NÂNG CAO HỨNG THÚ và kết QUẢ học tập CHO học SINHLỚP 11 THÔNG QUA VIỆC sử DỤNG mô HÌNH TRONG bài học“từ TRƯỜNG của DÒNG điện CHẠY TRONG các dây dẫn CÓHÌNH DẠNG đặc BIỆT” – CHƯƠNG TRÌNH vật lí 11

SỞ GIÁO DỤC & ĐẠO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT NÔNG CỐNG 3

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
ĐỀ TÀI: NÂNG CAO HỨNG THÚ VÀ KẾT QUẢ HỌC TẬP CHO HỌC
SINH LỚP 11 THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG MÔ HÌNH TRONG BÀI HỌC:
“TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG CÁC DÂY DẪN CÓ HÌNH
DẠNG ĐẶC BIỆT” – CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 11
Giáo viên: Phan Thanh Liêm
Đơn vị: Trường THPT Nông Cống 3
Tổ: Vật lí – Công nghệ

Năm học: 2010 – 2011
1


MỤC LỤC
Trang
Trang bìa……………………………………………………………………… 1
Mục lục ………………………………………………………………………. 2
I. Đặt vấn đề………………………………………………………………….. 3
1. Lí do chọn đề tài…………………………………………………………… 3
2. Thực trạng của vấn đề……………………………………………………... 3
II. Giải quyết vấn đề…………………………………………………………. 4
1. Giải pháp thực hiện………………………………………………………... 4
2. Biện pháp thực hiện……………………………………………………….. 4
2.1. Thiết kế mô hình………………………………………………………… 4
2.2. Sử dụng mô hình………………………………………………………… 10
2.3. Kiểm tra kết quả ứng dụng đề tài………………………………………... 17
III. Kết luận…………………………………………………………………... 18

2


Trường THPT Nông Cống 3
Tổ: Lí – Công nghệ

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Đề tài: “ Nâng cao hứng thú và kết quả học tập cho học sinh lớp 11 thông qua
việc sử dụng mô hình trong bài “ Từ trường của dòng điện chạy trong các dây
dẫn có hình dạng đặc biệt” – chương trình vật lí 11”
I. ĐẶT VẤN ĐỀ.
1. Lí do chọn đề tài.
Nhằm góp phần đáp ứng mục tiêu giáo dục hiện nay và việc đổi mới phương
pháp dạy học từ một chiều sang phương pháp dạy học tích cực: giúp học sinh
phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, rèn luyện kĩ năng vận dụng
kiến thức vào những tính huống khác nhau trong học tập và trong thực tiễn; tạo
niềm tin, niềm vui, hứng thú học tập. Làm cho Học là quá trình học sinh tìm tòi,
khám phá, phát hiện, tự hình thành hiểu biết, năng lực và phẩm chất.
Trong đề tài này tôi muốn khai thác triệt để tính trực quan, sinh động của bài
học từ những mô hình tự thiết kế. Bên cạnh còn là sự giải quyết các khó khăn gặp
phải của giáo viên trong quá tổ chức các hoạt động dạy học. Từ đó nâng cao hiệu
quả dạy học theo chương trình mới với những yêu cầu cao hơn so với trước đây.
2. Thực trạng của vấn đề.
Qua nhiều năm giảng dạy, tôi nhận thấy học sinh học chương trình vật lí 11
thường khó khăn trước những bài toán về xác định chiều đường sức từ và hướng
vectơ cảm ứng từ trong từ trường. Với việc chỉ sử dụng những hình vẽ trong sách
giáo khoa (hoặc những tranh vẽ) thì việc học sinh xác định chính xác chiều
đường sức cũng như hướng của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là
hết sức khó khăn. Đặc biệt là khi chúng ta thay đổi góc nhìn của các từ trường nói
trên thì học sinh thường xác định sai hướng của vec tơ cảm ứng từ, nhất là với

những học sinh trung bình, có khả năng tư duy hình học không gian kém.
Ví dụ:
- Cho dòng điện thẳng, hãy xác định hướng của vec tơ cảm ứng từ tại M
I
M

•

•M
I

v.v…..
Trong các phòng thiết bị của các trường phổ thông chưa có tranh vẽ hay mô
hình thực tế mô tả đầy đủ về đường sức, hay hướng của véc tơ cảm ứng từ tại một
điểm trong từ trường của các dòng điện chạy trong các dây dẫn có dạng đặc biệt.

3


Với những hình vẽ không gian chỉ được vẽ trên mặt phẳng thì việc mô tả
dạng đường sức hay việc hướng dẫn học sinh sử dụng các quy tắc nắm tay phải,
quy tắc cái đinh ốc là hết sức khó khăn đối với giáo viên.
Qua dự giờ, tôi được biết có những giáo viên đã sử dụng hình ảnh từ những
phần mềm CNTT nhằm hạn chế những khó khăn trên nhưng chỉ giải quyết được
phần nào (không có nhiều góc quan sát, học sinh không thể thực hành những quy
tắc xác định chiều đường sức từ v.v….)
- Ngoài ra nếu chỉ sử dụng những tranh vẽ như sách giáo khoa cũng không dễ gây
được hứng thú học tập ở học sinh so với việc thay bằng mô hình thực tế.
- Qua trao đổi với các đồng nghiệp tôi được biết những giáo viên đó cũng có
những khó khăn tương tự mà chưa có hướng giải quyết.

II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1. Giải pháp thực hiện.
- Trước hết đề tài muốn giới thiệu tỉ mỉ cách thiết kế mô hình phục vụ cho bài
học một cách đơn giản bằng các vật liệu dễ tìm kiếm trong thực tế. Từ đó mọi
giáo viên có thể tự thiết kế mô hình.
- Phần thứ hai đề tài giới thiệu cách sử dụng mô hình trong dạy học ở bài “ Từ
trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt”
- Từ việc sử dụng mô hình, học sinh dễ dàng hình dung dạng đường sức, chiều
đường sức và hướng vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường, dù ta yêu
cầu ở nhiều góc độ quan sát khác nhau.
- Mô hình sẽ giúp học sinh có thể trực tiếp thao tác các quy tắc như “quy tắc nắm
tay phải”, “quy tắc cái đinh ốc” từ đó học sinh dễ hiểu, dễ nhớ và vận dụng tốt
trong nhiều trường hợp phức tạp.
2. Biện pháp thực hiện
2.1. Thiết kế mô hình
a. Dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài:
- Mô hình có cấu tạo đơn giản nên để mô hình dễ quan sát ta sẽ thiết kế với kích
thước lớn. Dòng điện thẳng được làm bằng thanh thép đường kính cỡ 6 mm với
chiều dài cỡ 0,8 m. Trên thanh có hàn mẫu thép nhỏ hình mũi tên để chỉ chiều
dòng điện.
Dòng điện thẳng dài

4


- Đường sức từ được thiết kế bằng một thanh thép đường kính cỡ 3 mm – 4
mm uốn thành vòng tròn có đường kính cỡ 20 cm – 25 cm và có gắn mũi tên
chỉ chiều đường sức từ.
Mũi tên chỉ chiều đường sức từ

- Trên đường sức có hàn gắn hai đinh ốc theo phương tiếp tuyến với đường sức
nhằm mô tả véc tơ cảm ứng từ tại điểm tương ứng trên đường sức từ.
Véc tơ cảm ứng từ

- Hàn một thanh cứng có chiều dài bằng đường kính đường sức để gắn kết dòng
điện và đường sức thành một khối để dễ vận chuyển và sử dụng. (Thanh này
không sơn màu).

5


- Cần lưu ý rằng mỗi chi tiết quan trọng đều phải sơn màu để dễ quan sát và các
chi tiết khác nhau phải có màu sơn khác nhau để phân biệt. Các mũi tên khi gắn
chiều phải tuân theo đúng các quy tắc xác định chiều đã học (VD: quy tắc nắm
tay phải…)
Dưới đây là ảnh của một mô hình hoàn chỉnh đã được thiết kế:

b. Dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn.
Dòng điện tròn được làm bằng dây thép đường kính cỡ 3 mm – 4 mm uốn
thành vòng tròn. Đường kính dòng điện khoảng 15 cm – 20 cm.
Dòng điện tròn

- Các đường sức từ được làm bằng những thanh thép đường kính 3 mm – 4 mm,
được uốn thành những đường có dạng một nhánh hypebol nhằm mô tả một đoạn
đường sức từ xuyên qua dòng điện. Đường sức từ đi qua tâm dòng điện được làm
6


bằng một đoạn thép thẳng, chiều của nó được gắn bằng một đinh ốc để có thể mô
tả véc tơ cảm ứng từ tại tâm dòng điện.

Đường sức từ

Giá hình chữ nhật
Ta chỉ xét các đường sức nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng
dòng điện. Do vậy ta sẽ hàn các thanh trên một giá có dạng hình chữ nhật nằm
trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng dòng điện.
Để có thể đặt mô hình trên mặt phẳng nằm ngang ta có thể hàn bốn chân của
giá hình chữ nhật.
Dòng điện, các đường sức từ, mũi tên diễn tả chiều được sơn với những màu
khác nhau nhằm phân biệt khi quan sát.
Một hình được được thiết kế hoàn chỉnh sẽ có dạng như ảnh sau:

7


c. Dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ.
- Dòng điện trong ống dây được thiết kế bằng một dây thép đường kính cỡ 3 mm
– 4 mm được uốn thành một ống dây dài khoảng 25cm, đường kính ống từ 5 cm7 cm (đường kính không nên quá lớn để khi sử dụng mô hình ta có thể diễn tả tốt
quy tắc khum bàn tay phải).
Ống dây mang dòng điện

- Trên mỗi vòng của dòng điện ta đều có gắn mũi tên chỉ chiều dòng điện trong
ống dây

.

8


- Với các đường sức từ: Ta thiết kế bốn đường sức cong khép kín và một đường

sức thẳng trùng trục ống dây. Các đường sức có thể được uốn bằng các dây thép
đường kính cỡ 2 mm – 4 mm.
Đường sức từ

- Để mô hình có thể mô tả trong không gian ta bố trí một số đường sức từ nằm
trong hai mặt phẳng đặt vuông góc bằng cách hàn gắn các đường sức trên các
thanh thanh kim loại (nếu hàn quá nhiều hình sẽ khó quan sát).
Các đường sức từ được gắn các mũi tên và đường sức từ thẳng trùng với trục
ống dây được hàn gắn các đinh ốc để ngoài diễn tả chiều của đường sức còn diễn
tả chiều của véc tơ cảm ứng từ có giá trùng trục ống dây.

- Tương tự hai dòng điện trước, ta cũng sơn màu dòng điện, các đường sức từ và
mũi tên chỉ chiều (bằng các màu khác nhau để phân biệt) cho dòng điện này.
9


Dưới đây là ảnh một mô hình đã được hoàn thành.

Sử dụng mô hình.
a. Sử dụng dòng điện thẳng.
- Từ mô hình giáo viên mô tả dòng điện, đường sức trên một mặt phẳng vuông
góc với dòng điện.
- Yêu cầu học sinh nghiệm lại quy tắc nắm tay phải dựa vào chiều dòng điện và
chiều đường sức đã có trong mô hình (ảnh dưới).
2.2.

10


- Giáo viên yêu cầu học sinh xác định hướng của véc tơ cảm ứng từ tại một điểm

trên đường sức từ (phương tiếp tuyến đường sức từ, chiều là chiều đường sức tại
điểm đang xét) và chỉ rõ trên mô hình để học sinh dễ hình dung.
Véc tơ cảm ứng từ tại một điểm trên đường sức từ

- Sau đó giáo viên thay đổi góc nhìn dòng điện để học sinh nhận biết được dạng
đường sức, chiều đường sức và hướng của véc tơ cảm ứng từ tại một điểm ở
nhiều góc quan sát khác nhau. Đặc biệt cần đặt dòng điện ở góc quan sát như
hình vẽ 21.2a SGK. Đây là trường hợp học sinh rất khó xác định đúng hướng của
véc tơ cảm ứng từ ( trường hợp véc tơ cảm ứng từ vuông góc mặt phẳng giấy),
tuy nhiên mô hình đã dùng đinh vít hàn vào đường sức để mô tả nên học sinh sẽ
dễ nhận ra.
Ví dụ một trong những góc quan sát:

v.v…..

11


b. Sử dụng mô hình dòng điện tròn
- Giáo viên giới thiệu dòng điện, dạng đường sức từ được mô tả trên mô hình
(không phải dùng tranh vẽ hay giới thiệu hình vẽ SGK)
Dòng điện
Đường sức
từ

- Yêu cầu học sinh nghiệm lại chiều đường sức bằng quy tắc “vào Nam ra Bắc”
hay quy tắc “ khum tay phải” (cần lưu ý học sinh, chiều đường sức được xác định
là chiều phần đường sức từ xuyên qua dòng điện) .

Hay quy tắc nắm tay phải

12


- Véc tơ cảm ứng từ tại tâm dòng điện có hướng được mô tả bằng một đinh vít.
Trên đinh vít còn thể hiện được cách vẽ hướng véc tơ cảm ứng từ trong trường
hợp véc tơ đó vuông góc với mặt phẳng hình vẽ.
Đinh vít mô tả vectơ cảm ứng từ tại tâm dòng điện

- Cần cho học sinh quan sát mô hình ở nhiều góc khác nhau. Việc làm này giúp
học sinh không khó khăn khi gặp bài tập phức tạp như bài tập áp dụng nguyên lí
chồng chất từ trường (phải nhìn nhiều dòng điện ở nhiều góc khác nhau).

13


Hoặc

14


c. Sử dụng mô hình dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ .
- Mô hình có thể diễn tả rõ chiều dòng điện, dạng đường sức, chiều đường sức
trong không gian (học sinh có thể tự nhận biết từ mô hình).

- Giáo viên
cho học sinh quan sát mô hình và yêu cầu mô tả dạng đường sức từ, nhận xét về
phần từ trường trong ống và ở xa hai đầu ống dây (từ trường đều).
Các đường sức từ thẳng, song song, cách đều

15


- Véc tơ cảm ứng từ bên trong ống dây được mô tả theo đường sức từ đi qua tâm
của ống dây. Sử dụng mô hình giúp học sinh hình dung được cách mô tả vec tơ
trong trường hợp vuông góc mặt phẳng hình vẽ.
Véc tơ cảm ứng từ hướng vào ( mô tả theo kí hiệu

)

- Mô hình giúp học sinh có thể thực hành ngay quy tắc nắm tay phải trên mô hình
theo nhiều góc quan sát khác nhau thay vì chỉ nhìn theo tranh vẽ.

16


Hoặc ở các góc nhìn khác

2.3. Kết quả ứng dụng đề tài.
Qua nhiều lần sử dụng trong giảng dạy bằng việc sử dụng mô hình ưu điểm và
hiệu quả đã thể hiện rất rõ:
17


Sử dụng mô hình giúp giáo viên không cần sử dụng tranh vẽ, không cần mô
tả nhiều về dạng các đường sức từ của từ trường của các dòng điện mà học sinh
từ quan sát mô hình sẽ dễ dàng nhận ra.
Mô hình giúp học sinh hình dung nhanh, chính xác các khái niệm hết sức
trừu tượng như đường sức, véc tơ cảm ứng từ.
Qua việc sử dụng mô hình trong thực tế nhiều lần tôi luôn luôn quan tâm tới

tính hiệu quả của nó. Sau đây là một trong các lần kiểm nghiệm tính hiệu quả của
đề tài mà tôi đã thực hiện:
Chọn hai lớp có khả năng học tập tương đối ngang nhau từ đầu năm học (trước
tác động) là lớp 11A7 và lớp 11A8 (Trường THPT Nông Cống 3) làm khách thể
nghiên cứu.
+ Lớp tác động (sử dụng mô hình trong giảng dạy):
11A8
+ Lớp đối chứng ( không sử dụng mô hình trong giảng dạy): 11A7
Bài kiểm tra liên quan đến bài học có kết quả:
Lớp

Tổng Điểm/số học sinh đạt điểm
số
0 1 2 3 4 5 6 7
HS
50
0 0 1 2 3 16 12 9

11A8
(lớp
thực
nghiệm)
11A7
48
(lớp đối
chứng)

0

1

2

8

9

13 12 2

8

9

2

3

Tổng
10 số
điểm
2 298

0

1

0

225

Điểm
trung
bình
5,96

4,69

Bảng so sánh điểm trung bình của bài kiểm tra sau tác động
Lớp
Lớp thực nghiệm (11A8)
Lớp đối chứng (11A7)
Chênh lệch

Số học sinh
50
48

Giá trị trung bình
5,96
4,69
1,27

Qua việc phân tích giữ liệu ta thấy sau tác động, kết quả trung bình của bài kiểm
tra của nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng 1,27 điểm. Như vậy tác động
đã đem lại hiệu quả.
Ngoài ra trong quá trình giảng dạy tôi còn nhận thấy rằng học sinh lớp 11A8 tập
trung vào bài nhiều hơn, các em thật sự chăm chú vào mô hình hơn khi nhìn vào
tranh vẽ, các em rất hứng thú với việc được trực tiếp thực hành quy tắc nắm tay
phải hay quy tắc khum tay phải…Số học sinh thuộc bài cũ ở lớp 11A8 vượt trội
18

so với học sinh lớp 11A7 và điều quan trọng là sự khắc sâu kiến thức trong thời
gian dài.
III. KẾT LUẬN.
Sau một thời gian nghiên cứu và hoàn thiện đề tài với nhiều những trải
nghiệm thực tế bản thân tôi xin khẳng định rằng đề tài đã thực sự đem lại hiệu
quả tốt trong dạy học. Ứng dụng của đề tài không chỉ đem lại thuận lợi trong cho
giáo viên trong thao tác bài giảng mà còn giúp học sinh tăng sự hứng thú học tập,
tiếp thu nhanh và dễ hiểu, dễ nhớ và vận dụng rộng rãi được kiến thực của mình.
Bên cạnh đó đề tài mang tính cập nhật cao trong cải cách chương trình và đổi mới
phương pháp dạy học hiện nay. Đề tài được hoàn thiện hoàn toàn dựa vào sự
nhận thức đúng đắn thực trạng vấn đề và sự kiểm nghiệm nhiều lần trong quá
trình dạy học nên mang tính thực tế rất cao.
Tác giả của đề tài xin khẳng định rằng đề tài mang tính sáng tạo cao, không
có sự trùng lặp hay tương tự với bất cứ đề tài nào. Ý tưởng về đề tài được bắt đầu
từ sự trăn trở trước khó khăn vấp phải từ thực tế. Nội dung đề tài được hoàn thiện
không từ một lần xây dựng mà phải sửa đổi sau nhiều kiểm nghiệm về tính hiệu
quả. Tôi rất mong đề tài được ứng dụng để giúp giáo viên, học sinh có nhiều
thuận lợi trong dạy học, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục.
Nông Cống, ngày 10 tháng 04 năm 2011
Người thực hiện

Phan Thanh Liêm

19