Khóa luận Tổ chức cho học sinh tự lực học tập chương “Cảm ứng điện từ” - Vật lý 11 nâng cao

uy trì hoạt động của các thiết bị điện. Để hiểu nguyên lý hoạt động của máy phát điện, chúng ta vào bài mới. c. Hoạt động 1: Sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường (8 phút) Hướng dẫn của giáo viên Hoạt động của học sinh Định hướng suy luận tương tự Mô tả thí nghiệm về suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. Hiện tượng: Khi đoạn dây MN chuyển động thì kim điện kế bị lệch. Dựa vào kiến thức đã học về cảm ứng điện từ, hãy giải thích hiện tượng trên. Định hướng suy luận chương trình hóa. - Trong mạch kín xuất hiện dòng điện tương đương với sự tồn tại của cái gì để sinh ra dòng điện đó? - Suất điện động cảm ứng trong Theo dõi Hiện tượng trên là hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi MN chuyển động trong từ trường, diện tích khung dây thay đổi → từ thông qua khung dây biến đổi → xuất hiện dòng điện cảm ứng. Sự tồn tại của suất điện động cảm ứng. 55 trường hợp này chỉ xuất hiện khi nào? - Như vậy,có thể xem đoạn dây MN đóng vai trò như một nguồn điện được không? - Còn các thanh ray QM, PN đóng vai trò là gì? - Vậy nếu không có các thanh ray thì trong MN có suất điện động cảm ứng không? - Nếu 𝐵�⃗ //�⃗� thì trong MN có suất điện động cảm ứng không? Vì sao? - Nhận xét nếu 𝐵�⃗ //�⃗� thì đoạn dây MN chuyển động có cắt các đường sức từ không? - Dựa vào những phân tích trên, hãy kết luận khi nào trong đoạn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng ? Khi MN chuyển động. Có thể. Là các dây nối. Có. Không. Vì khi xét mạch kín MNPQ, từ thông luôn bằng 0 do góc hợp bởi 𝐵�⃗ và pháp tuyến của mặt phẳng khung dây là 900. Không. Khi đoạn dây MN chuyển động cắt các đường sức từ thì trong đoạn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng. d. Hoạt động 2: Quy tắc bàn tay phải (10 phút) Hướng dẫn của giáo viên Hoạt động của học sinh Định hướng sáng tạo Tình huống phát hiện vấn đề: Như đã nhận xét ở trên, thanh MN chuyển động cắt các đường sức từ đóng vai trò là nguồn Phát hiện vấn đề: Phải tìm cách xác định cực của nguồn điện và độ lớn suất điện động của nguồn 56 điện. Nói đến nguồn điện thì ta cần quan tâm đến những yếu tố nào? Định hướng theo mẫu tái tạo: - Hãy thảo luận nhóm và tìm cách xác định cực của nguồn này trong trường hợp thí nghiệm vừa xét theo 3 cách sau: + Cách1: Vận dụng định luật Len-xơ xác định chiều dòng điện cảm ứng, từ đó xác định cực của nguồn điện. +Cách 2: Xác định cực của nguồn bằng cách xác định chiều chuyển động của electron dưới tác dụng của lực Lo-ren-xơ. +Cách 3: Đọc SGK và vận dụng quy tắc bàn tay phải. (Tùy theo tình hình từng lớp mà có thể yêu cầu HS xác định cực của nguồn theo 3 cách hoặc chỉ theo 2 cách là cách 1 và cách 3.) Lần lượt gọi 3 HS xác định cực của nguồn điện theo 3 cách. Cho HS nhận xét: Cách nào thuận tiện nhất? Hãy phát biểu quy tắc bàn tay phải. điện. Thảo luận nhóm. Xác định cực của nguồn điện theo yêu cầu của GV. Vận dụng quy tắc bàn tay phải là thuận tiện nhất. Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón cái choãi ra 900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ 57 chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó. e. Hoạt động 3: Xây dựng biểu thức suất điện động cảm ứng trong đoạn dây (10 phút) Hướng dẫn của giáo viên Hoạt động của học sinh Định hướng tìm tòi - Như vậy ta đã biết cách xác định cực của nguồn điện, ta còn phải tìm cách xác định suất điện động của nguồn này. - Xét trường hợp như ở thí nghiệm 39.1, tức là đoạn dây chuyển động vuông góc với B ���⃗ và luôn tiếp xúc với 2 thanh ray, chiều dài dây MN là l, thời gian chuyển động là ∆t. - - Từ công thức tính suất điện động cảm ứng đã học ở bài trước, hãy xác định độ lớn suất điện động cảm ứng trong đoạn dây. Hãy thảo luận nhóm để thực hiện yêu cầu trên. Trình bày kết quả thảo luận vào giấy GV phát sẵn rồi gắn lên bảng. Thời gian thảo luận là 3 phút. - Mời các nhóm lên trình bày kết quả thảo luận. - GV nhận xét. (Nếu định hướng tìm tòi không hiệu quả thì chuyển sang định hướng suy Tiếp thu. Thảo luận nhóm để xây dựng biểu thức tính suất điện động cảm ứng trong đoạn dây MN chuyển động. Các nhóm trình bày kết quả thảo luận của mình. Ta có: │ec│=│ ∆ϕ ∆t │ Mà ∆ϕ = B∆S = B(lv∆t) Trong đó: ∆ϕ: từ thông được quét bởi MN trong thời gian ∆t ∆S: diện tích mà MN quét được trong thời gian ∆t. Suy ra: │ec│= Bvl 58 luận chương trình hóa: + Viết biểu thức tính suất điện động cảm ứng đã học ở bài trước. + Từ thông thay đổi là do sự thay đổi của đại lượng nào? + Hãy tính độ biến thiên từ thông trong trường hợp này. + Từ đó hãy suy ra biểu thức tính suất điện động cảm ứng trong đoạn dây chuyển động trong từ trường.) - Xét trường hợp B�⃗ , v�⃗ hợp với nhau một góc θ và cùng vuông góc với đoạn dây. Khi đó │ec│ được tính như thế nào? Gợi ý: Chỉ xét thành phần vn����⃗ vuông góc B�⃗ . Lực nào đóng vai trò là lực lạ tạo thành dòng điện? │ec│ = Blvn = Blvsinθ Lực Lo-ren-xơ. f. Hoạt động 4: Tìm hiểu máy phát điện (7 phút) Định hướng tìm tòi Chiếu các đoạn phim hoặc các hình ảnh về máy phát điện một chiều và xoay chiều. Theo dõi. 59 Hình 1: Máy phát điện xoay chiều Hình 2: Máy phát điện một chiều Nêu cấu tạo của máy phát điện. Máy phát điện hoạt động như thế nào? Máy phát điện xoay chiều gồm: khung dây quay trong từ trường, 2 đầu khung dây nối với 2 vòng đồng, 2 vòng đồng tiếp xúc với 2 chổi quét, mỗi chổi quét là 1 cực của máy phát điện. Máy phát điện 1 chiều có cấu tạo giống máy phát điện xoay chiều, chỉ khác là thay vì 2 vòng đồng, 2 đầu khung dây nối với 2 bán khuyên bằng đồng. Khi khung dây quay, có 2 cạnh của khung dây cắt các đường sức, trong khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng, nối thành mạch kín ta có dòng điện cảm ứng. Nếu 2 đầu khung dây nối với vòng đồng thì dòng điện đưa ra mạch ngoài là dòng xoay chiều, còn nếu 2 đầu khung dây nối với 2 bán khuyên thì dòng điện đưa ra là dòng 1 chiều. 60 g. Hoat động 5: Tổng kết bài học và giao nhiệm vụ về nhà (5 phút). Yêu cầu học sinh tổng kết bài học. Tổng kết bài học, nhấn mạnh trọng tâm của bài. Nhiệm vụ về nhà: + Từ việc xác định lực tác dụng lên các electron trong thanh MN chuyển động: lực Lo-ren-xơ và lực điện trường cảm ứng, hãy tìm lại công thức │ec│= Bvl + Trả lời các câu hỏi và làm các bài tập trang 193 SGK. + Chuẩn bị bài Dòng điện Fu-cô. Tổng kết những kiến thức đã học trong bài. Ghi chép nhiệm vụ về nhà. 2.2.3. Bài 40: Dòng điện fu-cô 2.2.3.1. Tiến trình hình thành kiến thức a. Bước 1: Thông qua các câu hỏi của vòng 1 dẫn dắt đến tình huống có vấn đề là dòng điện cảm ứng có được sinh ra trong khối vật dẫn hay không và đề xuất cũng như tiến hành các thí nghiệm chứng tỏ sự tồn tại của dòng điện Fu-cô, thí nghiệm thay tấm kim loại liền bằng tấm kim loại xẻ rãnh để làm giảm cường độ dòng Fu-cô. Đồng thời nêu được đặc tính chung của dòng Fu-cô là tính chất xoáy. b. Bước 2: Thông qua trò chơi vòng 2, HS nêu và giải thích được một số ứng dụng cũng như tác hại của dòng điện Fu-cô trong đời sống và kĩ thuật. 2.2.3.2. Mục tiêu bài học a. Mục tiêu hành động 61 - Thực hiện hoặc mô tả được các thí nghiệm về dòng điện Fu-cô. b. Mục tiêu kết quả - Phát biểu được dòng điện Fu-cô là gì và điều kiện xuất hiện dòng điện Fu-cô. - Nêu được những cái lợi và hại của dòng Fu-cô và cách làm giảm tác hại của dòng Fu-cô. c. Mục tiêu thái độ - Có hứng thú học tập và tích cực học chuẩn bị bài ở nhà. - Biết hợp tác với các bạn trong nhóm. 2.2.3.3. Phương pháp Tổ chức trò chơi vật lý, thông qua đó HS tích cực chuẩn bị bài ở nhà, hình thành kiến thức trên lớp và có được hứng thú học tập. Định hướng chủ yếu trong bài này là: - Định hướng tìm tòi trong việc tìm kiếm kiến thức ở nhà. Định hướng này thể hiện ở phiếu học tập chuẩn bị bài mới. HS nghiên cứu SGK và các tài liệu liên quan để tìm hiểu trước các nội dung của bài Dòng điện Fu-cô. Đây là một trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ nên HS hoàn toàn có khả năng tự tìm hiểu ở nhà dựa trên những gợi ý của GV. - Định hướng suy luận chương trình hóa trong việc dẫn dắt HS xây dựng kiến thức thông qua các câu hỏi ở các vòng chơi. Dựa vào những kiến thức đã tự tìm hiểu ở nhà, HS có thể trả lời các câu hỏi của các vòng chơi, cộng với những bổ sung thêm của GV, HS sẽ lĩnh hội được kiến thức của bài này. 2.2.3.4. Phương tiện CÁC PHIẾU HỌC TẬP PHIẾU HỌC TẬP CHUẨN BỊ BÀI MỚI 1. Về kiến thức 62 Ta đã biết khi từ thông qua một mạch dẫn kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Bây giờ nếu ta thay dây dẫn kín bằng khối vật dẫn thì trong khối vật dẫn có dòng điện cảm ứng hay không? Nếu có thì dòng điện này được gọi là gì? Hãy mô tả thí nghiệm chứng tỏ có sự tồn tại của dòng điện cảm ứng trong khối vật dẫn. Điều kiện để có dòng điện này là gì? Đặc tính của nó ra sao? Dòng điện này có lợi hay có hại trong các dụng cụ điện? Nêu những ví dụ có lợi và có hại của dòng điện này (nêu càng nhiều càng tốt). Nếu dòng điện này có hại thì cách khắc phục là gì? Hãy nêu cấu tạo của máy biến thế đã học ở lớp 9. 2. Về phương tiện Mỗi nhóm chuẩn bị tờ giấy trắng khổ 50x30 cm. PHIẾU GHI CHÉP TRÊN LỚP 1. Dòng điện Fu-cô a. Thí nghiệm Bố trí thí nghiệm Hiện tượng Giải thích Tấm kim loại liền Tấm kim loại có rãnh xẻ Khái niệm dòng điện Fu-cô: Đặc tính chung của các dòng điện Fu-cô: 2. Tác dụng của dòng điện Fu-cô: 63 Một vài ví dụ ứng dụng dòng Fu-cô: Một vài ví dụ về trường hợp dòng Fu-cô có hại: Cách khắc phục tác hại của dòng Fu-cô: 2.2.3.5. Tổ chức lớp học Chia lớp thành 4 đội chơi. Triển khai nội dung và luật chơi cho các đội trước khi buổi học diễn ra. 2.2.3.6. Hoạt động dạy học a. Vòng 1: Khởi động (15 phút) Thể lệ Nội dung câu hỏi Đáp án Mỗi đội chuẩn bị một lá cờ nhỏ. Sau khi GV đọc xong câu hỏi, đội nào phất cờ nhanh nhất thì được quyền trả lời. Mỗi câu trả lời đúng được 10 điểm. Có 2 câu 20 điểm là 2 câu tiến hành thí nghiệm. Thời gian cho vòng chơi này là 15 phút. Câu 1: Khi từ thông qua một mạch dẫn kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện cái gì? Câu 2: Hãy phát biểu định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng. Câu 3: Vật dẫn dạng khối chuyển động cắt các đường sức từ thì trong vật dẫn có dòng điện không? Nếu có thì dòng điện đó gọi là gì? Câu 4: Hãy tiến hành thí Câu 1: Dòng điện cảm ứng (nếu trả lời là suất điện động cảm ứng thì cũng có điểm). Câu 2: Định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng. Câu 3: Vật dẫn dạng khối chuyển động cắt các đường sức từ thì trong vật dẫn có dòng điện, dòng điện đó gọi là dòng điện Fu-cô. Câu 4: Tiến hành thí nghiệm tấm kim loại liền dao động 64 nghiệm chứng tỏ dòng Fu-cô là có thật. Giải thích hiện tượng xảy ra. (Nếu không có đồ dùng thí nghiệm thì đổi câu hỏi thành: Hãy mô tả thí nghiệm chứng tỏ dòng Fu-cô là có thật và giải thích hiện tượng.) Câu 5: Điều kiện có dòng điện Fu-cô là gì? Câu 6: Đặc tính chung của dòng điện Fu-cô là gì? Câu 7: Nếu thay tấm kim loại trong thí nghiệm đã làm bằng tấm kim loại có rãnh xẻ thì có hiện tượng gì xảy ra? Giải thích. trong từ trường. Hiện tượng là tấm kim loại chỉ dao động trong thời gian ngắn rồi dừng lại. Giải thích:Khi tấm kim loại dao động, nó cắt các đường sức từ của nam châm, trong tấm kim loại sinh ra dòng điện cảm ứng. Theo định luật Len-xơ, dòng điện này có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó, nghĩa là cản trở sự chuyển động của tấm kim loại. Câu 5: Khối vật dẫn chuyển động trong từ trường hoặc được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian. Câu 6: Là tính chất xoáy. Câu 7: Nếu thay bằng tấm kim loại có rãnh xẻ thì tấm kim loại dao động lâu hơn. Giải thích: Vì khi đó điện trở của tấm kim loại đối với dòng Fu-cô tăng, làm cho cường độ dòng Fu-cô giảm. 65 Câu 8: Hãy tiến hành thí nghiệm kiểm chứng hiện tượng đã dự đoán. (Nếu không có đồ dùng thí nghiệm thì bỏ qua câu này) Câu 8: Tiến hành thí nghiệm tấm kim loại có rãnh xẻ dao động trong từ trường của nam châm. b. Vòng 2: Tăng tốc (17 phút) Thể lệ Câu hỏi Đáp án Mỗi đội có một bảng để trả lời câu hỏi. Các đội có 5 phút để hoàn thành câu trả lời của mình. Sau 5 phút, các đội đem đáp án của mình gắn lên bảng. Mỗi đáp án đúng được 20 điểm. Sau đó giáo viên sẽ yêu cầu các đội thuyết trình về một phần nào đó trong câu trả lời của mình. Nêu những ứng dụng và tác hại của dòng điện Fu- cô trong đời sống và kĩ thuật mà bạn biết. Những câu hỏi GV yêu cầu HS trả lời trong phần thuyết trình: - Dòng điện Fu-cô được ứng dụng hoặc gây ra tác hại như thế nào trong trường hợp cụ thể nào đó. - Nêu cách khắc phục tác hại của dòng Fu-cô. Sau khi học sinh trình bày, GV nhận xét và bổ sung. Ứng dụng - Tác dụng gây ra lực hãm: + Phanh điện từ ở các xe có tải trọng lớn. + Cân nhạy: cho kim của cân nằm giữa 2 cực của một nam châm. + Công tơ điện: Đĩa kim loại của công tơ điện đặt giữa 2 cực của nam châm chữ U. + Vỏ của la bàn làm bằng kim loại để cho khi kim la bàn dao động thì vỏ la bàn sinh ra dòng Fu-cô, do đó dao động của kim bị tắt rất nhanh. - Tác dụng nhiệt: + Luyện kim: Trong các 66 Thời gian thuyết trình của mỗi đội là 2 phút. Đội nào thuyết trình đúng được 20 điểm. Thời gian cho vòng thi này là 15 phút. lò điện cảm ứng, người ta tạo ra dòng điện Fu-cô mạnh, tỏa nhiệt lượng rất lớn để nấu chảy kim loại. + Bếp từ Tác hại: + Trong các máy biến thế và động cơ điện, lõi sắt của chúng được đặt trong từ trường biến đổi nên trong lõi sắt xuất hiện dòng Fu-cô. Dòng điện này có tác dụng nhiệt làm nóng máy, dẫn đến hỏng máy. Ngoài ra, đối với động cơ điện, nó chống lại sự quay của động cơ làm giảm công suất động cơ. + Trong quạt máy, máy bơm nước, máy xay sinh tố, thì dòng điện Fu-cô xuất hiện làm nóng máy. →Cách khắc phục: Không dùng lõi sắt dưới dạng khối liền mà dùng những lá thép kĩ thuật điện ghép cách điện với nhau. c. Vòng 3: Về đích (10 phút) Thể lệ Câu hỏi Đáp án 67 Tất cả các đội cùng trả lời bằng cách đưa bảng có ghi các đáp án A, B, C, D. Sau khi GV đọc xong câu hỏi, thời gian suy nghĩ là 10s. Mỗi câu trả lời đúng được 20 điểm. Thời gian cho vòng này là 7 phút. Câu 1: Chọn phát biểu sai: A. Một tấm kim loại dao động giữa 2 cực của một nam châm thì trong tấm kim loại xuất hiện dòng điện Fu-cô. B. Hiện tượng xuất hiện dòng điện Fu-cô thực chất là hiện tượng cảm ứng điện từ. C. Một tấm kim loại nối với 2 cực của một nguồn điện thì trong tấm kim loại xuất hiện dòng điện Fu-cô. D. Dòng điện Fu-cô trong phanh điện từ ở các xe có tải trọng lớn là có lợi. Câu 2: Phát biểu nào sau đây không đúng? A. Sau khi quạt điện hoạt động ta thấy quạt điện bị nóng lên. Sự nóng lên của quạt điện một phần là do dòng Fu-cô xuất hiện trong lõi sắt của quạt điện gây ra. B. Sau khi ấm điện hoạt động, ta thấy nước trong ấm nóng lên. Sự nóng lên của nước trong ấm chủ yếu là do dòng Fu- cô xuất hiện trong nước gây ra. C. Máy biến thế khi hoạt động bị nóng lên. Sự nóng lên này chủ yếu là do dòng Fu-cô xuất hiện trong lõi sắt của máy biến thế gây ra. D. Động cơ điện khi hoạt động bị Câu 1: Đáp án: C Câu 2: Đáp án:B 68 nóng lên. Sự nóng lên này chủ yếu là do dòng Fu-cô xuất hiện trong lõi sắt của động cơ điện gây ra. Câu 3: Muốn làm giảm hao phí do tỏa nhiệt của dòng Fu-cô gây ra trên khối kim loại người ta thường A. tăng độ dẫn điện cho khối kim loại. B. đúc khối kim loại không có phần rỗng bên trong. C. chia khối kim loại thành thành nhiều lá kim loại mỏng ghép cách điện với nhau, đặt song song với đường sức từ. D. sơn phủ lên khối kim loại một lớp sơn cách điện. Câu 4: Phát biểu nào sau đây không đúng? A. Dòng điện cảm ứng sinh ra trong khối vật dẫn khi chuyển động trong từ trường hay đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian gọi là dòng điện Fu-cô. B. Dòng điện xuất hiện khi có sự biến thiên từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng điện cảm ứng. C. Dòng điện Fu-cô được sinh ra trong khối kim loại chuyển động trong từ trường có tác dụng chống lại chuyển động Câu 3: Đáp án: C Câu 4: Đáp án: D 69 của khối kim loại đó. D. Dòng điện Fu-cô chỉ được sinh ra khi khối vật dẫn chuyển động trong từ trường, đồng thời tỏa nhiệt làm cho khối vật dẫn nóng lên. 2.2.3.7. Tổng kết, trao phần thưởng (3 phút). Tổng kết buổi học. Trao phần thưởng. Phát phiếu học tập chuẩn bị bài mới: Bài Hiện tượng tự cảm. 2.2.4. Bài 41: Hiện tượng tự cảm 2.2.4.1. Tiến trình hình thành kiến thức a. Bước 1: Đặt vấn đề: Ở thí nghiệm hình 38.2 về cảm ứng điện từ khi dòng điện trong ống dây biến đổi, ta đã biết là trong vòng dây xuất hiện suất điện động cảm ứng. Nhưng cũng cần lưu ý là trong lúc đó, từ trường trong ống dây cũng thay đổi, vậy trong ống dây cũng phải có suất điện động cảm ứng. Từ đó dẫn dắt HS đến với 2 thí nghiệm về hiện tượng tự cảm để kiểm chứng về sự xuất hiện của suất điện động cảm ứng trong ống dây ở ví dụ vừa nêu. b. Bước 2: Thông qua 2 thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng mạch và khi ngắt mạch cùng với việc vận dụng kiến thức đã học ở bài Hiện tượng cảm ứng điện từ - Suất điện động cảm ứng,HS hiểu được khái niệm hiện tượng tự cảm. c. Bước 3: Vận dụng công thức xác định cảm ứng từ B của dòng điện i trong ống dây và từ thông Φ gửi qua ống dây, HS rút ra được mối quan hệ tỉ lệ giữa Φ và i : Φ = Li. d. Bước 5: Từ công thức Φ = Li suy ra công thức tính độ biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch kín trong khoảng thời gian biến thiên của dòng điện: 70 ∆Φ = L∆i. Vận dụng công thức tính suất điện động cảm ứng để suy ra công thức tính suất điện động tự cảm. 2.2.4.2. Mục tiêu bài học a. Mục tiêu hành động - Tiến hành được các thí nghiệm về hiện tượng tự cảm trong SGK. - Giải thích được kết quả thí nghiệm. - Thiết lập được công thức tính hệ số tự cảm của một ống dây dài và công thức xác định suất điện động tự cảm. b. Mục tiêu kết quả Mục tiêu Mức độ thể hiện cụ thể - Hiểu được bản chất của hiện tượng tự cảm - Vận dụng được công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm. + Mô tả và giải thích được kết quả thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng, ngắt mạch. + Nêu được khái niệm về hiện tượng tự cảm. Vận dụng được công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm. c. Mục tiêu về thái độ - Có ý thức tự lực học tập, biết tôn trọng các thành viên trong nhóm. - Có hứng thú học tập. 2.2.4.3. Phương pháp - Định hướng sáng tạo trong việc hướng dẫn HS dự đoán về sự xuất hiện hiện tượng cảm ứng điện từ trong ống dây khi dòng điện thay đổi. 71 - Định hướng theo mẫu, từng phần trong việc hướng dẫn HS tiến hành các thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng mạch và ngắt mạch. - Định hướng suy luận – chương trình hóa trong việc hướng dẫn HS giải thích hiện tượng tự cảm khi đóng mạch. - Định hướng suy luận tương tự trong việc hướng dẫn HS giải thích hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch. Nếu định hướng này không hiệu quả thì chuyển sang định hướng suy luận – chương trình hóa. - Định hướng suy luận - chương trình hóa trong việc hướng dẫn HS xây dựng công thức tính hệ số tự cảm L của một ống dây dài đặt trong không khí và công thức xác định suất điện động tự cảm. 2.2.4.4. Phương tiện CÁC PHIẾU HỌC TẬP PHIẾU HỌC TẬP CHUẨN BỊ BÀI MỚI 1. Viết công thức tính cảm ứng từ của dòng điện trong ống dây. 2. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng là gì? 3. Phát biểu định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng. 4. Khi dòng điện trong ống dây thay đổi thì từ trường trong ống dây có thay đổi không? Nếu có thì trong ống dây phải xuất hiện cái gì? 5. Mô tả các thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng và ngắt mạch điện trong SGK. 6. Hiện tượng tự cảm là gì? Suất điện động tự cảm là gì? 7. Có dùng công thức tính suất điện động cảm ứng để tính suất điện động tự cảm được không? Ngoài ra còn có thể sử dụng công thức nào? Công thức đó được xây dựng như thế nào? 8. Nêu một vài ví dụ về hiện tượng tự cảm. PHIẾU HỌC TẬP VẬN DỤNG CÔNG THỨC TÍNH SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TỰ CẢM 72 Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,01(H), cường độ dòng điện qua ống dây tăng đều đặn từ 0 đến 1 (A) trong khoảng thời gian 0,1(s). Tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây trong khoảng thời gian đó. PHIẾU GHI CHÉP BÀI HỌC TRÊN LỚP 1. Hiện tượng tự cảm a. Thí nghiệm 1: Hiện tượng tự cảm khi đóng mạch Bố trí thí nghiệm Hiện tượng Giải thích b. Thí nghiệm 2: Hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch Bố trí thí nghiệm Hiện tượng Giải thích Khái niệm hiện tượng tự cảm: 2. Suất điện động tự cảm: a. Hệ số tự cảm - Mối liên hệ giữa từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch điện và cường độ dòng điện trong mạch đó: - Biểu thức hệ số tự cảm của một ống dây dài đặt trong không khí: - Suất điện động tự cảm - Biểu thức xác định độ biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch kín trong khoảng thời gian biến thiên của dòng điện: Công thức xác định suất điện động tự cảm: 73 2.2.4.5. Tổ chức lớp học Chia lớp thành 4 nhóm. 2.2.4.6. Hoạt động dạy học a. Kiểm tra bài cũ (5 phút) - Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? - Dòng điện Fu-cô là gì? - Hãy kể 2 trường hợp dòng Fu-cô có lợi và có hại. b. Mở đầu Chúng ta đều biết rằng đối với đèn dây tóc ta không nên đóng ngắt công tắc điện một cách liên tục vì sẽ làm bóng đèn bị giảm tuổi thọ. Nhưng tại sao lại như vậy? Các em sẽ trả lời được câu hỏi trên sau khi học xong bài này. c. Hoạt động 1:Tìm hiểu hiện tượng tự cảm (20 phút) Nêu vấn đề Ở thí nghiệm hình 38.2 về cảm ứng điện từ khi dòng điện trong ống dây biến đổi, ta đã rút ra kết luận gì? Tức là trong trường hợp trên, nếu có vòng dây thì có hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện trong vòng dây. Vậy nếu không có vòng dây thì Trong vòng dây xuất hiện suất điện động cảm ứng. 74 có xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ không? Nếu có thì xảy ra ở đâu? Định hướng sáng tạo Trong lúc dòng điện thay đổi, từ trường trong ống dây cũng thay đổi. Vậy hãy dự đoán câu trả lời của vấn đề vừa được đặt ra. Định hướng theo mẫu, từng phần Bây giờ ta sẽ tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng về sự xuất hiện của suất điện động cảm ứng trong ống dây ở trường hợp này. GV giới thiệu bộ thí nghiệm về hiện tượng tự cảm. Thuyết trình về cách tiến hành thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng mạch. Yêu cầu HS tiến hành thí nghiệm và nhận xét. Định hướng suy luận – chương trình hóa. Bây giờ ta sẽ giải thích hiện tượng trên. - Khi đóng công tắc thì cái gì thay đổi và thay đồi như thế nào? - Dòng điện qua ống dây tăng gây ra hiện tượng gì? Tại sao? - Trong ống dây xuất hiện cái gì? Dự đoán: Có xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ, ở ngay trong ống dây. Tiến hành thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng mạch. Nhận xét: Khi đóng công tắc, đèn 1 sáng lên ngay, còn bóng đèn 2 sáng lên từ từ. - Dòng điện tăng lên từ 0. - Dòng điện qua ống dây tăng gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ do từ trường thay đổi, từ thông qua ống dây tăng. 75 - Dòng điện này có chiều như thế nào so với dòng điện ban đầu? - Vậy tại sao đèn 2 không sáng lên nhanh chóng? Định hướng theo mẫu – từng phần. Thuyết trình cách tiến hành thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch. Yêu cầu học sinh tiến hành thí nghiệm và nhận xét. Định hướng suy luận – tương tự. Hãy thảo luận nhóm và giải thích hiện tượng tương tự như hiện tượng tự cảm khi đóng mạch (Các nhóm viết kết quả thảo luận vào giấy GV phát sẵn rồi dán lên bảng). Mời đại diện một nhóm giải thích trước lớp. Đối với những lớp học lực yếu - Trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng. - Theo định luật Len-xơ thì dòng điện cảm ứng ngược chiều so với dòng điện ban đầu. - Vì dòng điện cảm ứng cản trở sự tăng của dòng điện ban đầu, làm cho dòng điện trong nhánh (2) không tăng lên nhanh chóng, vì vậy mà đèn 2 sáng lên từ từ. Tiến hành thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch. Nhận xét:Khi ngắt mạch, bóng đèn lóe sáng lên rồi tắt. Đại diện một nhóm giải thích, các nhóm khác nhận xét. Giải thích: Khi ngắt mạch thì dòng điện giảm về 0, B giảm dẫn đến từ thông qua ống dây giảm, trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng, dòng điện này có tác 76 d. Hoạt động 2: Xây dựng biểu thức tính suất điện động tự cảm (15 phút) Hướng dẫn của giáo viên Hoạt động của học sinh Định hướng suy luận – chương trình hóa. - Tương tự như các bài học trước, để khảo sát một cách định Phát hiện vấn đề: Ta phải tìm công hơn thì dùng định hướng suy luận – chương trình hóa. Phát cho mỗi nhóm một phiếu học tập, yêu cầu điền vào chỗ trống: Khi ngắt mạch thì dòng điện => Từ trường B => Từ thông qua ống dây => Trong ống dây xuất hiện qua bóng đèn làm đèn lóe sáng. - Các hiện tượng trên đều là các hiện tượng cảm ứng điện từ. Nguyên nhân dẫn đến các hiện tượng này là gì? - Hiện tượng cảm ứng điện từ được gây ra bởi nguyên nhân như vậy gọi là hiện tượng tự cảm. Vậy hiện tượng tự cảm là gì? - Hãy trả lời câu hỏi nêu ra ở đầu bài học. Tại sao bóng đèn dây tóc bị giảm tuổi thọ khi ta bật tắt công tắc một cách liên tục? dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó, nghĩa là nó cùng chiều với dòng điện do nguồn gây ra. Dòng điện cảm ứng này qua bóng đèn làm đèn lóe sáng. Hoàn thành phiếu học tập theo yêu cầu của GV. - Nguyên nhân dẫn đến các hiện tượng này là sự biến đổi dòng điện trong mạch. - Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch điện đó gây ra. Trả lời dựa vào hiện tượng tự cảm. 77 lượng hiện tượng tự cảm thì ta phải làm gì? - Suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm. - Hiện tượng tự cảm thực chất là hiện tượng cảm ứng điện từ, vậy có thể dùng công thức tính suất điện động cảm ứng đã học để tính suất điện động tự cảm được không? - Tuy nhiên nguyên nhân gây ra hiện tượng tự cảm là sự biến đổi dòng điện trong chính mạch đó, nên để hợp lý hơn ta cần biểu diễn suất điện động tự cảm qua sự biến đổi dòng điện trong mạch. - Biểu thức tính suất điện động cảm ứng được viết như thế nào? - Xét một mạch điện có dòng điện i chạy qua. Từ thông qua diện tích S giới hạn bởi mạch điện có tỉ lệ với i không? Tại sao? (Nếu HS không trả lời được thì gợi ý bằng cách yêu cầu HS viết công thức xác định cảm ứng từ B của dòng điện i trong ống dây và từ thông Φ gửi qua ống dây, từ đó suy ra mối quan hệ giữa Φ và i.) - Ta biểu diễn mối quan hệ giữa thức xác định suất điện động do hiện tượng tự cảm gây ra. Được. Tiếp thu. ce t ∆Φ = − ∆ Từ thông qua diện tích S giới hạn bởi mạch điện tỉ lệ với i. Vì từ thông qua diện tích này tỉ lệ với từ trường B do dòng điện gây ra, mà B lại tỉ lệ với cường độ dòng điện i, từ đó suy ra từ thông cũng tỉ lệ với cường độ dòng điện i. 78 từ thông qua diện tích S và cường độ dòng điện i bằng mô hình toán học là Φ = Li. Hệ số tỉ lệ L trong công thức trên gọi là hệ số tự cảm. - Biểu thức tính hệ số tự cảm của một ống dây dài đặt trong không khí là 𝐿 = 4𝜋. 10−7𝑛2𝑉 với n là số vòng dây trên một đơn vị chiều dài của ống, V là thể tích của ống. - Hãy thảo luận nhóm thiết lập công thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài. Gợi ý: sử dụng công thức 𝐿 = Φ 𝑖 và công thức cảm ứng từ trong ống dây 𝐵 = 4𝜋. 10−7𝑛𝑖. - Các nhóm trình bày vào giấy GV phát sẵn và sau khi hết thời gian thảo luận, các nhóm phải đem kết quả dán lên bảng. - Hệ số tự cảm là một đại lượng không đổi. Như vậy độ biến thiên từ thông qua mạch được viết như thế nào? - Hãy suy ra công thức tính suất điện động tự cảm. Thảo luận nhóm hoàn thành Tiếp thu. Thảo luận nhóm. 𝐿 = Φ 𝑖 = 𝑁𝐵𝑆 𝑖 = 𝑁4𝜋.10−7𝑛𝑖.𝑆 𝑖 = 𝑁4𝜋.10−7𝑛.𝑉 𝑙 = 4𝜋. 10−7𝑛2𝑉. ∆Φ = L∆i. 𝑒𝑡𝑐= −𝐿 ∆𝑖∆𝑡 Thảo luận nhóm hoàn thành phiếu học tập. 79 phiếu học tập vận dụng công thức tính suất điện động tự cảm. e. Hoạt động 3: Tổng kết bài học và giao nhiệm vụ về nhà (5 phút) Tổng kết bài học. Nhiệm vụ về nhà: - Trả lời các câu hỏi và làm các bài tập trang 199 SGK. - Chuẩn bị bài mới: Năng lượng từ trường. 80 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm - Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài. - Dựa vào kết quả thực nghiệm sư phạm mà có những chỉnh sửa phù hợp về phương pháp định hướng và cách thức tổ chức đối với từng đối tượng có năng lực học tập khác nhau nhằm nâng cao khả năng tự lực của HS. 3.2. Đặc điểm đối tượng - Thực nghiệm sư phạm được tiến hành đối với HS lớp 11A5 và 11A9 trường THPT Lê Quý Đôn, quận 3, thành phố Hồ Chí Minh. - Sĩ số các lớp đều dưới 30 HS, rất thuận lợi cho việc tổ chức dạy học trên lớp theo giáo án mới. - HS học chương trình Vật lý 11 Nâng cao. - Lớp 11A5 có năng lực học môn Lý tương đối tốt, lớp 11A9 phần lớn các em học rất yếu môn Lý. - HS học ngày 2 buổi nên hạn chế thời gian tự học ở nhà. 3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm Tổ chức thực hiện giảng dạy các bài sau: - Lớp 11A5: + Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây chuyển động + Hiện tượng tự cảm - Lớp 11A9: + Dòng điện Fu-cô 81 + Hiện tượng tự cảm Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Lập kế hoạch tiến hành thực nghiệm. - Xác định phương pháp và đối tượng quan sát. - Xây dựng các vấn đề cần quan sát (về tính khả thi, về biểu hiện của tích cực, tự lực, về kết quả thu được...) và thang đánh giá (mức độ tích cực, mức độ tự lực). - Khống chế những yếu tố gây nhiễu đến thực nghiệm (sự cản trở, những khó khăn của môi trường...). - Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo tiến trình dạy học đã soạn thảo. 3.4. Tiến trình thực nghiệm Diễn biến bài học Dòng điện Fu-cô– Lớp 11A9 3.4.1.1. Hoạt động tự lực 1: Tìm hiểu dòng điện Fu-cô - GV dùng định hướng tìm tòi. - HS đọc SGK và trả lời những câu hỏi của vòng 1, thông qua đó nhớ lại điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng, định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng, hiểu được dòng điện Fu-cô là gì, xuất hiện khi nào, có đặc tính gì, nêu được các thí nghiệm chứng tỏ dòng Fu-cô có thật. - Kết quả: + Nhóm HS giành được quyền trả lời nhắc lại được điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng và phát biểu được định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng. + HS trả lời được câu hỏi về định nghĩa dòng điện Fu-cô dựa vào SGK. + HS mô tả được thí nghiệm tấm kim loại chuyển động trong từ trường giữa 2 cực của một nam châm chữ U. Tuy nhiên HS còn lúng túng trong việc giải thích 82 hiện tượng, GV phải đặt nhiều câu hỏi suy luận chương trình hóa thì các em mới tự lực thực hiện được nội dung này. + HS đọc SGK và nêu được điều kiện xuất hiện dòng điện Fu-cô. + HS trả lời được hiện tượng khi thay tấm kim loại liền khối trong thí nghiệm trên bằng tấm kim loại có rãnh xẻ, nhưng việc giải thích còn rất mơ hồ. 3.4.1.2. Hoạt động tự lực 2: Tìm hiểu tác dụng của dòng điện Fu-cô - GV dùng định hướng tìm tòi - HS tự đọc SGK và trả lời các câu hỏi của vòng 2, thông qua đó thấy được một vài tác dụng cũng như một số tác hại của dòng điện Fu-cô và cách khắc phục. - Kết quả: + HS các nhóm dựa vào SGK lên bảng viết được một số trường hợp có ứng dụng dòng điện Fu-cô, tuy nhiên các em chưa giải thích được dòng điện Fu-cô được ứng dụng như thế nào. GV phải giải thích cho các em hiểu. + HS lên bảng viết được một số tác hại của dòng điện Fu-cô và cách khắc phục.  Kết quả đạt được: - Tính tự lực: Hầu hết các nhóm có tích cực tham gia xây dựng bài, chỉ có một số ít em chưa chú ý. - Các em tỏ ra có hứng thú trong việc tự tìm hiểu SGK để trả lời các câu hỏi trong các vòng chơi. - Sau các vòng chơi, các em HS được GV gọi một cách ngẫu nhiên đã có thể nêu được các nội dung chính của bài mà không cần nhìn sách.  Hạn chế: 83 - Vì thiếu thời gian, GV chưa thông báo trước để các em chuẩn bị ở nhà nên việc tìm hiểu của các em chỉ giới hạn ở thời gian trên lớp và kiến thức cũng chỉ hạn hẹp trong SGK, chưa có sự tham khảo thêm ở các tài liệu khác. - Chưa chuẩn bị được phần thưởng để khích lệ tinh thần các em. - Không có dụng cụ thí nghiệm về dòng điện Fu-cô nên HS chỉ có thể mô tả theo SGK. Diễn biến bài Hiện tượng tự cảm – Lớp 11A9 3.4.2.1. Hoạt động tự lực 1: Tìm hiểu hiện tượng tự cảm - GV dùng định hướng sáng tạo trong việc hướng dẫn HS dự đoán về sự xuất hiện hiện tượng cảm ứng điện từ trong ống dây khi dòng điện thay đổi. Tuy nhiên HS không dự đoán được. Nguyên nhân là HS không nắm được thí nghiệm ở hình 38.2 SGK đã học ở bài trước và còn rất mơ hồ về bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi đó GV phải giảng giải lại thí nghiệm ở hình 38.2 SGK, nhắc lại định nghĩa về hiện tượng cảm ứng điện từ và đặt vấn đề cho bài học. - GV chiếu clip thí nghiệm hiện tượng tự cảm khi đóng mạch cho HS xem và yêu cầu HS nhận xét hiện tượng. HS nhận xét được hiện tượng. - GV dùng định hướng suy luận chương trình hóa để giúp HS giải thích hiện tượng vừa nêu. HS được gọi (có cả xung phong và không xung phong) trả lời được các câu hỏi của GV và qua đó giải thích được hiện tượng. - GV chiếu clip về hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch cho HS xem và yêu cầu HS nhận xét hiện tượng xảy ra. HS nhận xét được hiện tượng xảy ra. - GV dùng định hướng tìm tòi trong việc hướng dẫn HS giải thích hiện tượng vừa nêu nhưng HS không thực hiện được. Sau đó GV phải chuyển sang định hướng suy luận chương trình hóa và HS thực hiện được. - HS nêu được định nghĩa hiện tượng tự cảm và hiểu được hiện tượng tự cảm là một trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ. 84 3.4.2.2. Hoạt động tự lực 2: Xây dựng biểu thức tính suất điện động tự cảm - GV sử dụng phương pháp suy luận chương trình hóa - HS lúng túng trong việc chứng minh từ thông Φ qua diện tích S giới hạn bởi mạch điện có dòng điện i chạy qua tỉ lệ với i. GV phải yêu cầu HS nhắc lại các công thức tính từ thông qua diện tích S và công thức tính cảm ứng từ B trong một số trường hợp. Từ đó HS mới thấy được mối quan hệ tỉ lệ giữa Φ và i. - GV yêu cầu HS thảo luận nhóm thiết lập công thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài. Tuy nhiên các em hoạt đông nhóm chưa đạt hiệu quả cao và chỉ có 1 nhóm làm được. Nguyên nhân là GV chưa có biện pháp đặc biệt để khuyến khích các nhóm hoạt động, còn HS thì chưa có sự chuẩn bị bài trước ở nhà, nhóm thực hiện được yêu cầu của GV là nhóm có các em đã hoàn thành phiếu học tập ở nhà. - Các HS được gọi lên bảng suy ra được biểu thức tính suất điện động tự cảm.  Kết quả đạt được: - HS nêu được các hiện tượng xảy ra trong các thí nghiệm. - Xây dựng được biểu thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài đặt trong không khí. - Xây dựng được biểu thức tính suất điện động tự cảm.  Hạn chế: - HS chưa tự lực giải thích các hiện tượng xảy ra. Nguyên nhân là phần lớn HS chưa nắm vững bài cũ và cũng chưa chuẩn bị tốt bài mới mặc dù giáo sinh đã phát cho các em phiếu học tập chuẩn bị bài mới (chỉ có 3 HS hoàn thành phiếu học tập ở nhà). - Không có đủ dụng cụ thí nghiệm để HS tự lực tiến hành thí nghiệm. - Lớp học còn rất trầm, chưa sôi nổi thảo luận xây dựng bài, chỉ có những em có chuẩn bị bài ở nhà là tham gia xây dựng bài tốt. 85 - GV phân bố thời gian chưa tốt nên không còn thời gian cho các em vận dụng biểu thức tính suất điện động tự cảm. Diễn biến bài Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây chuyển động – Lớp 11A5 Hoạt động tự lực 1: Tìm hiểu sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. - GV sử dụng định hướng theo mẫu tái tạo trong việc hướng dẫn HS giải thích hiện tượng kim điện kế bị lệch khi một đoạn dây chuyển động trong từ trường. HS xung phong phát biểu giải thích được hiện tượng. - GV sử dụng định hướng suy luận chương trình hóa. Các HS được gọi trả lời được các câu hỏi và hiểu được rằng một đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ thì trong đoạn dây đó xuất hiện suất điện động cảm ứng, không nhất thiết là đoạn dây phải được nối thành mạch kín. Hoạt động tự lực 2: Tìm hiểu quy tắc bàn tay phải. - GV sử dụng định hướng sáng tạo. Một HS phát hiện được vấn đề: Phải tìm cách xác định cực của nguồn điện và độ lớn suất điện động của nguồn điện. - GV sử dụng định hướng theo mẫu tái tạo trong việc hướng dẫn HS xác định cực của nguồn điện theo các cách khác nhau. + Hầu hết các em có thể vận dụng định luật Len-xơ để xác định chiều dòng điện cảm ứng, từ đó xác định được cực của nguồn. + Cả lớp đều có thể tự đọc SGK và vận quy tắc bàn tay phải để xác định cực của nguồn và nhận xét rằng dùng quy tắc bàn tay phải thuận tiện hơn. Hoạt động tự lực 3: Xây dựng biểu thức suất điện động cảm ứng trong đoạn dây GV sử dụng định hướng tìm tòi trong việc hướng dẫn HS xây dựng biểu thức tính suất điện động cảm ứng trong đoạn dây MN chuyển động nhưng không hiệu quả, do đó GV đã chuyển qua sử dụng định hướng suy luận chương trình hóa và 86 một HS lên bảng xây dựng được biểu thức, đa số các em dưới lớp có nỗ lực xây dựng công thức nhưng chỉ có vài em ra được kết quả. Hoạt động tự lực 4: Tìm hiểu máy phát điện GV sử dụng định hướng tìm tòi. HS được gọi phát biểu được cấu tạo của máy phát điện, so sánh được sự giống và khác nhau giữa máy phát điện một chiều và máy phát điện xoay chiều.  Kết quả đạt được: - HS quan sát hiện tượng trong thí nghiệm mô phỏng và nhận xét đúng về hiện tượng cũng như có khả năng vận dụng kiến thức cũ để giải thích hiện tượng xảy ra, đồng thời suy luận được là khi không có các thanh ray thì vẫn có suất điện động trong đoạn dây dẫn chuyển động. - Nêu được vấn đề: Nói đến nguồn điện thì cần quan tâm tới cực và suất điện động của nguồn. - Về việc xác định cực của nguồn: HS xác định được cực của nguồn điện bằng 2 cách và nhận xét rằng dùng quy tắc bàn tay phải thuận tiện hơn. - Từ việc trả lời từng câu hỏi suy luận chương trình hóa của GV, HS đã xây dựng được biểu thức tính suất điện động của đoạn dây dẫn chuyển động. - HS tự tìm tòi và nêu được cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của máy phát điện. - Không khí lớp học sôi nổi.  Hạn chế: - Chưa tổ chức được các nhóm học tập nên chưa phát huy được khả năng hoạt động nhóm của các em, HS chỉ hoạt động cá nhân là chủ yếu. 87 - Ở các định hướng theo mẫu hoặc suy luận chương trình hóa thì hầu hết HS thực hiện được, còn các định hướng suy luận tìm tòi và định hướng sáng tạo thì chỉ có một vài em tự lực hoạt động tốt. Diễn biến bài Hiện tượng tự cảm – Lớp 11A5 3.4.4.1. Hoạt động tự lực 1: Tìm hiểu hiện tượng tự cảm - GV dùng định hướng sáng tạo trong việc hướng dẫn HS dự đoán về sự xuất hiện hiện tượng cảm ứng điện từ trong ống dây khi dòng điện thay đổi. HS dự đoán được. - GV chiếu clip thí nghiệm hiện tượng tự cảm khi đóng mạch cho HS xem và yêu cầu HS nhận xét hiện tượng. HS nhận xét được hiện tượng. - GV dùng định hướng suy luận chương trình hóa để giúp HS giải thích hiện tượng vừa nêu. HS trả lời được các câu hỏi của GV và qua đó giải thích được hiện tượng. - GV dùng định hướng tìm tòi trong việc hướng dẫn HS giải thích hiện tượng vừa nêu nhưng HS không thực hiện được, tuy nhiên các em đã rất sôi nổi đóng góp ý kiến, qua đó GV nhận ra những sai lầm của HS và sửa chữa kịp thời. Sau đó GV chuyển sang định hướng suy luận chương trình hóa và HS thực hiện được. - HS nêu được định nghĩa hiện tượng tự cảm và hiểu được hiện tượng tự cảm là một trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ. 3.4.4.2. Hoạt động tự lực 2: Xây dựng biểu thức tính suất điện động tự cảm - GV sử dụng phương pháp suy luận chương trình hóa. - HS chứng minh được từ thông Φ qua diện tích S giới hạn bởi mạch điện có dòng điện i chạy qua tỉ lệ với i. - HS thiết lập được công thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài, nhưng chỉ một vài em làm được. 88 - HS suy ra được biểu thức tính suất điện động tự cảm. - HS thảo luận nhóm hoàn thành phiếu học tập vận dụng công thức tính suất điện động tự cảm.  Kết quả đạt được - Hầu hết những yêu cầu của GV đều có HS thực hiện được. - Có sự tranh luận giữa các em HS với nhau làm cho không khí lớp học sôi nổi.  Hạn chế: - Chỉ có một số em hoạt động tích cực xuyên suốt tiết học, còn phần lớn các em chỉ tích cực trong phần thí nghiệm, còn phần xây dựng các biểu thức thì các em tỏ ra lơ là, GV phải nhắc nhở rất nhiều. - GV đã phát phiếu học tập nhưng phần lớn HS không chuẩn bị bài ở nhà. - GV đã cố gắng cho các em thảo luận nhóm nhưng chưa có biện pháp để các nhóm hoạt động tích cực nên việc thảo luận chưa đạt hiệu quả cao. - Thiếu dụng cụ thí nghiệm để HS tự lực tiến hành thí nghiệm. 3.5. Hướng khắc phục những hạn chế - Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập ở nhà thì phải có biện pháp để học sinh phải làm vì HS chưa nhận thức được tầm quan trọng của việc chuẩn bị bài trước ở nhà nên các em rất xem nhẹ vấn đề này, do đó mà việc tự lực học tập ở lớp chưa đạt hiệu quả cao. Biện pháp có thể áp dụng là trước khi tiết học diễn ra, tổ trưởng phải kiểm tra việc hoàn thành phiếu học tập của mỗi thành viên của tổ mình, sau đó báo cáo lại cho lớp trưởng, đầu tiết học lớp trưởng sẽ trực tiếp báo cáo cho GV, GV sẽ kiểm tra bất kì một vài HS nào đó, HS nào chưa hoàn thành thì bản thân em đó bị điểm trừ, đồng thời lớp trưởng và tổ trưởng tổ đó cũng phải chịu trách nhiệm. Nếu phiếu học tập được giao cho một nhóm thì nhóm đó phải có biên bản về việc thực hiện của các thành viên trong nhóm, GV sẽ kiểm tra ngẫu nhiên. Kết hợp với biện 89 pháp đó, GV còn phải có biện pháp khuyến khích HS chuẩn bị bài trước ở nhà, khen thưởng những HS có sự chuẩn bị nghiêm túc. - Qua khảo sát, hầu hết các em nói rằng không phát biểu vì ngại, sợ sai. Do đó GV cần tạo một bầu không khí sôi nổi, thân thiện; khi HS phát biểu không đúng ý của mình, không nên mời em đó ngồi xuống rồi mời em khác ngay lập tức, như vậy sẽ tạo cảm giác hụt hẫng cho em HS đó, nhiều lần như vậy em sẽ mất tự tin, không còn hứng thú xây dựng bài nữa, GV nên đưa ra những câu hỏi gợi ý để chính em đó có thể trả lời đúng. - Nhiều em cho rằng tiết học chưa hấp dẫn. Do đó ở mỗi bài học phải tìm ra được những ứng dụng thực tế để HS thấy kiến thức mà các em đang được học là có ích, tạo hứng thú tìm tòi, học hỏi. - Yêu cầu HS làm việc nhóm thì nhất định mỗi nhóm phải có sản phẩm của việc thảo luận, phải tạo điều kiện để HS thuyết trình về kết quả thảo luận của nhóm, phải theo dõi để đánh giá việc tham gia thảo luận của từng HS, phải có khen thưởng (ví dụ như điểm cộng) cho những nhóm làm đúng và nhanh nhất, như vậy mới khích lệ các nhóm hoạt động nhanh và hiệu quả. - Phải cho điểm công bằng. Sau mỗi buổi học phải tổng kết lại ai được điểm cộng, ghi lại vào sổ tay để ghi nhớ. Nếu cho điểm hình thức thôi thì những lần sau HS sẽ không hợp tác vì mất lòng tin ở GV. - Không cho quá nhiều bài tập về nhà. Chỉ nên giao từ 3 đến 4 bài, từ dễ đến khó. Tránh cho quá nhiều bài, cũng không nên cho quá dễ hoặc quá khó, sẽ dễ làm HS nản và sợ môn học. 3.6. Kết luận về thực nghiệm sư phạm - Giả thuyết khoa học của đề tài đã được kiểm chứng. Qua thực nghiệm chúng tôi thấy rằng dù còn gặp nhiều khó khăn như lượng kiến thức còn nặng nề, thiếu dụng cụ thí nghiệm, thời gian hạn hẹp, thói quen học tập thụ động của HS, nhưng nếu 90 GV biết định hướng một cách khéo léo, phù hợp, linh hoạt thì HS sẽ có khả năng tham gia xây dựng bài một cách tự lực. - Đối với mỗi đối tượng HS thì phải có những kiểu định hướng phù hợp, hạ thấp dần mức độ định hướng nếu kiểu định hướng cao hơn tỏ ra không hiệu quả. - Trong quá trình tổ chức dạy học, GV phải có những biện pháp để khuyến khích HS thực hiện, phải có khen thưởng và phê bình một cách công khai và công bằng. - Nên thường xuyên tổ chức các tiết học thành những trò chơi vật lý. Tâm lý vừa học vừa chơi giúp tinh thần HS thoải mái hơn, dễ tiếp thu bài hơn. Thông qua các câu hỏi của các trò chơi, dưới sự dẫn dắt khéo léo của GV, HS sẽ lĩnh hội được kiến thức. Sau mỗi trò chơi cần có phần thưởng để tạo sự hứng khởi cho HS. 91 KẾT LUẬN - Với đề tài này chúng tôi đã hoàn thành được các công việc sau: + Nghiên cứu cơ sở lý luận về việc tổ chức cho học sinh tự lực học tập. + Phân tích cấu trúc chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 Nâng cao.. + Đã soạn thảo 4 tiến trình giảng dạy kiến thức Vật lý 11 Nâng cao chương “Cảm ứng điện từ” theo hướng phát huy khả năng tự lực học tập của học sinh . + Đã thực nghiệm sư phạm 3 tiến trình đã soạn thảo với 4 tiết dạy trên 2 lớp 11A9 và 11A5 trường Trung học phổ thông Lê Quý Đôn. + Kết quả thực nghiệm cho thấy việc tổ chức cho HS tự lực học tập dưới sự định hướng của GV là có tính khả thi nếu sự định hướng của GV là phù hợp, linh hoạt với từng đối tượng HS cùng với một bầu không khí học tập sôi nổi, thân thiện, HS tích cực. + Sau khi thực nghiệm sư phạm chúng tôi đã có những chỉnh sửa về tiến trình giảng dạy đã soạn thảo cho phù hợp hơn. Cụ thể là chúng tôi đã trình bày thêm các phương án dự phòng, hạ thấp mức độ định hướng nếu HS không thực hiện được các định hướng ban đầu mà GV đã đưa ra. Đồng thời trong quá trình thực nghiệm sư phạm chúng tôi nhận thấy có một số hạn chế khiến cho việc tổ chức dạy học gặp khó khăn và chúng tôi cũng đã đề xuất những phương án khắc phục những hạn chế đó. - Một số đề xuất: + Cần trang bị đồ dùng thí nghiệm đủ cho HS tự lực thực hiện thí nghiệm, mỗi nhóm từ 4 đến 6 HS. + Trang bị đồ dùng cho thí nghiệm đoạn dây chuyển động trong từ trường. 92 + Xen kẽ một tiết lý thuyết và một tiết bài tập để HS có thời gian củng cố bài cũ và chuẩn bị bài mới cho thật chu đáo. - Một số đóng góp của đề tài: + Đã cụ thể hóa các cơ sở lý luận về việc định hướng và tổ chức các hoạt động học tập nhằm nâng cao khả năng tự lực của HS, góp phần khẳng định các lý thuyết về định hướng học tập là đúng đắn và có thể thực hiện được. + Đã soạn thảo một số tiến trình dạy học sử dụng các loại định hướng. - Hướng phát triển của đề tài + Mở rộng việc áp dụng cho toàn bộ chương trình Vật lý phổ thông và áp dụng trên nhiều đối tượng HS khác nhau. + Xây dựng những tiết học tích cực, nghĩa là GV hướng dẫn HS tự nghiên cứu bài học ở nhà theo từng nhóm và báo cáo trước lớp, tạo bầu không khí thẳng thắn trao đổi giữa HS trong lớp với nhau và GV làm trọng tài. + Tổ chức các hoạt động ngoại khóa, các trò chơi vật lý về các chủ đề vật lý tự chọn. Để tham gia các hoạt động này, HS phải có sự chuẩn bị bài ở nhà. Thông qua các hoạt động, các trò chơi, HS sẽ lĩnh hội được kiến thức, rèn luyện được kĩ năng dưới sự dẫn dắt của GV. 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Trích Bài nói chuyện về “Xây dựng động cơ và phương pháp học tập tốt” tại Đại học Y khoa Hà Nội, tháng 4/1970. [2]. Lê Ngọc Vân, Kiểm tra – đánh giá kết quả học tập của học sinh theo chuẩn kiến thức, kĩ năng môn Vật lý cấp THPT, Khoa Vật lý, Đại học sư phạm TP.HCM. [3]. Phạm Kim Chung (2006), Bài giảng Phương pháp dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông, Khoa sư phạm, Đại học quốc gia Hà Nội. [4]. Lê Đông Hải, Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Chất khí” Vật lí 10 Nâng cao theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm nhằm phát huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh, Luận văn thạc sĩ, Đại học sư phạm TP.HCM – 2012. [5]. B.S.Bloom (1995), Nguyên tắc phân loại mục tiêu giáo dục, lĩnh vực nhận thức, bản dịch của Đoàn Văn Điều, NXB Giáo dục. [6]. Nguyễn Hải Châu – Nguyễn Trọng Sửu (2006), Đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá môn Vật lý 10, Nhà xuất bản Hà Nội. [7]. Thái Duy Tuyên (2003) “Bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh”, tạp chí Giáo dục, số 74. [8]. Nguyễn Cảnh Toàn – Nguyễn Kỳ - Vũ Văn Tạo – Bùi (1997), Quá trình dạy - tự học, Nhà xuất bản Giáo dục. [9]. Nguyễn Tiến Lượng, Nâng cao hiệu quả dạy học phần hóa phi kim lớp 10 THPT bằng hệ thống tình huống có vấn đề và các phương pháp dạy học tích cực, Luận văn thạc sĩ, Đại học sư phạm TP.HCM – 2011. 94 [10]. Nguyễn Mạnh Hùng, Phương pháp dạy học Vật lí ở trường THPT, Đại học Sư phạm TP.HCM. [11]. Trịnh Thị Thủy, Vận dụng các định hướng của Robert Marzano vào dạy học chương “ Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 cơ bản – THPT, Luận văn thạc sĩ, Đại học Sư phạm TP.HCM - 2012. [12]. Nguyễn Lâm Hữu Phước, Định hướng cho học sinh tự lực học tập chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lý 10 trung học phổ thông, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học sư phạm TP.HCM - 2012. [13]. Phạm Thị Duy Bảo, Thiết kế tiến trình dạy học một số bài học phần Quang hình học lớp 11 – Ban cơ bản theo hướng phát huy tính tích cực, tự lực trong học tập và rèn luyện kỹ năng liên hệ thực tế của học sinh, Luận văn thạc sĩ, Đại học sư phạm TP.HCM – 2009. [14]. Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Phúc Thuần, Nguyễn Ngọc Hưng, Vũ Thanh Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn Trần Trác (2007), Sách giáo viên Vật lý 11 Nâng cao, Nhà xuất bản Giáo dục. [15]. Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Phúc Thuần, Nguyễn Ngọc Hưng, Vũ Thanh Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn Trần Trác (2009), Sách giáo khoa Vật lý 11 Nâng cao, Nhà xuất bản Giáo dục.