Soạn thảo hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương từ trường vật lí 11 theo hướng phát huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.24 MB, 118 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA VẬT LÝ
----------------
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ
Đề tài:
SOẠN THẢO HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG
GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG VẬT LÝ 11 THEO HƯỚNG
PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ CHỦ VÀ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC
SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH
Người hướng dẫn:
ThS. Nguyễn Thị Mỹ Đức
Người thực hiện:
Phạm Thị Kim Nguyệt
Đà Nẵng, tháng 5/2013
LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến những thầy cô giáo
trong khoa Vật Lý, trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ
và trang bị cho em những kiến thức trong suốt quá trình học tập tại trường.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Mỹ Đức, người đã
trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới những người bạn đã luôn ủng hộ, giúp đỡ,
cổ vũ nhiệt tình cho em ngay từ những ngày đầu.
Tuy đã cố gắng rất nhiều nhưng do trong khuôn khổ phạm vi đề tài cũng như
những kiến thức của bản thân còn hạn chế nên đề tài chắc chắn cịn có nhiều thiếu sót.
Em rất mong nhận được những ý kiến góp ý của thầy giáo, cơ giáo và các bạn đồng
nghiệp và người đọc để đề tài được hoàn thiện hơn.
Xin trân trọng cám ơn!
Đà Nẵng, Ngày 16 Tháng 5 năm 2013
Sinh viên
Phạm Thị Kim Nguyệt
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................2
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................6
1.
Lý do nghiên cứu .....................................................................................................6
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................7
3. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................7
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ..................................................................................................7
5. Giả thuyết nghiên cứu..................................................................................................7
6. Những đóng góp của luận văn .....................................................................................8
7. Cấu trúc và nội dung luận văn .....................................................................................8
CHƯƠNG I: NHỮNG CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN ĐÁNH GIÁ KIẾN THỨC HỌC SINH
TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11 ....................................................................................9
1. Cơ sở lí luận của việc giải bài tập vật lý......................................................................9
1.1. Cơ sở về tâm lí học ...................................................................................................9
1.2. Cơ sở lí luận dạy học ..............................................................................................10
1.3. Bài tập vật lý ...........................................................................................................11
1.3.1. Khái niệm bài tập vật lý.......................................................................................11
1.3.2 Tác dụng của bài tập Vật lí ...................................................................................11
1.3.3. Mục đích sử dụng bài tập vật lý trong dạy học: ..................................................13
1.3.4. Một số yêu cầu khi soạn bài tập vật lý ................................................................14
1.3.5. Vị trí của các bài tập trong dạy học Vật lí ...........................................................14
1.4. Các dạng bài tập vật lý và phương pháp giải .........................................................16
1.4.1. Phân loại bài tập Vật lí ........................................................................................16
1.4.2. Phương pháp chung để giải bài tập vật lý. ..........................................................20
CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT VÀ PHÂN LOẠI BÀI TẬP CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG”
.......................................................................................................................................22
2.1. LÝ THUYẾT TỔNG QUÁT VỀ CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” .............................22
2.1.1. Phân tích nội dung và cấu trúc chương trình vật lý 11 phổ thông trung học ở
chương “Từ Trường” .....................................................................................................22
2.1.2. Xác định các mục tiêu cần kiểm tra đánh giá ở chương “Từ Trường” – Vật lý 11.
.......................................................................................................................................28
2.2. Phân loại bài tập chương “ Từ trường” ..................................................................33
2.2.1. Dạng 1: Xác định cảm ứng từ của một dòng điện ...............................................33
2.2.2. Dạng 2: Xác định cảm ứng từ tổng hợp ..............................................................37
2.2.3. Dạng 3: Xác định cường độ dòng điện hoặc vị trí thỏa mãn biểu thức cảm ứng
ứng từ tổng hợp cho trước .............................................................................................40
2.2.4. Dạng 4: Xác định cảm ứng từ của dây dẫn dài hữu hạn ......................................43
2.2.5. Dạng 5: Xác định lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện khi dòng điện đặt
trong từ trường ...............................................................................................................48
2.2.6. Dạng 6: Khi dây dẫn chịu tác dụng của nhiều lực đặt trong từ trường ...............51
2.2.7. Dạng 7: Khảo sát khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường .....................55
2.2.8. Dạng 8: Tương tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện đặt trong từ
trường 58
2.2.9. Dạng 9: Lực Lorentz tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường 61
2.2.10. Dạng 10: Công thức liên hệ giữa lực Lorenzt và lực điện ................................64
2.2.11. Dạng 11: Mômen ngẫu lực từ tác dụng vào khung dây mang dòng điện ..........67
CHƯƠNG III: ..............................................................................................................71
HỆ THỐNG CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” ...............71
3.1 HỆ THỐNG CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” ........71
3. 1.1. Dạng 1: Xác định cảm ứng từ của một dòng điện ..............................................71
3.1.2. Dạng 2: Xác định cảm ứng từ tổng hợp .............................................................78
3.1.3. Dạng 3: Xác định cường độ dòng điện hoặc vị trí thỏa mãn biểu thức cảm ứng
ứng từ tổng hợp cho trước .............................................................................................82
3.1.4. Dạng 4: Xác định cảm ứng từ của dây dẫn dài hữu hạn ...............................83
3.1.5. Dạng 5: Xác định lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện khi dòng điện đặt
trong từ trường ...............................................................................................................84
3.1.6. Dạng 6: Khi dây dẫn chịu tác dụng của nhiều lực đặt trong từ trường ..............90
3.1.7. Dạng 7: Khảo sát khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường .....................91
3.1.8. Dạng 8: Tương tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện đặt trong từ
trường ............................................................................................................................92
3.1.9. Dạng 9: Lực Lorentz tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường
.......................................................................................................................................97
3.1.10. Dạng 10: Công thức liên hệ giữa lực Lorenzt và lực điện ............................102
3.1.11. Dạng 11: Mômen ngẫu lực từ tác dụng vào khung dây mang dòng điện ........104
3.2. SỐ LƯỢNG TỐI THIỂU CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP .........................................108
KẾT LUẬN .................................................................................................................117
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................118
MỞ ĐẦU
1. Lý do nghiên cứu
Trong quá trình học tập bộ mơn vật lí, mục tiêu chính của người học bộ môn này
là việc học tập những kiến thức về lý thuyết, hiểu và vận dụng được các lý thuyết
chung của vật lí vào những lĩnh vực cụ thể, một trong những lĩnh vực đó là việc giải
bài tập vật lí .
Bài tập vật lí có vai trị đặc biệt quan trọng trong quá trình nhận thức và phát triển
năng lực tư duy của người học, giúp cho người học ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức,
rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, ứng dụng vật lí vào thực tiễn, phát triển tư duy sáng tạo.
Phần lớn các giáo viên đã nhận thức được điều này, đã đánh giá đúng vai trị của bài
tập vật lí và coi trọng hoạt động giải bài tập trong dạy học vật lí. Tuy nhiên vẫn rất
nhiều học sinh gặp khó khăn khi giải bài tập. Điều này khơng chỉ do tính phức tạp, đa
dạng, phong phú của cơng việc này mà cịn do chính nhược điểm mắc phải khi soạn
thảo hệ thống bài tập, phân dạng và hướng dẫn học sinh giải bài tập của giáo viên.
Thơng thường, nhiều giáo viên có quan niệm rằng số lượng bài tập càng nhiều và mức
độ bài tập càng khó thì càng tốt. Chính điều này lại thường để lại những dấu ấn căng
thẳng và nặng nề trong tâm lí học sinh khi học vật lí.
Thơng qua bài tập vật lí có thể cung cấp cho cả giáo viên và học sinh thông tin một
cách đầy đủ để xác định, phân tích những khó khăn trong nhận thức của từng học sinh
để cả thầy và trò điều chỉnh hoạt động dạy và hoạt động học. Đây là điều rất quan
trọng mà mọi người đều phải quan tâm bởi vì, điều khó nhất đối với giáo viên là phải
tìm ra được những điểm mạnh, điểm yếu của từng học sinh trong học tập vật lí. Điều
đó khơng phải chỉ để phán xét cho điểm mà quan trọng hơn cả là để uốn nắn, khích lệ
học sinh vươn lên trong nhận thức.
Chương “Từ trường” nằm trong phần Điện học – Điện từ học của vật lí 11 trung
học phổ thông. Những kiến thức về từ trường đã được đề cập sơ bộ ở chương trình vật
lí lớp 9 trung học cở sở. Ở lớp 11 các kiến thức về Từ trường được mở rộng và hoàn
thiện thêm. Kiến thức về Từ trường khá trừu tượng, các bài tập về từ trường chứa đựng
nhiều kiến thức tổng hợp, đòi hỏi học sinh không những nắm vững kiến thức vật lí,
kiến thức tốn học mà cịn phải biết cách vận dụng linh hoạt sáng tạo các kiến thức đã
có. Những yêu cầu này dẫn đến thực tế là học sinh thường gặp nhiều khó khăn khi giải
bài tập về Từ trường.
Với tất cả các lí do trên, tơi lựa chọn đề tài “Soạn thảo hệ thống bài tập và hướng
dẫn hoạt động giải bài tập chương Từ trường Vật lí 11 theo hướng phát huy tính tích
cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh” để nghiên cứu.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Soạn thảo hệ thống bài tập chương “Từ trường” Vật lí 11 đảm bảo tính hệ thống,
khoa học theo các mức độ nhận thức: nhận biết, hiểu, vận dụng.
- Xây dựng kế hoạch sử dụng hệ thống bài tập khi dạy học chương “Từ trường” và
soạn thảo tiến trình hướng dẫn hoạt động giải hệ thống bài tập đó theo hướng phát huy
tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.
3. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu soạn thảo hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài
tập chương “Từ trường” Vật lí 11.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của phương pháp dạy học Vật lí để phát huy tính tích cực,
tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh, đặc biệt chú ý đến cơ sở lí luận về
dạ y giải bài tập vật lí phổ thơng.
- Phân tích chương trình, nội dung kiến thức và kỹ năng cần đạt được của chương “Từ
trường” .
- Điều tra thực trạng dạy bài tập chương “Từ trường” ở một số trường trung học phổ
thông.
- Soạn thảo hệ thống bài tập đảm bảo tính hệ thống, khoa học theo các mức độ nhận
thức: nhận biết, hiểu, vận dụng.
- Xây dựng kế hoạch sử dụng hệ thống bài tập đã soạn thảo khi dạy học chương “Từ
trường” Vật lí 11.
- Soạn thảo tiến trình hướng dẫn hoạt động giải hệ thống bài tập đó theo hướng phát
huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.
- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hệ thống bài tập đã soạn thảo về tính khả thi và
tác dụng phát huy tính tích cực, tự chủ, bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.
- Nêu các kết luận về ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
5. Giả thuyết nghiên cứu
Nếu soạn thảo được một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học và xây
dựng tiến trình hướng dẫn hoạt động giải bài tập sao cho phát huy được tính tích cực,
tự chủ và sáng tạo của học sinh thì khi vận dụng hệ thống bài tập đó vào dạy học Vật
lí sẽ khơng những giúp học sinh ơn tập củng cố kiến thức mà cịn bồi dưỡng được tính
tự chủ, năng lực sáng tạo của học sinh.
6. Những đóng góp của luận văn
Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng câu hỏi trắc nghiệm khách quan để
đánh giá kiến thức học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông.
Xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan ở chương “từ trường”_Vật
lý 11, cách xây dựng một đề kiểm tra bằng trắc nghiệm. Luận văn có thể là tài liệu
tham khảo cho khối sinh viên khối sư phạm, các giáo viên và các nhà quản lý giáo dục
ở các trường phổ thông trong công việc giảng dạy, kiểm tra đánh giá chất lượng học
tập và quản lý của mình một cách khách quan, chính xác.
-
Rút ra những ưu khuyết điểm của phương pháp kiểm tra trắc nghiệm trong đánh
giá khả năng lĩnh hội kiến thức. Từ đó đưa ra những góp ý khắc phục thiếu sót
của phương pháp trên và góp phần làm phong phú thêm các hình thức kiểm tra
đánh giá kết quả học tập vật lý của học sinh.
7. Cấu trúc và nội dung luận văn
Cấu trúc: Luận văn gồm:
Phần mở đầu (4 trang), phần nội dung ( trang), phần kết luận ( trang), các tài
liệu tham khảo và phụ lục ( trang).
Nội dung gồm 3 chương:
Chương 1: Những cơ sở lý luận của việc xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách
quan để đánh giá kiến thức trong dạy học vật lý.
Chương 2: Xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan chương “Từ Trường”.
Chương 3: Hệ thống nhữn câu hỏi trắc nghiệm.
B. NỘI DUNG
CHƯƠNG I: NHỮNG CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN ĐÁNH GIÁ KIẾN THỨC HỌC
SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11
1. Cơ sở lí luận của việc giải bài tập vật lý
1.1. Cơ sở về tâm lí học
Tâm lý học khám phá những quy luật hoạt động tâm lý của học sinh: học sinh
cảm thụ thế giới xung quanh và tư duy ra sao, nắm các kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo
như thế nào, hứng thú và năng lực của học sinh được hình thành như thế nào. Tất cả
những điều đó có quan hệ trực tiếp với dạy học vật lý. Một trong những đặc trưng của
phương pháp dạy học mới, hiện đại là phát huy tính tích cực, chủ động, tơn trọng vai
trị của người học, kích thích tính độc lập sáng tạo, trau dồi khả năng tự giáo dục cho
mỗi người. Trong quá trình dạy học theo phương pháp này, học sinh là chủ thể nhận
thức. Học sinh không học thụ động bằng cách nghe thầy giảng mà học tích cực bằng
hành động của chính mình, giáo viên không phải là người duy nhất để dạy hay truyền
bá kiến thức mà chỉ đóng vai trị tổ chức, định hướng quá trình học tập nhằm phát huy
vai trò chủ động trong học tập của học sinh. Giáo viên giúp học sinh nắm được
phương pháp chiếm lĩnh kiến thức, phương pháp hoạt động học tập ( nhận thức) cũng
như phương pháp hoạt động trong cuộc sống xã hội.
Giải bài tập vật lý là một trong những hình thức luyện tập chủ yếu và được
luyện tập nhiều. Việc giải bài tập vật lý trong q trình dạy học có tác dụng rất lớn.
Giải bài tập vật lý tham qua vào quá trình:
Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Theo
M.A.Danilo “ Kiến thức được nắm vững thật sự, nếu học sinh có thể vận dụng thành
thạo chúng hồn thành các bài tập lý thuyết hay thực hành”.
Hình thành kiến thức mới ( kể cả cung cấp các kiến thức thực tiễn), ôn tập các
kiếm thức đã học, củng cố các kiến thức cơ bản của bài giảng. Các kiến thức mới học
sinh chỉ có thể nhớ được khi luyện tập nhiều lần, qua việc giải bài tập học sinh có thể
nhớ kiến thức lâu hơn.
Phát triển tư duy vật lý. Trong thực tiễn dạy học, tư duy vật lý thường được
hiểu là kỹ năng quan sát sự vật hiện tượng vật lý, phân tích các hiện tượng vật lý phức
tạp thành các hiện tượng thành phần đơn giản và xác định mối liên hệ định tính và
đinh lượng của các hiện tượng và của các đại lượng vật lý, đoán trước các hệ quả từ lý
thuyết và áp dụng được kiến thức của mình. Trừ một số bài tập đơn giản chỉ đề cập
đến một hiện tượng vật lý thì đa số các hiện tượng nêu trong bài tập vật lý là tương đối
phức tạp. Để giải được chúng, phải phân tích các hiện tượng phức tạp đó thành các bài
tập đơn giản. Đồng thời thơng thường trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể
nêu lên trong bài tập, học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy để tìm hiểu, giải
quyết vấn đề và rút ra kết luận cần thiết. Nhờ thế, tư duy được phát triển và năng lực
làm việc tự lực của học sinh được nâng cao.
Kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng kĩ xảo, đặc biệt là giúp phát hiện trình độ
phát triển trí tuệ, làm bộc lộ những khó khăn, sai lầm của học sinh đồng thời giúp họ
vượt qua những khó khăn và khắc phục các sai lầm đó.
Giáo dục tư tưởng đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp. Vật lý là môn
học liên quan đến nhiều hiện tượng trong đời sống. Những kiến thức vật lý cũng được
ứng dụng trong kĩ thuật và cuộc sống hàng ngày. Học sinh khi giải bài tập vật lý là tìm
đến bản chất của các vấn đề đó và áp dụng nó giải quyết các vấn đề của cuộc sống.
1.2. Cơ sở lí luận dạy học
Bài tập vật lý là một dạng bài làm gồm những bài toán, những câu hỏi hay đồng
thời cả bài toán và câu hỏi thuộc về vật lý mà trong khi hoàn thành chúng, học sinh
nắm được một tri thức hay kĩ năng nhất định.
Câu hỏi là những bài làm mà trong q trình hồn thành chúng, học sinh phải
tiến hành một hoạt động tái hiện. Trong các câu hỏi, giáo viên thường yêu cầu học sinh
phải nhớ lại nội dung của các định luật, quy tắc, khái niệm, trình bày lại một mục trong
sách giáo khoa,… cịn bài tốn là những bài làm mà khi hoàn thành chúng, học sinh
phải tiến hành một hoạt động sáng tạo gồm nhiều thao tác và nhiều bước.
Chính các bài tốn vật lý gồm bài toán hay câu hỏi, là phương tiện cực kỳ quan
trọng để phát triển tư duy học sinh. Người ta thường lựa chọn những bài toán và câu
hỏi đưa vào một bài tập là có tính tốn đến một mục đích dạy học nhất định, là nắm
hay hoàn thiện một dạng tri thức hay kĩ năng nào đó. Việc hồn thành và phát triển kỹ
năng giải các bài vật lý học cho phép thực hiện những mối liên hệ qua lại mới giữa
các tri thức thuộc cùng một trình độ của cùng một năm học và thuộc những trình độ
khác nhau của những năm học khác nhau cũng như giữa tri thức và kỹ năng.
Giải bài tập vật lý đã góp phần thực hiện một cách có hiệu quả đối với các mơn
học nói chung và mơn vật lí nói riêng. Vật lí là một bộ mơn bên cạnh một lượng lí
thuyết lớn thì bài tập cũng rất đa dạng và phong phú. Việc phân loại các dạng bài tập
giúp cho học sinh dễ dàng hơn trong việc giải các bài tập. Khi có được phương pháp
giải, học sinh tự mình giải quyết các bài tập qua đó sẽ phát huy tính tích cực và năng
lực tự học của học sinh. Vật lí là một mơn khoa học thực nghiệm, có nhiều thế mạnh,
nhiều ứng dụng trong đời sống, sản xuất.
1.3. Bài tập vật lý
1.3.1. Khái niệm bài tập vật lý
Trong thực tế dạy học, bài toán vật lý được hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi
phải giải quyết nhờ những suy lí logic, những phép tốn và thí nghiệm dựa trên cở sở
các định luật và các phương pháp vật lý. Hiểu theo nghĩa rộng, mỗi vấn đề xuất hiện
do nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài toán đối với học sinh. Sự tư duy
định hướng một cách tích cực ln ln là việc giải bài tốn.
1.3.2 Tác dụng của bài tập Vật lí
1. Các tác dụng của việc sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí.
a) Giúp cho việc ơn tập củng cố và mở rộng kiến thức, kĩ năng cho học sinh.
b) Bài tập có thể là khởi đầu kiến thức mới.
c) Rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, phát triển thói
quen vận dụng kiến thức một cách khái quát.
d) Phát triển năng lực tự lực làm việc của học sinh.
e) Phát triển tư duy sáng tạo của học sinh.
g) Dùng để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh.
Giải các bài tồn Vật lí được xem như mục đích, là phương pháp dạy học.
Ngày nay trong thực tiễn dạy học Vật lí, người ta ngày càng chú ý tăng cường
các bài tốn Vật lí vì chúng đóng vai trị quan trọng trong dạy học và giáo dục học sinh
đặc biệt trong việc thực hiện các nhiệm vụ giáo dục kĩ thuật tổng hợp.
Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi một vấn đề (hay là một câu hỏi) cần
được giải đáp nhờ lập luận logic, suy luận Toán học hay thực nghiệm Vật lí trên cơ sở
sử dụng các định luật và các phương pháp của Vật lí học là bài tốn Vật lí.
Bài tốn Vật lí, hay đơn giản gọi là các bài tập Vật lí, là một phần hữu cơ của
quá trình dạy học Vật lí vì nó cho phép hình thành và làm phong phú các khái niệm
Vật lí, phát triển tư duy Vật lí và thói quen vận dụng kiến thức Vật lí vào thực tế.
2. Các bài tập Vật lí được sử dụng trong các trường hợp sau
a) Đề xuất vấn đề học tập hay tạo ra tình huống có vấn đề.
b) Thơng báo kiến thức mới (mà trong giờ lí thuyết chưa có điều kiện đề cập đầy đủ).
c) Hình thành kỹ năng và thói quen thực hành.
d) Kiểm tra kiến thức học sinh.
e) Củng cố, khái qt hố và ơn tập kiến thức.
g) Thực hiện các nguyên tắc giáo dục kĩ thuật tổng hợp, làm quen học sinh với các
thành tựu khoa học kỹ thuật và các phương hướng phát triển kinh tế, khoa học của đất
nước.
h) Phát triển năng lực sáng tạo ở học sinh.
i) Về phương diện giáo dục, giải các bài tập Vật lí sẽ giúp hình thành các phẩm chất cá
nhân của học sinh như tình u lao động, trí tị mị, sự khéo léo, khả năng tự lực hứng
thú đối với học tập, ý chí và sự kiên trì đạt tới mục đích đặt ra (lời giải của bài tốn).
Ví dụ: Tạo ra tình huống có vấn đề nhờ bài 'tập Vật lí khi hình thành kiến thức
về "sự dẫn nhiệt" có thể đưa ra bài tốn "Tại sao khi tiếp xúc với các vật bằng kim loại
ở trong phòng lại cảm thấy chúng lạnh hơn các đồ vật bằng gỗ?" hoặc về "Sự phụ
thuộc nhiệt độ sôi của chất lỏng vào áp xuất"có thể đặt ra câu hỏi "Làm thế nào để
nước trong bình sơi khi làm lạnh bình đựng nó".
Trong thực tế dạy học, nhiều khi người học hiểu và nắm được nội dung lí
thuyết, song họ cũng gặp rất nhiều khó khăn khi áp dụng kiến thức vào thực tiễn, vào
việc giải các bài toán. Chẳng hạn, học sinh có thê nhắc lại các định luật, quy tắc, công
thức nhưng không biết vận dụng chúng như thế nào để giải một bài tốn Vật lí. Vì vậy
việc rèn luyện, hướng dẫn học sinh giải các bài tập Vật lí là đặc biệt quan trọng, có thể
nói là biện pháp rất có hiệu quả để phát triển tư duy Vật lí cho học sinh Thực tế chứng
tỏ rằng, ý nghĩa Vật lí của các định lí, quy tắc, các định luật trở nên thực sự dễ hiểu chỉ
sau khi học sinh sử dụng chúng nhiều lần để giải các bài tập. Chẳng hạn, học sinh
nhiều khi đồng nhất quan hệ Tốn học với quan hệ Vật lí. Ví dụ: Khi phân tích cơng
thức R = U/I, học sinh thường cho rằng đối với đoạn mạch đã cho, nếu tăng hiệu điện
thế thì điện trở của mạch điện cũng tăng theo!
Trong dạy học, các bài tập Vật lí đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện
nguyên tắc giáo dục kĩ thuật tổng hợp. Vì nhiều bài tốn đã thể hiện mối liên hệ giữa
Vật lí với cuộc sống, với kĩ thuật và thực tiễn sản xuất.
Giải các bài tập Vật lí cũng là một phương pháp đơn giản để kiểm tra, hệ thống
hố kiến thức, kĩ năng và thói quen thực hành, cho phép mở rộng, làm sâu sắc các kiến
thức đã học. Mặt khác, khi giải các bài tập Vật lí học sinh phải vận dụng các kiến thức
Tốn học, Hóa học hoặc của các bộ mơn khác. Vì vậy, bài tập Vật lí cũng là một cơng
cụ để thực hiện mối quan hệ liên môn.
Sử dụng các định luật Vật lí, đặc biệt các định luật bảo tồn sẽ tạo cơ hội hình
thành thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh, phát triển tư duy biện chứng,
đồng thời với tư duy logic hình thức.
Với lí do như vậy, trong chương trình và sách giáo khoa Vật lí hiện nay ở các
cấp học quỹ thời gian dành cho giải bài tập Vật lí cũng tăng lên. Các nghiên cứ khoa
học về vấn đề này cung chiếm một vị trí đáng kể.
1.3.3. Mục đích sử dụng bài tập vật lý trong dạy học:
Trong quá trình dạy học vật lý, các bài tốn vật lý có tầm quan trọng đặc biệt. Chúng
được sử dụng theo những mục đích khác nhau.
1. Bài tốn vật lý có thể được sử dụng như phương tiện nghiên cứu tài liệu mới
khi trang bị kiến thức mới cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội được kiến
thức mới một cách sâu sắc và vững chắc.
2. Bài toán vật lý là một phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng
kiến thức, liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống.
3. Bài tập vật lý là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn
luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh. Trong khi
giải bài toán học sinh phải phân tích điều kiện trong đề bài, tự xây dựng những lập
luận, thực hiện việc tính tốn, khi cần thiết phải tiến hành các thí nghiệm, thực hiện
các phép đo xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra các kết luận
của mình. Trong những điều kiện đó tư duy logic,tư duy sáng tạo của học sinh được
phát triển, năng lực làm việc độc lập của học sinh được nâng cao.
4. Bài toán vật lý là một phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức đã học một cách
sinh động và có hiệu quả. Khi giải các bài tốn địi hỏi học sinh nhớ lại các công thức,
định luật, kiến thức đã học có khi địi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến
thức đã học sẽ hiểu rõ hơn và ghi nhớ vững chắc kiến thức đã học.
5. Thơng qua việc giải bài tốn có thể rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt
như tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tinh kiên trì, tính vượt khó.
6. Bài tốn vật lý là một phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng
của học sinh một cách chính xác.
1.3.4. Một số yêu cầu khi soạn bài tập vật lý
•
Trong dạy học vật lý giáo viên phải dự tính kế hoạch cho tồn bộ cơng việc về
bài tốn, với từng đề tài, với từng tiết học cụ thể. Có như vậy mới phát huy được khả
năng của bài toán trong việc thực hiện những yêu cầu của dạy học vật lý. Cần phải
thực hiện các việc sau đây:
Lựa chọn chuẩn bị các bài tốn có vấn đề để sử dụng trong các tiết học
nghiên cứu tài liệu mới nhằm kích thích hứng thú học tập và phát triển tư duy của học
sinh.
Lựa chọn chuẩn bị các bài toán nhằm củng cố, bổ sung, hồn thiện những
kiến thức lí thuyết cụ thể đã học, cung cấp cho học sinh những hiểu biết về thực tế, kĩ
thuật có liên quan với kiến thức lý thuyết.
Lựa chọn, chuẩn bị những bài tốn điển hình nhằm hướng dẫn cho học sinh
vận dụng kiến thức đã học để giải những bài tốn cơ bản, hình thành phương pháp
chung mỗi loại bài tốn đó.
Lựa chọn chuẩn bị các bài toán nhằm kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức
kĩ năng của học sinh về từng kiến thức cụ thể và về từng phần của chương trình.
Sắp xếp các bài toán đã lựa chọn thành một hệ thống, định rõ kế hoạch và
phương pháp sử dụng trong tiến trình dạy học.
•
Trong việc giải bài tốn vật lý phải rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải những
loại bài toán cơ bản thuộc những phần khác nhau của giáo trình vật lý phổ thơng.
•
Trong việc giải bài tốn vật lý phải đặc biệt coi trọng việc rèn luyện tư duy và
bảo đảm tính tự lập của học sinh.
1.3.5. Vị trí của các bài tập trong dạy học Vật lí
1. Vị trí
Giải bài tập Vật lí là một phần của đa số các bài học Vật lí, cũng như là nội
dung quan trọng của hoạt động ở các nhóm ngoại khố về Vật lí.
Ở dạng bài học tổng hợp (gồm bốn giai đoạn: kiểm tra kiến thức, trình bày) bài
mới, củng cố, ra bài tập về nhà), các bài tập được sử dụng hai lần:
a) Mở bài: khi kiểm tra kiến thức.
b) Kết thúc: để củng cố và đào sâu kiến thức đã học. Để kiểm tra các bài tập về
nhà, giáo viên thường gọi học sinh lên bảng trình bày bài giải của mình.
Để củng cố kiến thức và rèn luyện kĩ năng thường tiến hành các bài học giải bài
tập Vật lí. Những bài học này thường tiến hành sau khi học xong một đề tài hoặc một
chương hoặc một phần của chương trình.
2. Các hình thức cơ bản khi dạy học sinh giải bài tập Vật lí
a) Giáo viên phân tích, ghi trên bảng các bài tập điển hình hoặc tương đối phức
tạp, nêu các câu hỏi, tổ chức và động viên tập thể học sinh tham gia vào công việc giải
bài toán đặt ra.
b) Giáo viên tổ chức cả lớp phân tích và thảo luận bài tốn, một học sinh ghi
cách giải lên bảng, để có hiệu quả, giáo viên nên dành thời gian để từng học sinh có
thời gian suy nghĩ và làm việc độc lập tự lực.
c) Giáo viên nêu đề bài còn học sinh tự suy nghĩ giải quyết, ngồi việc thực
hiện vai trị cố vấn cho học sinh khi cần thiết (gợi ý, giải đáp các thắc mắc, chi chưa rõ
của đề bài...). Giáo viên cần kiểm tra kết quả công việc của từng học sinh uốn nắn và
hệ thống hố các sai sót, ưu nhược điểm chung của học sinh khi tổng kết bài giải.
Trong các bài kiểm tra kiến thức và kĩ năng học sinh về Vật lí, bài tốn Vật lí là
một phần khơng nên thiếu, khơng nói là bắt buộc. Chính nhờ những bài này, giáo viên
kiểm tra được độ sâu sắc, sự vững chắc, sự sáng tạo, tư duy Vật lí của học sinh, đồng
thời cũng thấy được những sai sót điển hình của học sinh qua đó rút ra kinh nghiệm
cho việc dạy học của mình.
Với các lớp chọn, lớp chuyên và các nhóm học sinh có hứng thú học tập Vật lí
vấn đề tổ chức giải các bài tập Vật lí cần được đặc biệt chú ý, cần có sự nghiên cứu
nghiêm túc, nhất là trong xu hướng phát triển giáo dục hiện nay với mục đích bồi
dưỡng nhân tài trong hệ thống nhà trường phân ban, các trung tâm chất lượng cao. Một
trong các hình thức phổ biến sử dụng các bài tốn Vật lí hiện nay với mục đích nêu
trên là tổ chức các cuộc thi học sinh giỏi Vật lí trong một trường, một khu vực và toàn
quốc, hoặc ở cấp quốc tế. Các bài tốn dùng để thi học sinh giỏi thường có mức độ khó
nâng cao, có yếu tố mới, địi hỏi học sinh phải vận dụng sáng tạo kiến thức, trong đó
các bài toán mang đặc trưng nghiên cứu ở mức độ phù hợp với học sinh.
1.4. Các dạng bài tập vật lý và phương pháp giải
1.4.1. Phân loại bài tập Vật lí
Số lượng các bài tập Vật lí sử dụng trong thực tiễn dạy học hiện nay rất lớn, vì
vậy cần có sự phân loại sao cho có tính tương dối thống nhất về mặt lí luận cũng như
thực tiễn cho phép người giáo viên lựa chọn và sử dụng hợp lí các bài tập Vật lí trong
dạy học.
Các bài tập Vật lí khác nhau về nội dung và mục đích dạy học, vì vậy có thể
phân loại chúng theo các phương án sau:
- Phân loại theo nội dung.
- Phân loại theo phương pháp hình thành điều kiện bài tốn.
- Phân loại theo phương pháp giải.
Cũng cần khẳng định rằng, các phương án phân loại như vậy khơng hồn tồn
đơn giản; một bài tốn cụ thể có thể thuộc các nhóm khác nhau.
1. Theo nội dung
Các bài tập Vật lí được phân thành các bài tập về Cơ học, Vật lí phân tử, Điện
học... Cách phân chia này cũng có tính chất quy ước. Vì trong nhiều trường hợp trong
một bài tốn có sử dụng kiến thức của nhiều phần khác nhau của giáo trình Vật lí.
Các bài tập cũng có thể phân chia thành các bài tập có nội dung trừu tượng. Ở
các bài tập có nội dung trừu tượng, các dữ kiện đều cho dưới dạng kí hiệu, lời giải
cũng sẽ biểu diễn dưới dạng một công thức chứa đựng ẩn số và dữ kiện đã cho. Ví dụ:
"Vận tốc lớn nhất của một xe đạp chuyển động theo vòng trịn bán kính r là bao nhiêu
nếu hệ số ma sát nghỉ giữa bánh xe và mặt đường là K? Góc nghiêng của người đi xe
đạp so với phương thẳng đứng bằng bao nhiêu?". Ngược lại, với các bài tập có nội
dung cụ thể, các dữ kiện đều cho dưới dạng các con số cụ thể. ưu điểm của các bài tập
trừu tượng là nhấn mạnh bản chất Vật lí của hiện tượng mơ tả trong bài tập, trong khi
đó các bài tập cụ thể mang đặc trưng trực quan gắn liền với thực tiễn, với kinh nghiệm
sống của học sinh.
Một dạng khác của bài tập có nội dung cụ thể là các bài tốn có nội dung kĩ
thuật (kĩ thuật tổng hợp). Trong đó các điều kiện của bài tốn liên quan tới kĩ thuật
hiện đại, sản xuất cơng, nông nghiệp, giao thông vận tải... Những bài tập này có vai trị
quan trọng về mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh. Phát triển hứng thú của học
sinh với Vật lí, sáng tạo kĩ thuật. Ví dụ "Người lái xe ở khoảng cách 20m đối với đèn
tín hiệu. Nếu lực ma sát bằng 4000N thì vận tốc lớn nhất của xe lúc bắt dầu phanh
bằng bao nhiêu để xe dừng đúng trước vạch tín hiệu, cho khối lượng xe bằng 1600kg
".
Các bài tập có nội đung lịch sử thì trong điều kiện của bài tập phản ánh các ' sự
kiện lịch sử phát triển Vật lí và kĩ thuật, các thí nghiệm có tính chất lịch sử. Ví dụ:
"Trong các thí nghiệm của M.V. Lơ-mơ-nơ-xốp, nước dâng lên trong ống nhỏ giọt tới
26 vạch chia (1 vạch = 2,57mm). Hãy tìm đường kính ống mà nhà bác học đã dùng".
Để phát triển và duy trì hứng thú học Vật lí, người ta thường sử dụng các bài
tập lí thú làm cho bài học sinh động. Trong các bài tập như vậy các điều kiện của bài
tập thường chứa đựng các yếu tố nghịch lí hoặc gây trí tị mị ở học sinh... Ví dụ: " Có
thể từ hố một thanh thép sao cho cả hai đầu của nó mang từ cực cùng tên được
khơng? Nếu có thể thì làm thế nào? Nếu khơng thì vì sao?". Các bài tập như vậy có thể
tìm thấy trong cuốn sách của Ia.I. Pê-rê-man, P.L. Ka-pit-xa.... (“Vật lí lí thú”, "Bạn có
hiểu Vật lí khơng?"...). Khi lựa chọn nội dung các bài tập nên đi từ đơn giản đến phức
tạp, tăng cường cá nhân hoá hoạt động của học sinh tương ưng với năng lực và kiến
thức của họ; Phân chia các bài toán theo các cấp độ: đơn giản, phức tạp, mức độ sáng
tạo. Có thể quy ước mức độ phức tạp của một bài tập như sau: Các bài tập được coi là
đơn giản là các bài tập khi giải cần sử dụng một, hai công thức hoặc quy tắc, định luật
Vật lí, hình thành một, hai kết luận, thực hành một thí nghiệm đơn giản. Những bài tập
này thường được gọi là các bài tập luyện tập, nhờ các bài tập này có thể củng cố các
kiến thức đã học. Các bài tập phức tạp hơn (còn gọi là các bài tập tổng hợp). Khi giải
thường phải vận dụng một số định luật Vật lí, nhiều khi thuộc các phần khác nhau của
chương trình Vật lí đưa ra một vài kết luận, sử dụng một số kĩ năng thực nghiệm.
Ví dụ: "Một vật có khối lượng 500 gam được ném theo phương nằm ngang với
vận tốc 20m/s. Hãy tìm động năng của vật ở giây thứ hai của chuyển động". Các bài
tốn phức tạp thường chứa những tình huống có vấn đề và một số yếu tố mới. Các bài
toán sáng tạo gồm hai dạng: Bài tốn có đặc trưng nghiên cứu (trả lời câu hỏi "vì
sao?") và bài tốn có đặc trưng "thiết kể' trả lời cho câu hỏi ("làm thế nào?").
2. Theo phương pháp giải
Các bài tập thường được phân thành bài tập định tính, bài tập tính tốn, bài tập
đồ thị, bài tập thí nghiệm. Phân loại này có ý nghĩa quan trọng, vì nó cho phép giáo
viên lựa chọn bài tập tương ứng với sự chuẩn bị Toán học của học sinh, mức độ kiến
thức và sự sáng tạo của học sinh...
a) Bài tập định tính
Đặc điểm nổi bật của bài tập định tính là ở chỗ trong các điều kiện của bài tốn
đều nhấn mạnh bản chất Vật lí của hiện tượng. Giải các bài tập định tính thường bằng
lập luận logic trên cơ sở các định luật Vật lí. Ví dụ: "Người ta thả vào nước một mẩu
đồng và một mẩu nhơm có khối lượng như nhau. Lực đẩy của nước lên chúng có bằng
nhau khơng?".
“Vì sao nhiệt kế y học thường dùng thuỷ ngân mà không dùng rượu hoặc ete?
Nhiệt kế nào có độ nhạy cao hơn (đối với điều kiện bền vững như nhau)" nhiệt kế thuỷ
ngân hay nhiệt kế lượn?
Khi giải bài tập định tính, học sinh rèn luyện được tư duy logic, khả năng phân
tích hiện tượng, trí tưởng tượng khoa học, kĩ năng vận dụng kiến thức. Vì vậy việc
luyện tập tốt bắt đầu từ việc sử dụng bài tập định tính (xem bài tập định tính về Vật lí M.E. Tul-riu-xki, NXB GD, Hà Nội 1979).
b) Bài tập tính tốn
Các bài tập định lượng (bài tập tính tốn): Đó là các bài tập khi giải phải sử
dụng các phương pháp Toán học (dựa trên các định luật và quy tắc, thuyết Vật lí ).
Đây là dạng bài tập sử dụng rộng rãi, có nhiều tuyển tập đã được soạn thảo cho
chương trình Vật lí phổ thơng. Các bài tập này có thể giải trên lớp, trong giờ luyện tập,
giao về nhà cho học sinh tập vận dụng kiến thức (sau đó có sự kiểm tra của giáo viên).
Dạng bài tập này có ưu điểm lớn là làm sâu sắc các kiến thức của học sinh, rèn luyện
cho học sinh vận dụng phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lí đặc biệt phương
pháp suy luận Toán học.
Tuỳ theo phương pháp Toán học được vận dụng, bài tập tính tốn được quy về
các bài tập số học, đại số và hình học.
- Phương pháp số học: Phương pháp giải chủ yếu là phương pháp số học, tác
động lên các con số hoặc các biểu diễn chữ mà khơng cần thành lập phương trình để
tìm ra ẩn số.
- Phương pháp đại số: Dựa trên các công thức Vật lí, lập các phương trình từ đó
giải chúng để tìm ra ẩn số.
- Phương pháp hình học: Khi giải dựa vào hình dạng của đối lượng, các dữ liệu
cho theo hình vẽ để vận dụng quy tắc hình học hoặc lượng giác. Ví dụ: khi giải bài
tốn động học, tĩnh học, tĩnh điện, quang hình học...
Trong các phương pháp trên, phương pháp dại số là phương pháp phổ biến
nhất, quan trọng hơn cả vì vậy cần thường xuyên quan tâm rèn luyện cho học sinh.
Khi giải các bài tập tính tốn người ta cịn sử dụng thủ pháp logic khác nhau,
cũng có thể coi là phương pháp giải: đó là phương pháp phân tích, tổng hợp.
- Phương pháp phân tích: Cần chia các bài tốn đã cho thành các bài tốn nhỏ
hơn (phân tích) lời giải bắt đầu từ đại lượng phải tìm hoặc từ việc tìm kiếm các quy
luật từ đó cho phép tìm lời giải trực tiếp cho bài tốn, khi phân tích bài tốn, học sinh
sẽ tìm ra quy luật đại lượng phải tìm với đại lượng khác, quá trình tiếp tục cho tới khi
tìm ra câu trả lời cuối cùng. Ví dụ: vận dụng phương pháp phân tích giải bài tập tìm
vận tốc ơ tơ lúc hãm phanh nêu ở trên.
- Phương pháp tổng hợp
Đòi hỏi học sinh phải làm rõ lần lượt các mối liên hệ giữa các dữ liệu cho trong
bài tập. Cho tới khi xuất hiện các phương trình cho phép liên hệ giữa các dữ liệu đó.
Như vậy, ngược lại với phương pháp phân tích việc giải bài tập khơng xuất phát từ đại
lượng phải tìm.
c) Bài tập đồ thị
Phân tích các đồ thị từ đó tìm các điều kiện để giải bài toán (rèn luyện kĩ năng
đọc và vẽ đồ thị). Ví dụ:
"Xác minh pha ban đầu của mỗi chuyển động dao động (hình 4) và mơ tả
phương trình của chuyển động, nếu a = 5cm, f = 10Hz".
"Sử dụng đồ thị vận tốc để tìm đồ thị gia tốc và đường đi của mỗi chuyển động
(hình 5)".
Trong giảng dạy thường bắt đầu từ việc dạy cách đọc và vẽ các đồ thị không
quá phức tạp, dần dần sẽ tăng độ phức tạp lên phù hợp với trình độ phát triển của học
sinh. Việc áp dụng phương pháp đồ thị cho phép diễn đạt trực quan hiện tượng Vật lí
cho cách giải trực quan hơn, phát triển kỹ năng vẽ và sử dụng đồ thị là các kỹ năng có
tác dụng sâu sắc trong kĩ thuật (ví dụ phân tích đường đạn, vết các hạt trong Vật lí hạt
nhân... ).
d) Bài tập thí nghiệm
Trong đó thí nghiệm là cơng cụ được sử dụng để tìm các đại lượng cần cho giải
bài toán, cho phép đưa ra lời giải hoặc là cơng cụ kiểm tra cách tính tốn phù hợp ở
mức độ nào với điều kiện bài toán cơng cụ đó có thể là các thí nghiệm biểu diễn hoặc
thí nghiệm thực tập của học sinh.
Để tiến hành các bài tập thí nghiệm, trong phịng thí nghiệm cần phải có trang
bị ở mức nhất định. Vì những bài tập này có thể mang đặc trưng định tính hoặc định
lượng, cách giải phụ thuộc vào vai trị của thí nghiệm. Nếu để thu thập các số liệu cho
tính tốn thì phải tiến hành các phép đo tương đối chính xác.
Ví dụ: "Xác định diện tích cái bàn. Đồ dùng: quả nặng, đồng hồ, sợi dây, giá thí
nghiệm".
Loại bài tốn thí nghiệm ngày nay cũng được sử dụng rộng rãi trong thực tế dạy
học Vật lí ở trường phổ thơng, đặc biệt ở các trường chuyên, lớp chọn.
1.4.2. Phương pháp chung để giải bài tập vật lý.
Bước 1: Đọc kỹ đầu bài,vừa đọc vừa tóm tắt các dữ kiện bài cho, những cái cần phải
tính. Trong bước này,chú ý phân tích kỹ để hiểu rõ những thuật ngữ đặc biệt của bài.
Bước 2: Phân tích bài tốn
Bước này vơ cùng quan trọng, nhờ nó mà ta mới xác định được hướng giải.
Người giải cần chú ý phân tích được quan hệ giữa giả thuyết với cái cần tìm. Nhớ lại
và lựa chọn kiến thức liên quan, phù hợp để giải. Đơi khi trong bước này người giải
phải vẽ hình, điền các thơng số trên hình vẽ để phân tích xem quá trình vật lý xảy ra
như thế nào, liên quan đến hiện tượng, định luật nào đã học.
Bước 3: Lập các phương trình liên quan và giải
Dựa vào các hiện tượng ,định luật mà bài toán liên quan ta thiết lập các phương
trình tương ứng. Kiểm tra số ẩn và số phương trình lập được nếu bằng nhau thì đã đủ
giải. Nếu thiếu dựa vào những dữ kiện chưa được sủ dụng lập thêm cho đủ
Giải hệ phương trình để tìm những đại lượng mà bài yêu cầu (Chú ý, khi giải cần tuân
thủ đúng các quy tắc toán học, chẳng hạn khi khai căn phải lấy hai giá trị +,- ...).
Thơng thường tìm kết quả bằng chữ rồi mới thay số để tìm trị số cần tìm. Khi
giải cần chú ý thống nhất đơn vị đo.
Bước 4: Biện luận
Ở bước này người giải phải xét xem các nghiệm tốn học tìm được có phù hợp
với ý nghĩa vật lý, với thực tế không , loại bỏ những nghiệm không phù hợp với vật lý.
Qua bước này người giải cũng có thể biết được cách lập luận của mình đã đúng chưa,
và có thể tìm ra cách giải hay hơn.
CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT VÀ PHÂN LOẠI BÀI TẬP CHƯƠNG “TỪ
TRƯỜNG”
2.1. LÝ THUYẾT TỔNG QUÁT VỀ CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG”
2.1.1. Phân tích nội dung và cấu trúc chương trình vật lý 11 phổ thông trung học
ở chương “Từ Trường”
Các khái niệm:
- Tương tác từ: Tương tác giữa nam châm với nam châm, giữa dòng điện với nam
châm, giữa dòng điện với dòng điện đều gọi là tương tác từ. Lực tương tác trong các
trường hợp trên gọi là lực từ.
- Từ trường: Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ
thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên nam châm hay một dịng điện đặt trong nó.
ur
+ Đặc trưng của từ trường là cảm ứng từ ký hiệu là B đơn vị của cảm ứng từ là T (
Tesla)
+ Quy ước: Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam - Bắc của kim nam
châm.
- Đường sức từ: đường sức từ là những đường vẽ trong khơng gian có từ trường sao
cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của của từ trường tại điểm đó.
-
Tính chất :
Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức từ.
Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vơ hạn ở 2 đầu.
Chiều của đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm tay
phải , quy tắc đinh ốc…).
Quy ước : Vẽ các đường cảm ứng từ sao cho chỗ nào từ trường mạnh thì
các đường sức dày và chỗ nào từ trường yếu thì các đường sức từ thưa.
- Từ trường đều: Một từ trường mà cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau gọi là từ
trường đều.
Từ trường tạo bởi các dây dẫn điện có hình dạng đặc biệt
Từ trường của dịng điện thẳng dài vơ hạn .
-
Đường sức từ: Hình dạng: Đường sức từ là những đường tròn nằm trong
mặt phẳng vng góc với dịng điện và có tâm nằm trên dòng điện
uuur
Giả sử cần xác định từ trường BM tại M cách dây dẫn một đoạn r do dây dẫn điện có
cường độ I (A) gây ra ta làm như sau :
I
BM
O
r
M
-
Điểm đặt: Tại M.
-
Phương: cùng với phương tiếp tuyến của đường tròn ( O,r) tại M.
-
Chiều: được xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải họăc quy tắc đinh ốc 1:
Quy tắc nắm bàn tay phải : Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo
dây dẫn và chỉ theo chiều dịng điện, khi đó các ngón kia khum lại cho ta
chiều của cảm ứng từ .
Quy tắc cái đinh ốc 1 : Quay cái đinh ốc để nó tiến theo chiều dịng điện thì
chiều của nó tại điểm đó là chiều của cảm ứng từ.
-
Độ lớn: BM 2.107.
I
Trong đó : B (T) - I (A) - r (m)
r
Từ trường của dòng điện tròn .
-
Đường sức từ: hình dạng các đường sức từ là những đường cong xuyên qua
lòng khung dây, nằm trong mặt phẳng chứa tâm O của khung dây và vng
góc với mặt phẳng khung dây. Càng gần tâm O của khung độ cong các
đường sức từ càng giảm. Đường sức từ qua tâm O của khung là đường
thẳng
uur
Giả sử cần xác định từ trường BO tại tâm O cách dây dẫn hình trịn bán kính r do dây
dẫn điện có cường độ I (A) gây ra ta làm như sau :
-
Điểm đặt: Tại O
-
Phương: Vng góc với mặt phẳg vịng dây.
-
Chiều: được xác định theo quy tắc đinh ốc 2 : “Quay cái đinh ốc theo chiều
dịng điện thì chiều tiến của nó tại điểm đó là chiều của cảm ứng từ.
-
Độ lớn: BM 2.107.
I
Trong đó : B (T) - I (A) - r (m)
r
BM
O
r
I
Quy ước:
+ Mặt Nam của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào dịng điện ta thấy
dịng điện chạy theo chiều kim đồng hồ.
+ Mặt Bắc của dòng điện trịn là mặt khi nhìn vào dịng điện ta thấy dòng
điện chạy ngược chiều kim đồng hồ.
Từ trường của ống dây .
-
Đường sức từ: Hình dạng bên trong ống dây đường sức từ là những đường thẳng
song song, cách đều nhau (nếu chiều dài l >> đường kính d của ống dây thì từ
trường trong ống dây là từ trường đều).
uur
Giả sử cần xác định từ trường BO tại tâm O của ống dây dẫn điện có cường độ I (A)
gây ra ta làm như sau :
-
Phương: song song với trục ống dây.
-
Chiều: được xác định theo quy tắc đinh ốc 2 : “Quay cái đinh ốc theo chiều
dòng điện thì chiều tiến của nó tại điểm đó là chiều của cảm ứng từ”.
-
Độ lớn: BO 4 .107.
NI
Trong đó : B (T) - I (A) - l (m) – N số vòng dây
l
l - N vòng
I
I
Lực từ:
Lực từ tác dụng lên một đoạn dây có một dịng điện đặt trong từ trường đều
* Quy tắc bàn tay trái: “Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên
vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dịng điện, thì các
ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện”.
ur
Lực từ F do từ trường đều tác dụng lên đoạn dây thẳng chiều dài l (m) có dịng điện I
(A) chạy qua là lực có :
-
Điểm đặt: trung điểm của đoạn dây .
-
Phương: vng góc với mặt phẳng (l , B )
-
Chiều: được xác định bởi quy tắc bàn tay trái
-
Độ lớn: được xác định theo công thức Ampe :
ur
F = B.I.l.sin với
BM
I
F
Nhận xét:
Nếu 0 hoặc 1800 F = 0 dây dẫn // hoặc với cảm ứng từ thì
khơng chịu tác dụng của lực từ
Nếu 900 F Fmax IBl .
Lực từ tác dụng lên giữa 2 dây dẫn thẳng dài song song có dòng điện chạy
qua .
-
Nếu 2 dòng điện chạy cùng chiều 2 dây hút nhau.
-
Nếu 2 dòng điện chạy ngược chiều 2 dây đẩy nhau.
-
Lực tác dụng có độ lớn : F 2.107.
I1I2
d
Trong đó : I1 , I 2 là cường độ dòng điện chạy qua 2 dây dẫn .
l: là chiều dài 2 dây .
d: khoảng cách 2 dây .
