Tải bản đầy đủ

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập nhằm hình thành kiến thức mới trong dạy học chương 1 điện tích, điện trường của học sinh lớp 11 THPT

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1.Lý do chọn đề tài.
Công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đòi hỏi đất nước ta
phải đổi mới để có thể đáp ứng được nhu cầu của thời đại; đòi hỏi
ngành giáo dục phải đổi mới đồng bộ cả mục đích, nội dung, phương
pháp và phương tiện dạy học.Trong đó đổi mới về phương pháp dạy
học là đặc biệt quan trọng.
Giải bài tập vật lí (BTVL) là một trong các phương pháp dạy
học đã được xác định từ lâu và giành được sự quan tâm tất yếu của
mọi giáo viên phổ thông.
Việc giải bài tập hình thành kiến thức mới giúp học sinh củng
cố kiến thức đã học, vận dụng những kiến thức đã học phát hiện ra
kiến thức mới, góp phần phát triển tư duy và năng lực sáng tạo. Tuy
nhiên, việc xây dựng hệ thống bài tập hình thành kiến thức mới trong
trường trung học phổ thông (THPT) hiện chưa được nhiều người
quan tâm.
Trong chương trình vật lí 11 THPT, chương “ Điện tích, Điện
trường” là một chương rất quan trọng bởi nó cung cấp những kiến
thức ban đầu của phần điện, từ trường để học sinh nghiên cứu các

phần sau.
Xuất phát từ đó, chúng tôi đã nghiên cứu đề tài “ Xây dựng và
sử dụng hệ thống bài tập nhằm hình thành kiến thức mới trong
dạy học chương 1: Điện tích, điện trường của học sinh lớp 11
THPT”.
1


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

2.Mục đích nghiên cứu.
Xây dựng hệ thống bài tập chương 1: “ Điện tích, Điện trường”
và đề ra cách sử dụng nó trong việc hình thành kiến thức, mới góp
phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn vật lí 11 THPT.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
3.1.Nghiên cứu lý luận về BTVL trong dạy học ở THPT
3.2.Điều tra thực trạng dạy học bài tập chương 1 “ Điện tích, Điện
trường” của giáo viên và học sinh lớp 11THPT.
3.3. Xác định mức độ yêu cầu nắm vững chương 1 “ Điện tích, Điện
trường”.
3.4. Xây dựng hệ thống bài tập nhằm hình thành kiến thức mới
trong dạy học chương 1 “ Điện tích, Điện trường ” và đề ra cách sử
dụng nó nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật lí ở lớp 11 THPT ban
khoa học tự nhiên.
4. Đối tượng nghiên cứu.
Hoạt động dạy học BTVL nhằm hình thành kiến thức mới của
giáo viên và học sinh lớp 11 THPT ban khoa học tự nhiên.
5. Phương pháp nghiên cứu.
Trong luận văn, chúng tôi sử dụng phối hợp hai phương pháp
nghiên cứu chủ yếu là nghiên cứu lý luận và điều tra cơ bản dưới
hình thức dự giờ, trò chuyện với giáo viên và học sinh.

2


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

PHẦN 2. NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. LÝ LUẬN VỀ BTVL
1.1 Quan niệm về BTVL.


Trong các định nghĩa về BTVL, nhiều nhà nghiên cứu và giáo viên
hay dùng định nghĩa của X.E cammenetxki, V.P.Ôrekhôv như sau:
Trong thực tế dạy học, BTVL là một vấn đề không lớn mà trong
một số trường hợp tổng quát được giải quyết nhờ suy luận logic
những phép toán và những thí nghiệm trên cơ sở phương pháp thực
nghiệm.
Trong tài liệu về phương pháp dạy học, BTVL là những bài luyện
tập được lựa chọn phù hợp với mục đích nghiên cứu các hiện tượng
vật lý nhằm hình thành kỹ năng phát triển tử duy vật lý của học sinh
và hình thành các kĩ năng vận dụng của họ vào thực tiễn.
Hiểu theo nghĩa rộng thì BTVL là bát kì vấn đề nào xuất hiện
trong quá trình nghiên cứu sách giáo khoa vật lý ở các giờ học trên
lớp. Hay nói một cách khác sự tư duy định hướng một cách tích cực
đến một vấn đề nào đó luôn là việc giải bài tập.
Từ các điều trên có nhận xét BTVL có hai chức năng chủ yếu là
vận dụng kiến thức cũ và hình thành kiến thức mới.
1.2. Tác dụng chủ yếu của BTVL trong dạy học
1.2.1 Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng vào
thực tiễn.
3


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

1.2.2. Hình thành kiến thức mới:

- Kiến thức mới là kiến thức học sinh chưa biết chính xác là
những kiến thức cho ta những hiểu biết mới về kiến thức đã học.
Phương pháp hành động đã sử dụng hay cho thấy rõ giới hạn của nó.
- Các BTVL hình thành kiến thức mới tuân theo một số yêu cầu
sau:
+ Bài tập có chứa vấn đề cần giải quyết và vừa sức học sinh.
+ Bài tập phải chứa đựng yếu tố mới mà để giải quyết nó học
sinh phải tìm câu trả lời từ thiên nhiên.
+ Mỗi bài tập phải chú ý tới các mặt
- Tình huống đưa ra bài tập
- Nội dung bài tập
- cách giải
- Kết luận để từ đó rút ra kiến thức mới
+ Việc giải bài tập trong từng tiết học phải đảm bảo thời gian
do chương trình quy định, đảm bảo học sinh chiếm lĩnh được kiến
thức mới trong tiết học.
1.2.3. Ôn tập kiến thức đã học, củng cố những kiến thức cơ bản
của bài giải
1.2.4. Phát triển tư duy vật lý của học sinh phổ thông
1.2.5. Kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo.
1.2.6. Giáo dục tư tưởng, đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và hướng
nghiệp học sinh.
1.3. Phân loại BTVL

4


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Có nhiều cách phân loại BTVL theo nhiều dấu hiệu khác nhau
trong đó có hai cách phổ biến sau:
1.3.1. Theo nội dung BTVL đưcợ phân chia theo các dấu hiệu
tài liệu vật lý, nội dung trừu tượng hay cụ thể theo nội dung lịch sử,
theo tính chất vật lý, theo nội dung thực tế kĩ thuật và theo tính chất
giả tạo của các sự kiện.
1.3.2. Theo phương thức giải, BTVL được chia làm bốn loại:
Bài tập định tính (hay bài tập câu hỏi, bài tập lĩnh hội, bài tập lôgic);
bài tập định lượng (hay bài tập tính toán); bài tập thí nghiệm; bài tập
đồ thị.
Hiện nay chưa có mật độ sự thống nhất về tiêu chuẩn phân loại,
bởi vì trong bất cứ loại bài tập nào cũng có một vài yếu tố của bài
tập khác.
1.4. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập cho mỗi đề tài, chương
phần của giáo trình vật lí phổ thông.
- Các bài tập trong hệ thống phải được sắp xếp từ dễ đến khó,
từ đơn giản đến phức tạp về mối quan hệ giữa các đại lượng và khái
niệm đặc trưng cho quá trình hoặc hiện tượng sao dần từng bước học
sinh hiểu được kiến thức, nắm vững và có kĩ năng vận dụng kiến
thức đó.
-Mỗi loại bài tập được chọn phải là mắt xích trong hệ thống các
bài tập, đóng góp được phần nào vào việc hoàn chỉnh các kiến thức
của học sinh, giúp họ hiểu được mối quan hệ giữa các đại lượng; cụ
thể hoá các khái niệm và vạch ra những nét mới nào đó chưa được
làm sáng tỏ, phải khắc phục được những khó khăn chủ yếu, những

5


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

sai lầm phổ biến của họ trong quá tình chiếm lĩnh và vận dụng kiến
thức.
- Hệ thống bài tập được lựa chọn phải giúp học sinh nắm được
phương pháp giải từng loại bài tập cụ thể.
- Số lượng bài tập được chọn phải phù hợp với thời gian quy
định của chương trình và thời gian học ở nhà của học sinh.

1.5. Phương pháp giải BTVL
Giải một BTVL thông thường được tiến hành theo các bước như sau:
Bước 1 : Tìm hiểu đầu bài
- Đọc ghi ngắn gọn các dữ liệu xuất phát và cái phải tìm.
- Mô tả lại tình huống được nêu trong đầu bài, vẽ hình minh hoạ
và đổi đơn vị (nếu cần).
- Nếu đầu bài yêu cầu thì phải làm thí nghiệm hoặc vẽ đồ thị để
thu được dữ kiện.
Bước 2 : Xác lập mối liên hệ của các dữ kiện xuất phát với cái
phải tìm.
- Đối chiếu với các dữ kiện xuất phát và cái phải tìm xem xét bản
chất vật lí của tình huống đã cho để nhận ra các định luật các
công thức lý thuyết có liên quan.
- Xác lập mối liên hệ cơ bản, cho thấy sự liên hệ của cái phải tìm
với dữ kiện xuất phát từ đó có thể rút ra cái phải tìm.
Bước 3 : Rút ra kết quả cần tìm
Từ các mối liên hệ cơ bản đã xác lập được, tiếp tục luận giải,
tính toán rút ra kết quả cần tìm.
Bước 4 : Kiểm tra, xác nhận kết qua vừa tìm được, cần kiểm tra
lại việc giải và kết quả theo một hoặc một số cách sau:
6


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

- Kiểm tra xem đã thực hiện hết các yêu cầu của bài toán đặt ra
chưa.
- Kiểm tra việc tính toán đã đúng chưa (dấu đại số, kết quả làm
tròn,...)?
- Kiểm tra xem thứ nguyên có phù hợp không?
- Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp không?
- Giải bài tập theo cách khác xem có cho cùng kết quả không?
Tuy nhiên do mỗi loại bài tập có đặc điểm riêng, nên có một số
khâu được cụ thể hoá, không sử dụng tới. Có bước đã được tự động
hoá sau khi giải nhiều loại bài tập.
1.6. Các cách hướng dẫn học sinh giải một BTVL
1.6.1. Hướng dẫn theo mẫu (Hướng dẫn Algorit)
- Aglorit được hiểu là một bản chỉ dẫn gồm các thao tác (hay
còn gọi là các hành động sơ cấp được học sinh hiểu một cách đơn
giản và nắm vững) được xác định một cách rõ ràng và chặt chẽ, trong
đó chỉ rõ cần thực hiện các thao tác nào để đi tới kết quả.
- Hướng dẫn Algorit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh những
thao tác cần thực hiện và trình tự cần thực hiện để đi đến kết quả
mong muốn.
- Kiểu hướng dẫn này được áp dụng trong trường hợp cần dạy
cho học sinh phương pháp giải từng loại bài tập cơ bản và điển hình
đồng thời luyện tập cho học sinh kĩ năng giải từng loại bài tập trên
cơ sở học sinh nắm được Algorit giải.
* ưu điểm: Học sinh tìm được kết quả một cách nhanh chóng và
rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải bài tập.
7


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

* Hạn chế: ít có tác dụng tạo cho học sinh khả năng tìm tòi
sáng tạo.
1.6.2. Kiểu hướng dẫn tìm tòi (hướng dẫn orixtic) là kiểu
hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh tìm tòi, suy nghĩ, phát
hiện cách giải quyết vấn đề.
Được áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để
giải bài tập đồng thời vẫn đảm bảo cho học sinh phát triển tư duy và
rèn luyện được cho học sinh kĩ năng tìm tòi được cách giải quyết vấn
đề.
* Ưu điểm : Tránh được tình trạng giáo viên giải theo học sinh trong
việc giải bài toán.
* Hạn chế: Không phải bào giờ cũng đảm bảo cho học sinh giải được
bài tập một cách chắc chắn.
1.6.3. Kiểu hướng dẫn định hướng khái quát chương trình hoá
là kiểu hướng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết cụ thể tức
là giáo viên định hướng hoạt động tư duy của học sinh theo đường
lối khái quát của việc giải quyết vấn đề. Sự định hướng ban đầu đòi
hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của học sinh. Nếu học sinh không đáp
ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự phát triển định
hướng khái quát ban đầu; cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi ý
thêm cho học sinh để thu hẹp hơn phạm vi phải tìm tòi giải quyết cho
vừa sức với học sinh. Nếu học sinh vẫn không đủ khả năng tự lực tìm
tòi giải quyết thì sự hướng dẫn của giáo viên chuyển dần thành
hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho học sinh hoàn thành được yêu
cầu của một bước. Sau đó tiếp tục yêu cầu học sinh tự lực tìm tòi
giải quyết bước tiếp theo. Nếu cần thì giáo viên lại giúp đỡ thêm, cứ
như vậy cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra.
8


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Được áp dụng khi giáo viên có điều kiện hướng dẫn toàn bộ quá
tình giải một BTVL của học sinh nhằm giúp học sinh tự lực giải
được BTVL đó, đồng thời dạy cho các em cách suy nghĩ trong quá
trình giải bài tập và tự rút ra phương pháp giải các bài tập cùng loại.
*Ưu điểm: Rèn luyện tư duy của học sinh trong quá trình tìm lời giải
BTVL và đảm bảo cho học sinh giải được bài tập đã ra.
* Hạn chế: Đòi hỏi sự hướng dẫn phải theo sát tiến trình hoạt động
giải bài tập của học sinh. Nghĩa là không thể chỉ dựa vào những lời
soạn đã chọn sẵn mà phải kết hợp với trình độ học sinh để điểu chỉnh
sự giúp đỡ cho thích hợp.
Trong khoá luận, chúng tôi hướng dẫn học sinh giải bài tập chủ
yếu theo kiểu hướng dẫn theo mẫu và hướng dẫn tìm tòi.

9


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG BÀI TẬP HÌNH THÀNH KIẾN THỨC
MỚI TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11THPT CHƯƠNG I “ ĐIỆN
TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG”
2.1. Mức độ yêu cầu nắm vững chương “ Điện tích điện trường”
2..1.1 Điện tích, định luật bảo toàn điện tích
- Trong tự nhiên có

hai loại điện tích: điẹn tích âm và điện tích

dương.
- Electron (điện tử) là phần tử bền vững mang điện tích nguyên tố âm
e = 1,6.10 - 1 9 C
- Prôton là phần tử bền vững mang điện tích nguyên tố dương
e = 1,6.10 −19 C

- có thể làm cho các vật nhiễm điện bằng cách cọ xát hưởng ứng hay
tiếp xúc với một vật dẫn đã mang điện.
- Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số các điện tích luôn luôn là
một hằng số.
10


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

2.1.2 Tác dụng giữa các điện tích . Định luật culông
Các điện tích tác dụng lẫn nhau: điện tích cùng dấu đẩy nhau,
điện tích trái dấu hút nhau;lực tác dụng giữa hai điện tích điểm có
phương trùng với phương của đường thẳng nối hai điện tích điểm
(hình

1)



độ

lớn

tính

theo

định

luật

culông.

r

F1 = F2 = F =

1 q1q2
qq
= k 0 1 22
2
4πε 0 εr
εr

Trong đó: q 1 , q 2 là độ lớn của các điện tích tình
bằng đơn vị culông cc; r là khoảng cách giữa hai
điện tích tính bằng đơn vị (m).
ε hằng số điện môi của môi trường đặt các điện tử.
k0 =

1
4πε 0

: hằng số phụ thuộc hệ đơn vị dùng,với các đơn vị chính

trong bảng đơn vị hợp pháp K 0 = 9.10 9
F: lực tương tác giữa hai điện tích, tính bằng Newton
2.1.3. Thuyết electron
Vật chất được cấu tạo từ các hạt rất nhỏ không phânchia được
thành những hạt nhỏ hơn gọi là hạt sơ cấp. Có nhiều hạt sơ cấp mang
điện. Điện tích của hạt sơ cấp nhỏ nhất tồn tại trong tự nhiên gọi là
điện tích nguyên tố có độ lớn bằng 1,6.10-19 C . Điện tích của vật
mang điện bao giờ cũng là một số nguyên lần điện tích nguyên tố.
Vật chất đuề do nguyên tử tạo nên. Mỗi nguyên tử gồm hạt nhân
mang điện dương và các elctron chuyển động xung quanh hạt nhân,
electron là các hạt sơ cấp có điện tích âm -e = -1,6.10 - 1 9 C và khối
lượng m = 9,1.10 - 3 1 kg. Bình thường điện tích hạt nhân có độ lớn

11


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

bằng

tổng điện tích của các electron, nguyên tử trung hoà về

điện.
Trong một số điều kiện nguyên tử có thể mất electron và trở
thành ion dương. Nguyên tử cũng có thể nhận thêm electron và trở
thành ion âm.
2.1.4 Điện trường
- Điện trường là dạng vật chất tồn tại xung quanhcác điện tích và tác
dụng lực lên các điện tích khác đặt trong nó.
- Tương tác giữa hai điện tích là do điện trường của chúng điện
trường của điện tích này tác dụng lực lên điện tích kia.
Vctơ cường độ điện trường E tại một điểm là đại lượng đo bằng tỷ
số giữa lực tác dụng F của điện trường lên điện
tích thử đặt tại điểm đang xét và độ lớn của điện tích thử q 0

:

E=

F
q0

.

vectơ cường độ điện trường đặc trưng cho điện trường về phương
diện tac dụng lực
vectơ cường độ điện trường gây ra bởi một điện tích điểm có
phương chiều như (hình 2) và có độ lớn:
E=

1 q
q
= 9.109 2
2
4πε 0 εr
εr

trong đó q là độ lớn của điện tích điểm gây ra điện trường.
ε : hằng số điện môi của môi trường

r: khoảng cách từ điện tích tới điểm
M mà ta tính cường độ điện trường
q

q

12

M

M


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

E: là cường độ điện trường tại điểm
đang xét, đơn vị vôn/ mét (v/m)

q

q

+ vectơ cường độ điện trường gây ra bởi một hệ nhiều điện tích
điểm bằng tổng các vectơ cường độ điện trường gây ra bởi từng điện
tích điểm.
E = E 1 + E 2 + ... + E n

điện tích q 0 đặt trong điện trường E sẽ bị điện trường tác dụng mọt
lực xác định bởi: F = q0 .E
Nếu q 0 > 0 (điện tích dương) lực tác dụng F lên điện tích q 0 sẽ
cùng phương, cùng chiều với vectơ cường độ điện trường E
Nếu q 0 < 0(điện tích âm) lực tác dụng lên điện tích q 0 sẽ cùng
phương, ngược chiều với vectơ cường độ điện trường E
2.1.5. Công của lực điện trường - Hiệu điện thế
- Công của lực điện trường khi dịch chuyển một điện tích q 0 trong
điện trường, lực điện trường sẽ thực hiệ công A phụ thuộc độ lớn của
điện tích dịch chuyển không phụ thuộc vào dạng của đường đi mà chỉ
phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu và cuối.
- Điện thế là đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng thực hiện công
của điện trường, có trị số bằng tỷ số giữa công củalực điện trường
trong sự dịch chuyển điện tích q 0 từ điểm đang xét đến vô cùng
13


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
VM =

Trong đó: AM

AM ∞
q


là công của lực điện trường khi dịch chuyển q 0 từ

điểm M ra xa vô cùng, được tính bằng đơn vị Jun (J), q 0 là điện tích
dịch chuyển tính bằng culông và V M là điện thế tại điểm M tính bằng
đơn vị vôn (V).
Hiệu điện thế : giữa hai điểm M và N trong điện trường được
tính bởi công thức:
U = VM − VN =

AMN
q0

Trong đó A M N là công của lực điện trường khi dịch chuyển điện tích
q 0 từ điểm M tới điểm N. U là hiệu điện thế giữa hai điểm M và N.
Điện thế gây ra bởi một điện tích q tại một điểm cách điện
tích một khoảng r được xác định bởi:
V=

1 q
q
= 9.109
4πε 0 r
r

Trong đó q là điện tích gây ra điện thế, r là khoảng cách từ điện tích
q tới điểm cần tính điện thế, ε là hằng số điện môi của môi trường.
Nếu q > 0 (điện tích dương), điện thế có giá trị dương (V > 0)
q< 0 (điện tích âm) điện thế có giá trị âm (V < 0).
Công của lực điện trường khi dịch chuyển điện tích q 0 giữa hai điểm
có hiệu điện thế U, điện trường thực hiện một công A = q 0 . U
2.1.6. Liên hệ giữa cường độ điện trường và điện thế
Trong điện trường đều, cường độ điện trường liên hệ với hiệu
điện thế bởi công thức: E =

U
(V/m)
d

(trong đó u là hiệu điện thế giữa hai điểm nằm trên cùng một đường
sức và cách nhau một khoảng d).
14


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

2.1.7. Vật dẫn và điện môi trong điện trường
Vật dẫn trong điện trường ở mọi điểm trong vật dẫn cân bằng
điện , cường độ điện trường bằng không ở mọi điểm trên bề mặt vật
dẫn. Trong vật dẫn có các điện tích tự do (điện tích tự do trong kim
loại là các electron).
Điện thế tại mọi điểm của vật dẫn cân bằng điện đều bằng
nhau, vật dẫn cân bằng điện là vật đẳng thế.
Nếu vật dẫn cân bằng điện có mang điện thì điện tích chỉ phân
bố trên mặt ngoài của vật dẫn và tập trung ở chỗ lồi nhất của vật.
2.1.8. Tụ điện
- Tụ điện là một hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và cách điện với
nhau. Hai vật dẫn gọi là hai bản của tụ điện
- Tụ điện phẳng có hai bản là tấm kim loại phẳng song song, có kích
thước lớn hơn so với khoảng cách giữa chúng
- Điện tích của tụ điện: Khi tụ điện tích điện, hai bnả mang điện tích
trái dấu, có cùng độ lớn của điện tích của bản dương gọi là điện tích
của tụđiện. Giữa hai bản của tụ điện phẳng đã tích điện có điện
trường đều.
- Điện dung của tụ điện : điện dung của một vật (hay một hệ vật) là
một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng tích điện của vật (hay
hệ vật đó).
+ Điện dung của một vật dẫn cô lập C =

q
u

trong đó: q là điện

tích của vật dẫn, tính bằng culông; U hiệu điện thế giữa hai bản tụ
điện tính bằng vôn; C tính bằng Fara (F)
+ Điện dung của tụ điện phẳng C =
trong đó: S là diện tích mỗi bản tụ điện
15

εS
9.109.4πd


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

d là khoảng cách giữa hai bản
ε là hằng số điện môi của chất chứa đầy khaỏng giữa hai

bản tụ
2.1.9. Ghép tụ điện - Năng lượng điện trường
- Ghép tụ điện
+ Ghép song song: cách ghép song song cho phép tạo ra
bộ tụ điện có điện dung lớn hơn điện dung của từng tụ.
Các công thức U 1 = U 2 = U 3 =….= U n ⇒ Q b = Q1 + Q 2 + … và Cb = C1 + C2 + …
+ Ghép nối tiếp: cách ghép nối tiếp cho phép tạo ra bộ tụ
điện có điện dung nhỏ hơn điện dung của từng tụ nhưng có điện thế
giới hạn cao hơn
1

1

1

Các công thức U 0 = U1 + U 2 + ... ⇒ Qb = Q1 = Q2 = ... và C = C + C + ...
b
1
2
- Giới hạn hoạt động của tụ điện
+ trong trường hợp chỉ có một tụ thì E ≤ E gh và U = Ed ⇒ U ≤ E gh d
+ Trong trường hợp bộ tụ điện ghép ta có thể xác định U g h của
một tụ sau đó đối với bộ tụ ta có:

(U b ) gh = min(U gh )i
- Năng lượng của tụ điện: Khi tụ điện tích điện , nguồn điện tích
điẹn truyền năng lượng cho tụ điện năng lượng này được giải
phóng khi tụ điện phóng điện. Với mỗi tụ:
1
1
1 Q2
W = QU = CU 2 =
nếu có bộ tụ : Wb = ∑ Wi
2
2
2 C

- Năng lượng điện trường : Năng lượng của tụ điện chính là năng
lượng của điện trườngbên trong tụ
1
1
e.E 2
W = CU 2 = ε 0 .ε .E 2V =
2
2
9.109.8π

V là thể tích không gian có điện trường đều E giữa hai bản tụ
16


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

2.1.10. Các laọi bài tập chủ yếu và phương pháp giải chúng
- Loại 1: Xác định lực tác dụng lên điện tích điểm từ điểm
khác.
Phương pháp giải:
+ Xác định các đại lượng liên quan đến lực tương tác giữa hai
bản điện tích đứng yên bằng cách áp dụng biểu thức của định luật
Culông:
F = K0

q1q2

εr 2

+ xác định lực tổng hợp lên một điện tích bằng cách áp dụng
biểu thức: F = F 1 + F 2 + ...
Trong đó F 1 , F 2 ,... lần lượt làlực tác dụng của điện tích thứ nhất,
hai,… lên điện tích cần tính.
Chú ý: hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu hút nhau.
Loại 2: Xác định điều kiện cân bằng của hệ điện tích điểm
Phương pháp giải:
+ Xác định lực tổng hợp lên từng điện tích như loại 1
+ áp dụng điều kiện cân bằng: F = F 1 + F 2 + ... = 0
Từ đó suy ra các điều kiện của bài toán
Loại 3: Xác định cường độ điện trường tại một điểm
Phương pháp giải:
+ Xác định cường độ điện trường gây ra tại một điểm do một
điện tích điểm gây ra bằng cách áp dụng biểu thức:
E = K0

Q

εr 2

+ xác định cường độ điện trường tổng hợp tại một điểm gây bởi
các điện tích điểm, áp dụng nguyên
E = E 1 + E 2 + ... + E n

17

lý chồng chất điện trường:


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Loại 4: Tính hiệu điện thế, điện thế, công của điện trường
+ Xác định điện thế do điện tích điểm gây ra
V=

kq
εr

Do hệ điện tích điểm gây ra V = ∑ Vi
+Trong trường hợp điện trường đều, nếu biết cường độ điện
trường và khoảng cách d giữa hai điểm theo đường sức ta có thể xác
định hiệu điện thế thông qua công thức:
U AB = E.d

với U A B = V A - V B

Chiều của điện trường là chiều từ điểm có hiệu điện thế cao đến
điểm có hiệu điện thế thấp ( những điểm trên cùng một đường vuông
góc với đường sức có điện thế bằng nhau).
+ Khi cần xác định công của lựch tác dụng lên điện tích dịch
chuyển trong điện trường, trong mọi trường hợp ta có thể áp dụng
công thức: A A B = q.E.d
Công của ngoại lực A’ = -A va điện

tích chỉ phân bố mặt

ngoài. trong trường hợp điện tích dịch chuyển trong điện trường chỉ
chụi tác dụng của điện trường thì định lí động năng cho W đ B - W đ A =
A A B (như vậy hạt mang điện có động năng tăng khi điện trường tạo
công dương và ngược lại).
Loại 5: Khảo sát chuyển động của hạt điện tích trong điện
trường đều.
Phương pháp giải:
+ Chuyển động của electron trong điện trường (nếu bỏ qua


trọng lực) thì electron chịu tác dụng f = −e E có gia tốc a =
eE

a cùng phương ngược chiều với E và có độ lớn a =
)
m

18

f
eE
=−
m
m


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

+ Nếu electron chuyển động dọc theo đường sức thì tuỳ thuộc
vào chuyển động cùng chiều hay ngược chiều với điện trường hạt sẽ
chuyển động chậm dần hay nhanh dần đều, sử dụng các phương trình
biến đổi thẳng đều để giải
+ nếu electronđi vào điện trường đều giữa hai bản tụ với vận
tốc v 0 nghiêng một góc α so với hai bản tụ, áp dụng bài toán ném
xiêu để giải(trong trường hợp α = 00 có thể dùng kết quả của bài toán
vật ném ngang).
Loại 6: Tính điện dung của từng tụ diện và điện dung của các tụ
điện trong mạch phức tạp
Phương pháp giải:
+ Điện dung của tụ điện phẳng C =

εS
9.109.4πd

+ Ghép song song U1 = U 2 = .... = U u ⇒ Qb =Q1+Q2 ⇒ Cb =C 1+C2 + ...
1

1

1

+Ghép nối tiếp: U b = U1 + U 2 + .... ⇒ Qb =Q1 = Q2 = ... ⇒ C = C + C
b
1
2
+ Ghép hỗn hợp:
Tính C b bằng cách phân tích thành các nhóm rồi tính điện dung
tương đương của từng nhóm sau đó kết hợp lại để suy ra C b .
Tính điện tích Q b = C b .U b Muốn tính điện tích của từng tụ riêng
rẽ ta cần tính điện tích của từng nhóm sau đó suy ra điện tích từng
tụ.
2.2. Thực trạng dạy học bài tập chương I “ Điện tích, điện
trường”.
Để nắm được tình hình dạy học bài tập chương” điện tích điện
trường” Vật lý 11 THPT, chúng tôi đã tiến hành điều tra thực trạng
dạy học bài tập chương này của giáo viên và học sinh lớp 11THPT
Nguyễn Du - Thái Bình (Ban KHTN) với các biện pháp chủ yếu sau:
19


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

- Dự giờ các tiết học luyện tập giải bài tập
- Trao đổi với giáo viên và học sinh về tình hình dạy học chương
“Điện tích, điện trường”
- Xem xét các bài kiểm tra 15 phút, một tiết về mức độ đề bài,
kết quả làm bài của học sinh cũng như chất lượng nắm vững
kiến thức cơ bản của chương.
Quá trình điều tra dẫn chúng tôi đến một số nhận xét sau:
* Về cách dạy và sử dụng bài tập của giáo viên
- Thường áp đặt lối suy nghĩ của mình cho học sinh cụ thể là:
+ Thường chữa bài tập đã ra cho học sinh chứ chưa quan tâm
đúng mức đến việc hướng dẫn học sinh giải các bài tập đó.
+ Chưa lựa chọn các bài tập một cách có hệ thống
+ Chưa rút ra được phương pháp giải từng dạng bài tập của
chương cho học sinh sau khi hướng dẫn (mà thực chất là “chữa”) họ
giải 1 - 2 bài tập.
Không lôi cuốn được tất cả học sinh trong lớp tham gia giải bài tập,
nhiều lúc chỉ có giáo viên và học sinh gọi lên bảng giải bài tập và
làm việc còn các bạn học sinh ngồi dưới hoặc nói chuyện hoặc làm
việc riêng.
- Thường chỉ vận dụng chức năng củng cố kiến thức chương “
Điện tích, điện trường” mà chưa vận dụng chức năng hình
thành kiến thức mới của BTVL vào chương “ Điện tích, điện
trường”
* Về việc giải bài tập của học sinh:
- Đa số học sinh quen với cách học tập : đọc - chép nên trong
các giờ bài tập chỉ chép các bài chữa của giáo viên hay bài giải của

20


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

bạn được chỉ định lên bảng. Vì vậy không ít học sinh không giải
được bài tập tương tự với bài đã chữa.
- Khoảng 10% học sinh lười làm bài tập về nhà.
- Một số khó khăn chủ yếu của học sinh :
+ Lúng túng khi cần phải xác định chiều vectơ điện
trường E gây ra bởi điện tích âm.
+ Chưa hiểu roc bản chất của mối quan hệ giữa hai đại
lượng F, q
+ Chưa biết cách chọn gốc thế năng của một điện tích
trong điện trường sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất.
+ Kỹ năng tính toán còn yếu như giản ước các giá trị vô
tỉ, tổng hợp vectơ, …
2.3. hệ thống bài tập hình thành kiến thức mới chương “ Điện tích,
điện trường”
2.3.1. Hệ thống bài tập
Bài 1: Đẩy hay kéo bàn xa ta bằng gậy hay dây. Hai điện tích đặt xa
nhau kể cả trong chân không. Trong các ví dụ tương tác giữa các vật
có qua môi trường nào không và nếu có thì có đặc điểm gì?
Bài 2: Một điện tích điểm Q nằm tại điểm O trong môi trường điểm
có ε điện tích thử q tại điểm M trong điện trường của Q, OM = r
Tính lực điện tác dụng lên q. Từ đó có nhận xét gì về độ lớn của lực
điện và điện trường tại đó khi điểm M lại gần hay ra xa Q.
Bài 3: Lần lượt thay điện tích thử q ở bài trên bằng các điẹn tích thử
q 1 , q 2 ,... q n .
a. Tính lực điện tác dụng lên các điện tích thử.
b. Căn cứ vào kết quả rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa các lự
điện.
21


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Bài 4: Đặt cùng một điện tích thử q tại các điểm khác nhau trong
điện trường gây bởi điện tích Q đứng yên. Có nhận xét gì về thương
số giữa lực điện tương tác giữa Q và q và độ lớn của q.
Bài 5: Một điện tích Q đặt trong môi trường đồng chất có hằng số
điện môi ε . Hãy xác định cường độ điện trường E

gây bởi Q tại

một điểm M cách nó một đoạn r.
Bài 6:một điện tích q chuyển động từ điểm M đến điểm N trong điện
trường giữa hai tấm kim loại rộng, song song mang điện tích trái dấu
có độ lớn bằng nhau nhau. Tính công của lực điện trên đoạn MN. Có
nhận xét gì về công này?
Bài 7: Điện trường có giống như trường hấp dẫn không? Có thể xây
dựng khái niệm thế năng của điện tích không?
Nêu mối quan hệ giữa công của lực điện và thế năng của điện tích.
Bài 8: Tìm biểu thức biểu thị mối liên hệ giữa cường độ điện trường
và hiệu điện thế.
Bài 9: Hai tụ điện có điện dung C 1 , C 2 lần lượt mắc nối tiếp và song
song. Tính điện tích, hiệu điện thế, điện dung tương dương của bộ tụ
ấy và suy ra kết quả trên cho bộ tụ điện gồm n tụ điện.
Bài 10:

Trong tụ điện năng lượng của tụ điện được tích trữ dưới

dạng gì? Tính năng lượng đó và suy ra năng lượng điện trường trong
tụ điện.
2.3.2. Hướng dẫn giải
Bài 1: Trong ví dụ đẩy hay kéo bàn. Khi ấy cái gậy hay sợi dây là
môi trường vật chất truyền lực từ tay ta đến bàn tương tự như thế hai
điện tích đặt xa nhau tương tác với nhau cũng thông qua một môi
trường vật chất nào đó, để truyền lực từ điện tích này đến điện tích
kia.
22


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Môi trường vật chất truyền tương tác giữa hai điện tích có đặc
điểm cơ bản là nó tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó.
Bài 2: Lực điện tác dụng lên q theo định luật Culông là:
F=K

Qq

εr 2

R là khoảng cách từ q đến Q Khi q dịch chuyển ra xa Q ⇒ r tăng ⇒
F giảm hay lực điện yếu đi ta nói lực điện trường tại các điểm càng
xa Q càng yếu đi .
Bài 3: a. lực điện tác dụng lên các điện tích thử q 1 , q 2 , ... q n lần lượt
là:
F1 = K
F2 = K

Q q1

εr 2
Q q2

εr 2

.............
Fn = K

Q qn

εr 2

b. từ kết quả câu trên ta thấy:
Q
F1 F2
F
=
= .... = n = K 2
q1 q2
qn
εr

Đặt E = const = K

Q

εr 2

Nhận xét: rõ ràng E không phụ thuộc vào q 1 , q 2 , ..., q n hay nói cách
khác E không phụ thuộc vào giá trị của điện tích thử đặt trong điện
trường.
Bài 4:Gọi khoảng cách từ các điểm đặt khác nhau của điện tích thử
q đến điện tích Q lần lượt là r 1 , r 2 ,.. r n
Lực điện tác dụng lên điện tích thử q lần lượt là:

23


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
F1 = K

Qq

εr12

F2 = K

Qq

εr22

...........
Fn = K

Qq

εrn2

Ta có thương số:
KQ
F1 K Q F2 K Q
F
= 2 ≠
= 2 ..... ≠ n = 2
q
εr1
q
εr2
q
εrn
⇒ E1 =

F1
F
F
≠ E2 = 2 ≠ .... ≠ En = n
q
q
q

Nhận xét: ở các điểm khác nhau thì các thương số

Thương

E
là khác nhau.
q

E
đặc trưng cho điện trường ở điểm đang xét về mặt tác
q

dụng lực gọi là cường độ điện trường và kí hiệu là E
Bài 5: Đặt một điện tích thử q tại M, ta có lực điện tác dụng lên điện
tích thử q là:
F=K

Q

εr 2

Vậy cường độ điện trường E gây bởi Q tại điểm M là:
+ Có điểm đặt tại M
+ Độ lớn: E =

F K Q .q K Q
=
= 2
Q εr 2 .q
εr

+ Phương: trùngvới đường thẳng nối từ Q tới điểm M
+ Chiều: từ E =

F
mà q>0 ⇒ E cùng chiều F
q

Nếu Q>0 : F là lực đẩy ⇒ E hướng ra xa điện tích Q
24


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Nếu Q<0 : F là lực hút ⇒ E hướng về phía điện tích Q
Bài 6: giả sử q >0 và đường đi của điện tích q là đoạn đường cong
MN
Chia MN thành nhiều đoạn nhỏ, công của lực điện tác dụng lên q
bằng tổng các công trên các đoạn nhỏ đó.
Vì q > 0 nên lực điện tác dụng lên q có chiều hướng từ tấm mang
điện dương sang tấm mang điện âm. Coi rằng đoạn đường cong MN
được chia thành nhiều đoạn nhỏ sao cho mỗi đoạn nhỏ đó có thể coi
là đoạn thẳng. Khi đó cong của lực điện trên một đoạn nhỏ nào đó
chẳng hạn đoạn PQ là :
∆APQ = q.E.PQ.Cosα = q.E.P′Q′
P′Q′ là hình chiếu của PQ lên trục ox; quy ước vẽ trục ox có chiều

trùng với chiều của đường sức.
Công trên toàn đoạn MN bằng:

(

)

A MN = ∑ ∆A = qE M ′R′ + ... + P ' Q' + ... + S ' N ' = qE.M ' N '

Kết quả trên được rút ra từ giả thiết q> 0. tuy nhiên nếu q < 0 ta
cũng rút ra được công thức như trên.

Do đó có thể viết:

A MN = qE.M ' N ' = qEd

Với d là khoảng cách giữa hai điểm M và N.
Nhận xét: Công của lực điện tác dụng lên điện tích q không phụ
thuộc vào dạng của đường đi MN mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của hai
điểm M, N tức là của điểm đầu và điểm cuối của đường đi.
Vậy điện trở tĩnh là một trường thế.
Bài 7: Công của trọng lực và công của lực điện cùng có một đặc tính
quan trọng là những công này không phụ thuộc dạng đường đi của
vật. Mà chỉ phụ thuộc vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi.

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×