Tải bản đầy đủ

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SKKN GIÚP học SINH xác ĐỊNH được NGUYÊN NHÂN gây RA HIỆN TƯỢNG cảm ỨNG điện từ BẰNG THÍ NGHIỆM ảo

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ĐỀ TÀI:
“GIÚP HỌC SINH XÁC ĐỊNH ĐƯỢC NGUYÊN NHÂN GÂY RA
HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ BẰNG THÍ NGHIỆM ẢO”

1


Phần I. Lí do chọn đề tài

Ngày nay, khoa học công nghệ thông tin phát triển rất mạnh mẽ. Công nghệ thông
tin có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Trong giảng dạy, việc ứng dụng CNTT đã
đem đến nhiều lợi ích mà cụ thể là kết quả học tập của học sinh. Học sinh có thể lãnh hội
kiến thức một cách trực quan hơn, rõ ràng hơn và nhiều nội dung hơn.Vì vậy, việc đẩy
mạnh ứng dụng CNTT trong dạy học là một yêu cầu quan trọng của việc đổi mới phương
pháp dạy học. Vật lý là bộ môn khoa học thực nghiệm, song trong chương trình SGK có
một số khái niệm mới, trừu tượng đòi hỏi giáo viên cung cấp kiến thức cho học sinh
phải trực quan hơn, đa dạng hơn tạo điều kiện chuẩn trong thao tác tư duy của học sinh
để hiểu sâu bản chất của hiện tượng.
Đối với học sinh phổ thông, Vật lý học là một môn học rất khó và mang tính trừu

tượng cao. Với các công nghệ dạy học truyền thống thì khó lòng có thể chuyển tải đến
cho học sinh những khái niệm, những định luật, những định lý phần nhiều được rút ra từ
thực nghiệm, chưa kể đến rất nhiều các thí nghiệm khó tiến hành, các hiện tượng khó
quan sát mà việc diễn tả bằng lời của giáo viên làm mất đi rất nhiều tính trực quan cho
học sinh.

2


Trong chương V- Cảm ứng điện từ thuộc chương trình Vật lí lớp 11, nếu giáo viên
giảng dạy chỉ sử dụng thí nghiệm minh họa thì học sinh không thể hình dung ra nguyên
nhân của hiện tượng cảm ứng điện từ chính là sự biến thiên từ thông (hay chính là sự thay
đổi số lượng các đường sức từ) qua mạch kín. Nhiều học sinh chỉ hiểu đơn giản là do có
sự chuyển động, khiến các em không có kiến thức tổng quát và khó giải thích được các
trường hợp cảm ứng điện từ khác.
Giải pháp của tôi là sử dụng giáo án điện tử có kết hợp với các thí nghiệm ảo về
cảm ứng điện từ vào bài giảng để cung cấp thêm hình ảnh động về sự thay đổi số lượng
các đường sức từ qua mặt kín giúp các em hiểu nguyên nhân của hiện tượng nhanh hơn,
tổng quát hơn và sâu sắc hơn. Vì vậy tôi chọn đề tài „„Sử dụng các thí nghiệm ảo về
cảm ứng điện từ nhằm giúp học sinh lớp 11A2 trường THPT số I Bát Xát dễ dàng
xác định nguyên nhân gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ”

3


Phần II. Nội dung

2.1 Cơ sở lý luận của vấn đề
Đặc điểm của môn Vật lý ở trường phổ thông chủ yếu là Vật lý thực nghiệm, với rất
nhiều các thí nghiệm, các hiện tượng, các quá trình mà đa số có thể tiến hành ở trường
phổ thông. Tuy nhiên, có nhiều thí nghiệm, hiện tượng khó quan sát hoặc không tiến
hành được trong điều kiện bình thường.
Một trong các giải pháp có thể hỗ trợ cho việc nghiên cứu các quá trình đó có hiệu
quả hơn là việc sử dụng máy vi tính để mô phỏng các quá trình đó, nghĩa là hiển thị hiện
tượng quá trình nghiên cứu trên màn hình, làm cho quá trình đó diễn ra nhanh hay chậm,
dừng lại ở từng giai đoạn giúp ta nghiên cứu dễ dàng.
2.2 Thực trạng của vấn đề
Khi giảng dạy bài ......... thuộc chương V- chương trình Vật lí 11 tôi nhận thấy rằng
hầu hết các em học sinh khó nhận biết và hiểu được nguyên nhân của hiện tượng cảm
ứng điện từ. Bởi vì đối với đa số các trường THPT hiện nay, thí nghiệm minh họa chủ

yếu mà giáo viên có thể thực hiện được là thí nghiệm di chuyển vòng dây hoặc nam châm
làm kim điện kế quay. Với thí nghiệm đó, nếu hỏi học sinh tại sao có dòng điện thì hầu
hết học sinh đều hiểu đơn thuần là do chuyển động, vì sự thay đổi về số lượng các đường
4


sức từ các em không thể nhìn thấy bằng mắt. Tuy nhiên, có những trường hợp có sự
chuyển động nhưng lại không có dòng điện cảm ứng, vì vậy cần giảng cho học sinh thấy
rõ được đâu là nguyên nhân sâu xa của hiện tượng cảm ứng điện từ. Hiểu được nguyên
nhân này không những giúp các em giải thích được các hiện tượng thực tế mà còn giải
quyết được rất nhiều các bài tập về cảm ứng điện từ.
2.3 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề
a.

Nghiên cứu các thí nghiệm ảo về cảm ứng điện từ
Các thí nghiệm ảo tôi sử dụng là các thí nghiệm trong phần mềm về cảm ứng điện

từ do Tiến sĩ Phạm Xuân Quế – Khoa Vật lí, trường ĐHSP Hà Nội hướng dẫn thực hiện.
b.

Soạn giáo án (trên Power Point), có kết hợp các thí nghiệm ảo về cảm ứng điện

từ, kiểm tra và giảng thử giáo án.
Bài dạy được thực hiện: Bài 23 – Từ thông. Cảm ứng điện từ (tiết 1)
Nội dung của các slide được sử dụng kèm theo:

5


Kim tra bi c

Cảm ứng từ do khung dâ
dây dẫ
dẫn trò
tròn và
và do
ống dâ
â
y

â
y
ra
khi


ò
ng
đ
i

n
chạ

d g
d
ch y qua

Nêu cách xá
xác định chiều của cảm ứng từ do
khung dây dẫn trò
tròn và do ống dây gâ
gây ra
khi có dò
ò
ng
đ
i

n
chạ

y
qua?
d
ch

(Quy tắtắc đinh ốc 2 hoặ
hoặc quy tắ
tắc nắ
nắm tay phả
phải)

B


B
I

Mai Thu Phuong

1

Mai Thu Phuong

2

Tit 44 Từ thông. Cảm ứng điện từ

Dòng điện có thể sinh
ra từ tr-ờng. Vậy từ

I) Từ thông
1)Khá
1)Khái niệ
niệ m từ thô
thông : Từ thô
thông qua một tiết diệ
diện kín S đặt
trong từ trtr-ờng đều có véctơ
véctơ phá
pháp tuyến hợ
hợp vớ
với B mộ
một góc là
đại
đại ll-ợng đ-ợ
đ-ợc tính bằng biể
biểu thứ
thức = B.S cos


n

tr-ờng có thể sinh ra


B

dòng điện hay không?

B: Độ lớn cảm ứng từ



S: Diện tích khung



B,n



Mai Thu Phuong

3



Mai Thu Phuong

6


n
4


2) ặc điểm : = B.S cos
cos

T thông là đại l-ợng vô

- là đại l-ợng vô h-ớng.
- B , S và khi (B, S, )
- > 0 khi cos > 0
0 < /2

h-ớng hay vectơ ?
Từ thông phụ thuộc vào
yếu tố nào?

- < 0 khi cos < 0
> /2

Khi nào > 0; < 0; = 0 ?
Mai Thu Phuong

- = 0 khi cos = 0
= / 2
5


đổi chiều
chiều
n đổi

dấu củ
của thay đổi
đổi
Dấu củ
của chiều n



n


B




n


n


B

Mai Thu Phuong

6



Khi B // n thì
thì | | = max = số các đ-ờng
đ-ờng
cảm ứng từ đi qua tiết diệ

n
S.
di


B n cos 1 B S


3)ơn vị đo từ thông:
Xét = B.S
Với B = 1T; S = 1m2 = 1T . 1m2 = 1 Vêbe
Ký hiệu Wb; 1Wb = 1T. 1m2



B n cos 1 B S

Khi vò
vòng dâ
dây B : | |= B. S

B // n

4) Quy -ớc
-ớc : Số các đ-ờng
đ-ờng cả
cảm ứng từ đi qua mộ
một
đơn
đơn vị diệ
diện tích đặt
đặt với chú
chúng bằng độ lớn củ
của
cảm ứng từ tạ
tại điểm đó.
Mai Thu Phuong


B

Ví dụ

S = 1m2
B = 5T
/ / = 5 Wb
số đ-ờng
đ-ờng cả
cảm ứng từ: 5
Mai Thu Phuong

7

7


B

8


II) Hiện t-ợng cảm ứng điện từ :
1) Các thí nghiệm :


B
Từ thông
lớn nhất

Từ thông giảm dần

Từ thông
bằng 0

a) Thí nghiệm 1:
-Dụng cụ :
+ Vòng dây kín; điện kế.
kế.
+ Nam châ
châm thẳ
thẳng.
ng.
- Tiến hành :
Lần 1:
1: -a nam châ
châm
lại gầ
gần và
và ra xa vò
vòng dâ
dây

Mai Thu Phuong

Lần 2:
2: -a vò
vòng dâ
dây lạ
lại gầ
gần và
và ra xa nam
châ
châm I 0

10

b) Thí nghiệ
nghiệm 2 :

- Dụng cụ:
cụ:
+ ống dây hỡnh trụ.

n
+ Nguồ
Nguồn điện; biến trở
trở. K
+ Vòng dây; điện kế.
kế.
- Tiến hành :
+ Di chuyển con chạy của biến trở
+ Đóng (ngắt) nhanh mạch điện
- Kết quả:
- Khi đang đóng (ngắt) hoặc đang di chuyển : I 0
- Khi đã đóng (ngắt) hoặc dừng di chuyển : I = 0

* Kết quả
quả:

-Có chuyể
chuyển động t-ơng
-ơng đối :
I 0 (Kim quay).
quay).

- NC và
và vòng dâ
dây đứng
đứng yê
yên : I = 0.
- Đổi chiều chuyể
chuyển động
động : I đổi
đổi chiều.
*Chú
*Chú ý:
Khi NC chuyển
động song song với mặt
c
phẳng vòng dây: I = 0
(Thí nghiệm CC2)
Mai Thu Phuong

Mai Thu Phuong

9

Mai Thu Phuong

11

8

12


? Tại sao trong vò
vòng dâ
dây
lại xuất hiệ
hiện dò
dòng điện
khi nó khô
không đ-ợc
đ-ợc nố
nối
với nguồ
nguồn điện nà
nào?

c) Thí nghiệ
nghiệm 3 :
- Dụng cụ: (nh- ở thí nghiệm 1)
- Tiến hành : Quay nam châm (hoặc vòng dây)
- Kết quả: - Khi quay : I 0
- Dừng quay : I = 0

d) Thí nghiệ
nghiệm 4 :

Khi nà
nào trong vò
vòng dâ
dây
xuất hiệ
hiện dò
dòng điện?

- Dụng cụ: (nh- ở thí nghiệm 1)
- Tiến hành : Bóp méo vòng dây.
- Kết quả: - Khi vòng dây đang biến dạng : I 0
- Khi vòng dây dừng biến dạng : I = 0
Mai Thu Phuong

Mai Thu Phuong

1

B I 0.

3. Kết luậ
luận:
a. khi qua Skín giớ
giới hạ
hạn bở
bởi 1 mạ
mạch điện thỡ
thỡ
trong mạch xuất hiệ
hiện dò
dòng điện ta gọ
gọi là dòng
điện cảm ứng (Icu).

- TN 2: I B I 0

b. Icu chỉ
chỉ tồn tạ
tại trong thời gian .

2) Giải thích kết quả các thí nghiệm

-TN 1: vòng dây và NC chuyể
chuyển động t-ơng
-ơng đối:
đối:

- TN 3: quay nam châm : I 0
- TN 4: làm biến dạng vòng dây: S I 0

14

c. Hiệ
ng cả
ng
Hiện t-ợ
t-ợng
cảm ứng điện từ là
là hiệ
hiện t-ợ
t-ợng
trong mạ
mạch kín xuất hiệ
hiện dò
dòng điện cả
cảm ứng
khi từ thô
thông qua mạ
mạch biến thiê
thiên.

Mai Thu Phuong

15

Mai Thu Phuong

9

16


Cñng cè
• Tõ th«
th«ng lµ
lµ gì ? BiÓ
BiÓu thø
thøc tÝnh tõ th«
th«ng?
• ThÕ nµ
ng c¶
nµo lµ
lµ hiÖ
hiÖn t-î
t-îng
c¶m øng ®iÖn tõ? Nêu
một số
ng
số trườ
trường hợ
hợp có
có xảy ra hiÖ
hiÖn t-î
t-îng
c¶m øng ®iÖn tõ?

• ThÝ nghiÖ
nghiÖm cñ
cñng cè
cè 1,3
Mai Thu Phuong

17

Ghi chú: Các thí nghiệm ảo được liên kết bằng các đường link qua các nút
hoặc một số dòng chữ có gạch chân (màu chữ khác)

c.

Giảng dạy thực tế trên lớp
Lớp học tôi chọn giảng dạy là lớp 11A2, trường THPT số 1 Bát Xát. Trình tự bài

giảng cơ bản theo các bước chính sau:
- Đặt vấn đề: dùng thí nghiệm thật: cho nam châm thẳng và vòng dây chuyển động tương
đối với nhau để học sinh quan sát thấy sự xuất hiện của dòng điện trong mạch kín trong
khi mạch đó không được nối với nguồn điện nào.
- Dạy phần I - Từ thông, trong đó cần cho học sinh hiểu được:
+ Ý nghĩa của từ thông như là thông lượng các đường sức từ (hoặc hình chiếu của các
đường sức từ) đi qua một mặt kín.
10


+ Từ thông phụ thuộc vào các đại lượng nào và sẽ biến thiên khi nào.
- Dạy phần 2: hiện tượng cảm ứng điện từ qua các thí nghiệm ảo, trong đó có hai thí
nghiệm như sách giáo khoa và hai thí nghiệm khác. Trong khí tiến hành thí nghiệm, giáo
viên cần chú ý cho học sinh quan sát mặt cắt để thấy sự thay đổi số lượng các đường sức
từ qua diện tích mạch kín trong khi dòng điện cảm ứng xuất hiện. Phần phân tích kết quả
thí nghiệm cần cho học sinh thấy được sự biến thiên từ thông trong từng trường hợp là do
đại lượng nào thay đổi, dẫn đến số lượng các đường sức từ thay đổi. Cuối cùng các em
vẫn kết luận được khi từ thông qua một mạch kín biến thiên thì trong mạch kín xuất hiện
dòng điện cảm ứng, đồng thời hiểu được nguyên nhân sâu xa và nắm được thêm một số
trường hợp cảm ứng điện từ khác nữa.
d. Ra các bài tập kiểm tra kết qủa hiểu và vận dụng kiến thức của học sinh

11


BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Một khung dây tròn, đặt trong một từ trường đều có mặt phẳng khung dây vuông
góc với các đường cảm ứng từ. Trong các trường hợp sau :
I .Khung dây chuyển động tịnh tiến trong từ trường theo một phương bất kỳ
II . Bóp méo khung dây
III .Khung dây quay quanh một đường kính của nó
Ở trường hợp nào thì xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung dây ?
A .I và II

B .II và III

C .III và I

D .Cả A , B và C

Bài 2: Một nam châm thẳng N-S đặt gần khung dây tròn, trục N-S của nam châm vuông
góc với mặt phẳng của khung dây. Giữ khung dây đứng yên. Lần lượt làm nam châm
chuyển động như sau :
I .Tịnh tiến dọc theo trục N-S của Nam châm
II . Quay nam châm quanh trục thẳng đứng, vuông góc với trục N-S của nó.
III . Quay nam châm quanh trục N-S của nó.
Ở trường hợp nào có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây ?
A .I và II

B .II và III

D .Cả ba trường hợp trên

C .I và III
12


Bài 3: Trong một vùng không gian rộng có một từ trường đều. Tịnh tiến một khung dây
phẳng, kín, theo những cách sau đây
I .Mặt phẳng khung vuông góc với các đường cảm ứng
II .Mặt phẳng khung song song với các đường cảm ứng
III .Mặt phẳng khung hợp với đường cảm ứng một góc α
Trường hợp nào xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung ?
A .I

B .II

D .Không có trường hợp nào

C .III

Bài 4: Một khung dây ABCD được đặt đồng phẳng với một dòng điện thẳng dài vô hạn
như hình vẽ. Tịnh tiến khung dây theo các cách sau
I. Đi lên, khoảng cách giữa tâm khung dây và dòng diện thẳng không đổi .

A

B

II . Đi xuống, khoảng cách giữa tâm khung dây và dòng diện thẳng không đổi .
C

III Đi ra xa dòng điện .
IV. Đi về gần dòng điện .
Trường hợp nào xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung ABCD
A .I và II

B .II và III

C .III và IV

D .IV và I

13

D


Bài 5: Cho dòng điện thẳng cường độ I không đổi. Khung dây dẫn hình chữ nhật MNPQ
đặt gần dòng điện thẳng, cạnh MQ song song với dòng điện thẳng. Hỏi khi nào thì trong
khung dây không có dòng điện cảm ứng:
A. khung quay quanh trục là dòng điện thẳng I

B. khung quay quanh cạnh MN

C. khung quay quanh cạnh PQ

D. khung quay quanh cạnh MQ

Bài 6: Cho một vòng dây tròn và một nam châm thẳng được bố trí như hình vẽ sau.
Trường hợp nào sau đây có dòng điện cảm ứng trong vòng dây?
Ic

A.

Cho nam châm quay quanh trục Bắc – Nam

B.

Cho vòng dây quay quanh trục ()

C.

Cho nam châm và vòng dây chuyển động với

D.

Cho nam châm và vòng dây chuyển động theo phương ngang với

S

ư

N

v1  v2
v1  v2

Bài 7 Một vòng dây dẫn được đặt trong một từ trường đều, rộng, sao cho mặt phẳng của
vòng dây vuông góc với đường cảm ứng. Trong vòng dây sẽ xuất hiện một suất điện
động cảm ứng nếu
A .vòng dây được dịch chuyển tịnh tiến
B . quay vòng dây xung quanh trục đi qua tâm và vuông góc với mặt phẳng vòng dây
C . vòng dây được quay xung quanh một trục trùng với đường cảm ứng từ
14


D . vòng dây bị làm cho biến dạng
Bài 8 Một vòng dây chuyển động trong từ trường đều (hình vẽ). Mặt phẳng khung song


song với B . Cách chuyển động nào sau đây trong vòng dây có dòng điện?
A.

Tịnh tiến từ trái sang phải

B.

Tịnh tiến từ trên xuống dưới

C.

Quay vòng dây quanh trục AA'

D.

Quay vòng dây quanh trục nằm ngang, đi qua tâm và vuông góc

A


B

A’

với mặt phẳng vòng dây.
Bài 9 Trong thí nghiệm thay nam châm thẳng bằng ống dây mang dòng điện nối lắp một
biến trở con chạy, một khóa K vào mạch. Các trường hợp nào sau đây có dòng điện trong
mạch?
A.

K đã mở

B.

Lúc đang mở K

C.

Con chạy của biến trở không dịch chuyển.

D.

K đã đóng một thời gian.

Đáp án các bài tập vận dụng

15


Bài

1

2

3

4

5

6

7

8

9

đáp án

B

A

D

C

A

D

D

C

B

Đánh giá kết quả vận dụng và rút ra kinh nghiệm cho năm học sau:

e.

Đa số học sinh trong lớp vận dụng khá tốt vào các bài tập xác định trường hợp nào
thì có hiện tượng cảm ứng điện từ. Đặc biệt các em đã phân biêt được trường hợp nào
chuyển động có gây ra dòng điện cảm ứng, trường hợp nào thì không có. Với các trường
hợp cảm ứng điện từ khác mà nguyên nhân không phải do chuyển động, các em cùng
nhận biết rất tốt.
Kinh nghiệm rút ra sau khi giảng dạy:
- Nội dung đưa lên mỗi slide nên thật gắn ngọn để học sinh có thể ghi chép đầy đủ, kịp
thời.
- Không nên đưa quá nhiều các phần lời dẫn, phần đặt vấn đề hay giải thích vào các
slide để học sinh khỏi bị rối. Các phần này giáo viên phải nhớ hoặc có thể sử dụng kết
hợp với giáo án soạn trên giấy để nắm vững các bước giảng dạy.
- Các thí nghiệm ảo, các chương trình lồng ghép trong nội dung bài giảng phải điều
khiển được theo ý muốn của giáo viên.
16


- Sử dụng kết hợp với bảng đối với những nội dung cần diễn giải. Lưu lại trọng tâm của
bài trên bảng.
2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm
Qua việc vận dụng của học sinh vào các bài tập tôi nhận thấy việc sử dụng kết hợp
các thí nghiệm ảo về cảm ứng điện từ thực sự mang lại hiệu quả tốt trong giảng dạy. Các
thí nghiệm đó không những tăng tính trực quan, kích thích hứng thú của học sinh, mà
điều quan trọng là giúp các em hiểu được bản chất của bài học, vì nắm được bản chất
chính là cách học tốt nhất đối với bộ môn Vật lí.
3. Kết luận và đề xuất
Theo tôi trong các năm học tới có thể tiếp tục nghiên cứu, cải tiến để áp dụng cách
giảng dạy trên đối với học sinh lớp 11. Bên các đó, giáo viên có thể tìm hiểu kĩ hơn về
các thí nghiệm ảo về cảm ứng điện từ để áp dụng giảng dạy bài 23- tiết 2, trong đó sử
dụng các hình ảnh minh họa để giúp học sinh dễ dàng xác định chiều dòng điện cảm ứng
theo định luật Lenxơ.
Trên đây là một số kinh nghiệm của tôi rút ra trong việc dạy phần cảm ứng điện từ cho
học sinh lớp 11. Tôi rất mong được sự giúp đỡ, đóng góp của ban giám khảo và các đồng
nghiệp để công việc dạy học của tôi đạt kết quả cao hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
17


18


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Khoa tâm lý giáo dục, trường ĐHSP Thái Nguyên: Phương pháp nghiên cứu khoa học
giáo dục, Thái Nguyên, 2002.
[2] Nguyễn Đức Thâm (Chủ biên) : Phương pháp dạy học vật lý ở phổ thông. NXB Đại
học sư phạm, Hà Nội, 2002.
[3] Sách giáo khoa Vật lí 11. Nhà xuất bản giáo dục.
[4] Sách bài tập Vật lí 11. Nhà xuất bản giáo dục.
[5] Sách giáo viên Vật lí 11. Nhà xuất bản giáo dục.
[6] http://violet.vn

19



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×