bài tập Vật lý phục vụ bồi dƣỡng HSG Vật lý.

- Ngiên cứu nội dung kiến thức, mục tiêu Chƣơng “Lƣợng tử ánh sáng” - Vật lý 12 THPT. - Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng Lƣợng tử ánh sáng - Vật lý 12 nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi.

- Thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá tính hiệu quả và khả thi của đề tài.

6. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu 6.1.Đối tượng nghiên cứu Xây dựng hệ thống bài tập Vật lý và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lý chƣơng Lƣợng tử ánh sáng - Vật lý 12 6.2. Khách thể nghiên cứu HSG Vật lý lớp 12 tại trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn – Nam Định 7. Phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng khảo sát là HSG Vật lý lớp 12 của trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn - Nam Định.

8. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu lí luận - Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn 2

- Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm - Phƣơng pháp thống kê toán học Phân tích, xử lý các số liệu thu đƣợc qua thực nghiệm.

9. Dự kiến đóng góp mới của luận văn - Trình bày đƣợc cơ sở lý luận và thực tiễn về bồi dƣỡng HSG Vật lý, bài tập Vật lý, phƣơng pháp hƣớng dẫn giải bài tập Vật lý - Xây dựng hệ thống bài tập Vật lý và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lý chƣơng Lƣợng tử ánh sáng - Vật lý 12 nhằm bồi dƣỡng HSG Vật lý ở THPT. 10. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của luận văn đƣợc trình bày gồm 03 chƣơng.

Chƣơng 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý, bài tập Vật lý và phƣơng pháp hƣớng dẫn giải bài tập Vật lý THPT. Chƣơng 2: Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lý chƣơng Lƣợng tử ánh sáng - Vật lý 12 nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý ở THPT. Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm.

3

CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ, BÀI TẬP VẬT LÝ VÀ PHƢƠNG PHÁP HƢỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ Ở THPT 1.1. Vấn đề bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý 1.1.1. Tầm quan trọng của công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý Từ xƣa tới nay, tất cả các quốc gia đều hết coi trọng vấn đề phát hiện và bồi dƣỡng nhân tài. Đối với một đất nƣớc, muốn phát triển giàu mạnh vững bền thì yếu tố con ngƣời vô cùng cần thiết. Cần phải tìm ngƣời giỏi và giáo dục ngƣời giỏi để họ có thể gánh trên vai trọng trách nƣớc nhà.

Thân Nhân Trung từng nói “Hiền tài là nguyên khí quốc gia, nguyên khí thịnh thì thế nƣớc mạnh rồi lên cao, nguyên khí yếu thì thế nƣớc yếu, rồi xuống thấp”. Đây chính là một quy luật có từ lâu đời trong lịch sử dựng nƣớc và giữ nƣớc của dân tộc ta. Theo ý kiến của ông thì việc coi trọng hiền tài cũng nhƣ phát hiện, phát triển “Hiền tài” để đầu tƣ là điều cần thiết, không thể lơ là đối với những ngƣời lãnh đạo. Ngƣời tài đã khó tìm, ngƣời hiền tài lại càng khó tìm hơn nữa. Vì hai chữ “Hiền tài” đã bao hàm trong nó tài năng và đức độ. Điều cần thiết của mỗi quốc gia chính là trân trọng và phát triển những ngƣời có khả năng đƣa đất nƣớc đi lên vững bền.

Nhật Bản là một quốc gia coi trọng con ngƣời, luôn đặt giáo dục con ngƣời lên hàng đầu. Vì từ thời kỳ Thiên Hoàng Minh Trị, tƣ tƣởng này đã đƣợc xem trọng. Bởi xem trọng con ngƣời, xem trọng ngƣời tài sẽ là đòn bẩy giúp cho đất nƣớc đó có thể phát triển bền vững. Nhật Bản trong những thập kỉ qua đã khẳng định mình là quốc gia vững mạnh trên tất cả mọi mặt, bởi họ luôn lấy hiền tài làm trọng để phát huy những thế mạnh khác. Đất nƣớc ta đã phải trải qua bao nhiêu mất mát, hi sinh vì chiến tranh.

Lúc đó nếu không có những bậc vĩ nhân nhƣ Hồ Chí Minh, Nguyễn Trãi, Trần Quốc Tuấn, Lý Thƣờng Kiệt…thì liệu đất nƣớc ta có đƣợc sự vững bền nhƣ ngày hôm nay không. Hiền tài là ngƣời đủ đức, đủ tài để gánh vác những 4

trọng trách đƣợc giao. Đó mới là điều đáng quan tâm hơn hết. Họ sẵn sàng hi sinh lợi ích cá nhân, hi sinh tuổi thanh xuân, hi sinh bản thân mình để sống và cống hiến. Đó là những ngƣời đáng ngƣỡng mộ và khâm phục, không những có tài mà còn có tấm lòng nhân ái, vị tha bao la.

Trong các chính sách của Đảng, Nhà nƣớc ta: Giáo dục đƣợc coi là quốc sách hàng đầu, hiện nay Ngành Giáo dục đang có những đổi mới và đƣợc quan tâm đặc biệt. Trong đó, đào tạo nhân tài vẫn là một trong những mục tiêu hàng đầu.

Trong quá trình dạy học, tôi nhận thấy rằng: Bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý là một nhiệm vụ rất quan trọng, bồi dƣỡng học sinh giỏi là bồi dƣỡng nhân tài cho quốc gia, là tiền đề để cho quốc gia phát triển thịnh vƣợng. Vì vậy, nhiệm vụ của ngƣời giáo viên không chỉ là cung cấp kiến thức kỹ năng bộ môn cho HS mà còn phải phát hiện và bồi dƣỡng đƣợc những học sinh giỏi vật lý, đó là những chủ nhân tƣơng lai của đất nƣớc.

Nhƣ vậy, muốn có những chủ nhân tƣơng lai của đất nƣớc có đủ tài thì việc phát hiện và bồi dƣỡng các em từ khi còn ngồi trên ghế nhà trƣờng là nhiệm vụ hết sức quan trọng của ngƣời giáo viên các trƣờng phổ thông. Đó là một hoạt động chuyên môn quan trọng của ngƣời giáo viên Vật lý THPT. 1.1.2. Học sinh giỏi vật lý 1.1.2.1. Một số quan niệm về học sinh giỏi và học sinh giỏi vật lý Tất cả các nƣớc đều coi trọng đào tạo và bồi dƣỡng HSG trong chiến lƣợc, chính sách giáo dục Quốc gia coi đây là một dạng giáo dục đặc biệt.

“HSG là học sinh chứng minh đƣợc trí tuệ ở trình độ cao/và có khả năng sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt/và đạt xuất sắc trong lĩnh vực lý thuyết/khoa học; ngƣời cần một sự giáo dục đặc biệt/ và sự phục vụ đặc biệt để đạt đƣợc trình độ tƣơng xứng với năng lực của ngƣời đó” (Trích luật bang Georgia (Mỹ)).

Nói cách khác HSG là “những học sinh có khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực nổi trội trong các lĩnh vực trí tuệ, sự sáng tạo, khả năng lãnh đạo, 5

nghệ thuật, hoặc các lĩnh vực lí thuyết chuyên biệt; Có khả năng thể hiện tài năng đặc biệt của mình trên tất cả các lĩnh vực xã hội, văn hóa và kinh tế”.

Học sinh giỏi Vật lý là ngƣời có năng lực tƣ duy và sáng tạo, nắm vững bản chất của hiện tƣợng Vật lý, mong muốn khám phá các hiện tƣợng Vật lý và vận dụng các kiến thức Vật lý để giải thích các hiện tƣợng Vật lý xảy ra trong đời sống hàng ngày, vận dụng kiến thức Vật lý để giải các bài tập Vật lý có mức độ tổng hợp và phức tạp mà các em chƣa gặp bao giờ.

Trong quá trình giảng dạy tôi nhận thấy: Học sinh giỏi và học sinh giỏi Vật lý đều có đặc điểm là tích cực, chủ động, sáng tạo, thích khám phá và chinh phục cái mới. Để quá trình dạy học đạt hiệu quả cao thì giáo viên cần lựa chọn phƣơng pháp dạy học phù hợp để kích thích năng lực của các em phát triển một cách tối đa nhất.

1.1.2.2. Đặc điểm của học sinh lớp đội tuyển THPT Ở trƣờng THPT, học sinh ở các lớp đội tuyển là các em có tƣ chất thông minh, ham học hỏi, tích cực và chủ động trong quá trình học tập và nghiên cứu. Chính vì thế, phƣơng pháp dạy học cho học sinh các lớp đó phải lựa chọn một cách phù hợp thì mới phát triển năng lực tƣ duy, sáng tạo ở các em.

Qua đó, giáo dục các em thành những ngƣời tài, có kỹ năng giải quyết mọi vấn đề thực tiễn đặt ra.

1.1.2.3. Mục tiêu dạy học sinh giỏi Ở nhiều nƣớc trên thế giới, mục tiêu dạy học sinh giỏi và học sinh tài năng là: Phát triển phƣơng pháp suy nghĩ ở trình độ cao phù hợp với khả năng trí tuệ của HS; Bồi dƣỡng khả năng lao động, làm việc sáng tạo; Phát triển các kĩ năng, phƣơng pháp và thái độ tự học suốt đời; Hình thành, rèn luyện và phát triển khả năng giao tiếp, ứng phó với mọi tình huống xảy ra trong thực tiễn; Nâng cao ý thức và khát vọng của trẻ về sự tự chịu trách nhiệm; Khuyến khích sự phát triển về lƣơng tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng góp xã hội; Phát triển phẩm chất lãnh đạo.

6

1.1.3. Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi 1.1.3.1. Năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi nói chung Học sinh giỏi cần có 6 năng lực và phẩm chất quan trọng nhƣ sau: 1) Năng lực 1: Năng lực tiếp thu kiến thức. Năng lực này đƣợc hiểu là HS có khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng, chính xác, đồng thời các em luôn thể hiện sự hứng thú trong các tiết học, đặc biệt là bài mới và luôn luôn có ý thức tự bổ sung, hoàn thiện những tri thức đã thu đƣợc ngay từ dạng sơ khai.

2) Năng lực 2: Năng lực suy luận. Năng lực này đƣợc hiểu là HS Biết phân tích sự vật, hiện tƣợng qua các dấu hiệu đặc trƣng của chúng, đồng thời các em biết thay đổi góc nhìn khi xem xét một sự vật, hiện tƣợng và luôn biết cách tìm con đƣờng ngắn nhất để đi đến một kết luận chính xác, ngoài ra các em biết xét đủ các điều kiện cần thiết để kết luận đƣợc giả thuyết đúng và biết quay lại điểm vừa xuất phát để tìm đƣờng đi mới.

3) Năng lực 3: Năng lực đặc biệt. Năng lực này đƣợc thể hiện ở khả năng biết thu gọn các vấn đề và trật tự hóa các vấn đề để dùng khái niệm trƣớc, mô tả cho khái niệm sau, ngoài ra HS biết diễn đạt chính xác điều mình muốn thể hiện và sử dụng thành thạo hệ thống ký hiệu, các quy ƣớc để diễn tả vấn đề mình cần trình bày.

4) Năng lực 4: Năng lực lao động sáng tạo. Năng lực này đƣợc hiểu là HS biết tổ hợp các yếu tố, các thao tác để thiết kế một dãy các hoạt động nhằm đạt kết quả mong muốn.

5) Năng lực 5: Năng lực kiểm chứng. Năng lực này đƣợc hiểu là HS biết suy xét đúng sai từ một loạt sự kiện và biết tạo ra các tƣơng tự hay tƣơng phản để khẳng định hoặc bác bỏ một đặc trƣng nào đó trong sản phẩm do mình làm ra, ngoài ra HS biết chỉ ra một cách chắc chắn các dữ liệu cần phải kiểm nghiệm khi thực hiện một số lần kiểm nghiệm.

6) Năng lực 6: Năng lực thực hành. Năng lực này đƣợc hiểu là HS biết thực hiện dứt khoát một số động tác trong khi làm thí nghiệm và biết kiên trì, 7

kiên nhẫn trong quá trình làm sáng tỏ một số vấn đề lý thuyết thông qua thực nghiệm hoặc đi đến một vấn đề lý thuyết mới.

1.1.3.2. Năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi Vật lý Môn Vật lý là một môn học trừu tƣợng, cần năng lực tƣ duy cao. Để trở thành một học sinh giỏi vật lý, ngoài những năng lực của học sinh giỏi nói chung thì cần những năng lực chuyên biệt sau: Có kiến thức Vật lý vững vàng, sâu sắc, hệ thống nghĩa là nắm vững bản chất của các hiện tƣợng Vật lý; Có năng lực tƣ duy tốt và, sáng tạo, biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa nghĩa là khi gặp một vấn đề mới có thể giải quyết một cách nhanh chóng, chính xác; Có khả năng tìm ra những cách làm mới độc đáo, ngắn gọn, chính xác; Có khả năng diễn đạt những ý tƣởng một cách ngắn gọn và chính xác nhất; Có kỹ năng thí nghiệm tốt nghĩa là biết tiến hành thí nghiệm, nhận xét và phân tích kết quả thí nghiệm để rút ra kiến thức. Có năng lực về phƣơng pháp nghiên cứu khoa học Vật lý. Biết nêu ra những lý luận cho những hiện tƣợng xảy ra trong thực tế, biết cách dùng thí nghiệm để kiểm chứng lại lý luận và biết cách dùng lý thuyết để giải thích những hiện tƣợng đã đƣợc kiểm chứng.

1.1.3.3. Một số biện pháp phát hiện học sinh giỏi Vật lý Qua một số năm bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý, giáo viên bồi dƣỡng có thể phát hiện học sinh giỏi thông qua các cách sau: Cách 1: Quan sát hành vi, thái độ - Trong quá trình dạy học, tôi nhận thấy những em học sinh giỏi có khả năng tƣ duy tốt và nắm vững bản chất vật lý của hiện tƣợng vật lý, thƣờng xuyên tìm đƣợc các cách giải mới và độc đáo, khả năng trình bày và diễn đạt ý tƣởng một cách ngắn gọn và chính xác nhất và có khả năng nhận thức vấn đề và tốc độ giải bài tập nhanh hơn so với các bạn khác.

Cách 2: Tổ chức kiểm tra định kỳ - Để phát hiện các em học sinh giỏi Vật lý thì sau mỗi đợt dạy tôi tiến hành cho học sinh làm kiểm tra. Bài kiểm tra gồm các bài từ cơ bản đến bài 8

tổng hợp phức tạp đƣợc tổng hợp từ nhiều mảng kiến thức. Tôi nhận thấy những em nắm vững kiến thức, có khả năng sáng tạo và tƣ duy tốt thì thƣờng đạt kết quả tốt và ổn định hơn so với các em còn lại trong lớp.

1.1.4. Một số biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi Một số biện pháp bồi dƣỡng HSG: 1.1.4.1. Tổ chức giảng dạy [6,tr. 168] Đào tạo các học sinh giỏi là cả một quá trình đào tạo nghiêm túc khoa học và công phu. Trong quá trình này đòi hỏi chúng ta phải xây dựng đƣợc lộ trình đào tạo hàng năm cho nhóm học sinh giỏi. Các nhóm học sinh này không chỉ đƣợc học theo chƣơng trình phổ thông hiện hành mà còn phải bổ sung thêm kiến thức theo chƣơng trình thi học sinh giỏi của tỉnh, của Quốc gia vì vậy cần nghiên cứu để học sinh nắm vững kiến thức cơ bản và từng bƣớc nâng cao kiến thức cho học sinh bằng các chuyên đề bồi dƣỡng học sinh giỏi. Việc tổ chức giảng dạy cho HSG đƣợc thực hiện theo 3 giai đoạn nhƣ sau: Giai đoạn 1: Củng cố kiến thức ở THCS. Đây là giai đoạn khởi đầu.

Trong giai đoạn này, các em học sinh đƣợc tổng kết các kiến thức ở THCS, đƣợc trang bị và học một số kiến thức ở lớp 10, làm quen với một số chuyên đề bồi dƣỡng học sinh giỏi.

Giai đoạn 2: Chuyên đề nâng cao. Các em trong nhóm học sinh giỏi ngoài học các kiến thức cơ bản trên lớp còn học thêm các kiến thức cần thiết cho học sinh giỏi (những kiến thức không có trong chƣơng trình phổ thông). Ở trên lớp các em hoàn thành chƣơng trình của lớp 10 – 11 cơ bản đủ để học các chuyên đề bồi dƣỡng và giải các bài tập khó. Các học sinh lớp 10 trong nhóm luyện học sinh giỏi hoàn thành các nội dung kiến thức nâng cao cho đội tuyển.

Giai đoạn 3: Thành đội tuyển thi học sinh giỏi tỉnh.

1.1.4.2. Hướng dẫn tự học

9

“Đối với các tài liệu khoa học lại cần phải biết cách đọc. Đối với học sinh giỏi càng cần nghiên cứu sâu vào chuyên ngành. Cần tập luyện cho học sinh tự học, mở rộng đƣợc kiến thức và bồi dƣỡng đƣợc trí tuệ. Điều này đƣợc thực hiện theo các cách sau: 1) Rèn luyện cho học sinh cách đọc có hệ thống: Học có hệ thống còn là học theo lịch sử phát triển của vấn đề. Bất cứ vấn đề nào cũng có nguồn gốc phát sinh, quá trình phát triển trong đó nó liên quan đến nhiều vấn đề khác và bản thân nó cũng qua một quá trình đấu tranh phức tạp của mâu thuẫn nội tại, để đi đến hình thái ta thấy ngày nay. Học có hệ thống còn là xem xét mỗi sự vật, mỗi hiện tƣợng trong mối tƣơng quan với xung quanh nó, xem xét các khía cạnh của sự vật cũng nhƣ các mặt của hiện tƣợng. Học có hệ thống còn là khi học một ngành khoa học phải biết cả các ngành có liên quan.

Không thể học nguyên Vật lý mà thiếu khái niệm cơ bản về toán học. Không thể giỏi về Vật lý nếu không có kiến thức về toán học, hóa học, sinh học. Học có hệ thống là học phải đi đôi với hành, lý thuyết phải gắn liền với thực hành.

2) Rèn luyện cho học sinh cách lập kế hoạch và học có kế hoạch: Học có kế hoạch trƣớc hết là chia giáo trình thành phần, quy định thời gian dành cho mỗi phần và tìm mọi cách để thânh toán từng phần theo thời gian đã định. Học có kế hoạch còn là nhằm từng vấn đề trong thời kì nhất định rồi đặt kế hoạch đọc sách vở, tài liệu liên quan tới vấn đề đó. Biết cách học còn là biết lƣu ý tới thứ tự ƣu tiên của kiến thức: Điểm trung tâm của vòng kiến thức phải là phƣơng pháp luận (phƣơng pháp tƣ duy, phƣơng pháp làm việc, phƣơng pháp nghiên cứu, …) lúc này hơn bao giờ hết, phƣơng pháp có vai trò quyết định trong kết quả học tập của từng ngƣời.” [6, tr.170] 1.1.4.3. Rèn luyện năng lực tư duy và khả năng suy luận logic cho học sinh Tƣ duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện tƣợng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, những mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa chúng, đồng thời cũng là sự vận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu đƣợc vào những 10

dấu hiệu cụ thể, dự đoán đƣợc những thuộc tính, hiện tƣợng, quan hệ mới.

“Năng lực tƣ duy là tổng hợp những khả năng ghi nhớ, tái hiện, phân tích, tổng hợp, trừu tƣợng hóa, khái quát hóa, tƣởng tƣợng, suy luận, sáng tạo – giải quyết vấn đề, xử lý và linh cảm trong quá trình phản ánh, phát triển tri thức và vận dụng chúng vào thực tiễn.” [12, tr.70] Nhƣ Anh-xtanh khẳng định “cái đích cuối cùng của dạy học là phát triển tƣ duy cho học sinh” và bồi dƣỡng học sinh giỏi cũng vậy, đặc biệt cần thiết phải rèn luyện nâng cao năng lực tƣ duy bậc cao cho học sinh.

Căn cứ vào mục tiêu giáo dục cho học sinh giỏi đòi hỏi giáo viên tổ chức các hoạt động dạy và học để phát triển các năng lực tƣ duy bậc cao ở học sinh nhƣ tƣ duy lý luận, logic và sáng tạo. trong quá trình bồi dƣỡng học sinh giỏi, ở từng giai đoạn giáo viên có nhiệm vụ làm xuất hiện những tình huống bắt buộc học sinh phải thực hiện các thao tác tƣ duy và hành động nhận thức mới có thể giải quyết đƣợc vấn đề và hoàn thành đƣợc nhiệm vụ học tập: Giáo viên đƣa ra những bài tập, câu hỏi để định hƣớng cho học sinh tìm những thao tác tƣ duy hay phƣơng pháp suy luận, hành động trí tuệ thích hợp ; Giáo viên phân tích câu trả lời hoặc bài tập của học sinh, chỉ ra lỗi sai của họ trong khi thực hiện các thao tác tƣ duy và hƣớng dẫn cách sửa chữa; Giáo viên giúp học sinh khái quát hóa kinh nghiệm thực hiện các suy luận logic dƣới dạng những quy tắc đơn giản.

1.1.4.4. Thi học sinh giỏi cấp trường Sau mỗi kỳ thi kiểm tra thƣờng xuyên ở trƣờng, nhà trƣờng tổ chức cuộc thi học sinh giỏi cấp trƣờng các môn, khuyến khích tất cả các em học sinh giỏi có thể tham gia. Học sinh nào đạt điểm cao nhất thì sẽ đƣợc trao giải và là nguồn cung cấp học sinh giỏi cho đội tuyển lớp 12.

1.2. Dạy bài tập Vật lí trong dạy học ở trƣờng trung học phổ thông 1.2.1. Khái niệm vai trò và mục đích sử dụng bài tập Vật lí 1.2.1.1. Khái niệm bài tập vật lý

11

Bài tập Vật lý là một phần hữu cơ của quá trình dạy học Vật lý vì nó cho phép hình thành và làm phong phú các khái niệm Vật lý, phát triển tƣ duy Vật lý và thói quen vận dụng Vật lý vào thực tiễn.

1.2.1.2. Vai trò, mục đích sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học “Trong quá trình dạy học ở trung học phổ thông, bài tập Vật lý đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Ở mỗi góc độ, mỗi trƣờng hợp cụ thể bài tập Vật lý đều thể hiện có những vai trò đặc thù của mình: - Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do các bài tập Vật lý đặt ra, học sinh phải sử dụng các thao tác tƣ duy nhƣ phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tƣợng hóa, … để giải quyết vấn đề, do đó tƣ duy của học sinh có điều kiện để phát triển. Việc rèn luyện, hƣớng dẫn học sinh giải bài tập Vật lý là biện pháp rất hiệu quả phát triển tƣ duy Vật lý cho học sinh.

- Về phƣơng diện giáo dục, giải các bài tập Vật lý sẽ giúp hình thành các phẩm chất cá nhân của học sinh nhƣ tình yêu lao động, trí tò mò, sự khéo léo, khả năng tự lực, hứng thú với học tập, ý chí và sự kiên trì đạt tới mục đích đặt ra.

- Giải các bài toán Vật lý góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh. Các bài tập Vật lý gắn với cuộc sống, với kỹ thuật, với thực tiễn sản xuất cho phép mở rộng, làm sâu sắc kiến thức đã học.

- Vận dụng các định luật Vật lý, đặc biệt là các định luật bảo toàn, sẽ tạo cơ hội hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh, phát triển tƣ duy biện chứng, đồng thời với tƣ duy logic hình thức.” [14, tr.7 – 11] Để phát huy tối ƣu các vai trò đó, trong quá trình dạy học giáo viên cần phải chú ý lựa chọn, xây dựng hệ thống bài tập và phƣơng pháp hƣớng dẫn giải bài tập Vật lý đa dạng và phù hợp với mỗi mục đích sử dụng. Trong quá trình bồi dƣỡng học sinh giỏi, việc lựa chọn hệ thống bài tập vật lý và kết hợp với phƣơng pháp định hƣớng phù hợp sẽ phát huy đƣợc năng học và phẩm chất của học sinh giỏi.

12

1.2.2. Phân loại bài tập Vật lý “Bài tập Vật lý có thể khác nhau về nội dung, về phƣơng thức giải, về mục tiêu dạy học. Do đó, việc phân loại bài tập Vật lý đƣợc dựa trên các cơ sở phân loại nhƣ sau: Phân loại theo nội dung, phân loại theo phƣơng thức cho điều kiện và phƣơng thức giải, phân loại theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tƣ duy sáng tạo của học sinh.” [15, tr.12] 1.2.2.1. Phân loại theo nội dung Bài tập có nội dung lịch sử: là các bài tập chứa đựng các kiến thức có liên quan đến lịch sử nhƣ những dữ liệu về các thí nghiệm Vật lý cổ điển, những phát minh, hay những câu chuyện có tính chất lịch sử.

Bài tập có nội dung cụ thể hoặc trừu tƣợng, trong đó bài tập có nội dung cụ thể: là bài tập có dữ liệu là các con số cụ thể, thực tế và học sinh có thể đƣa ra lời giải dựa vào vốn kiến thức Vật lý cơ bản đã có. Bài tập có nội dung trừu tƣợng: là những bài tập mà các dữ kiện cho dƣới dạng chữ. Trong bài tập này, bản chất đƣợc nêu bật trong đề bài, những chi tiết không bản chất đã đƣợc lƣợc bỏ bớt. Học sinh có thể nhận ra đƣợc cần sử dụng công thức, định luật Vật lý nào để giải bài tập đã cho.

1.2.2.2. Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải [15, tr.17-20] Theo cách này, ngƣời ta phân các bài tập Vật lý thành 5 loại: bài tập định tính, bài tập định lƣợng, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị, bài tập trắc nghiệm khách quan. Phân loại này cho phép giáo viên lựa chọn tƣơng ứng với sự chuẩn bị toán học của học sinh, mức độ kiến thức và sáng tạo của học sinh.

Bài tập định tính: Điểm nổi bật của bài tập định tính là ở chỗ trong điều kiện của bài toán đều nhấn mạnh bản chất Vật lý của hiện tƣợng. Giải các bài tập định tính bằng các lập luận logic trên cơ sở các định luật Vật lý. Khi giải bài tập định tính, học sinh đƣợc rèn luyện tƣ duy logic, khả năng phân tích hiện tƣợng, trí tƣởng tƣợng khoa học, khả năng vận dụng kiến thức. Vì vậy, nên bắt đầu từ bài tập định tính.

13

Bài tập định lƣợng: Bài tập định lƣợng là những bài tập khi giải phải sử dụng các phƣơng pháp toán học dựa trên các định luật, quy tắc hoặc thuyết Vật lý. Đây là dạng bài tập phổ biến nhất, sử dụng rộng rãi trong chƣơng trình Vật lý trung học phổ thông. Dạng bài tập này có điểm nổi bật lớn nhất là khắc sâu kiến thức của học sinh, rèn luyện cho học sinh những phƣơng pháp nhận thức đặc thù của Vật lý, đặc biệt là phƣơng pháp suy luận toán học.

Bài tập thí nghiệm: Đây là dạng bài tập trong đó thí nghiệm là công cụ để tìm ra các đại lƣợng trong bài toán, hoặc để kiểm chứng một định luật, một thuyết trong Vật lý. Bài tập thí nghiệm có thể là thí nghiệm biểu diễn hoặc thí nghiệm thực tập của học sinh.

Bài tập đồ thị: là dạng bài tập phân tích đồ thị từ đó tìm ra các điều kiện giải bài toán. Dạng bài tập này chủ yếu rèn kỹ năng vẽ và đọc đồ thị cho học sinh. Việc áp dụng phƣơng pháp đồ thị cho phép diễn đạt trực quan hiện tƣợng Vật lý, cho cách giải trực quan hơn, phát triển kỹ năng vẽ và đọc đồ thị là các kỹ năng rất cần thiết trong kỹ thuật.

Bài tập trắc nghiệm khách quan: Bài tập dạng trắc nghiệm khách quan thƣờng dùng để kiểm tra kiến thức trong phạm vi rộng, số lƣợng ngƣời đƣợc kiểm tra nhiều, kết quả thu đƣợc khách quan không phụ thuộc vào ngƣời chấm. Bài tập này yêu cầu học sinh phải nhớ, hiểu và vận dụng đồng thời rất nhiều các kiến thức liên quan.

1.2.2.3. Phân loại theo yêu cầu mức độ phát triển tư duy Dựa vào mức độ tƣ duy của học sinh trong quá trình giải bài tập Vật lý, phân chia bài tập Vật lý thành hai loại: bài tập cơ bản và bài tập phức hợp.

Bài tập cơ bản: là loại bài tập Vật lý mà để tìm đƣợc lời giải chỉ cần xác lập mối quan hệ trực tiếp giữa những đại lƣợng đã cho và đại lƣợng cần tìm.

Bài tập tổng hợp: là loại bài tập Vật lý trong đó việc tìm kiếm lời giải phải thực hiện một chuỗi các lập luận logic, biến đổi toàn học qua nhiều mối liên hệ giữa những cái đã cho, cái phải tìm với những cái trung gian không cho trong dữ kiện bài toán.

14

1.2.3. Phương pháp giải bài tập Vật lý 1.2.3.1. Lựa chọn bài tập Vật lý Do bài tập Vật lý có nhiều cách phân loại, nhiều mục đích sử dụng khác nhau nên để phát huy hiệu quả các vai trò và tác dụng của bài tập Vật lý trong quá trình dạy học, việc lựa chọn bài tập Vật lý cần dựa trên những cơ sở sau: mục đích sử dụng, trình độ xuất phát của học sinh và thời gian cho phép sử dụng.

1.2.3.2. Phương pháp giải bài tập Vật lý “Mặc dù các bài tập Vật lý khác nhau về loại và mục đích sử dụng trong dạy học, sóng trong thực tế ngƣời ta cũng thừa nhận một quan điểm chung về một quá trình giải một bài tập Vật lý. Theo quan điểm đó, ngƣời thầy không chỉ đơn giản trình bày cho học sinh cách giải mà phải thực hiện nhiệm vụ giáo dục, giáo dƣỡng học sinh trong quá trình giải bài tập, cần dạy học sinh tự lực giải bài tập Vật lý” [15, tr.21-27]. Quá trình giải các bài tập Vật lý có thể chia thành các bƣớc, quy định tiến hành cho từng dạng bài cụ thể. Tuy nhiên có thể khái quát thành bốn bƣớc sau: Bƣớc 1: Tìm hiểu đề bài: Đọc đúng đề bài, mô tả hiện tƣợng Vật lý nêu trong đề bài (có thể vẽ hình), xác định xem trong lớp hiện tƣợng Vật lý đã cho có những đại lƣợng Vật lý nào đã cho, đại lƣợng nào cần tìm.

Bƣớc 2: Xây dựng lập luận: Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính: có thể làm theo hai cách với hai loại bài tập định tính là giải thích hiện tƣợng và dự đoán hiện tƣợng.

- “Xây dựng lập luận trong giải bài tập giải thích hiện tƣợng: + Giải thích hiện tƣợng thực chất là cho biết một hiện tƣợng và lý giải xem vì sao hiện tƣợng lại xảy ra nhƣ thế + Trong bài tập này, bắt buộc phải thiết lập đƣợc mối quan hệ giữa hiện tƣợng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay với một số định luật Vật lý + Thực hiện phép suy luận logic, thiết lập luận ba đoạn trong đó tiền đề thứ nhất là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật Vật lý tổng quát, tiền 15

đề thứ hai là những điều kiện cụ thể, kết luận về hiện tƣợng đƣợc nêu ra [16, tr.104] - Xây dựng lập luận trong giải bài tập dự đoán hiện tƣợng: + Dự đoán hiện tƣợng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đề bài, xác định những định luật chi phối hiện tƣợng và dự đoán đƣợc hiện tƣợng gì xảy ra và xảy ra nhƣ thế nào. + Thực hiện suy luận logic, thiết lập luận ba đoạn, trong đó ta mới biết tiền đề thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiền đề thứ nhất (phán đoán khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng). + Trong trƣờng hợp hiện tƣợng xảy ra phức tạp, ta phải xây dựng một chuỗi luận ba đoạn liên tiếp ứng với các giai đoạn diễn biến của hiện tƣợng.

Xây dựng lập luận trong bài toán định lƣợng: có thể có hai phƣơng pháp xây dựng lập luận: - Phƣơng pháp phân tích: “Tìm một định luật, một quy tắc diễn đạt bằng một công thức có chứa đại lƣợng cần tìm và một vài đại lƣợng khác chƣa biết. Tiếp tục tìm những định luật, công thức khác cho biết mối quan hệ giữa đại lƣợng chƣa biết này với các đại lƣợng đã biết trong đề bài. Cuối cùng tìm đƣợc một công thức chỉ chứa đại lƣợng cần tìm với đại lƣợng đã biết.” [6, tr.105] - Phƣơng pháp tổng hợp: “Từ những đại lƣợng đã cho ở đề bài, dựa vào các định luật, quy tắc Vật lý, tìm những công thức có chứa đại lƣợng đã cho với các đại lƣợng trung gian mà ta dự kiến có liên quan đến đại lƣợng cần tìm.

Suy luận toán học, đƣa đến công thức chỉ chứa đại lƣợng phải tìm với các đại lƣợng đã cho.” [6, tr.105] Bƣớc 3: Luận giải (tìm ra quy luật chung): Tính toán để tìm ra kết quả Bƣớc 4: Biện luận: Phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế và kết luận.

16

1.2.4. Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập Vật lý Trong quá trình hƣớng dẫn giải bài tập vật lý cho học sinh thì phải lựa chọn kiểu hƣớng dẫn cho phù hợp. Giáo viên có thể lựa chọn hoặc kết hợp những kiểu hƣớng dẫn sau: 1.2.4.1. Hướng dẫn theo mẫu Hƣớng dẫn angorit là sự hƣớng dẫn chỉ rõ học sinh những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt đƣợc kết quả mong muốn, đƣợc dùng khi dạy học sinh phƣơng pháp giải một bài toán điển hình, luyện cho học sinh kỹ năng giải một dạng bài tập xác định.

1.2.4.2. Hướng dẫn tìm tòi Định hƣớng tìm tòi là kiểu định hƣớng mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết bài toán. Hƣớng dẫn tìm tòi thƣờng dùng khi cần giúp đỡ học sinh vƣợt qua khó khăn để giải quyết đƣợc bài tập đồng thời vẫn đảm bảo đƣợc yêu cầu phát triển tƣ duy học sinh muốn tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm cách giải quyết.

1.2.4.3. Định hướng khái quát chương trình hóa Là định hƣớng tƣ duy của học sinh theo đƣờng lối khái quát của việc giải quyết vấn đề. Kiểu hƣớng dẫn này áp dụng khi có điều kiện hƣớng dẫn tiến trình hoạt động giải bài tập đã cho, đồng thời dạy cho học sinh cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập.

Trong quá trình hƣớng dẫn học sinh giải bài tập không thể tuân theo một khuân khổ nhất định, mà tùy thuộc vào nội dung, kiến thức, yêu cầu của bài toán, và còn tùy thuộc vào đối tƣợng học sinh mà chúng ta lực chọn kiểu hƣớng dẫn cho phù hợp. Đồng thời giáo viên phải biết phối kết hợp cả ba kiểu hƣớng dẫn trên để phát huy tối đa tác dụng của việc hƣớng dẫn trong việc giải các bài tổng hợp.

17

1.3. Tình hình thực tế công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi ở trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn – Hải Hậu - Nam Định 1.3.1. Đội ngũ giáo viên Vật lý và thành tích của học sinh giỏi Vật lý trường THPT Trần Quốc Tuấn – Hải Hậu - Nam Định Trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn là trƣờng mới đƣợc thành lập sóng đƣợc sự quan tâm của Đảng, của cấp trên, cơ sở vật chất không ngừng hoàn thiện, trình độ chuyên môn của giáo viên không ngừng nâng cao. Trong đó đội ngũ giáo viên Vật lý có trình độ chuyên môn tốt, giàu tâm huyết với công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý. Không chỉ truyền cho học sinh những kiến thức Vật lý, các thầy cô còn thổi vào các em niềm đam mê khoa học, đam mê Vật lý giúp các em định hƣớng đƣợc con đƣờng khoa học của mình.

Trong các năm từ 2007 đến nay, học sinh đội tuyển Vật lý lớp 12 tham gia thi học sinh giỏi cấp tỉnh đã đạt đƣợc một số thành tích đáng khích lệ, cụ thể là đạt 3 giải ba và 15 giải khuyến khích môn Vật lý cấp Tỉnh. Hàng năm sau khi thi học sinh giỏi cấp tỉnh, các em tham gia thi đại học đều đạt kết quả cao và đỗ vào nhiều trƣờng tốp đầu. Đó chính là những thành tích đáng khích lệ với ban giám hiệu, thầy cô giáo, các em học sinh và toàn bộ phụ huynh nhà trƣờng.

1.3.2.Thực trạng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở lớp chất lượng cao ở trường THPT Trần Quốc Tuấn - Hải Hậu - Nam Định 1.3.2.1. Thuận lợi trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở lớp chất lượng cao ở trường THPT Trần Quốc Tuấn - Hải Hậu - Nam Định - Học sinh đƣợc tuyển vào những lớp chất lƣợng cao của trƣờng vốn đã là các em yêu thích, say mê và phần nào có năng khiếu đối với môn Vật lý. Do vậy, trƣờng có cơ hội lựa chọn đƣợc các học sinh có nền tảng tốt, có động lực phấn đấu và có lòng say mê với môn học. Đây chính là điều kiện cần cho một đội tuyển.

18

- Đƣợc sự chỉ đạo, quan tâm sâu sát và kịp thời của ban giám hiệu nhà trƣờng, có những kế hoạch cụ thể, dài hơi trong công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi.

- Trƣờng từng bƣớc khắc phục cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ tƣơng đối đầy đủ nhằm nâng cao chất lƣợng dạy và học nói chung và công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi nói riêng.

- Học sinh đƣợc tuyển vào những lớp chất lƣợng cao của trƣờng vốn đã là các em yêu thích, say mê và phần nào có năng khiếu đối với môn Vật lý. Do vậy, trƣờng có cơ hội lựa chọn đƣợc các học sinh có nền tảng tốt, có động lực phấn đấu và có lòng say mê với môn học. Đây chính là điều kiện cần cho một đội tuyển.

- Mỗi học kỳ, trƣờng luôn tổ chức các đợt thi đánh giá công bằng cho học sinh các môn và thi đại học. Cuối mỗi năm học nhà trƣờng tổ chức kỳ thi học sinh giỏi cấp trƣờng cho khối 10 và 11 nhằm chọn ra những học sinh giỏi các môn và chuẩn bị cho công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi khối 12 để tham gia thi học sinh giỏi cấp tỉnh.

- Công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi của trƣờng luôn đƣợc giao cho các giáo viên có trình độ chuyên môn vững vàng, có tâm huyết với công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi.

Nhƣ vậy, công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý ở trƣờng THPT có một số thuận lợi so với một số trƣờng THPT trong khu vực.

1.3.2.2. Một số yếu tố bất lợi trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở lớp chất lượng cao ở trường THPT Trần Quốc Tuấn - Hải Hậu - Nam Định Bên cạnh một số thuận lợi thì công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi cũng gặp một số thách thức: - Trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn là một trƣờng mới thành lập, cơ sở vật chất của trƣờng còn hạn chế nên cũng ảnh hƣởng ít nhiều đến việc dạy. Chính vì lý do trên nên việc tuyển đƣợc đối tƣợng học sinh giỏi vào trƣờng là rất khó khăn. Mỗi kỳ thi tuyển sinh vào 10, nhà trƣờng đều phải vận động và đƣa 19

ra nhiều hình thức khuyến khích để các em học sinh giỏi đăng ký thi vào trƣờng nhƣng số lƣợng không đƣợc nhiều. Chính vì thế, mỗi lần chọn đội tuyển đều gặp những khó khăn nhất định. Đồng thời với đó là phƣơng pháp dạy học sinh giỏi của trƣờng vẫn theo phƣơng pháp truyền thống nghĩa là sƣu tầm các bài toán khó, phức tạp tổng hợp từ nhiều mảng kiến thức, giáo viên làm mẫu, học sinh làm theo đôi khi là máy móc không hiểu bản chất dẫn đến kết quả đội tuyển cũng không cao.

- Đa số giáo viên dạy bồi dƣỡng vừa phải đảm bảo chất lƣợng đại trà, vừa phải hoàn thành chỉ tiêu chất lƣợng mũi nhọn và công tác kiêm nhiệm khác do đó việc đầu tƣ cho công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi cũng có phần bị hạn chế. Giáo viên dạy bồi dƣỡng đều phải tự soạn chƣơng trình dạy theo kinh nghiệm của bản thân, tự nghiên cứu, tự sƣu tầm tài liệu nên cũng gặp không ít khó khăn trong công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi.

- Học sinh học chƣơng trình chính khóa phải học quá nhiều môn, lại phải học thêm những môn khác, cộng thêm chƣơng trình bồi dƣỡng học sinh giỏi nên rất hạn chế về thời gian tự học nên các em đầu tƣ ít thời gian cho việc học bồi dƣỡng học sinh giỏi, do đó kết quả không cao là điều tất yếu.

- Trong khi đó, các đề thi học sinh giỏi các cấp hiện nay đòi hỏi các em tham gia đội tuyển phải học cật lực, dành rất nhiều thời gian vào việc học đội tuyển nên có thể bỏ bê các môn học khác. Điều này khiến không ít phụ huynh của những em đã đƣợc chọn vào những vòng trong do dự là tiếp tục tham gia đội tuyển hay học đều ba môn để thi đại học. Tất cả các lý do trên đã góp phần làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng nguồn của đội tuyển học sinh giỏi Vật lý ở trƣờng THPT. Để phát huy những thuận lợi và khắc phục những yếu tố bất lợi đó, nhà trƣờng đã từng bƣớc đổi mới công tác quản lý, thi cử để thu hút đƣợc nhiều hơn các học sinh giỏi và thực sự say mê các môn tự nhiên, đồng thời không ngừng đổi mới phƣơng pháp dạy học, phƣơng pháp tổ chức và bồi dƣỡng học sinh giỏi để nâng cao chất lƣợng các đội tuyển, trong đó có đội tuyển Vật lý.

20

KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 Trong chƣơng 1, luận văn trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn của vấn đề bồi dƣỡng học sinh giỏi và học sinh giỏi vật lý trung học phổ thông và bồi dƣỡng học sinh giỏi thông, tìm hiểu về bài tập Vật lý và sử dụng bài tập vật lý trong dạy học ở trƣờng THPT, tìm hiểu tình hình thực tế trong công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi ở trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn.

Học sinh giỏi Vật lý là ngƣời có năng lực tƣ duy và sáng tạo, nắm vững bản chất của hiện tƣợng Vật lý, mong muốn khám phá các hiện tƣợng Vật lý và vận dụng các kiến thức Vật lý để giải thích các hiện tƣợng Vật lý xảy ra trong đời sống hàng ngày, vận dụng kiến thức Vật lý để giải các bài tập Vật lý có mức độ tổng hợp và phức tạp mà các em chƣa gặp bao giờ.

Bài tập Vật lý đƣợc hiểu là một vấn đề đƣợc đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các khái niệm, các thuyết, các định luật và các phƣơng pháp Vật lý. Trong quá trình giảng dạy, giáo viên cần phải chú ý lựa chọn, xây dựng hệ thống bài tập và phƣơng pháp hƣớng dẫn giải bài tập Vật lý đa dạng và phù hợp với mỗi mục đích sử dụng.

Trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn là trƣờng mới đƣợc thành lập sóng đƣợc sự quan tâm của Đảng, của cấp trên, cơ sở vật chất không ngừng hoàn thiện, trình độ chuyên môn của giáo viên không ngừng nâng cao. Bên cạnh đó vẫn còn những mặt không thuận lợi đối với công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi nhƣ việc thu hút học sinh giỏi vào trƣờng còn gặp nhiều khó khăn.

Qua việc xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn về phƣơng pháp hƣớng dẫn giải bài tập vật lý trung học phổ thông và bồi dƣỡng học sinh giỏi, tôi nhận thấy để nâng cao chất lƣợng bồi dƣỡng học sinh giỏi thì việc xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập theo một phƣơng pháp phù hợp là hết sức quan trọng.

21

CHƢƠNG 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ CHƢƠNG LƢỢNG TỬ ÁNH SÁNG –VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI Ở THPT 2.1.Nội dung kiến thức chƣơng Lƣợng tử ánh sáng -Vật lý 12 2.1.1.Cấu trúc nội dung chương Lượng tử ánh sáng - Vật lý 12 Nội dung chính của chƣơng “Lƣợng tử ánh sáng” trong chƣơng trình Vật lý lớp 12 dạy ở trƣờng THPT có thể chia thành ba phần chính nhƣ sau: Hiện tƣợng quang điện, thuyết lƣợng tử ánh sáng và mẫu nguyên tử Bo. Trong phần hiện tƣợng quang điện trình bày về thí nghiệm về hiện tƣợng quang điện ngoài. Từ kết quả thí nghiệm định lƣợng về hiện tƣợng quang điện ngoài, ta rút ra ba định luật quang điện. Để giải thích đƣợc hiện tƣợng quang điện và sự hình thành quang phổ của hiđrô ta thừa nhận thuyết lƣợng tử ánh sáng của Anh-xtanh.

Theo thuyết lƣợng tử ánh sáng, chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt là một phôtôn. Phôtôn có tốc độ c = 3.108 m/s, mang năng lƣợng xác định ε = hf, chỉ phụ thuộc tần số f của ánh sáng, mà không phụ thuộc khoảng cách từ nó đến nguồn. Cƣờng độ chùm sáng tỷ lệ với số phôtôn phát ra trong một đơn vị thời gian.

Khi vận dụng thuyết lƣợng tử ánh sáng để giải thích sự hình thành quang phổ của hiđrô, Bo đã bổ sung vào mẫu hành tinh nguyên tử Rơdơpho hai giả thuyết , về sau đƣợc gọi là hai tiên đề của Bo: Tiên đề về trạng thái dừng và tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lƣợng của nguyên tử.

2.1.2.Phân tích nội dung chương Lượng tử ánh sáng 2.1.2.1. Hiện tượng quang điện ngoài. Các định luật quang điện Hiện tƣợng quang điện ngoài: Năm 1887, nhà vật lý ngƣời Đức, Héc (Heinrich Rudolf Hertz, 1857 – 1894) đã làm thí nghiệm chiếu tia tử ngoại vào một một tấm kẽm ban đầu tích điện âm. Kết quả cho thấy tấm kẽm bị mất điện tích âm.

22

Hec cho rằng, tia tử ngoại có bƣớc sóng ngắn khi chiếu vào tấm kẽm, đã làm bật các êlectron khỏi tấm kẽm.

Làm thí nghiệm với các tấm kim loại khác, ngƣời ta cũng thấy hiện tƣợng xảy ra tƣơng tự.

Hiện tƣợng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tƣợng quang điện ngoài, thƣờng gọi tắt là hiện tƣợng quang điện. Các êlectron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại khi bị chiếu sáng gọi là quang êlectron, còn gọi là êlectron quang điện.

Thí nghiệm khảo sát định lƣợng về hiện tƣợng quang điện: Để khảo sát hiện tƣợng quang điện một cách đầy đủ, ngƣời ta dung tế bào quang điện. Tế bào quang điện là một bình thạch anh đã hút hết không khí, bên trong có hai điện cực: anôt là một vòng dây kim loại; catôt có dạng là một chỏm cầu kim loại mà ta cần khảo sát. Điều chỉnh cho UAK > 0, chiếu chùm sáng có bƣớc sóng ngắn vào catot thì xảy ra hiện tƣợng quang điện và trong mạch xuất hiện dòng điện gọi là dòng quang điện, tạo nên bởi các êlectron bật ra khỏi catôt.

Qua thí nghiệm, ta rút ra những kết luận tổng quát sau: - Hiện tƣợng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng chiếu vào có bƣớc sóng - Với một chùm sáng đơn sắc có bƣớc sóng và có cƣờng độ sáng nhật định thì khi cho hiệu điện thế UAK thay đổi thì cƣờng độ dòng quang điện I cũng thay đổi theo: + Khi UAK ≤ -Uh thì dòng quang điện bị triệt tiêu hoàn toàn (I = 0), trong đó Uh gọi là hiệu điện thế hãm. Sở dĩ nhƣ vậy là vì : êlectron bị bật ra từ catôt, với vận tốc v0max và động năng ban đầu Wđmax, đã chịu tác dụng của lực điện trƣờng hƣớng về catôt; lực này đã ngăn cản không cho êlectron tới anôt để gây ra dòng quang điện. Nhƣ vậy giữa động năng ban đầu cực đại của quang êlectron và hiệu điện thế hãm có hệ thức: 2 mv0max  eU h W đmax = 2

23

+ Khi UAK ≥ U1 thì cƣờng độ dòng quang điện luôn giữ giá trị không đổi I = Ibh. Giá trị Ibh gọi là cƣờng độ dòng quang điện bão hòa.

- Với bƣớc sóng giữ nguyên trị số nhƣ cũ nhƣng tăng cƣờng độ ánh sáng chiếu vào catôt thì cƣờng độ dòng quang điện bão hòa tăng tỷ lệ thuận với cƣờng độ chùm sáng.

Các định luật quang điện: + Định luật quang điện thứ nhất Hiện tƣợng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bƣớc sóng nhỏ hơn hoặc bằng bƣớc sóng 0 . Trong đó 0 đƣợc gọi là giới hạn quang điện của kim loại đó:   0

+ Định luật quang điện thứ hai Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (   0 ), cƣờng độ dòng quang điện bão hòa tỷ lệ thuận với cƣờng độ chùm sáng kích thích. + Định luật quang điện thứ ba Động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron không phụ thuộc vào cƣờng độ chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bƣớc sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại.

2.1.2.2. Thuyết lượng tử ánh sáng. Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng Thuyết lƣợng tử ánh sáng: Năm 1900, nhà vật lý Plăng đã đề xƣớng giả thuyết lƣợng tử ánh sáng để giải thích sự phát và hấp thụ bức xạ của các vật, đặc biệt là các vật nóng sáng.

Theo Plăng thì lƣợng năng lƣợng mà mỗi lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định, gọi là lƣợng tử năng lƣợng, ký hiệu là ε, có giá trị bằng: ε = hf trong đó f là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay đƣợc phát xạ; h là hằng số Plăng, h = 6,625.10-34 Js.

24

Năm 1905, để giải thích hiện tƣợng quang điện, nhà bác học Anh-xtanh, đã phát triển giả thuyết của Plăng lên một bƣớc và đề xuất thuyết lƣợng tử ánh sáng. Thuyết lƣợng tử ánh sáng có nội dung cơ bản nhƣ sau: + Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt là một phôtôn. Mỗi phôtôn mang năng lƣợng xác định ε = hf ( f là tần số của sóng ánh sáng tƣơng ứng). Cƣờng độ chùm sáng tỷ lệ với số phôtôn phát ra trong một giây. + Phân tử, nguyên tử, êlectron…phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn. + Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108 m/s trong chân không.

Giải thích các định luật quang điện: Công thức Anh-xtanh về hiện tƣợng quang điện Anh-xtanh cho rằng, hiện tƣợng quang điện xảy ra là do êlectron trong kim loại hấp thụ phôtôn của ánh sáng kích thích. Phôtôn bị hấp thụ truyền truyền toàn bộ năng lƣợng của nó cho êlectron. Năng lƣợng ε dùng để: + Cung cấp cho êlectron một công A, gọi là công thoát, để êlectron thắng đƣợc lực liên kết với mạng tinh thể và thoát ra khỏi bề mặt kim loại; + Truyền cho êlectron một động năng ban đầu; + Truyền một phần năng lƣợng cho mạng tinh thể.

Nếu êlectron này nằm ngay trên lớp bề mặt kim loại thì nó có thể thoát ra ngay mà không mất năng lƣợng truyền cho mạng tinh thể. Động năng của êlectron này có giá trị cực đại

mv02max 2

Áp dụng định luật bảo toàn năng lƣợng, ta có: mvo2max hf  A  2

Giải thích các định luật quang điện

25

+ Định luật quang điện thứ nhất. Theo công thức Anh-xtanh, muốn cho hiện tƣợng quang điện xảy ra, nghĩa là muốn cho êlectron bật ra khỏi bề mặt kim loại dùng làm catôt, thì phôtôn của chùm ánh sáng chiếu vào catôt phải có nănglƣợng lơn hơn, hoặc ít nhất bằng công thoát A, nghĩa là có hf  A hay h

c



 0 . Từ đó suy ra   0 , với 0 

hc . Bƣớc sóng 0 gọi là giới hạn quang A

điện của kim loại làm catôt. + Định luật thứ hai. Cƣờng độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ với số quang êlectron bật ra khỏi catôt trong một đơn vị thời gian. Với chùm sáng có khả năng gây hiện tƣợng quang điện, thì số quang êlectron bị bật ra khỏi mặt catôt trong một đơn vị thời gian lại tỉ lệ thuận với số phôtôn đến đập vào mặt catôt trong một đơn vị thời gian. Số phôtôn này tỉ lệ với cƣờng độ chùm sáng tới.

Từ đó suy ra, cƣờng độ của dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cƣờng độ của chùm sáng chiếu vào catôt. + Định luật thứ ba. Từ công thức Anh-xtanh ta có: Wđmax = hf  A 

hc



A

Vậy động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron không phụ thuộc vào cƣờng độ chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bƣớc sóng ánh sáng kích thích và bản chất kim loại.

Lƣỡng tính sóng hạt của ánh sáng + Để giải thích hiện tƣợng giao thoa, nhiễu xạ, ta đã thừa nhận ánh sáng nhìn thấy có tính chất sóng. Ngoài ra, ta cũng thấy rằng tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X có cùng bản chất với ánh sáng thông thƣờng. Ánh sáng là sóng điện từ. + Thế nhƣng, để giải thích hiện tƣợng quang điện, ta lại phải thừa nhận rằng chùm sáng là một chùm hạt. + Nhƣ vậy, ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt. Ngƣời ta nói ánh sáng có lƣỡng tính sóng hạt.

26

+ Trong mỗi hiện tƣợng quang học, ánh sáng thƣờng thể hiện rõ một trong hai tính chất trên. Khi tính chất sóng rõ nét thì tính chất hạt lại mờ nhạt. Sóng điện từ có bƣớc sóng càng ngắn, phôtôn ứng với nó có năng lƣợng càng lớn thì tính chất hạt thể hiện càng rõ nhƣ ở hiện tƣợng quang điện, ở khả năng đâm xuyên, ở tác dụng phát quang…,còn tính chất sóng càng mờ nhạt. Trái lại sóng điện từ có bƣớc sóng càng dài, phôtôn ứng với nó có năng lƣợng càng nhỏ thì tính chất sóng thể hiện càng rõ nhƣ ở hiện tƣợng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc…,còn tính chất sóng càng mờ nhạt.

2.1.2.3. Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử hidrô Mẫu nguyên tử Bo: Năm 1913, khi vận dụng thuyết lƣợng tử để giải thích sự tạo thành quang phổ của nguyên tử đơn giản nhất là hiđrô, nhà vật lý Bo đã bổ sung vào mẫu hành tinh nguyên tử hai giả thuyết, về sau đƣợc gọi là hai tiên đề Bo. + Tiên đề về trạng thái dừng: Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lƣợng xác định En, gọi là các trạng thái dừng. Khi nguyên tử ở các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ.

Bình thƣờng, nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lƣợng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản. Khi hấp thu năng lƣợng thì nguyên tử chuyển lên trạng thái có năng lƣợng cao hơn, gọi là trạng thái kích thích. Thời gian sống trung bình của nguyên tử trong các trạng thái kích thích rất ngắn. Sau đó nguyên tử chuyển về trạng thái có mức năng lƣợng thấp hơn, và cuối cùng chuyển về trạng thái cơ bản.

Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chuyển động quanh hạt nhân trên các quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định, gọi là các quỹ đạo dừng. Bo đã tìm đƣợc công thức tính bán kính của quỹ đạo dừng của êlectron trong nguyên tử hiđrô : rn = n2r0

27

trong đó n là số nguyên và r0 = 5,3.10-11 m, gọi là bán kính Bo. Đó chính là bán kính quỹ đạo của êlectron ứng với trạng thái cơ bản của nguyên tử.

Ngƣời ta đặt tên cho các quỹ đạo dừng của êlectron ứng với n =1, 2, 3, 4, 5, 6,…lần lƣợt là quỹ đạo K, L, M, N, O, P,… + Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lƣợng của nguyên tử: Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lƣợng En sang trạng thái dừng có mức năng lƣợng Em thấp hơn thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lƣợng đúng bằng hiệu En – Em. En – Em = hf trong đó h là hằng số Plăng ; n, m là các số nguyên.

Ngƣợc lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có mức năng lƣợng Em mà hấp thụ đƣợc một phôtôn có năng lƣợng hf đúng bằng hiệu En – Em thì nó chuyển sang trạng thái dừng có mức năng lƣợng En lớn hơn.

Tiên đề này cho thấy, một nguyên tử phát xạ ra phôtôn nào thì có khả năng hấp thụ phôtôn đó. Điều này giải thích đƣợc sự đảo vạch quang phổ.

Quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô: + Khi khảo sát thực nghiệm quang phổ của nguyên tử hiđrô, ngƣời ta thấy các vạch phát xạ của nguyên tử hiđrô sắp xếp thành các dãy khác nhau.

Trong miền tử ngoại có một dãy gọi là dãy Làiman. Dãy thứ hai, gọi là dãy Banme gồm các vạch nằm trong vùng tử ngoại và một số vạch nằm trong miền ánh sáng nhìn thấy là : vạch đỏ Hα, vạch làm Hβ, vạch chàm Hγ, vạch tím Hδ. Trong miền hồng ngoại có dãy gọi là dãy Pasen. + Mẫu nguyên tử Bo giải thích đƣợc cấu trúc quang phổ vạch của hydro cả về định tính lẫn định lƣợng.

Khi nhận đƣợc năng lƣợng kích thích, các nguyên tử hiđrô chuyển từ trạng thái cơ bản E1 lên các trạng thái kích thích khác nhau, tức là êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng K gần hạt nhân nhất ra các quỹ đạo dừng ở phía ngoài. Khi chuyển về trạng thái cơ bản, các nguyên tử hiđrô sẽ phát ra các

28

phôtôn (các bức xạ) có tần số khác nhau. Vì vậy quang phổ của nguyên tử hiđrô là quang phổ vạch.

Dãy Laiman đƣợc tạo thành khi êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng bên ngoài về quỹ đạo K : L → K ; M → K ; N → K… Dãy Banme đƣợc hình thành khi êlectron từ các quỹ đạo phía ngoài chuyển về quỹ đạo L : M → L (vạch đỏ Hα) ; N → L (vạch làm Hβ) ; O → L (vạch chàm Hγ) ; P → L (vạch tím Hδ)…Dãy Pasen đƣợc tạo thành khi êlectron từ các quỹ đạo ngoài chuyển về quỹ đạo M… 2.2.Mục tiêu dạy học của chƣơng Lƣợng tử ánh sáng 2.2.1. Về thái độ, tình cảm - Có thái độ tích cực và chủ động tìm tòi những hiện tƣợng và quy luật vật lý diễn ra trong cuộc sống hàng ngày.

- Luôn có ý thức vận dụng những kiến thức vật lý để giải thích các hiện tƣợng vật lý gắn với thực tiễn.

- Có niềm say mê và yêu thích môn học, thích khám phá các hiện tƣợng vật lý vận dụng tối ƣu các hiện tƣợng vật lý để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới, bài tập mới có thể chƣa gặp bao giờ.

2.2.2. Về kiến thức, kỹ năng - Vận dụng linh hoạt các định luật quang điện để giải những bài toán gắn với thực tiễn và những bài toán ở mức độ khó, phức tạp, tổng hợp.

- Vận dụng thuyết lƣợng tử ánh sáng để giải thích đƣợc các hiện tƣợng, quy luật tự nhiên và các bài tập tổng hợp, phức tạp.

- Vận dụng linh hoạt mẫu nguyên tử Bo để giải thích các hiện tƣợng, quy luật liên quan đến thực tiễn và giải thành thạo các bài toán khó, phức tạp.

- Giải đƣợc các bài tập khó, phức tạp tổng hợp từ nhiều mảng kiến thức bằng cách phân tích một bài khó thành nhiều bài đơn giản.

29

2.3.Phƣơng pháp xây dựng và hƣớng dẫn giải hệ thống bài tập chƣơng Lƣợng tử ánh sáng 2.3.1. Phương pháp xây dựng hệ thống bài tập chương Lượng tử ánh sáng Dựa vào mục tiêu bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý và cơ sở lý luận ở Chƣơng 1, tôi xây dựng hệ thống bài tập chƣơng Lƣợng tử ánh sáng và phân loại theo phƣơng thức cho điều kiện và phƣơng thức giải: Gồm 14 bài tập định tính và 15 bài tập định lƣợng, trong đó một số bài có hƣớng dẫn và một số bài để học sinh tự giải. Hệ thống bài tập phải đảm bảo theo các tiêu chí sau: - Các bài tập trong hệ thống phải là các bài khó và phức tạp tổng hợp từ nhiều mảng kiến thức nhằm phát triển tƣ duy cho học sinh giỏi.

- Các bài tập tập trung nhiều vào phần nội dung trọng tâm.

- Các bài tập khó về mặt toán học muốn giải đƣợc cần lƣợng kiến thức toán học đủ tốt.

2.3.2. Phương pháp hướng dẫn giải bài tập chương Lượng tử ánh sáng 2.3.2.1. Phương pháp hướng dẫn bài tập định tính chương Lượng tử ánh sáng Trong quá trình giải bài tập vật lý, tôi thấy các bài tập định tính thuộc hai loại điển hình đó là giải thích hiện tƣợng và dự đoán hiện tƣợng. Các hiện tƣợng vật lý trong đó đều chịu sự chi phối của các định luật quang điện, thuyết lƣợng tử ánh sáng và hai tiên đề của Bo. Ở đây trong quá trình hƣớng dẫn giải bài tập tôi đã định hƣớng khái quát cho học sinh, dẫn các em theo các bƣớc giải bài tập định tính, hình thành ở các em khả năng suy luận(luận ba đoạn) và kỹ năng giải các bài tập định tính trong vật lý. Cụ thể là sau khi phân tích đề bài tôi hƣớng dẫn cho học sinh căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đề bài, xác định những định luật chi phối hiện tƣợng, dự đoán đƣợc hiện tƣợng gì xảy ra và xảy ra thế nào hoặc từ đó giải thích đƣợc các hiện tƣợng.

2.3.2.2. Phương pháp hướng dẫn bài tập định lượng chương Lượng tử ánh sáng

30

Những bài tập định lƣợng trong chƣơng Lƣợng tử ánh sáng đƣợc sử dụng để hƣớng dẫn cho học sinh giỏi ở đây chủ yếu là các bài ở mức độ tổng hợp.

Trong các bài tập đó việc tìm kiếm lời giải phải thực hiện một chuỗi các lập luận logic, biến đổi toán học qua nhiều mối liên hệ giữa các đại lƣợng đã cho, đại lƣợng phải tìm với những đại lƣợng trung gian không cho trong dữ kiện bài toán. Bản thân việc xác lập mối liên hệ trung gian đó là một bài tập cơ bản. Và do đó, muốn giải đƣợc bài tập tổng hợp này buộc ngƣời học phải giải đƣợc thành thạo các bài tập cơ bản, ngoài ra còn phải biết cách phân tích bài tập phức tạp để quy nó về bài tập đơn giản đã biết.

Kiểu hƣớng dẫn giải bài tập chủ đạo mà tôi sử dụng ở đây là định hƣớng khái quát hóa kết hợp với hƣớng dẫn tìm tòi: + Định hƣớng tƣ duy của học sinh theo đƣờng lối khái quát của việc giải quyết vấn đề ở đây là hƣớng cho học sinh phải biết phân tích một bài toán phức tạp, tổng quát thành các bài đơn giản, cụ thể. Thực chất là rèn cho học sinh biết cách suy luận suy luận khái quát hóa “Từ một vấn đề khó, nếu chúng ta biết cách tập trung, gỡ rối từng mảng thì chúng ta có thể đƣa vấn đề ra ánh sáng. Ít ra, chúng ta có thể đặt vấn đề một cách dễ hiểu hơn. Nói cách khác, chúng ta đã đi từng bƣớc để khái quát hóa vấn đề.”[11] Đồng thời định hƣớng cho học sinh biết cách suy luận tổng quát hóa vấn đề “Ta gặp một vấn đề F(w1, w2,…, wn) tại điểm các thông số đã là hàm nhất định. Giải xong vấn đề này, ta tiến đến tổng quát hóa chúng cho các thông số wi bất định nằm trong giới hạn nào đó”[11]. Thực chất là rèn luyện cho học sinh cách suy luận chuyển từ việc khảo sát một tập hợp đối tƣợng sang một tập hợp đối tƣợng lớn hơn chứa tập đối tƣợng ban đầu. Sau khi làm một bài tập với một đại lƣợng trung gian cụ thể xác định biết cách suy luận để chuyển sang một bài tập khác tổng quát hơn có đại lƣợng trung gian bất kỳ. + Định hƣớng tìm tòi đƣợc sử dụng thông qua việc gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để các em có thể chuyển từ các bài cụ thể, đơn giản sang các bài tập tổng quát phức tạp hơn.

31

Trong quá trình hƣớng dẫn học sinh giỏi, tôi nhận thấy một bài tập khó là tổng hợp từ nhiều bài tập cơ bản đã biết. Chính vì thế, tôi luôn định hƣớng học sinh làm bài điện và lƣợng tử ánh sáng đơn giản, sau đó hƣớng các em tổng hợp kiến thức để làm những bài toán tổng quát và tiến tới làm đƣợc các bài toán có nhiều biến tổng quát hơn nữa.

Hệ thống bài tập dùng cho việc bồi dƣỡng học sinh giỏi ở chƣơng này là những bài tập khó, phức tạp, liên quan đến nhiều mảng kiến thức của Vật lý.

Vì vậy trong quá trình hƣớng dẫn giải các bài tập cho học sinh giỏi vật lý, tôi hƣớng cho học sinh làm theo các bƣớc của phƣơng pháp giải bài tập vật lý nhƣ sau: - Bƣớc 1: Tìm hiểu đề bài Đọc kỹ đề bài, xác định ý nghĩa của các thuật ngữ, xác định đƣợc những đại lƣợng vật lý nào đã cho, đại lƣợng nào cần tìm.

Phân tích các dữ kiện đã cho liên quan đến khái niệm, hiện tƣợng, quy tắc, định luật vật lý nào.

Hình dung các hiện tƣợng diễn ra nhƣ thế nào và bị chi phối bởi các định luật vật lý nào qua đó hiểu rõ bản chất của hiện tƣợng.

- Bƣớc 2: Xây dựng lập luận Xây dựng lập luận là tìm mối quan hệ giữa các đại lƣợng đã biết và các đại lƣợng cần tìm thông qua các công thức, biểu thức. Ta làm theo hai hƣớng sau: Tìm một định luật, một quy tắc diễn đạt bằng một công thức có chứa đại lƣợng cần tìm và một vài đại lƣợng khác chƣa biết. Tiếp tục tìm những định luật, công thức khác cho biết mối quan hệ giữa đại lƣợng chƣa biết này với các đại lƣợng đã biết trong đề bài. Cuối cùng tìm đƣợc một công thức chỉ chứa đại lƣợng cần tìm với đại lƣợng đã biết.

Từ những đại lƣợng đã cho ở đề bài, dựa vào các định luật, quy tắc Vật lý, tìm những công thức có chứa đại lƣợng đã cho với các đại lƣợng trung

32

gian mà ta dự kiến có liên quan đến đại lƣợng cần tìm. Suy luận toán học, đƣa đến công thức chỉ chứa đại lƣợng phải tìm với các đại lƣợng đã cho.

- Bƣớc 3. Luận giải: Trong quá trình giải các phƣơng trình liên quan đến các đại lƣợng vật lý khác nhau thuộc nhiều mảng kiến thức thì mấu chốt để gỡ rối chính là các định luật tổng quát nghiệm đúng trong nhiều quá trình vật lý và các đại lƣợng vật lý chung tham gia, làm ảnh hƣởng đến các giai đoạn của hiện tƣợng vật lý.

Ví dụ định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lƣợng áp dụng trong tất cả các quá trình cơ, nhiệt, điện, quang, định luật bảo toàn điện tích…Một số đại lƣợng vật lý thƣờng xuất hiện trong nhiều quá trình cơ, điện, nhiệt, từ,…nhƣ năng lƣợng, lực, áp suất…Khi đồng nhất hoặc rút và thế các đại lƣợng đó trong các phƣơng trình là cách làm phổ biến và thuận tiện trong hầu hết các bài tập vật lý từ dễ đến khó.

- Bƣớc 4: Biện luận Sau khi giải hệ các phƣơng trình, ta rút ra các đại lƣợng vật lý cần tìm. Ta tiến hành phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế và kết luận.

2.3.2.3. Mục đích của việc hướng dẫn giải bài tập chương Lượng tử ánh sáng Qua việc hƣớng dẫn giải bài tập chƣơng Lƣợng tử ánh sáng tôi đã định hƣớng để học sinh hoàn thiện các kỹ năng giải bài tập vật lý, biết kết hợp xây dựng lập luận phân tích và lập luận tổng hợp. Nghĩa là để giải đƣợc một bài tập khó phức tạp thì các em cần phân tích đƣợc bài tập phức tạp thành nhiều bài tập cơ bản đã biết, qua đó phát triển đƣợc khả năng suy luận và tƣ duy logic của học sinh, đó là điều kiện để học sinh có thể giải đƣợc các bài toán khó, bài toán tổng hợp góp phần bồi dƣỡng học sinh giỏi môn vật lý.

33

2.4.Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng Lƣợng tử ánh sáng 2.4.1. Bài tập định lượng 2.4.1.1. Bài tập có hướng dẫn Bài tập 1: Khi rọi vào catôt phẳng của tế bào quang điện một bức xạ có bƣớc sóng  = 0,33  m thì có thể triệt tiêu dòng quang điện bằng cách nối anôt và catôt của tế bào quang điện với hiệu điện thế UAK  - 0,3125 V. a. Xác định giới hạn quang điện của kim loại b. Anôt của tế bào quang điện có dạng bản phẳng sóng sóng với catôt, đặt đối diện và cách catot đoạn d = 1,0 cm. Khi rọi chùm bức xạ hẹp vào tâm của catot và đặt vào anôt và catôt một hiệu điện thế UAK = 4,55 V thì bán kính lớn nhất của vùng trên bề mặt catôt mà êlectron tới đập vào bằng bao nhiêu?

Cho me = 9,1.10-31 kg ; e = 1,6.10-19 C ; h = 6,625.10-34 Js ; c = 3.108 m/s Hƣớng dẫn giải bài tập 1: Mục tiêu của bài tập: Củng cố, khắc sâu kiến thức về hiện tƣợng quang điện ngoài, các định luật quang điện, điện tích chuyển động trong điện trƣờng, phát triển tƣ duy cho học sinh, phát triển năng lực để giải đƣợc các bài toán khó về mặt Vật lý của hiện tƣợng quang điện. Bài toán này đƣợc tổng hợp từ hai mảng kiến thức về hiện tƣợng quang điện và chuyển động của êlectron trong điện trƣờng.

Phƣơng pháp hƣớng dẫn: để giải bài tập trên tôi kết hợp hƣớng dẫn tìm tòi và hƣớng dẫn khái quát hóa theo cách bài khó, phức tạp đƣợc tổng hợp từ một số bài nhỏ, đơn giản hợp thành ứng với các mảng kiến thức Vật lý.

34

Định hƣớng: Định hƣớng của giáo viên

Hoạt động của học sinh

+ Một bài tập vật lý khó, + Học sinh đọc và phân tích đề bài, áp dụng cách phức tạp thƣờng đƣợc tổng giải cũ để giải bài toán và qua đó phát hiện sự khó hợp từ nhiều bài toán đơn khăn trong việc giải bài toán. giản tƣơng ứng với nhiều

Tham gia xây dựng cách phân tích giải một bài

mảng kiến thức vật lý. Muốn tập vật lý phức tạp. giải đƣợc các bài tập khó thì cần phải biết cách phân tích một bài phức tạp thành nhiều bài toán đơn giản đã biết. + Một bài tập vật lý có thể khó về mặt vật lý hoặc về mặt toán học, hoặc cả cả về mặt vật lý và toán học. Vậy điều quan trọng nhất khi phân tích bài toán phải phát hiện đƣợc điểm khó của bài toán vật lý đó. + Để có thể giải đƣợc bài tập kết hợp hiện tƣợng quang + Ghi nhận bài tập 1.1 và 1.2 điện ngoài và chuyển động của

êlectron

trong

điện

trƣờng nhƣ bài toán 1 thì hãy phân tích bài toán trên thành hai bài cơ bản , một bài về hiện tƣợng quang điện ngoài, một bài về chuyển động của êlectron trong điện trƣờng.

35

Bài tập 1.1: Khi rọi vào catôt phẳng của tế bào quang điện một bức xạ có bƣớc sóng  = 0,33  m thì có thể triệt tiêu dòng quang điện bằng cách nối anôt và catôt của tế bào quang điện với hiệu điện thế UAK  - 0,3125 V. a. Xác định giới hạn quang điện của kim loại. b. Xác định vận tốc ban đầu cực đại của các quang êlectron.

Bài tập 1.2: Một tụ điện phẳng thẳng đứng đƣợc tích điện đến hiệu điện thế U = 4,55 V. Biết khoảng cách giữa hai bản là d = 1,0 cm. Từ tâm O của bản tích điện âm bắn một chùm êlectron với vận tốc ban đầu v0 = 6.105 m/s theo hƣớng hợp với phƣơng nằm ngang một góc α (0  α  900) thì bán kính lớn nhất trên bề mặt của bản tích điện dƣơng mà các êlectron tới đập vào bằng bao nhiêu? * Định hƣớng tƣ duy học sinh * Thực hiện tƣ duy theo logic giải bài tập vật lý để giải bài tập 1.1 36

để giải bài tập 1.1

+ Mô tả hiện tƣợng vật lý liên quan đến bài tập,

+ CH1: Mô tả hiện tƣợng vật tìm các định luật chi phối hiện tƣợng, sau đó tìm lý xảy ra? Phân tích bài tập để mối liên hệ giữa các đại lƣợng bài tập đã cho và xác định các đại lƣợng vật lý các đại lƣợng mà bài tập yêu cầu. bài tập đã cho và các đại lƣợng vật lý cần tìm? Giữa các đại lƣợng đó có mối liên hệ nào không? * Nếu học sinh chƣa trả lời đƣợc thì gợi ý bằng các câu hỏi nhƣ sau: + CH2: Hệ thức Anh-xtanh + Áp dụng hệ thức Anh-xtanh về hiện tƣợng liên hệ những đại lƣợng nào?

quang điện

+ CH3: Áp dụng định lý biến thiên động năng để tìm mối + Áp dụng định lý biến thiên động năng. liên hệ giữa Uh và Wđmax? * Đối với học sinh giỏi, đây là một bài toán cơ bản nên có thể yêu cầu học sinh lên bảng trình bày lời giải của mình. + Giáo viên yêu cầu một học + Học sinh giải bài tập 1.1. sinh giải bài tập 1.1.

Bài giải 1.1 a. Theo bài ta có hiệu điện thế hãm Uh = U AK

min

=

0,3125 V Trong đó Uh ứng với êlectron quang điện có vận tốc ban đầu cực đại bị hãm lại ở sát anôt. Áp dụng định lý biến thiên động năng, ta có: 1 2 mv0max  eU h 2 37

Kết hợp với hệ thức Anh-xtanh về quang điện, ta có: hc

1 2  A  mv0max  A  eU h 2 

 A

hc



 eU h

Vậy giới hạn quang điện của kim loại làm catôt là: 0 

hc hc = 0,36  m  A hc  eU h



b. Áp dụng công thức: 1 2 mv0max  eU h 2

 v0max 

* Định hƣớng tƣ duy học sinh giải bài tập 1.2 + CH4: Hãy mô tả hiện tƣợng ? Xác định các đại lƣợng đã cho và các đại lƣợng cần tìm?

Giữa các đại lƣợng có mối

2eU h  6.105 m/s me

* Học sinh thực hiện tƣ duy theo logic giải bài tập vật lý để giải bài tập 1.2 + Phân tích hiện tƣợng bài toán, tìm các định luật chi phối hiện tƣợng qua đó tìm mối liên hệ giữa các đại lƣợng.

liên hệ và biểu thức hay phƣơng trình vật lý nào? * Để trả lời đƣợc câu hỏi trên thì giáo viên có thể gợi ý bằng các câu hỏi sau: + CH5: Trong quá trình chuyển động, electrôn chịu tác dụng của những lực nào?

+ Êlectron chịu tác dụng của lực điện. Quỹ đạo chuyển động là một phần của parabol.

38

Quỹ đạo của êlectron có dạng nhƣ thế nào? + CH6: Để khảo sát chuyển + Dùng phƣơng pháp động lực học kết hợp động của êlectron thì dùng phƣơng pháp động lực học để khảo sát chuyển phƣơng

pháp

nào?

Lập động của êlectron.

phƣơng trình quỹ đạo của êlectron? + CH7: Để vùng trên bề mặt + Vận dung phƣơng pháp cho các bài toán cực trị catot mà êlectron tới đập vào để tìm giá trị cực trị. có bán kính lớn nhất thì cần điều kiện gì? + Giáo viên yêu cầu một học + Học sinh giải bài tập 1.2. sinh giải bài tập 1.2.

Bài giải 1.2 Chọn hệ trục tọa độ oxy nhƣ hình vẽ. Áp dụng phƣơng pháp tạo độ để khảo sát chuyển động của hạt êlectron.

Trong quá trình chuyển động, êlectron luôn chịu tác dụng của lực điện:   F d  qe E

Theo định luật II NiuTơn ta có:   Fd a me

Phân tích chuyển động của êlectron theo hai phƣơng: + Phƣơng ox: ax 

Fx qe E eU   me me me d

v0 x  v0 cos 

39

1 1 1 eU 2 x  x0  v0 x .t  ax .t 2  v0 x .t  ax .t 2  v0 cos  .t  .t 2 2 2 me d

+ Phƣơng oy: ay  0 voy  v0 sin  y  y0  v0 yt  v0 sin  t

Gọi điểm M là vị trí êlectron tới đập vào bản dƣơng. Khi đó điểm M có tạo độ là xM = d, yM. Để yM đạt cực đại khi sin   1 và t cực đại.

1  eU 

2 Khi đó ta có: d   t 2  me d 

2me eU

t d

 ymax  v0 d

2me = 5,24 mm eU

Vậy bán kính lớn nhất của vùng trên bề mặt catot mà các êlectron tới đập vào là 5,24 mm. * Học sinh phân tích hiện tƣợng và phân tích bài tập 1 thành hai bài tập đơn giản hơn. Một bài về hiện tƣợng quang điện. Một bài về chuyển động của êlectron trong điện trƣờng. *Sau khi học sinh đã giải * Học sinh giải bài tập 1 đƣợc bài tập 1.1 và 1.2 thì Bài giải 1: giáo viên yêu cầu học sinh phân tích bài tập 1 thành những bài tập đơn giản hơn?

Theo bài ta có hiệu điện thế hãm: Uh = U AK

min

= 0,3125 V

Trong đó Uh ứng với êlectron quang điện có

* Lƣu ý học sinh: Khi gặp vận tốc ban đầu cực đại bị hãm lại ở sát anôt. những bài toán phức tạp, tổng Áp dụng định lý biến thiên động năng, ta có: 40

hợp kiến thức của nhiều mảng, các em phải tìm hiểu đề bài để hiểu diễn biến hiện tƣợng vật lý và phân tích nó

1 2 mv0max  eU h 2

Kết hợp với hệ thức Anh-xtanh về quang điện, ta có: hc

1 2  A  mv0max  A  eU h 2 

thành các giai đoạn đƣợc lý giải bởi các kiến đơn giản

 A

hơn đã biết. Từ đó lập các phƣơng trình. Khi giải các hệ

hc



 eU h

Vậy giới hạn quang điện của kim loại làm

phƣơng trình các em hãy chú catôt là: ý tìm nút tháo gỡ là các đại

0 

lƣợng vật lý chung giữa các giai đoạn diễn biến của bài



Áp dụng công thức:

toán và chung giữa các mảng

1 2 mv0max  eU h 2

kiến thức, nhƣ ở bài tập 1 đƣợc phân tích thành hai giai đoạn. Giai đoạn một là dƣới tác dụng của ánh sáng thích hợp chiếu vào catot của tế bào quang điện thì êlectron bị bật ra khỏi catot. Giai đoạn hai là êlectron bật ra từ catot

 v0max 

dụng phƣơng pháp tạo độ để khảo sát chuyển động của hạt êlectron.

Trong quá trình chuyển động, êlectron luôn chịu tác dụng của lực điện:   F d  qe E

Theo định luật II NiuTơn ta có:   Fd a me

động đến đập vào anôt. Đại lƣợng chung giữa hai giai đoạn của bài toán chính là vận tốc ban đầu của êlectron quang điện.

2eU h  6.105 m/s me

Chọn hệ trục tọa độ oxy nhƣ hình vẽ. Áp

có động năng ban đầu dƣới tác dụng của lực điện, chuyển

hc hc = 0,36  m  A hc  eU h

Phân tích chuyển động của êlectron theo hai phƣơng: + Phƣơng ox:

* Sau khi đã định hƣớng hoạt 41

động giải bài tập nhƣ ở trên, giáo viên yêu cầu một

ax 

Fx qe E eU   me me me d

học sinh lên giải cụ thể bài v0 x  v0 cos  tập 1.

1 1 1 eU 2 x  x0  v0 x .t  ax .t 2  v0 x .t  ax .t 2  v0 cos  .t  .t 2 2 2 me d

+ Phƣơng oy: ay  0

voy  v0 sin  y  y0  v0 yt  v0 sin  t

Gọi điểm M là vị trí êlectron tới đập vào bản dƣơng. Khi đó điểm M có tạo độ là xM = d, yM. Để yM đạt cực đại khi sin   1 và t cực đại.

1  eU 

2 Khi đó ta có: d   t 2  me d 

t d

2me eU

 ymax  v0 d

2me = 5,24 mm eU

Vậy bán kính lớn nhất của vùng trên bề mặt catot mà các êlectron tới đập vào là 5,24 mm.

Bài tập 2: Khi rọi vào catôt phẳng của một tế bào quang điện có giới hạn quang điện 0 bởi một bức xạ đơn sắc có bƣớc sóng  < 0 . Các êlectron bị bứt ra khỏi catot đƣợc tách ra bằng màn chắn để tạo một chùm hẹp hƣớng vào từ trƣờng đều có cảm ứng 



từ B theo hƣớng hợp với cảm ứng từ B một góc α (00 < α < 900) . Mô tả chuyển động của êlectron khi đó.

42

Hƣớng dẫn giải bài tập 2: Mục tiêu của bài tập: Củng cố, khắc sâu kiến thức về hiện tƣợng quang điện ngoài, các định luật quang điện, điện tích chuyển động trong từ trƣờng, phát triển tƣ duy cho học sinh, phát triển năng lực giải đƣợc các bài khó về mặt Vật lý của hiện tƣợng quang điện.

Phƣơng pháp hƣớng dẫn: để giải bài tập trên tôi kết hợp hƣớng dẫn tìm tòi và hƣớng dẫn khái quát hóa. Định hƣớng: Định hƣớng của giáo viên

Hoạt động của học sinh

+ Giáo viên yêu cầu học sinh phân

+ Học sinh đọc và phân tích đề bài,

tích bài tập 2 và cho biết bài tập này thảo luận để tìm điểm khó trong bài khó về mặt vật lý hay toán học?

toán.

+ Để có thể giải đƣợc bài tập kết hợp + Phân tích bài tập 2 thành hai bài hiện tƣợng quang điện ngoài và đơn giản: chuyển động của êlectron trong từ Bài toán 2.1: Lập biểu thức vận tốc trƣờng thì bài toán 2 đƣợc phân tích ban đầu cực đại của êlectron quang thành những bài toán nhỏ nào?

điện.

Bài toán 2.2: Khảo sát chuyển động của electrôn trong từ trƣờng.

+ Giáo viên nêu hai bài toán ứng với + Ghi nhận bài tập 1.1 và 1.2 hai mảng kiến thức.

Bài tập 2.1: Khi rọi vào catôt phẳng + Học sinh nêu các bƣớc giải. của một tế bào quang điện có giới hạn Bài giải 2.1 quang điện 0 bởi một bức xạ đơn sắc

Áp dụng hệ thức Anh-xtanh, ta

có bƣớc sóng  < 0 . Lập biểu thức có: hc

của vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện khi bức ra khỏi bề mặt kim loại.

43



Ta có:



hc

0

 eU h

Bài tập 2.2: Một êlectron bắn vào từ

eU h 



trƣờng theo hƣớng hợp với vectơ B một góc α (00 < α < 900) với vận tốc

Từ (1) và (2) ta có: hc

ban đầu v0. Mô tả của chuyển động



của êlectron trong từ trƣờng.  v0 max 

* Giáo viên nhận xét:

1 2 me v0max 2



hc

1 2  me v0max 0 2 2  hc hc     0  me  

+ Các bƣớc giải bài tập 2.1 tƣơng tự bài tập 1.1 và yêu cầu học sinh nêu các bƣớc giải + Để giải bài tập 2.2 giáo viên yêu cầu học sinh giải các bài tập đơn giản hơn là bài tập 2.3 và 2.4.

Bài tập 2.3: Khảo sát chuyển động của êlectron khi bắn êlectron vào từ trƣờng

+ Học sinh thực hiện tƣ duy giải bài tập 2.3

theo phƣơng sóng sóng với đƣờng sức từ của từ trƣờng đều. + Giáo viên đƣa ra câu hỏi gợi ý: êlectron có chịu tác dụng của lực nào không? Quỹ đạo của êlectron có dạng nhƣ thế nào?

+ Êlectron không chịu tác dụng của lực nào.

Êlectron chuyển động

thẳng đều theo phƣơng của đƣờng sức. Quỹ đạo là đƣờng thẳng

Bài tập 2.4: Khảo sát chuyển động của êlectron khi bắn êlectron vào từ trƣờng theo phƣơng vuông góc với đƣờng sức

+Học sinh thực hiện tƣ duy giải bài tập 2.4

của từ trƣờng đều. + Giáo viên yêu cầu học sinh tƣ duy giải bài tập 2.4. + Giáo viên đƣa ra câu hỏi gợi ý:

44

+ Êlectron chịu tác dụng của lực

êlectron có chịu tác dụng của lực nào Lorenxơ đóng vai trò là lực hƣớng không? Quỹ đạo của êlectron có dạng tâm làm cho êlectron chuyển động nhƣ thế nào?

tròn đều trong mặt phẳng vuông góc với đƣờng sức từ.

* Sau khi giải xong bài tập 2.3 và 2.4 giáo viên yêu cầu học sinh giải bài 2.2 + Giáo viên nêu câu hỏi gợi ý: Để + Theo phƣơng sóng sóng và vuông khảo sát chuyển động của êlectron góc với đƣờng sức từ trong từ trƣờng ta có phân tích chuyển động của êlectron theo hai phƣơng nào? + Giáo viên yêu cầu học sinh trình bày Bài giải 2.2: 

các bƣớc giải bài tập 2.2

+ Phân tích v0 thành hai thành phần:    v0  v1  v2



Trong đó v1 là thành phần vận tốc 



sóng sóng với B , v2 là thành phần 

vuông góc với B . 

+ Thành phần v1 không chịu tác dụng của lực Lorenxơ nên êlectron chuyển động thẳng đều với quãng đƣờng đi đƣợc trong thời gian t là: S = v1.t = v0cosα.t 

+ Thành phần v2 chịu tác dụng của lực Lorenxơ đóng vai trò là lực hƣớng tâm làm cho êlectron chuyển động theo quỹ đạo tròn có bán kính

45

R và chu kỳ T xác định. + Áp dụng định luật II NiuTơn, ta có: FL  me aht

 ev2 B sin 900  me  R

v22 R

me v1 mev0 cos   eB eB

 T

2 R 2 me  v2 eB

+ Êlectron tham gia đồng thời hai chuyển động, chuyển động thẳng 

theo phƣơng của B và chuyển động tròn đều trong mặt phẳng vuông góc 

với B . Vậy quỹ đạo của êlectron là đƣờng xoắn ốc có bƣớc xoắn ốc là: l  v1T  v0 cos  .

2 me 2 me v0 cos   eB eB

+ Học sinh trình bày lời giải bài tập 2. * Nhận xét: Bài tập 2 là tổng hợp hai Bài giải 2 Áp dụng hệ thức Anh-xtanh, ta bài tập đơn giảnlà 2.1 và 2.2 ứng với hai mảng kiến thức về hiện tƣợng có: hc

quang điện và chuyển động của điện tích trong từ trƣờng. Nhƣng để giải bài tập 2.2 thì ta cần phân tích bài toán này thành hai bài tập nhỏ đơn giản hơn. Giáo viên yêu cầu học sinh lên bảng giải bài tập 2.

46



Ta có: eU h 

1 2 me v0max 2

Từ (1) và (2) ta có:



hc

0

 eU h

hc





hc

1 2  me v0max 0 2

2  hc hc     me   0 

 v0max 



+ Phân tích v0 thành hai thành phần:    v0  v1  v2 

Trong đó v1 là thành phần vận tốc 



sóng sóng với B , v2 là thành phần 

vuông góc với B . 

+ Thành phần v1 không chịu tác dụng của lực Lorenxơ nên êlectron chuyển động thẳng đều với quãng đƣờng đi đƣợc trong thời gian t là: S = v1.t = v0cosα.t 

+ Thành phần v2 chịu tác dụng của lực Lorenxơ đóng vai trò là lực hƣớng tâm làm cho êlectron chuyển động theo quỹ đạo tròn có bán kính R và chu kỳ T xác định. + Áp dụng định luật II NiuTơn, ta có: FL  me aht

 ev2 B sin 900  me  R

me v1 mev0 cos   eB eB

 T

47

v22 R

2 R 2 me  v2 eB

+ Êlectron tham gia đồng thời hai chuyển động, chuyển động thẳng 

theo phƣơng của B và chuyển động tròn đều trong mặt phẳng vuông góc 

với B . Vậy quỹ đạo của êlectron là đƣờng xoắn ốc có bƣớc xoắn ốc là: l  v1T  v0 cos  .

2 me 2 me v0 cos   eB eB

Bài tập 3: Chiếu một bức xạ có bƣớc sóng   0,546 m lên mặt kim loại dùng làm catôt của tế bào quang điện. Các êlectron bị bứt ra khỏi catôt đƣợc tách ra 

bằng màn chắn để tạo ra một chùm hẹp có vận tốc v0 . Biết giới hạn quang điện của kim loại là 0  0,692 m .Hƣớng chùm tia êlectron vào một vùng có cả điện trƣờng đều và từ trƣờng đều theo hƣớng vuông góc với đƣờng sức điện. Biết điện trƣờng có cƣờng độ điện trƣờng E = 103 V/m và khi đi vào vùng trên thì êlectron vẫn chuyển động thẳng đều. Xác định hƣớng và độ lớn 

của cảm ứng từ B .

Hƣớng dẫn giải bài tập 3: Mục tiêu của bài tập: Tiếp tục củng cố, khắc sâu kiến thức về hiện tƣợng quang điện ngoài, các định luật quang điện, điện tích chuyển động trong vùng có cả điện trƣờng và từ trƣờng, phát triển tƣ duy cho học sinh, phát triển năng lực để giải đƣợc các bài toán khó về mặt Vật lý của hiện tƣợng quang điện.

Phƣơng pháp hƣớng dẫn: để giải bài tập trên tôi kết hợp hƣớng dẫn tìm tòi và hƣớng dẫn khái quát hóa theo cách bài khó, phức tạp đƣợc tổng hợp từ các bài nhỏ, đơn giản hợp thành. Định hƣớng: Định hƣớng của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên yêu cầu học sinh phân

+ Học sinh đọc và phân tích đề bài,

48

tích bài tập 3 và cho biết bài tập này thảo luận để tìm điểm khó trong bài khó về mặt vật lý hay toán học?

toán.

+ Để có thể giải đƣợc bài tập kết hợp + Phân tích bài tập 3 thành hai bài đơn hiện tƣợng quang điện ngoài và giản: chuyển động của êlectron trong từ Bài 3.1: Lập biểu thức vận tốc ban trƣờng thì bài toán 2 đƣợc phân tích đầu cực đại của êlectron quang điện. thành những bài toán nhỏ nào?

Bài toán 3.2: Khảo sát chuyển động của êlectron trong vùng có cả điện trƣờng từ trƣờng.

+ Giáo viên nêu hai bài toán ứng với - Ghi nhận bài tập 3.1 và 3.2 hai mảng kiến thức.

Bài tập 3.1: Chiếu một bức xạ có bƣớc sóng   0,546 m lên mặt kim loại dùng làm catôt của tế bào quang điện. Biết giới hạn quang điện của kim loại là 0  0,692 m . Tìm vận tốc ban đầu cực đại của các quang êlectron.

Bài tập 3.2: Một êlectron bay vào một vùng có cả điện trƣờng đều và từ trƣờng đều với vận tốc ban đầu v0 = 4,1.105 m/s nhƣ hình vẽ (hình 1).

Biết điện trƣờng có cƣờng độ điện trƣờng E = 103 V/m và khi đi vào vùng trên thì êlectron vẫn chuyển động thẳng đều. Xác định hƣớng và

49



độ lớn của cảm ứng từ B .

+ Học sinh giải bài 3.1.

+ Bài tập 3.1 là một bài cơ bản. Các Bài giải 3.1: Áp dụng hệ thức Anh-xtanh, ta có:

bƣớc giải bài tập 3.1 tƣơng tự bài tập

hc

1.1 và yêu cầu học sinh nêu các bƣớc



giải

hc



0

 eU h

Ta có: eU h 

1 2 me v0max 2

Từ (1) và (2) ta có: hc



 v0max 



hc

1 2  me v0max 0 2

2  hc hc  5     4,1.10 m/s me   0 

* Để giải bài tập 3.2 giáo viên nêu các câu gợi ý:

+ Êlectron chịu tác dụng đồng thời hai

  + Khi bay vào vùng có cả điện lực là  Fd và FL . trƣờng và từ trƣờng êlectron chịu tác + Để êlectron chuyển động thẳng đều dụng của những lực nao? Điều kiện thì hai lực đó phải cân bằng nhau. để cho êlectron chuyển động trong

vùng đó là nhƣ thế nào? * Giáo viên yêu cầu học sinh nêu các bƣớc giải bài tập 3.2.

* Học sinh trình bày các bƣớc giải bài tập.

Bài giải 3.2: + Êlectron chịu tác dụng của hai lực:   Fd và FL

+ Do êlectron chuyển động thẳng đều nên các lực phải cân bằng nhau, ta có:    Fd  FL  0 

50

  FL  Fd

FL  Fd    + Do qe < 0 nên Fd  E nghĩa là Fd

hƣớng xuống dƣới. 





+ Do FL  Fd nên FL hƣớng lên. Theo 

quy tắc bàn tay phải thì B hƣớng vào trong mặt phẳng hình vẽ. + Ta có: FL  Fd  qe vB  qe E E 103  B   2, 43.103 T 5 v 4,1.10

+ Học sinh giải bài tập số 3. * Nhận xét: Bài tập 3 là tổng hợp hai

Bài giải 3: Áp dụng hệ thức Anh-xtanh, ta có:

bài tập đơn giản là 3.1 và 3.2 ứng với

hc

hai mảng kiến thức về hiện tƣợng



quang điện và chuyển động của điện



hc

0

 eU h

(1)

1 2 me v0max 2

(2)

Ta có:

tích trong vùng có cả điện trƣờng và

eU h 

từ trƣờng. Giáo viên yêu cầu học sinh

Từ (1) và (2) ta có:

giải bài tập 3.

hc

  v0max 



hc

1 2  me v0max 0 2

2  hc hc     me   0 



4,1.105

m/s. + Êlectron chịu tác dụng của hai lực:   Fd và FL

+ Do êlectron chuyển động thẳng đều nên các lực phải cân bằng nhau, ta có:    Fd  FL  0  51

  FL  Fd

FL  Fd    + Do qe < 0 nên Fd  E nghĩa là Fd

hƣớng xuống dƣới. 





+ Do FL  Fd nên FL hƣớng lên. Theo 

quy tắc bàn tay phải thì B hƣớng vào trong mặt phẳng hình vẽ. + Ta có: FL  Fd  qe vB  qe E E 103  B   2, 43.103 T 5 v 4,1.10

Bài tập 4: Chiếu một bức xạ có bƣớc sóng   0,546 m lên mặt kim loại dùng làm

catôt của tế bào quang điện. Các êlectron bị bứt ra khỏi catôt đƣợc tách ra bằng màn chắn để tạo ra một chùm hẹp có vận 

tốc v0 . Biết giới hạn quang điện của kim loại là 0  0,692 m . Hƣớng chùm tia 

êlectron vào vùng có từ trƣờng đều B có độ rộng d, chiều dài l nhƣ hình vẽ. Tìm điều kiện của B để không có một êlectron nào bay qua đƣợc vùng từ trƣờng đều trên. Biết l  d.

Hƣớng dẫn giải bài tập 4: Định hƣớng: Định hƣớng của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên yêu cầu học sinh phân tích

+ Học sinh đọc và phân tích đề

bài tập 4 và cho biết bài tập này khó về bài, thảo luận để tìm điểm khó 52

mặt vật lý hay toán học?

trong bài toán.

+ Để có thể giải đƣợc bài tập kết hợp + Phân tích bài tập 4 thành hai bài hiện tƣợng quang điện ngoài và chuyển đơn giản: động của êlectron trong từ trƣờng thi bài Bài 4.1: Lập biểu thức vận tốc ban toán 4 đƣợc phân tích thành những bài đầu cực đại của êlectron quang toán nhỏ nào?

điện.

Bài toán 4.2: Khảo sát chuyển động của êlectron trong từ trƣờng.

+ Giáo viên nêu hai bài toán ứng với hai - Ghi nhận bài tập 4.1 và 4.2 mảng kiến thức.

Bài tập 4.1: Chiếu một bức xạ có bƣớc sóng   0,546 m lên mặt kim loại dùng làm catôt của tế bào quang điện. Biết giới hạn quang điện của kim loại là 0  0,692 m . Tìm vận tốc ban đầu cực

đại của các quang êlectron.

Bài tập 4.2: Bắn một chùm êlectron có vận tốc ban đầu v0 vào vùng có từ 

trƣờng đều B có độ rộng d, chiều dài l.

Tìm điều kiện của B để không có một êlectron nào bay qua đƣợc vùng từ trƣờng đều trên. + Học sinh nêu các bƣớc giải.

* Giáo viên nhận xét:

+ Các bƣớc giải bài tập 4.1 tƣơng tự bài Bài giải 4.1 Áp dụng hệ thức Anh-xtanh, ta

tập 1.1 và yêu cầu học sinh nêu các có:

bƣớc giải

53

hc





hc

0

 eU h (1)

Ta có: eU h 

1 2 (2) me v0max 2

Từ (1) và (2) ta có: hc



 v0max 



hc

1 2  me v0max 0 2

2  hc hc     me   0 



4,1.105

m/s. * Để giải bài tập 4.2 giáo viên dùng các câu gợi ý: + Khi bay vào từ trƣờng êlectron chịu + Êlectron chịu tác dụng của lực tác dụng của những lực nào? Quỹ dạo Lorenxơ đóng vai trò là lực hƣớng chuyển động có dạng ntn?

tâm làm cho êlectron chuyển động trên quỹ đạo là một cung tròn.

+ Điều kiện của để không có một + Để không có một êlectron nào êlectron nào bay qua đƣợc vùng từ bay qua đƣợc vùng từ trƣờng thì R trƣờng?

≤ d.

* Giáo viên yêu cầu học sinh nêu các + Học sinh giải bài tập 4.2. bƣớc giải bài tập 4.2 Bài giải 4.2 + Khi êlectron bay vào từ trƣờng thì chịu tác dụng của lực Lorenxơ.

Lực Lorenxơ đóng vai trò là lực hƣớng tâm làm cho

êlectron

chuyển động theo quỹ đạo là cung tròn có bán kính R trong vùng có

54

từ trƣờng. + Theo định luật II NiuTơn, ta có: FL  maht

 R

mv0 eB

+ Để không có êlectron nào bay qua đƣợc vùng có từ trƣờng, ta có: Rd



mv0 d eB

B

mv0 ed

* Nhận xét: Bài tập 4 là tổng hợp hai + Học sinh giải hoàn chỉnh bài tập bài tập đơn giản là 4.1 và 4.2 ứng với 4. hai mảng kiến thức về hiện tƣợng quang Bài giải 4: điện và chuyển động của điện tích trong Áp dụng hệ thức Anh-xtanh, ta từ trƣờng. Nhƣng cái khó của bài toán là có: học sinh thƣờng không phát hiện ra điều

hc

kiện để cho êlectron không bay qua



đƣợc vùng từ trƣờng. Giáo viên cần định

hc

0

 eU h

Ta có:

hƣớng học sinh tìm điều kiện trên. Sau

eU h 

đó, giáo viên yêu câu học sinh giải hoàn

1 2 me v0max 2

Từ (1) và (2) ta có:

chỉnh bài tập 4. hc





hc

1 2  me v0max 0 2

 v0max 

m/s.

55



2  hc hc     me   0 



4,1.105

+ Khi êlectron bay vào từ trƣờng thì chịu tác dụng của lực Lorenxơ.

Lực Lorenxơ đóng vai trò là lực hƣớng tâm làm cho

êlectron

chuyển động theo quỹ đạo là cung tròn có bán kính R trong vùng có từ trƣờng. + Theo định luật II NiuTơn, ta có: FL  maht

 R

mv0 eB

+ Để không có êlectron nào bay qua đƣợc vùng có từ trƣờng, ta có: Rd



mv0 d eB

B

mv0 ed

2.4.1.2. Bài tập tự giải Bài 1: Chiếu một bức xạ có bƣớc sóng   0, 405 m vào một catôt của tế bào quang điện, ta đƣợc dòng quang điện bão hòa có cƣờng độ Ibh. Có thể triệt tiêu dòng quang điện này bằng hiệu điện thế hãm Uh = 1,26 V. a. Tìm vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron. b. Tìm công thoát của êlectron khỏi bề mặt kim loại. c. Giả sử mỗi phôtôn đập vào catôt làm bứt ra một êlectron. Ta đo đƣợc Ibh = 49 mA. Tính số phôtôn đập vào catôt sau mỗi giây và công suất của nguồn bức xạ. Đáp án: a) v0  6,6.106 m/s ; b) A  1,8 eV ; c) n = 3,06.1017 hạt, P  1,5 W

56

Bài 2: Chiếu một bức xạ có bƣớc sóng   0,18 m vào một catôt của tế bào quang điện. Kim loại dùng làm âm cực có giới hạn quang điện 0  0,3 m . a. Tìm công thoát của êlectron khỏi bề mặt kim loại. b. Tìm vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron. c. Để tất cả các quang êlectron đều bị giữ lại ở catôt thì cần đặt vào anôt và catôt một hiệu điện thế nhƣ thế nào? Đáp án: a) A = 6,625.10-19 J ; b) v0max = ; c)UAK  - 2,76 V Bài 3: Chiếu một bức xạ điện từ có bƣớc sóng   0,546 m lên bề mặt kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang điện, thu đƣợc dòng quang điện bão hòa Ibh = 2 mA. Công suất bức xạ điện từ P = 1,515 W. 1.Tìm tỷ số giữa các êlectron thoát ra khỏi bề mặt kim loại và số phôtôn rọi lên nó ( tỷ số này gọi là “hiệu suất lƣợng tử” của hiện tƣợng quang điện).

2. Giả sử các êlectron đƣợc tách ra từ màn chắn để lấy một chùm hẹp 

hƣớng vào từ trƣờng đều có cảm ứng từ B có độ lớn B = 10-4 T, sao cho từ 

trƣờng B vuông góc với hƣớng vận tốc ban đầu của êlectron. Biết quỹ đạo của êlectron có bán kính cực đại R = 23,32 mm. a. Xác định vận tốc ban đầu cực đại của các quang êlectron. b. Tính giới hạn quang điện của kim loại làm catôt. Đáp án: 1) H = 0,3% ; 2) v0max = 4,1.105 m/s ; 0  0,69 m Bài 4: Công thoát êlectron khỏi đồng là 4,57 eV. a. Tính giới hạn quang điện của đồng. b. Khi chiếu bức xạ có bƣớc sóng   0,14 m vào quả cầu cô lập về điện thì sau một thời gian quả cầu đạt điện thế cực đại. Tinh điện thế cực đại đó. c. Chiếu một bức xạ điện từ vào quả cầu cô lập về điện thì quả cầu đạt điện thế cực đại 3 V. Hãy tính bƣớc sóng của bức xạ và vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron. Đáp án: a) 0  0, 278 m ; b) VM = 4,4 V ; c) v0 = 1,03.106 m/s,   0, 216 m

57

Bài 5: Catôt của tế bào quang điện làm kim loại có công thoát A = 7,23.10-19 J. a. Xác định giới hạn quang điện của kim loại. b. Một tấm kim loại loại đó, cô lập, đƣợc rọi sáng đồng thời bởi hai bức xạ: một có tần số f1 = 1,5.1015 Hz và một có bƣớc sóng 2  0,18 m . Tính điện thế cực đại trên tấm kim loại. c. Khi rọi bức xạ có tần số f1 vào tế bào quang điện kể trên, để không một êlectron nào về đƣợc anôt thì hiệu điện thế giữa anôt và catôt là bao nhiêu? Đáp án: a) 0  0, 275 m ; b) Vmax = 2,4 V ; a) UAK = - 1,7 V Bài 6: Một tế bào quang điện với catôt làm bằng kim loại có công thoát êlectron là A = 3 eV. Chiếu vào catôt bức xạ điện từ có bƣớc sóng   0, 207 m . Đặt vào hai điện cực của tế bào quang điện một điện áp xoay

chiều có biểu thức UAK = 6.cos(100πt) V. Trong một phút, hãy xác định khoảng thời gian dòng quang điện bằng không. Đáp án: t =

4 s 300

Bài 7: Chiếu lần lƣợt hai bức xạ có bƣớc sóng 1  0,555 m và 2  0,377 m vào một tấm kim loại có giới hạn quang điện 0 thì thấy vận tốc ban đầu cực đại của các quang êlectron lớn gấp đôi nhau. a.Tìm giới hạn quang điện của kim loại đó. b. Chỉ chiếu bức xạ 1  0,555 m kim loại, tách từ chùm êlectron bắn ra một êlectron có vận tốc lớn nhất rồi cho nó bay từ A đến B trong điện trƣờng đều mà hiệu điện thế UÂB = - 3 V. Tìm vận tốc của êlectron khi tới B. Đáp án: a) 0  0,659 m ; b) vB  1,086.106 m/s Bài 8: Catôt của tế bào quang điện đƣợc phủ lớp xêdi có công thoát là 1,9 eV. Catot đƣợc chiếu sáng bởi một chùm sáng đơn sắc, bƣớc sóng   0,56 m . a. Xác định giới hạn quang điện của xêdi.

58

b. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các êlectron quang điện và 



hƣớng nó vào một từ trƣờng đều có vectơ B vuông góc với v0 của các êlectron. Cho B = 6,1.10-5 T. Xác định bán kính cực đại của quỹ đạo các êlectron trong từ trƣờng. Đáp án: a) 0  0,651 m ; b) R = 3,06 cm Bài 9: Chiếu lần lƣợt ba bức xạ có bƣớc sóng theo tỷ lệ 1 : 2 : 3  1: 2 :1,5 vào catôt của một tế bào quang điện thì nhận đƣợc các êlectron quang điện có vận tốc ban đầu cực đại tƣơng ứng và có tỷ lệ v1 : v2 : v3  2 :1: k . Tìm k. Đáp án: k = 2 Bài 10: Trong một ống Rơnghen, cƣờng độ dòng điện qua ống là I = 0,8 mA và hiệu điện thế giữa anôt và catôt là U = 1,2 KV. a. Tìm số êlectron đập vào đối trong mỗi giây và vận tốc của êlectron khi tới đối catôt. Coi vận tốc ban đầu bứt ra khỏi catôt không đáng kể. b. Tính bƣớc sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen do ống đó có thể phát ra. c. Đối catôt là một bản plàtin có diện tích 1 cm2 và dày 2 mm. Giả sử toàn bộ động năng của êlectron đập vào đối catôt dùng để làm nóng bản plàtin đó.

Hỏi sau bao lâu nhiệt độ của bản tăng thêm 5000C? Cho biết nhiệt dung riêng của bản plàtin và khối lƣợng riêng là Cp = 0,12 kJ/kg.K, D = 21.103 kg/m3. Đáp án: a) n = 5.1015 hạt ; b)   1,04 nm ; c) t = 4phút 22,5 s min

Bài 11: Một nguồn sáng có công suất là 2 W, phát ra ánh sáng có bƣớc sóng   0,597 m tỏa đều ra đều theo khắp mọi hƣớng. Hãy tính xem ở khoảng

cách bao xa ngƣời ta còn trông thấy nguồn sáng này. Biết rằng mắt ngƣời còn thấy nguồn sáng khi có ít nhất 80 phôtôn phát ra từ nguồn lọt vào mắt ngƣời trong mỗi giây, con ngƣơi của mắt có đƣờng kính vào khoảng 4 mm. Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng của khí quyển. Đáp án: R  274.103 m Bài 12: Xác định các giá trị cực tiểu và cực đại của bƣớc sóng của các bức xạ thuộc dãy Banme.

59

Đáp số: min  0,365 m và max  0,656 m Bài 13: Bƣớc sóng của vạch thứ nhất trong dãy Làiman của quang phổ hidro là 0  0,122 m . Bƣớc sóng của ba vạch phổ Hα , Hβ , Hγ lần lƣợt là 1  0,656 m ; 2  0, 486 m ; 3  0, 434 m . Tính bƣớc sóng của hai vạch tiếp

theo trong dãy Làiman và hai vạch đầu tiên trong dãy Pasen. Đáp án: 0,103 μm ; 0,097 μm ; 1,88 μm ; 1,28 μm Bài 14: Cho một chùm êlectron bắn phá các nguyên tử hiđrô ở trạng thái cơ bản để kích thích chúng. a. Xác định vận tốc cực tiểu của các êlectron sao cho có thể làm xuất hiện tất cả các vạch của quang phổ phát xạ của hiđrô. b. Muốn cho quang phổ hiđrô chỉ có một vạch thì năng lƣợng của êlectron phải nằm trong khoảng nào? Đáp án: a) 2,1.106 m/s ; b) 10,2 eV  E  12,1 eV 2.4.2. Bài tập định tính 2.4.2.1. Bài tập có hướng dẫn giải Bài 1: Chiếu một bức xạ điện từ có bƣớc sóng  thích hợp vào một quả cầu cô lập về điện để hiện tƣợng quang điện xảy ra. Biết kim loại làm quả cầu có giới hạn quang điện 0 . Sau một thời gian ngắn, quả cầu kim loại có điện thế cực đại Vmax. Hãy giải thích tại sao quả cầu có điện thế cực đại. Tính điện thế cực đại theo  và 0 .

Hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập 1: Hƣớng dẫn khái quát: Các em hãy căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đề bài hãy xác định những định luật chi phối hiện tƣợng, sau đó lập luận để đƣa ra kết luận dự đoán đƣợc hiện tƣợng gì xảy ra trên quả cầu và xảy ra nhƣ thế nào.

Bài giải:

60

1. Tìm hiểu đề bài: Ở đây có quả cầu cô lập về điện làm bằng kim loại có giới hạn quang điện 0 và một bức xạ điện từ có bƣớc sóng thích hợp  .

2. Xây dựng lập luận: Đoạn 1: Khi chiếu bức xạ điện từ có bƣớc sóng thích hợp  vào quả cầu kim loại cô lập về điện thì xảy ra hiện tƣợng quang điện, các êlectron quang điện bức ra khỏi quả cầu, làm cho quả cầu tích điện dƣơng, xung quanh quả cầu tích điện tồn tại một điện trƣờng. Quả cầu có một điện thế. Hiện tƣợng quang điện đƣợc chi phối bởi các định luật quang điện. Đoạn 2: Khi êlectron bức ra đủ nhiều, điện tích quả cầu đủ lớn, điện trƣờng sinh ra đủ mạnh. Chính điện trƣờng gây ra lực điện có tác dụng cản trở chuyển động của êlectron. Khi lực điện sinh công âm có độ lớn đúng bằng động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron thì lúc đó các quang êlectron không tách ra đƣợc nữa, điện tích quả cầu lớn nhất và điện thế của quả cầu đạt giá trị cực đại. Giai đoạn trên đƣợc chi phối bởi hệ thức Anhxtanh và định lý biến thiên động năng dẫn đến quả cầu có điện thế cực đại.

3. Luận giải: Áp dụng định lý biến thiên động năng và hệ thức Anh-xtanh về quang điện ta có: 1 mv0max  eVmax (1) 2 hc

1  A  mv0max (2) 2 

Từ (1) và (2) ta suy ra: Vmax 

hc  1 1     e   0 

4. Kết luận: Khi chiếu bức xạ có bƣớc sóng thích hợp vào quả cầu cô lập về điện thì sau một thời gian quả cầu đạt điện thế cực đại Vmax đƣợc xác định theo công thức: Vmax 

hc  1 1     e   0 

61

2.4.2.2. Bài tập tự giải Bài 1: Tại sao không thể giải thích đƣợc các định luật quang điện bằng thuyết ánh sáng? Hãy nêu lý do cơ bản.

Giải thích: Theo thuyết sóng ánh sáng, khi rọi lên mặt catot thì điện trƣờng biến thiên của chùm sáng làm cho các êlectron trong kim loại dao động cƣỡng bức. Ánh sáng kích thích càng mạnh, điện trƣờng tác dụng càng lớn khiến cho các êlectron dao động càng mạnh đến mức có thể bức ra khỏi bề mặt kim loại và có thể có một động năng nào đó. Nhƣ vậy thuyết sóng ánh sáng dẫn đến hai kết quả hoàn toàn mâu thuẫn với thực nghiệm: Thứ nhất, hiện tƣợng quang điện có thể xảy ra với bất kỳ ánh sáng nào miễn nó có cƣờng độ đủ mạnh.

Thứ hai, động năng ban đầu của các êlectron quang điện cũng không phụ thuộc vào ánh sáng kích thích mà phụ thuộc vào cƣờng độ chùm sáng.

Bài 2: Trong tế bào quang điện, hãy giải thích tại sao khi cho UAK  - Uh thì dòng quang điện triệt tiêu?

Giải thích: Khi các êlectron quang điện bức ra khỏi catot thì chúng có một động năng ban đầu nào đó.

Khi UAK  Uh thì lực điện đóng vai trò lực cản. Lực cản này đóng vai trò cản trở chuyển động của của êlectron quang điện. Khi công của lực cản có độ lớn bằng động năng ban đầu cực đại của các êlectron quang điện làm cho tất cả các êlectron đều bị hút trở về catot nên không xuất hiện dòng quang điện.

Bài 3: Ở những nƣớc phát triển, những cánh cửa ra vào ở những nơi công cộng thƣờng đƣợc thiết kế tự động. Khi có ngƣời đến gần, cánh cửa tự động sẽ mở. Về phƣơng diện lƣợng tử ánh sáng, có thể thiết kế nhƣ thế nào?

Giải thích:

62

Dùng chùm ánh sáng thích hợp (hồng ngoại, tử ngoại,…) luôn chiếu qua cửa sao cho ngƣời đi vào sẽ phải che chùm sáng này.

Những chùm tia này giống nhƣ những sợi dây vô hình phát ra từ nguồn sáng và chiếu vào tế bào quang điện hoặc quang điện trở đặt đối điện. Chùm tia sẽ bị cắt và tạo ra tín hiệu đóng mạch điện làm cho máy (động cơ) tự động hoạt động: Động cơ sẽ mở cửa, chƣơng trình hoạt động của động cơ sẽ đƣợc tính toán trƣớc để sau 10 giây đến 15 giây thì cánh cửa sẽ đóng lại nhƣ trƣớc và tắt mạch ở động cơ.

Bài 4: Đối với phim ảnh (dùng để chụp ảnh), nếu các hạt AgBr trong phim càng lớn thì phim càng nhạy. Hãy giải thích tại sao nhƣ vậy? Nếu các hạt AgBr nhỏ thì có lợi gì?

Giải thích: Khi tạo ảnh trên phim, mỗi hạt AgBr trong phim có thể bị một phôtôn ánh sáng tác dụng, giải phóng một nguyên tử Ag. Đến khi rửa phim bằng thuốc hiện hình cả hạt AgBr mối biến thành Ag. Hạt AgBr càng lớn càng dễ bị phôtôn bắn trúng và tác dụng phim càng nhạy. Tuy nhiên mỗi hạt AgBr mỗi hạt AgBr càng nhỏ thì phim lại càng ghi đƣợc những hình ảnh chỉ tiết nhỏ hơn tức là rõ nét hơn.

Bài 5: Các tia Rơnghen tạo bởi ống Rơnghen, chúng có thể nhận nhiều giá trị tần số ( hay bƣớc sóng) khác nhau. Sự tạo thành tia Rơnghen có bƣớc sóng nhỏ nhất đƣợc giải thích nhƣ thế nào?

Giải thích: Khi êlectron đập vào đối catot và dừng lại đột ngột, điện trƣờng biến thiên nhanh, lan truyền thành sóng điện từ có tần số rất lớn. Năng lƣợng của các êlectron khi đập vào đối catot có thể truyền cho đối catot một phần năng lƣợng dƣới dạng nhiệt, một phần năng lƣợng chuyển thành năng lƣợng của phôtôn Rơnghen, một phần có thể làm bứt các êlectron ra khỏi đối catot.

Phần năng lƣợng chuyển thành nhiệt là không đổi, phần năng lƣợng chuyển thành năng lƣợng của phôtôn Rơnghen lớn hay bé phụ thuộc số 63

êlectron bứt ra nhiều hay ít. Tuy nhiên trƣờng hợp lý tƣởng nếu không có êlectron nào bứt ra thì phần năng lƣợng chuyển thành năng lƣợng của phôtôn Rơnghen là lớn nhất. Năng lƣợng này ứng với phôtôn Rơnghen có tần số lớn nhất hay bƣớc sóng nhỏ nhất.

Bài 6: Chiếu đồng thời hai bức xạ 1 và 2 ( 1 > 2 ) thích hợp vào quả cầu kim loại cô lập về điện thì sau một thời gian quả cầu đạt điện thế cực đại. Hãy giải thích hiện tƣợng trên và xác định điện thế cực đại của quả cầu. Biết giới hạn quang điện của kim loại làm quả cầu là 0 .

Giải thích: Khi chiếu đồng thời hai bức xạ điện từ có bƣớc sóng thích hợp 1 và 2 ( 1 > 2 ) vào quả cầu kim loại cô lập về điện thì xảy ra hiện tƣợng quang điện, các êlectron quang điện bức ra khỏi quả cầu, làm cho quả cầu tích điện dƣơng, xung quanh quả cầu tích điện tồn tại một điện trƣờng Khi êlectron bức ra đủ nhiều, điện tích quả cầu đủ lớn, điện trƣờng sinh ra đủ mạnh. Chính điện trƣờng gây ra lực điện có tác dụng cản trở chuyển động của êlectron. Khi lực điện sinh công âm có độ lớn đúng bằng động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron thì lúc đó các quang êlectron không tách ra đƣợc nữa, điện tích quả cầu lớn nhất và điện thế của quả cầu đạt giá trị cực đại. Áp dụng định lý biến thiên động năng và hệ thức Anh-xtanh về quang điện cho ba bức xạ, ta có: 1 2 mv01max  eV1max (1) 2

hc

1 2  A  mv01max 2 1

(2)

1 2 mv2max  eV2max 2

(3)

hc

(4)

1 2  A  mv02max 2 2

Khi điện trƣờng của quả cầu đủ lớn để hút các quang êlectron có vận tốc ban đầu cực đại do 2 gây ra thì các êlectron quang điện do 1 gây nên cũng 64

bị hút trở lại. Điện thế của của quả cầu giảm. Vậy điện thế cực đại của quả cầu bằng điện thế cực đại do bức xạ 2 gây nên. Ta có: Vmax 

hc  1 1     e  3 0 

Bài 7: Chiếu đồng thời ba bức xạ 1 , 2 và 3 ( 1 > 2 > 3 ) thích hợp vào quả cầu kim loại cô lập về điện thì sau một thời gian quả cầu đạt điện thế cực đại.

Hãy giải thích hiện tƣợng trên và xác định điện thế cực đại của quả cầu. Biết giới hạn quang điện của kim loại làm quả cầu là 0 .

Giải thích: Khi chiếu đồng thời ba bức xạ điện từ có bƣớc sóng thích hợp 1  2  3 vào quả cầu kim loại cô lập về điện thì xảy ra hiện tƣợng quang điện, các êlectron quang điện bức ra khỏi quả cầu, làm cho quả cầu tích điện dƣơng, xung quanh quả cầu tích điện tồn tại một điện trƣờng Khi êlectron bức ra đủ nhiều, điện tích quả cầu đủ lớn, điện trƣờng sinh ra đủ mạnh. Chính điện trƣờng gây ra lực điện có tác dụng cản trở chuyển động của êlectron. Khi lực điện sinh công âm có độ lớn đúng bằng động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron thì lúc đó các quang êlectron không tách ra đƣợc nữa, điện tích quả cầu lớn nhất và điện thế của quả cầu đạt giá trị cực đại. Áp dụng định lý biến thiên động năng và hệ thức Anh-xtanh về quang điện cho ba bức xạ, ta có: 1 2 mv01max  eV1max (1) 2

hc

1 2  A  mv01max 2 1

(2)

1 2 mv2max  eV2max 2

(3)

hc

(4)

1 2  A  mv02max 2 2

65

1 2 mv03max  eV3max 2

(5)

hc

(6)

1 2  A  mv03max 2 3

Do 1  2  3 nên v03max  v02max  v01max . Vậy điện trƣờng của quả cầu đủ lớn để hút các quang êlectron có vận tốc ban đầu cực đại do 3 gây ra thì các êlectron quang điện do 1 và 2 gây nên cũng bị hút trở lại. Điện thế của của quả cầu giảm. Vậy điện thế cực đại của quả cầu bằng điện thế cực đại do bức xạ 3 gây nên. Ta có: Vmax 

hc  1 1     e  3 0 

Bài 8: Chiếu đồng thời bốn bức xạ 1 , 2 , 3 , 4 ( 1 > 2 > 3 > 4 ) thích hợp vào quả cầu kim loại cô lập về điện thì sau một thời gian quả cầu đạt điện thế cực đại. Hãy giải thích hiện tƣợng trên và xác định điện thế cực đại của quả cầu. Biết giới hạn quang điện của kim loại làm quả cầu là 0 .

Giải thích: Khi chiếu đồng thời ba bức xạ điện từ có bƣớc sóng thích hợp 1  2  3 vào quả cầu kim loại cô lập về điện thì xảy ra hiện tƣợng quang điện, các êlectron quang điện bức ra khỏi quả cầu, làm cho quả cầu tích điện dƣơng, xung quanh quả cầu tích điện tồn tại một điện trƣờng Khi êlectron bức ra đủ nhiều, điện tích quả cầu đủ lớn, điện trƣờng sinh ra đủ mạnh. Chính điện trƣờng gây ra lực điện có tác dụng cản trở chuyển động của êlectron. Khi lực điện sinh công âm có độ lớn đúng bằng động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron thì lúc đó các quang êlectron không tách ra đƣợc nữa, điện tích quả cầu lớn nhất và điện thế của quả cầu đạt giá trị cực đại. Áp dụng định lý biến thiên động năng và hệ thức Anh-xtanh về quang điện cho ba bức xạ, ta có:

66

1 2 mv01max  eV1max (1) 2

hc

1 2  A  mv01max 2 1

(2)

1 2 mv2max  eV2max 2

(3)

hc

1 2  A  mv02max 2 2

(4)

1 2 mv03max  eV3max 2

(5)

hc

(6)

1 2  A  mv03max 2 3

Do 1  2  3 nên v03max  v02max  v01max . Vậy điện trƣờng của quả cầu đủ lớn để hút các quang êlectron có vận tốc ban đầu cực đại do 3 gây ra thì các êlectron quang điện do 1 và 2 gây nên cũng bị hút trở lại. Điện thế của của quả cầu giảm. Vậy điện thế cực đại của quả cầu bằng điện thế cực đại do bức xạ 3 gây nên. Ta có: Vmax 

hc  1 1     e  3 0 

Bài 9: Có ba bức xạ đơn sắc có bƣớc sóng xấp xỉ bằng nhau 1 < 2 < 3 .

Các bƣớc sóng chênh lệch cỡ 1%. Khi chiếu ba bức xạ trên qua một khối khí hiđrô ở nhiệt độ và áp suất thích hợp ngƣời ta chỉ thấy có bức xạ 2 bị hấp thụ, còn bức xạ 1 và 3 thì không. Hãy giải thích hiện tƣợng.

Giải thích: Nguyên tử hiđrô ở trạng thái cân bằng chỉ hấp thụ ánh sáng đơn sắc cóa năng lƣợng phôtôn bằng hiệu số giữa các mức năng lƣợng L, M, N,…và mức năng lƣợng thấp nhất là K. Ánh sáng 2 bị hấp thụ nghĩa là năng lƣợng phôtôn của 2 bằng một trong các hiệu nói trên, trong khi đó các ánh sáng còn lại không thỏa mãn điều kiện nói đó nên không bị hấp thụ.

67

Đáp án: Ecao - Ethấp =

hc

2

KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 Vận dụng cơ sở lý luận và thực tiễn về phƣơng pháp hƣớng dẫn giải bài tập vật lý trung học phổ thông và bồi dƣỡng học sinh giỏi đã nghiên cứu ở chƣơng 1, trong chƣơng 2 chúng tôi đi xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng lƣợng tử ánh sáng. Hệ thống gồm 12 bài định tính và 16 bài định lƣợng ở mức độ khó, phức tạp, tổng hợp từ nhiều mảng kiến thức. Để hƣớng dẫn học sinh giải các bài tập định lƣợng ở mức độ khó, phức tạp, tổng hợp từ nhiều mảng kiến thức bằng cách phân tích một bài khó thành nhiều bài đơn giản tƣơng ứng với các mảng kiến thức. Sau đó yêu cầu học sinh tổng hợp lại và tự làm bài tập tổng hợp qua đó phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh giỏi.

Sau khi xây dựng đƣợc hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng lƣợng tử ánh sáng, chúng tôi tiến hành TNSP ở hai nhóm HSG ở trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn để kiểm tra tính khả thi của đề tài và đƣợc trình bày ở chƣơng sau.

68

CHƢƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1.Mục đích, đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm Quá trình thực nghiệm sƣ phạm nhằm mục đích kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học mà đề tài đã nêu, nghĩa là: Việc xây dựng đƣợc hệ thống bài tập khó, có mức độ tổng hợp từ nhiều mảng kiến thức kết hợp với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập theo phƣơng pháp có sự định hƣớng tƣ duy cho học sinh có góp phần phát huy các phẩm chất, năng lực của học sinh giỏi ở trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn.

3.1.2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 3.1.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm Đối tƣợng: Nhóm học sinh giỏi Vật lý trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn – Huyện Hải Hậu – Tỉnh Nam Định. Để thu đƣợc kết quả chính xác và khách quan nhất, trƣớc khi tiến hành thực nghiệm sƣ phạm tôi chọn nhóm học sinh giỏi của trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn và chia thành hai nhóm có kết quả học tập tƣơng đƣơng nhau và qua làm bài kiểm tra sát hạch thì thu đƣợc kết quả gần nhƣ tƣơng đƣơng nhau.

Trong đó, nhóm 1 gọi là nhóm thực nghiệm và nhóm 2 gọi là nhóm đối chứng.

3.1.2.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Để thu đƣợc kết quả một cách khách quan, chúng tôi tổ chức hoạt động dạy học sóng sóng ở nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng trong cùng khoảng thời gian, cùng mục tiêu kiến thức nhƣng cách thức tổ chức giảng dạy ở hai nhóm là khác nhau.

Cách thức tổ chức ở nhóm thực nghiệm: Tổ chức giảng dạy theo phƣơng án đã đƣợc xây dựng trong đề tài theo hệ thống bài tập đã đƣợc xây dựng trong đề tài.

69

Cách thức tổ chức dạy ở nhóm đối chứng: Học tập và bồi dƣỡng theo hệ thống bài tập truyền thống và cách dạy truyền thống của bài tập Vật lý.

Kết thúc quá trình dạy ở hai nhóm, chúng tôi đã tiến hành cho hai lớp làm bài kiểm tra 90 phút với cùng một đề kiểm tra để lấy kết quả đánh giá phƣơng pháp dạy ở nhóm thực nghiệm có thực sự hiệu quả.

Cuối đợt thực nghiệm sƣ phạm, chúng tôi tiến hành chấm bài để lấy kết quả và xử lý kết quả thu đƣợc theo các phƣơng pháp thống kê toán học.

3.1.2.3. Tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm Khâu đánh giá kết quả TNSP là một khâu rất quan trọng giúp ta biết đƣợc ƣu và nhƣợc điểm của từng cách thức tổ chức, từ đó rút kinh nghiệm và điều chỉnh cách thức cho phù hợp để đạt đƣợc hiệu quả tối đa. Để đánh giá chính xác kết quả TNSP thì cần phải có những tiêu chí để đánh giá kết quả TNSP sau đây: Độ chính xác của kết quả kiểm tra khi không sử dụng hệ thống và hƣớng dẫn giải bài tập vật lý ; Độ tin cậy kết quả kiểm tra khi sử dụng hệ thống và hƣớng dẫn giải bài tập ; So sánh kết quả số lƣợng điểm kiểm tra cao trong học tập của học sinh khi không và có sử dụng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải bài tập vật lý.

Bảng 3.1: Bảng xếp loại học tập theo mức: Giỏi, Khá, Trung bình, Yếu, Kém Điểm

9-10

7-8

5-6

3-4

Xếp loại

Giỏi

Khá

Trung bình Yếu

0-3 Kém

3.1.2.4. Thời gian tiến hành thực nghiệm Chúng tôi tiến hành TNSP vào giữa học kỳ 2 năm học 2016 – 2017 ở trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn – Huyện Hải Hậu – Tỉnh Nam Định.

3.2. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm Chúng tôi tiến hành dạy ở hai lớp thực nghiệm và đối chứng là sóng sóng nhau - Lịch dạy ở nhóm thực nghiệm trong 12 tiết trong thời gian 4 tuần cụ thể nhƣ sau:

70

Tiết 1-2: Hƣớng dẫn giải bài tập định tính 1.1 và 1.2 và giao các bài tập còn lại yêu cầu các em về nhà làm.

Tiết 3-4: Hƣớng dẫn cho các em làm ba bài tập định lƣợng nhƣ cách đã đề ra, sau đó giao nhiệm vụ về nhà làm các bài còn lại.

Tiết 5-8 : Hƣớng dẫn giải đáp một số bài các em yêu cầu.

Tiết 9-10: Giải đáp thắc mắc và thảo luận về phƣơng pháp giải của hệ thống bài tập.

Tiết 11-12: Làm bài kiểm tra.

- Quá trình dạy học ở hai nhóm đối chứng và thực nghiệm diễn ra nhƣ sau: Sau khi kiểm tra, tôi tiến hành chấm bài kiểm tra ở hai lớp, rồi phân tích và xử lý kết quả.

3.3. Kết quả và xử lý kết quả 3.3.1. Phân tích định tính quá trình TNSP Khi tiến hành TNSP việc hƣớng dẫn và sử dụng hệ thống bài tập Chƣơng “Lƣợng tử ánh sáng”, chúng tôi nhận thấy những điểm chính ở nhóm thực nghiệm nhƣ sau: Trong quá trình hƣớng dẫn, khi hƣớng dẫn các em giải bài tập 1 thì đa số các em cảm thấy thích thú và hào hứng khi phát hiện ra bài tập 1 là tổng hợp của hai bài đơn giản tƣơng ứng với hai mảng kiến thức là hiện tƣợng quang điện và chuyển động của điện tích trong điện trƣờng, qua đó các em thấy cách giải bài 1 trở nên dễ dàng hơn. Từ đó việc vận dụng kiến thức vật lý vào giải các bài tập khó, phức tạp tổng hợp nhiều mảng kiến thức đã tốt lên.

Nói chung, với cách thức tổ chức mới để giải các bài toán khó, phức tạp đã thu đƣợc một số kết quả nhƣ sau: Các em tích cực chủ động tham gia xây dựng bài và chủ động đƣa ra ý kiến của mình ; Tƣ duy vật lý, tƣ duy lí luận của học sinh đƣợc phát triển ; Khả năng vận dụng lý thuyết vào việc giải bài tập đƣợc nâng cao rõ rệt ; Kỹ năng quan sát, phân tích của học sinh đối với các hiện tƣợng vật lý đƣợc nâng cao ; Với kinh nghiệm bồi dƣỡng HSG Vật 71

lý của bản thân, tôi thấy các em đƣợc chọn đi thi HSG cấp Tỉnh và đều đạt giải đa số là các em trong nhóm thực nghiệm.

3.3.2. Phân tích định lượng kết quả TNSP 3.3.2.1. Đề kiểm tra Để đánh giá định lƣợng kết quả TNSP, sau khi tiến hành dạy xong ở hai nhóm thực nghiệm và đối chứng theo hai phƣơng pháp khác nhau, chúng tôi đã soạn thảo và tổ chức cho học sinh ở nhóm thực nghiệm và đối chứng làm bài kiểm tra chất lƣợng chƣơng lƣợng tử ánh sáng. Đề kiểm tra chất lƣợng I. Mục tiêu - Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề, tƣ duy logic, phân tích, tổng hợp khả năng giải đƣợc vấn đề khó đã đƣợc rèn luyện của học sinh.

II. Cấu trúc và hình thức kiểm tra - Cấu trúc bài kiểm tra bao gồm 1 bài định tính và 3 bài định lƣợng, các bài định lƣợng là các bài tổng hợp, phức tạp liên quan đến nhiều mảng kiến thức và đòi hỏi phải biết vận dụng những kỹ năng đƣợc rèn luyện trƣớc đó để giải.

- Hình thức: Kiểm tra bằng hình thức tự luận.

- Thời gian làm bài: 90 phút.

III. Nội dung đề kiểm tra ĐỀ KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG Thời gian: 45 phút Họ và tên:……………………………………Lớp………………………..

Bài 1: Chiếu đồng thời ba bức xạ 1 , 2 và 3 ( 1 > 2 > 3 ) thích hợp vào quả cầu kim loại cô lập về điện thì sau một thời gian quả cầu đạt điện thế cực đại.

Hãy giải thích hiện tƣợng trên và xác định điện thế cực đại của quả cầu. Biết giới hạn quang điện của kim loại làm quả cầu là 0 .

Bài 2: Chiếu lần lƣợt hai bức xạ có bƣớc sóng 1  0,555 m và 2  0,377 m

72

vào một tấm kim loại có giới hạn quang điện 0 thì thấy vận tốc ban đầu cực đại của các quang êlectron lớn gấp đôi nhau. a.Tìm giới hạn quang điện của kim loại đó. b. Chỉ chiếu bức xạ 1  0,555 m kim loại, tách từ chùm êlectron bắn ra một êlectron có vận tốc lớn nhất rồi cho nó bay từ A đến B trong điện trƣờng đều mà hiệu điện thế UÂB = - 3 V. Tìm vận tốc của êlectron khi tới B. Bài 3: Catôt của tế bào quang điện đƣợc phủ lớp xêdi có công thoát là 1,9 eV. Catot đƣợc chiếu sáng bởi một chùm sáng đơn sắc, bƣớc sóng   0,56 m . a. Xác định giới hạn quang điện của xêdi. b. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các êlectron quang điện và 



hƣớng nó vào một từ trƣờng đều có vectơ B vuông góc với v0 của các êlectron. Cho B = 6,1.10-5 T. Xác định bán kính cực đại của quỹ đạo các êlectron trong từ trƣờng.

Bài 4: Một nguồn sáng có công suất là 2 W, phát ra ánh sáng có bƣớc sóng   0,597 m tỏa đều ra đều theo khắp mọi hƣớng. Hãy tính xem ở khoảng

cách bao xa ngƣời ta còn trông thấy nguồn sáng này. Biết rằng mắt ngƣời còn thấy nguồn sáng khi có ít nhất 80 phôtôn phát ra từ nguồn lọt vào mắt ngƣời trong mỗi giây, con ngƣơi của mắt có đƣờng kính vào khoảng 4 mm. Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng của khí quyển.

IV. Đáp án và biểu điểm STT Câu 1 (2điểm)

NỘI DUNG Khi chiếu đồng thời ba bức xạ điện từ có bƣớc sóng thích hợp 1  2  3 vào quả cầu kim loại cô lập về điện thì xảy ra hiện tƣợng quang điện, các êlectron quang điện bức ra khỏi quả cầu, làm cho quả cầu tích điện dƣơng, xung quanh quả cầu tích điện tồn tại một điện trƣờng

73

ĐIỂM 0,5đ

Khi êlectron bức ra đủ nhiều, điện tích quả cầu đủ

0,5đ

lớn, điện trƣờng sinh ra đủ mạnh. Chính điện trƣờng gây ra lực điện có tác dụng cản trở chuyển động của êlectron. Khi lực điện sinh công âm có độ lớn đúng bằng động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron thì lúc đó các quang êlectron không tách ra đƣợc nữa,

0,5đ

điện tích quả cầu lớn nhất và điện thế của quả cầu đạt giá trị cực đại. Áp dụng định lý biến thiên động năng và hệ thức Anh-xtanh về quang điện cho ba bức xạ, ta có: 1 2 mv01max  eV1max (1) 2

hc

1 2  A  mv01max 2 1

(2)

1 2 mv2max  eV2max 2

(3)

hc

1 2  A  mv02max 2 2

(4)

1 2 mv03max  eV3max 2

(5)

hc

(6)

1 2  A  mv03max 2 3

Do 1  2  3 nên v03max  v02max  v01max . Vậy điện trƣờng của quả cầu đủ lớn để hút các quang êlectron có vận tốc ban đầu cực đại do 3 gây ra thì các êlectron quang điện do 1 và 2 gây nên cũng bị hút trở lại. Điện thế của của quả cầu giảm. Vậy điện thế cực đại của quả cầu bằng điện thế cực đại do bức xạ 3 gây nên. Ta có:

74

0,5đ

Vmax 

Câu 2

hc  1 1     e  3 0 

a. Áp dụng hệ thức Anh-xtanh về quang điện ta có:

(3điểm)

hc

1 hc

2

 

hc

1 2  mv01max 0 2

(1)

hc

1 2  mv02max 0 2

(2)

Mặt khác, ta có: v02  2v01

(3)

Từ (1), (2), (3) ta có: 0  0,659 m .

0,5đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ

b. Áp dụng hệ thức Anh-xtanh về quang điện, ta có: hc

1



hc

1 2  mv01max 0 2

(4)

0,5đ

Áp dụng định lý biến thiên động năng, ta có: 1 2 1 2 mvB  mvA  eU . AB 2 2

Câu 3

(5)

0,5đ

Từ (4), (5) ta có: vB  1,086.106 m/s

0,5đ

a. Áp dụng hệ thức Anh-xtanh về quang điện, ta có:

(2,5điểm)

0 

0,5đ

hc A

 0  0,651 m

0,5đ

b. Khi êlectron bay vào từ trƣờng thì chịu tác dụng của lực Lorenxơ. Êlectron chuyển động tròn đêu với bán kính là:

0,5đ mv R eB

(1)

Để êlectron có bán kính cực đại thì êlectron phải có vận tốc ban đầu cực đại xác định theo công thức: hc





hc

1  mv02 0 2

Từ (1) và (2) ta có: R = 3,06 cm.

75

0,5đ 0,5đ

Câu 4

Gọi R là khoảng cách từ nguồn đến quan sát viên, r là

(2,5điểm) bán kính của con ngƣơi. Vì năng lƣợng đƣợc tỏa ra đều trong không gian nên khi tới con ngƣơi của quan sát viên thì năng lƣợng ấy phân bố trên mặt cầu diện tích S = 4 R 2 , phần lọt vào con ngƣơi của mặt cầu này có diện tích s’ =  r 2 .

Gọi P là công suất của nguồn sáng và P’ là công suất đi vào con ngƣơi của quan sát viên. Ta có: P s  r2   P S 4R2 Pr 2 4R2

 P 

(1)

0,5đ

Gọi N là số photôn lọt vào mắt ngƣời trong một giây.

Ta có: P  N

hc



(2)

0,5đ

Từ (1) và (2) ta có : N

 Pr 2 4hcR 2

0,5đ

Để mắt không nhìn thấy nguồn sáng là: N  80

 Pr

2

4hcR 2

0,5đ

 80

 R  274.103 m

76

0,5đ

3.2.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm Bảng 3.2. Bảng thống kê điểm số Điểm số Nhóm

Số

0

1

1

3

4

5

6

7

8

9

10

16

0

0

0

0

0

0

0

5

4

5

2

16

0

0

0

0

0

3

3

3

4

3

0

HS Thực nghiệm Đối chứng

Bảng 3.3. Bảng thống kê học sinh đạt từ điểm xi trở xuống Tổng

Số % học sinh đạt từ điểm xi trở xuống

số Nhóm Thực nghiệm Đối chứng

HS

1

2

3

4

5

6

16

0

0

0

0

0

0

16

0

0

0

0

20

40

7

8

9

10

31,3 56,7 87,5 100 60

81,3 100

Từ bảng số liệu trên đây chúng tôi vẽ đồ thị đƣờng phân bố tần suất và tần suất lũy tích hội tụ lùi cho nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng.

77

Hình 3.1. Đồ thị đƣờng phân bố tần suất

Hình 3.2. Đồ thị đƣờng phân bố tần suất lũy tích hội tụ lùi

78

3.3.2.3. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm a. Tính các tham số đặc trƣng Sau khi kết thúc khâu cho học sinh làm bài kiểm tra, chúng tôi tiến hành chấm bài và xử lý kết quả thu đƣợc từ bài kiểm tra theo phƣơng pháp thống kê toán học: Tính các tham số đặc trƣng x , S2, S, V, vẽ đồ thị phân bố tần suất và tần suất tích lũy hội tụ lùi.

- Trung bình cộng : x =

1 N

n

fx

i i

i 1

Trong đó fi là tần số ứng với điểm số xi, N là tổng số học sinh tham gia làm bài kiểm tra.

- Phƣơng sai: S2 =



1 n  fi xi  x N  1 i 1



2

- Độ lệch chuẩn: S = S2 Tham số S2 và S là các tham số đo mức độ phân tán của các số liệu quanh giá trị trung bình cộng. S càng nhỏ chứng tỏ số liệu càng ít phân tán.

- Hệ số biến thiên V cho biết mức độ phân tán của các giá trị xi xung quanh giá trị trung bình cộng x đƣợc xác định theo công thức: V

S .100% x

-Tần suất wi và tần suất tích lũy hội tụ lùi

w i

+ Tần suất wi =

i

fi .100% N

+ Tần suất tích lũy hội tụ lùi: w =

 w  i i

i

79

Bảng 3.4: Bảng các tham số thống kê Nhóm

Tổng số HS

X

S2

S

V%

Đối chứng

16

7,06

2,22

1,49

21,2,%

Thực nghiệm

16

8,25

1,73

1,32

16%

b. Đánh giá kết quả Từ bảng các tham số thống kê và đồ thị đƣờng phân bố tần suất lũy tích hội tụ lùi, ta nhận thấy: - Điểm trung bình cộng của nhóm thực nghiệm (8,25) cao hơn nhóm đối chứng (7,06) - Độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên giá trị điểm số của nhóm thực nghiệm (16%) nhỏ hơn nhóm đối chứng (21,2%). Điều này chứng tỏ độ phân tán về điểm số quanh điểm số trung bình của nhóm thực nghiệm là nhỏ hơn lớp đối chứng.

- Đƣờng tần suất lũy tích hội tụ lùi ứng với lớp thực nghiệm nằm bên phải và ở phía dƣới của nhóm đối chứng.

Từ các kết quả trên, ta có thể kết luận: chất lƣợng nắm vững và vận dụng kiến thức của học sinh ở nhóm thực nghiệm tốt hơn học sinh ở nhóm đối chứng.

3.4. Đánh giá chung về thực nghiệm sƣ phạm Trong quá trình tiến hành thực nghiệm ở lớp đối chứng và lớp thực nghiệm, tôi nhận thấy rằng: Với cách thức tổ chức mới để giải các bài toán khó, phức tạp đã thu đƣợc một số kết quả nhƣ sau: Các em tích cực chủ động tham gia xây dựng bài và chủ động đƣa ra ý kiến của mình ; Tƣ duy vật lý, tƣ duy lí luận của học sinh đƣợc phát triển ; Khả năng vận dụng lý thuyết vào việc giải bài tập đƣợc nâng cao rõ rệt ; Kỹ năng quan sát, phân tích của học sinh đối với các hiện tƣợng vật lý đƣợc nâng cao ; Với kinh nghiệm bồi dƣỡng HSG Vật lý của bản

80

thân, tôi thấy các em đƣợc chọn đi thi HSG cấp Tỉnh và đều đạt giải đa số là các em trong nhóm thực nghiệm. Điểm trung bình ở nhóm thực nghiệm cao hơn ở nhóm đối chứng. Số học sinh đạt điểm khá giỏi ở các nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng và tỷ lệ học sinh đạt điểm trung bình của các nhóm thực nghiệm thấp hơn nhóm đối chứng. Đồ thị đƣờng các lũy tích về tỉ lệ học sinh đạt dƣới điểm xi của nhóm thực nghiệm nằm về bên phải và phía dƣới đồ thị các đƣờng lũy tích tƣơng ứng của nhóm đối chứng, điều đó chứng tỏ kết quả học tập của nhóm thực nghiệm tốt hơn lớp đối chứng. Về hệ số biến thiên V của nhóm thực nghiệm cũng nhỏ hơn các nhóm đối chứng, điều đó chứng tỏ mức độ phân tán quanh giá trị trung bình cộng của nhóm thực nghiệm nhỏ hơn, nghĩa là chất lƣợng của các nhóm thực nghiệm đồng đều hơn, ổn định hơn so với nhóm đối chứng.

Từ các kết quả thu đƣợc bƣớc đầu, ta có thể thấy việc sử dụng hệ thống các bài tập và hƣớng dẫn giải các bài tập vật lý trong quá trình bồi dƣỡng HSG cho học sinh nhóm thực nghiệm đã mang lại hiệu quả cao trong việc bồi dƣỡng học sinh giỏi ở trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn.

81

KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 Sau khi xác định đƣợc mục đích, đối tƣợng, phƣơng pháp TNSP, chúng tôi tiến hành TNSP đề tài tại trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn huyện Hải Hậu tỉnh Nam Định, kết quả TNSP cho thấy việc xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng “Lƣợng tử ánh sáng” – Vật lý 12 nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý ở THPT có tính khả thi cao trong quá trình bồi dƣỡng học sinh giỏi.

Trong quá trình tiến hành TNSP ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, tôi nhận thấy việc xây dựng hệ thống bài tập và phƣơng pháp giải các bài tập chƣơng “Lƣợng tử ánh sáng” có tính khả thi cao trong quá trình bồi dƣỡng học sinh giỏi thông qua một số dấu hiệu sau: - Đa số học sinh ở lớp thực nghiêm tích cực tham gia xây dựng bài, cảm thấy việc giải một bài tập khó, phức tạp trở nên đơn giản với phƣơng pháp phân tích các bài toán khó, phức tạp thành các bài cơ bản đã biết.

- Năng lực tƣ duy đƣợc phát triển, kỹ năng giải bài tập vật lý đƣợc nâng cao, kích thích đƣợc lòng say mê vật lý và chinh phục những bài tập khó của học sinh giỏi.

Trong phạm vi khuân khổ của luận văn thạc sĩ, do thời gian thực nghiệm có giới hạn, mẫu thực nghiệm còn nhỏ nên đề tài chỉ minh chứng trong phạm vi hẹp. Để đề tài thành công trong phạm vi rộng hơn cần phải tiến hành thực nghiệm trên nhiều đối tƣợng học sinh giỏi hơn, thực hiện nhiều bài kiểm tra đánh giá hơn, từ đó điều chỉnh và bổ sung hệ thống bài tập sao cho phù hợp và đạt hiệu quả cao hơn trong bồi dƣỡng HSG.

82

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1. KẾT LUẬN Căn cứ vào mục đích, nhiệm vụ của đề tài, qua kết quả nghiên cứu lý luận, thực tiễn và thực nghiệm sƣ phạm, bƣớc đầu chúng tôi đã khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học nêu ra của luận văn và rút ra một số kết luận nhƣ sau: 1. Trong chƣơng 1, luận văn trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn của vấn đề bồi dƣỡng học sinh giỏi và học sinh giỏi vật lý trung học phổ thông và bồi dƣỡng học sinh giỏi thông, tìm hiểu về bài tập Vật lý và sử dụng bài tập vật lý trong dạy học ở trƣờng THPT, tìm hiểu tình hình thực tế trong công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi ở trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn.

Qua việc xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn về phƣơng pháp hƣớng dẫn giải bài tập vật lý trung học phổ thông và bồi dƣỡng học sinh giỏi, tôi nhận thấy để nâng cao chất lƣợng bồi dƣỡng học sinh giỏi thì việc xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập theo một phƣơng pháp phù hợp là hết sức quan trọng.

2. Vận dụng cơ sở lý luận và thực tiễn về phƣơng pháp hƣớng dẫn giải bài tập vật lý trung học phổ thông và bồi dƣỡng học sinh giỏi đã nghiên cứu ở chƣơng 1, trong chƣơng 2 chúng tôi đi xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng lƣợng tử ánh sáng. Hệ thống gồm 12 bài định tính và 16 bài định lƣợng ở mức độ khó, phức tạp, tổng hợp từ nhiều mảng kiến thức. Để hƣớng dẫn học sinh giải các bài tập định lƣợng ở mức độ khó, phức tạp, tổng hợp từ nhiều mảng kiến thức bằng cách phân tích một bài khó thành nhiều bài đơn giản tƣơng ứng với các mảng kiến thức. Sau đó yêu cầu học sinh tổng hợp lại và tự làm bài tập tổng hợp qua đó phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh giỏi.

3. Trong quá trình tiến hành TNSP ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, tôi nhận thấy việc xây dựng hệ thống bài tập và phƣơng pháp giải các 83

bài tập chƣơng “Lƣợng tử ánh sáng” có tính khả thi cao trong quá trình bồi dƣỡng học sinh giỏi thông qua một số dấu hiệu sau: - Đa số học sinh ở lớp thực nghiêm tích cực tham gia xây dựng bài, cảm thấy việc giải một bài tập khó, phức tạp trở nên đơn giản với phƣơng pháp phân tích các bài toán khó, phức tạp thành các bài cơ bản đã biết.

- Năng lực tƣ duy đƣợc phát triển, kỹ năng giải bài tập vật lý đƣợc nâng cao, kích thích đƣợc lòng say mê vật lý và chinh phục những bài tập khó của học sinh giỏi.

Có thể khẳng định mục đích nghiên cứu đã đạt đƣợc, nhiệm vụ nghiên cứu đã hoàn thành và giả thuyết khoa học là chấp nhận đƣợc. Qua kết quả thực hiện, luận văn đã khẳng định việc xây dựng hệ thống bài tập và phƣơng pháp giải các bài tập chƣơng “Lƣợng tử ánh sáng” là việc làm cần thiết giúp nâng cao hiệu quả bồi dƣỡng học sinh giỏi.

4. Tuy nhiên qua quá trình nghiên cứu đề tài, chúng tôi cũng nhận thấy, đề tài này còn một số điểm cần khắc phục nhƣ sau: - Sau khi tiến hành TNSP, giáo viên cần tổ chức thêm giờ tự học để các học sinh trao đổi và giải đáp cho nhau những bài tập đƣợc giao về nhà trong hệ thống bài tập mà một số bạn chƣa thực sự làm tốt và thông hiểu. Làm nhƣ vậy các bạn giỏi hơn sẽ có cơ hội thể hiện năng lực trình bày, phân tích của mình tốt hơn, tự tin hơn, đồng thời các bạn chậm hơn sẽ hiểu rõ hơn vấn đề cần đạt đƣợc.

- Trong phạm vi khuân khổ của luận văn thạc sĩ, do thời gian thực nghiệm có giới hạn, mẫu thực nghiệm còn nhỏ, nếu đƣợc tiến hành trên hệ rộng hơn, thực hiện ở nhiều nhóm có đặc điểm tƣơng tự sẽ đánh giá khách quan và chính xác hơn giả thuyết của đề tài.

2. KHUYẾN NGHỊ Việc xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải các bài tập chƣơng “Lƣợng tử ánh sáng” đƣợc đề cập trong luận văn có thể áp dụng đối với hầu hết các kiến thức vật lý trong chƣơng trình học ở các trƣờng THPT hiện nay 84

nhằm nâng cao hiệu quả trong việc dạy học và công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý.

Chúng tôi hy vọng rằng: Đề tài này sẽ góp phần vào việc đổi mới phƣơng pháp dạy học ở trƣờng THPT và công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý.

Chúng tôi cũng rất mong đƣợc các thầy cô trong trƣờng THPT, các nhà sƣ phạm và các giáo viên vật lý góp ý kiến cho đề tài của chúng tôi hoàn thiện hơn nữa, tạo điều kiện cho chúng tôi mở rộng sang phần nội dung khác trong chƣơng trình vật lý phổ thông, góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học vật lý nói chung và công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý THPT nói riêng trong giai đoạn hiện nay.

85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Quang Báu (2007), Nguyễn Cảnh Hòe (2003, 2007), Bài tập vật lí 12 nâng cao, NXB ĐHSPHN. 2. Nguyễn Quang Báu, Bài giảng về bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí PTTH. 3. Lƣơng Duyên Bình (2009), Vật lý đại cương, NXB Giáo dục Việt Nam. 4. Phạm Kim Chung (2011), Bài giảng chuyên đề, phương pháp dạy học Vật lý, NXB Giáo Dục – Đại học Quốc Gia Hà Nội.

5. Phạm Kim Chung (2006), Bài giảng phương pháp dạy học Vật lí ở trường Trung học phổ thông, NXB Giáo dục- Đại học Quốc gia Hà Nội.

6. Vũ Cao Đàm (2011), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, NXB Giáo dục Việt Nam. 7. Nguyễn Phú Đồng (2013), Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý, tập 1, NXB Tổng hợp Thành phố Hồ Chí Minh.

8. Phạm Minh Hạc (1996), Tuyển tâm lý học J.Piaget, NXB Giáo dục.

9. Nguyễn Thị Mỹ Lộc (2009), Tâm lý học giáo dục, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.

10.Võ Quang Nhân, Trần Thế Vỹ (2004), “Các phƣơng pháp suy luận và sáng tạo”, http://vietsciences.free.fr/thuctapkhoahoc/renluyen_sangtao/khainiemhoa.htm 11.Nguyễn Đức Thâm (2002), Phương pháp dạy học vật lý ở trường phổ thông trong dạy học Vật lý, NXB Đại học Sƣ phạm.

12.Nguyễn Đức Thâm (2002), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh ở trường phổ thông trong dạy học Vật lý, NXB Đại học Sƣ phạm.

13.Đỗ Ngọc Thống (2007), “Bồi dƣỡng học sinh giỏi ở một số nƣớc phát triển”, http://edu.hochỉminhcity.gov.vn 14. Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy bài tập Vật lý, NXB Giáo dục.

15.Phạm Hữu Tòng (1994), Bài tập về phương pháp dạy bài tập Vật lý, NXB Giáo dục.

16.Đặng Đình Tới (24/1/2011), “Nơi hội tụ của những tài năng trẻ yêu thích Vật lý”, hsgs.edu.vn.

86

PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH TTSP

87

88