Khóa luận Nghiên cứu việc thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một số kiến thức thuộc chương Điện tích - Điện trường - SGK vật lý lớp 11 nâng cao nhằm khắc phục một số quan niệm sai lầm của học sinh

hứ nhất gồm 11 câu hỏi (Phụ lục 1), được chúng tôi tiến hành và có được một số kết luận. Trên cơ sở đó, chúng tôi chỉnh sửa, bổ sung các câu hỏi trong phiếu điều tra lần thứ hai, gồm 13 câu (Phụ lục 2), nhằm khẳng định hoặc làm rõ hơn những kết luận mà chúng tôi thu được từ lần điều tra thứ nhất. Phiếu điều tra lần thứ hai được chúng tôi dự kiến làm đề kiểm tra đánh giá kết quả sau khi thực nghiệm. 2.4.4. Kết quả điều tra a. Điều tra lần thứ nhất: Chúng tôi tiến hành điều tra đối với 96 HS đã học xong phần kiến thức về “Điện tích – điện trường ” bao gồm: 47 HS lớp 12 ở trường THPT Cẩm Phả; 49 HS lớp 12 trường THPT Dân lập Lương Thế Vinh ở thị xã Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh. Kết quả điều tra cho thấy: Hầu hết những kiến thức lớp dưới học sinh đều bị lãng quên: sự nhiễm điện của các vật, không nhớ các công thức tính lực, biểu diễn lực tác dụng lên điện tích, phân tích chuyển động của vật…HS tỏ ra thiếu tựu tin khi đề cập đến các khái niệm căn bản về điện tích, điện trường, hiệu điện thế…Khả năng vận dụng kiến thức vào các bài toán còn hạn chế…Một mặt do kiến thức mà các em đã có là hời hợt, không bền vững, mặt khác các em vẫn mang theo những quan niệm sai lầm về các kiến thức khoa học mặc dù các em đã được học qua. Cụ thể: - 46,9% HS cho rằng điện tích có giá trị liên tục, vì HS chọn các giá trị của điện tích một cách tuỳ ý. Như vậy, khái niệm điện tích bị gián đoạn không hề có trong suy nghĩ của các em. - 41,7% HS không xác định được dấu của điện tích trên các bản tụ khi tích điện cho tụ, 26% xác định dấu sai. 38,5% cho rằng các iôn dương có thể di chuyển trong dây dẫn đến tích điện cho các bản tụ. Như vậy, HS có quan niệm rằng điện tích dương (các iôn dương) có thể di chuyển trong dây dẫn. Học sinh dùng quan niệm này để giải thích một số hiện tượng nhiễm điện của các vật, cho rằng một vật nhiễm điện âm là do vật nhận thêm các điện tích âm bằng cách các điện tích âm ở ngoài chạy đến vật; một vật nhiễm điện dương là do vật nhận thêm điện tích dương bằng cách các điện tích dương từ nơi nào đó chạy đến vật ban đầu chưa nhiễm điện. Quan niệm này cũng đã tồn tại trong lịch sử phát triển Vật lý: một vật tự nó có thể sinh ra điện tích, tạo thành điện nhựa và điện thuỷ tinh; hay giống như Franklin quan niệm về một chất lỏng điện thâm nhập vào mỗi vật, nhiều hơn một lượng cần thiêt thì vật tích điện điện dương, ngược lại vật sẽ tích điện âm; hay giống như hai chất lỏng điện âm và chất lỏng điện dương của Xaimen thấm vào các vật làm vật bị nhiễm điện… sự tồn tại chất lỏng điện cũng lý giải cho quan niệm về tính liên tục của điện tích. - 52,1% cho rằng vật cách điện có thể bị nhiễm điện do hưởng ứng. Hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng và do phân cực có biểu hiện hình thức rất giống nhau, dù bản chất thì hoàn toàn khác nhau. HS không phân biệt được cơ chế của hai hiện tượng nên đã đồng nhất hai hiện tượng này. - 56,3% không tính đúng độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích. Điều này có thể HS đã nghĩ đến quan hệ giữa độ lớn của lực tác dụng và độ lớn của các điện tích trong tương tác giữa hai điện tích, chúng tôi thấy cần phải làm rõ quan niệm niệm này. - 26% HS cho rằng lực hút mang dấu âm, lực đẩy mang dấu dương. Khi được hỏi, HS cho rằng hai lực này luôn ngược hướng nhau, nên lực đẩy cùng chiều dương mang dấu dương thì ngược lại, lực hút có dấu âm. Một phần do thói quen của HS thường biểu diễn trục Ox theo phương ngang từ trái sang phải, nên các em cũng ngầm định dấu của các lực luôn theo trục đó. Như vậy, HS không phân biệt được hướng của các lực cho biết quan hệ tương tác với nhau chứ không phải độ lớn của lực. - 36,5% cho rằng tại mỗi điểm trong điện trường, cường độ điện trường tỉ lệ thuận với lực tác dụng và tỉ lệ nghịch với điện tích đặt trong điện trường. HS mắc sai lầm đó bởi họ không phân biệt được trong công thức = thì q chính là điện tích thử đặt tại điểm có điện trường . Quan niệm này của học sinh cho thấy, họ hiểu sai nguyên nhân - hệ quả giữa điện trường và lực điện. - 41,7% HS cho rằng điện trường không liên tục. Cho rằng vì điện trường được biểu diễn trực quan bằng các đường sức, mà các đường sức vẽ được là những đường gián đoạn, nên điện trường cũng có tính gián đoạn. - 46,9% cho rằng điện trường không có tính chất thế, điều này cũng một phần do SGK trước đây chưa từng đề cập đến, HS cũng không có được khái niệm này thông qua một lôgíc nhất định của hoạt động dạy học. - 41,7% cho rằng tương tác điện giữa hai điện tích là tức thời. Quan niệm này cũng từng tồn tại một thời gian dài trong lịch sử. Đối với học sinh thì có thể những tương tác cơ học trực tiếp trong đời sống hàng ngày đã hình thành quan niệm này ở các em. - 88,5% không biểu diễn được lực điện, một số khá đông HS nhầm lẫn lực điện và lực từ nên vận dụng sai quy tắc để xác định lực = q. (sử dụng quy tắc bàn tay trái). Đa số HS không xác định đúng quỹ đạo chuyển động của điện tích khi chuyển đổi các kiến thức cơ học sang điện học. - 26% HS không nhớ khái niệm hiệu điện thế, 6 HS (6,25%) gọi khái niệm điện thế thay cho hiệu điện thế. Một HS gọi hiệu điện thế là năng lượng, một số HS gọi hiệu điện thế là công suất, điện trở, dòng điện…Những sai lầm này do HS không hiểu đúng nội hàm của các thuật ngữ Vật lý. - 64,6% cho rằng nguyên nhân điện tích di chuyển từ vật này sang vật khác là do sự chênh lệch điện tích giữa hai vật chứ không phải là do sự chênh lệch điện thế giữa hai vật. Học sinh không nhận ra nguyên nhân một điện tích dịch chuyển giữa hai điểm là do tồn tại một hiệu điện thế giữa hai điểm đó. b. Điều tra lần thứ 2: Sau khi đã phân tích và nhận định nguyên nhân những quan niệm sai lầm của HS trong lần điều tra thứ nhất, nhằm xác định rõ hơn các quan niệm sai lầm phổ biến ở HS cần phải khắc phục, chúng tôi soạn phiếu điều tra thứ hai và tiến hành điều tra đối với 47 HS khác đang học lớp 12, trường THPT Cẩm Phả. Kết quả cho thấy: - 21,3% xác định sai giá trị điện tích của một vật. 19,1% HS có quan niệm lực hút có giá trị âm, lực đẩy có giá trị dương. - 43,6% cho rằng trong tương tác giữa hai điện tích, điện tích nào có giá trị tuyệt đối lớn hơn sẽ tác dụng một lực lớn hơn lên điện tích còn lại. Các em có quan niệm này khi biểu diễn tương tác giữa hai điện tích với nhau, điện tích 2q tác dụng lên điện tích q một lực lớn gấp 2 lần lực mà q tác dụng lên 2q. Quan niệm này được các em giải thích giống như tương tác giữa hai vật có khối lượng khác nhau. - 31,9% không phân biệt được các hiện tượng nhiễm điện, 23,4% cho rằng điện môi có thể bị nhiễm điện do hưởng ứng. - 25% HS cho rằng điện tích sinh ra điện trường thì điện tích cũng tác dụng lực điện lên chính điện tích ấy. - 47,2% HS cho rằng cường độ điện trường phụ thuộc vào điện tích đặt trong điện trường và lực tác dụng lên điện tích ấy. - 2 HS gọi hiệu điện thế là điện thế - 65% HS cho rằng nguyên nhân điện tích di chuyển từ vật này sang vật khác là do sự chênh lệch điện tích của hai vật. 2.4.5. Một số đề xuất nhằm khắc phục những quan niệm niệm sai lầm của học sinh Kết quả điều tra cho thấy, những quan niệm sai lầm ở HS khá phổ biến. Những quan niệm sai lầm của HS do nhiều nguyên nhân mang lại, mà hai nguyên nhân chính chúng tôi đã chỉ ra khi trình bày và có sự phân tích về sự hình thành quan niệm của HS: do kinh nghiệm sống của học sinh và do chính trong quá trình dạy học đem lại. Ngoài ra, cũng có những nguyên nhân xuất hiện quan niệm sai xuất phát từ chính bản thân nội dung kiến thức. Có một số quan niệm của học sinh mắc phải còn do mức độ đề cập chưa đầy đủ của nội dung kiến thức. Dựa trên chương trình và SGK Vật lý 11 nâng cao, chúng tôi có một số đề xuất sau nhằm khắc phục những khó khăn, sai lầm của HS: - Những khó khăn sai lầm mắc phải có thể khắc phục do sự bổ sung kiến thức của SGK cùng với sự lưu ý của GV bằng cách đưa HS vào các tình huống học tập, ví dụ: + Điện tích không có tính liên tục, điện tích của một vật bao giờ cũng bằng số nguyên lần điện tích nguyên tố. + Lực tương tác giữa các điện tích tuân theo định luật III Niutơn. + Giải thích hiện tượng nhiễm điện của các vật bằng thuyết electron: electron có tính linh động nên tham gia vào mọi quá trình nhiễm điện của vật. + Cường độ điện trường tại mỗi điểm có giá trị xác định, không phụ thuộc vào điện tích đặt trong điện trường và lực tác dụng lên điện tích đó. - Những quan niệm sai lầm chỉ có thể khắc phục chỉ khi HS tham gia vào hoạt động giải quyết vấn đề bởi chính bản thân người học: + Các hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc, do hưởng ứng. + Điều kiện điện tích có thể di chuyển giữa hai điểm bất kì trong điện trường là giữa hai điểm đó có sự chênh lệch điện thế. + Tính chất thế của điện trường, tính liên tục của điện trường. 2.5 Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một số bài học thuộc chương “Điện tích – Điện trường” – SGK Vật lý 11 nâng cao 2.5.1 Bài 1: “Điện tích. Định luật Culông” 2.5.1.1. Sơ đồ cấu trúc và tiến trình dạy học I. Các kết luận cần xây dựng và các câu hỏi đề xuất tương ứng Vấn đề 1: Ngoài cách nhiễm điện do cọ xát, các vật còn có thể bị nhiễm điện bằng những cách nào? Điện tích xuất hiện trên các vật được nhiễm điện có dấu như thế nào? Kết luận 1: - Có ba cách nhiễm điện: cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng. Hiện tượng mà vật nhiễm điện theo mỗi cách tương ứng gọi là hiện tượng nhiễm điện do cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng. - Trong hiện tượng nhiễm điện do cọ xát, điện tích của hai vật cọ xát là bằng nhau về độ lớn nhưng trái dấu. Trong hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc, các vật tiếp xúc nhau nhiễm điện cùng dấu. Trong hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng, điện tích phân bố lại trên hai đầu của vật bằng nhau về độ lớn và trái dấu. Vấn đề 2: Độ lớn của lực tương tác giữa các điện tích đứng yên có tuân theo quy luật nào không? Biểu thức toán học nào biểu thị quy luật đó? Kết luận 2: - Định luật Culông: Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên tỉ lệ thuận với tích các độ lớn của hai điện tích đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Phương của lực tương tác giữa hai điện tích điểm là đường thẳng nối hai điện tích điểm đó. Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, hai điện tích trái dấu thì hút nhau. Biểu thức: , dưới dạng véctơ: ; 12= - 21 II. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức. a. Vấn đề 1: Sự nhiễm điện của các vật - Có hai loại điện tích: điện tích âm và điện tích dương, các điện tích cùng dấu đẩy nhau, trái dấu hút nhau. - Một trong những cách làm nhiễm điện một vật là cọ xát. Trong hiện tượng nhiễm điện do cọ xát, hai vật sau khi cọ xát với nhau có điện tích bằng nhau về độ lớn nhưng trái dấu. Ngoài cách nhiễm điện do cọ xát, các vật còn có thể bị nhiễm điện bằng những cách nào? Điện tích xuất hiện trên các vật được nhiễm điện có dấu như thế nào? - Có 3 cách nhiễm điện: cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng. Hiện tượng mà vật nhiễm điện theo mỗi cách tương ứng gọi là hiện tượng nhiễm điện do cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng. - Trong hiện tượng nhiễm điện do cọ xát, điện tích của hai vật cọ xát là bằng nhau về độ lớn nhưng trái dấu. Trong hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc, các vật tiếp xúc nhau nhiễm điện cùng dấu. Trong hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng, điện tích phân bố lại trên hai đầu của vật bằng nhau về độ lớn và trái dấu. - Làm thí nghiệm với các vỏ lon: Dán một loại giấy mềm và mỏng vào thân các vỏ lon nhằm kiểm tra sự nhiễm điện của các vỏ lon và dấu của điện tích. Nối vỏlon 1 với một cực của máy phát tĩnh điện. + TN1: Cho vỏ lon 2 trung hoà tiếp xúc với vỏ lon1. Quan sát hiện tượng xảy ra đối với các dải giấy. + TN2: Đặt vỏ lon 2 trung hoà vào khoảng giữa hai vỏ lon 1và vỏ lon 3 được nối với các cực của máy phát. Quan sát hiện tượng xảy ra đối với các dải giấy. Từ đó rút ra kết luận về dấu của điện tích xuất hiện trên các vật được nhiễm điện. - TN1: Hai dải giấy đẩy nhau.=> vỏ lon 2 nhiễm điện cùng dấu với vỏ lon 1. - TN2: Hai dải giấy 1 và 2 hút nhau;hai dải giấy 2 và 3 hút nhau.=> Điện tích xuất hiện trái dấu trên hai đầu của vỏ lon 2. b. Vấn đề 2: Định luật Culông - Hai vật có khối lượng bao giờ cũng tác dụng lên nhau một lực hấp dẫn. Lực này tỉ lệ với tích khối lượng của hai vật và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai vật đó. - Các điện tích điểm là những vật mang điện có kích thước rất nhỏ hầu như không tác dụng lực hấp dẫn lên nhau. Các điện tích này cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau. Dựa vào tương tác hút hoặc đẩy giữa hai điện tích mà ta có thể xác định được phương và chiều của các lực tương tác đó. Độ lớn của lực tương tác giữa các điện tích đứng yên có tuân theo quy luật nào không? Biểu thức toán học nào biểu thị quy luật đó? - Tìm hiểu, ghi nhận các sự kiện thực nghiệm và các kết quả đã được công bố về độ lớn của lực tương tác điện. Từ đó ta có thể xác định đầy đủ ý nghĩa của lực tương tác điện về phương, chiều, độ lớn - Năm1785, Culông dùng thực nghiệm bằng một cân xoắn, gồm hai quả cầu nhỏ bằng kim loại mang điện đóng vai trò của điện tích điểm. + Bằng cách giữ cho điện tích của hai quả cầu không đổi, đo sự phụ thuộc của lực tương tác vào khoảng cách giữa chúng, ông thấy rằng lực tương tác giữa hai điện tích có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích và có độ lớn tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. + Để biết độ lớn lực tương tác phụ thuộc vào điện tích như thế nào, ông giữ cố định khoảng cách và độ lớn một điện tích A, điện tích B còn lại thay đổi lệ vói một điện tích chọn làm mẫu. Ông thấy rằng, độ lớn của lực tương tác giữa A và B tỉ lệ với độ lớn điện tích B. Vì lực tương tác tuân theo định luật III Niutơn nên ông kết luận độ lớn của lực tương tác điện tỉ lệ với tích các độ lớn của hai điện tích. - Định luật Culông: Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên tỉ lệ thuận với tích các độ lớn của hai điện tích đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Phương của lực tương tác giữa hai điện tích điểm là đường thẳng nối hai điện tích điểm đó. Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, hai điện tích trái dấu thì hút nhau. Biểu thức: , dưới dạng véctơ: ; 12= - 21 2.5.1.2. Mục tiêu dạy học I. Kết quả học - Nêu được hai loại điện tích và tương tác giữa hai loại điện tích. - Nêu được ba hiện tượng nhiễm điện và đặc điểm của chúng. - Trình bày được khái niệm điện tích điểm và cấu tạo của cái điện nghiệm. - Phát biểu được định luật Culông, nêu được đặc điểm về phương chiều, độ lớn của lực tương tác tĩnh điện giữa các điện tích trong chân không. - Vận dụng được định luật Culông để giải bài tập. - Viết được biểu thức lực tương tác của các điện tích trong điện môi. - Biết cách tìm lực tổng hợp tác dụng lên một điện tích bằng phép cộng các véctơ lực. II. Trong quá trình học - Tham gia đề xuất giả thuyết về các cách làm nhiễm điện một vật và dấu của điện tích xuất hiện trên các vật thông qua hoạt động nhóm. - Tham gia đề xuất các dụng cụ thí nghiệm và các phương án thí nghiệm về sự nhiễm điện của các vật trên các dụng cụ đã có thông qua hoạt động cá nhân và hoạt động nhóm. - Quan sát thí nghiệm và nêu được kết quả thí nghiệm. - Tham gia đề xuất về các yếu tố phụ thuộc của độ lớn lực tương tác điện. - Biểu diễn lực tương tác giữa hai điện tích bằng các véctơ. - Dưới sự trợ giúp của GV, viết được biểu thức của định luật Culông dạng véctơ. III. Đề kiểm tra kết quả học tập (Câu 1, 2, 3, 4, 5 Phụ lục 2) 2.5.1.3. Chuẩn bị cho bài học Học sinh : - Phiếu học tập cá nhân, phiếu học tập nhóm bằng bản trong, bút viết - Các kiến thức cần ôn lại: + Hiện tượng nhiễm điện do cọ xát: dấu của điện tích xuất hiện trên các vật, độ lớn của điện tích xuất hiện trên hai vật. + Định luật III Niutơn, định luật vạn vật hấp dẫn, biểu thức của lực hấp dẫn. Giáo viên: - Bộ thí nghiệm về sự nhiễm điện của vật. - Máy chiếu projector, overhead - Các file tài liệu giới thiệu ứng dụng kỹ thuật. - Phiếu học tập số 1 (Phụ lục 3) 2.5.1.4. Tiến trình dạy học cụ thể Đặt vấn đề Để hiển thị chữ viết hoặc văn bản lên giấy người ta có thể sử dụng máy in laser hoặc máy photocopy. Các máy đó hoạt động dựa trên nguyên tắc nào? Trong các nhà máy, để chống ô nhiễm người ta sử dụng máy lọc bụi. Máy này hoạt động dựa trên nguyên tắc nào? Nói chung các máy đó đều hoạt động dựa trên sự nhiễm điện của các vật và quy luật về sự tương tác điện giữa chúng. Muốn vậy chúng ta cần có kiến thức điện tích và tìm hiểu quy luật về tương tác giữa các điện tích đó. Bài học hôm nay có thể giúp chúng ta giải quyết những vấn đề đó. ĐIỆN TÍCH. ĐỊNH LUẬT CULÔNG 1. Hai loại điện tích. Sự nhiễm điện của các vật HS tìm hiểu các thông tin về hai loại điện tích. Sau đó GV đặt ra các câu hỏi để kiểm tra lại các thông tin mà HS thu nhận được bằng các câu hỏi: O Hãy cho biết có những loại điện tích nào và chúng tương tác với nhau như thế nào? O Độ lớn điện tích của một vật mang điện có thể nhận một giá trị bất kì hay không? Tại sao? O Bằng cách nào đó ta làm cho một vật trung hoà trở nên tích điện, ta nói vật đó bị nhiễm điện. Có những cách nào để kiểm xem một vật có bị nhiễm điện hay không? HS: - Cho vật mang điện đặt gần các vật nhẹ vật mang điện sẽ hút các vật nhẹ đó. - Cho một bóng đèn nêon nhỏ tiếp xúc với vật nhiễm điện, kiểm tra sự sáng lên của bóng đèn. - Kiểm tra sự nhiễm điện của vật bằng cách cho vật bị nhiễm điện tương tác với các vật nhiễm điện khác. GV phân tích các câu trả lời của HS và giới thiệu về điện nghiệm. ◊ Ngoài ra, để phát hiện điện tích ở một vật người ta còn dùng một dụng cụ có tên là điện nghiệm. Điện nghiệm gồm một bình thuỷ tinh, nút cách điện, thanh kim loại có gắn hai lá kim loại. Khi vật mang điện chạm vào một đầu thanh kim loại của điện nghiệm thì hai lá kim điện nghiệm bị nhiễm điện cùng dấu sẽ xoè ra, thanh được tích điện càng lớn thì góc xoè càng lớn. Như vậy điện nghiệm hoạt động dựa trên tương tác giữa các vật mang điện cùng dấu. * Vấn đề 1: Sự nhiễm điện của các vật a. Định hướng mục tiêu ◊ Ta biết một trong những cách làm cho vật bị nhiễm điện là bằng cọ xát. Khi cho một thanh thuỷ tinh cọ xát vào lụa thì thanh thuỷ tinh nhiễm điện dương và lụa nhiễm điện âm; thanh nhựa cọ xát vào len dạ hoặc vải khô thì thanh nhựa nhiễm điện âm và vải khô hoặc len dạ nhiễm điện dương. Nếu ban đầu các vật chưa mang điện thì sau khi cọ xát hai vật, điện tích xuất hiện trên hai vật bằng nhau về độ lớn và trái dấu. ◊ Vậy vấn đề đặt ra là: Ngoài cách làm nhiễm điện do cọ xát, các vật còn có thể bị nhiễm điện bằng những cách nào? Điện tích xuất hiện trên các vật được nhiễm điện có dấu đối với nhau như thế nào? b. Định hướng hành động O Các em hãy đưa ra những dự đoán của mình bằng cách thảo luận trong nhóm. Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi 1 trong phiếu học tập cá nhân, sau đó thảo luận trong nhóm và ghi câu trả lời vào trong phiếu học tập của nhóm. Các em có thể trình bày bằng lời văn hoặc mô tả bằng hình vẽ. GV cho cả lớp tiến hành thảo luận, tổng kết lại bằng hai giả thuyết: - Dự đoán 1: Một vật chưa nhiễm điện cho tiếp xúc với một vật khác đã nhiễm điện thì vật đó cũng bị nhiễm điện. Hai vật tiếp xúc nhau mang điện cùng dấu. - Dự đoán 2: Một vật chưa nhiễm điện có thể bị nhiễm điện khi đặt gần một vật khác đã nhiễm điện. Điện tích phân bố trái dấu ở hai đầu của vật bị nhiễm điện. O Các dự đoán trên ta coi như những giả thuyết cần phải được kiểm tra. Muốn kiểm tra sự đúng đắn của các dự đoán trên thì ta phải làm thế nào? HS: Phải làm thí nghiệm. ◊ Muốn kiểm tra được các giả thuyết trên thì ta phải có các dụng cụ thí nghiệm sao cho vừa kiểm tra được sự nhiễm điện của các vật đồng thời còn phân biệt được dấu của các vật mang điện đối với nhau. O Trong các cách nêu trên thì có cách nào có thể cho ta phân biệt xem các vật nhiễm điện có dấu đối với nhau như thế nào hay không? HS: Kiểm tra sự nhiễm điện của vật bằng cách cho vật bị nhiễm điện tương tác với các vật mang điện khác. Các vật mang điện cùng dấu đẩy nhau, trái dấu hút nhau. O Nếu các vật mang điện có khối lượng lớn thì có thể quan sát được tương tác giữa chúng không? Làm thế nào để quan sát được tương tác đó? HS: Nếu các vật có khối lượng lớn thì khó quan sát được tương tác giữa chúng. Muốn quan sát được tương tác phải dùng các vật nhẹ và mỏng. Ví dụ: dùng các dải giấy mềm gắn vào các vật đó, hoặc các lá kim loại mỏng, nhẹ. Nếu HS không phát hiện được GV gợi ý: O Ta biết rằng trong cái điện nghiệm thì vật chỉ thị là hai lá kim loại, nhưng cách này không cho ta phân biệt được dấu của các vật mang điện đối với nhau. Ta làm thế nào để hai lá kim loại này trở thành vật chỉ thị mà có thể biết được dấu của điện tích trên hai vật đối với nhau? HS: Gắn hai lá kim loại vào hai vật, dựa vào tương tác hút hoặc đẩy giữa hai lá kim loại sẽ phân biệt được điện tích trên hai vật đó là cùng dấu hay trái dấu. ◊ Đúng vậy. Tuy nhiên nếu điện tích của các vật là nhỏ thì tương tác giữa các lá kim loại có thể không quan sát được. O Ta có thể sử dụng vật gì để thay thế hai lá kim loại đó? HS: Tương tác đó dễ dàng quan sát được nếu ta sử dụng các vật nhẹ có khả năng dẫn điện. Ví dụ một loại giấy mềm và mỏng, có thể thấm nước hoặc mồ hôi trở nên dẫn điện, gắn vào các vật nhiễm điện thì chúng có thể đẩy hoặc hút lẫn nhau. ◊ Như vậy, kiểm tra được sự nhiễm điện của các vật bằng cách cho vật được nhiễm điện tương tác với một vật mang điện có dấu xác định thì có thể phân biệt được dấu của các điện tích của các vật đối với nhau. O Muốn vậy, cần phải có những dụng cụ thí nghiệm nào? HS: - Cần một máy tạo ra điện tích có dấu xác định trên một vật. - Cần có các vật cần làm nhiễm điện. - Các vật chỉ thị là các dải giấy gắn vào các vật GV giới thiệu cho HS các dụng cụ: máy phát tĩnh điện có hai cực có dấu xác định, các vật dẫn bằng vỏ lon, các dải giấy gắn trên các vỏ lon. O Với các dụng cụ đó, hãy thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra hai giả thuyết về sự nhiễm điện của các vật? Nêu dự đoán kết quả? GV yêu cầu HS làm việc cá nhân với câu hỏi 2 trong phiếu học tập, sau đó thảo luận trong nhóm để thiết kế các phương án thí nghiệm kiểm tra. Sau đó các nhóm báo cáo kết quả và thảo luận trước lớp. GV chốt lại hai phương án thí nghiệm: - TN1: + Phương án: Nối vật 1 với một cực của máy phát, cho vật 2 tiếp xúc với vật 1 + Dự đoán kết quả: Hai dải giấy 1,2 đẩy nhau. - TN2: + Phương án: Đặt vỏ lon 2 trung hoà vào khoảng giữa hai vỏ lon 1và vỏ lon 3 được nối với các cực của máy phát. + Dự đoán: Hai dải giấy 1 và 2 hút nhau. Hai dải giấy 2 và 3 hút nhau. GV tiến hành thí nghiệm. Yêu cầu HS nêu kết quả thí nghiệm. Và kết luận về hai giả thuyết đã nêu. HS: - TN1: Hai dải giấy 1,2 đẩy nhau. Vật 2 bị nhiễm điện do tiếp xúc. Hai vật tiếp xúc mang điện cùng dấu. Giả thuyết 1 đúng. -TN 2: Hai dải giấy 1,2 hút nhau; hai dải giấy 2,3 hút nhau. Vật 2 bị nhiễm điện do đặt gần vật 1 nhiễm điện. Điện tích phân bố trái dấu trên vật bị nhiễm điện. GV thông báo cách vật bị nhiễm điện ở thí nghiệm 1 là nhiễm điện do tiếp xúc. Ở thí nghiệm 2 vật bị nhiễm điện do hưởng ứng. ◊ Như vậy ngoài cách nhiễm điện do cọ xát, vật còn có thể bị nhiễm điện do tiếp xúc và nhiễm điện do hưởng ứng. Hiện tượng vật bị nhiễm điện bằng các cách đó gọi tương ứng là các hiện tượng vật bị nhiễm điện do cọ xát, tiếp xúc và hưởng ứng. ◊ Trong hiện tượng vật bị nhiễm điện do hưởng ứng, ban đầu vật đang trung hoà về điện, nghĩa là tổng số điện tích dương và tổng số điện tích âm bằng nhau về giá trị tuyệt đối. Sau khi bị nhiễm điện, các điện tích trái dấu này phân bố lại ở hai đầu của vật. Vì không có điện tích truyền đến từ vật khác nên ta có thể kết luận điện tích ở hai đầu của vật nhiễm điện do hưởng ứng bằng nhau về độ lớn và trái dấu. * Vấn đề 2: Định luật Culông 2. Định luật Culông a. Định hướng mục tiêu ◊ Ta biết rằng hai vật có khối lượng bất kì bao giờ cũng tác dụng lên nhau một lực hấp dẫn. Lực này tỉ lệ với tích khối lượng của hai vật và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Xét các vật mang điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng, gọi là các điện tích điểm. Chúng hầu như không tác dụng lực hấp dẫn lên nhau. Lực tương tác giữa các điện tích phụ thuộc vào dấu của các điện tích đó. GV yêu cầu HS làm việc cá nhân với câu hỏi 3a và 3b trong phiếu học tập, gọi hai HS lên bảng thực hiện. Thống nhất các kí hiệu 12 và 21 để biểu diễn lực tác dụng lên mỗi điện tích. Sau đó yêu cầu các HS khác nhận xét và sửa chữa những sai sót nếu có của học sinh, đặc biệt tương quan độ lớn của các lực. ◊ Lực là đại lượng véctơ, véctơ này được xác định khi biết được điểm đặt, phương, chiều và độ lớn. Dựa vào tương tác hút hoặc đẩy giữa các điện tích ta có thể xác định được phương và chiều của lực. Vậy vấn đề đặt ra là: “Độ lớn của lực tương tác giữa các điện tích đứng yên có tuân theo quy luật nào không? Biểu thức toán học nào biểu thị quy luật đó?” HS: ( Không trả lời được) b. Định hướng hành động O Em hãy thử dự đoán xem độ lớn của lực tương tác giữa các điện tích đứng yên phụ thuộc vào những yếu tố nào? HS: ( liên tưởng đến các thí nghiệm về tương tác giữa các vật mang điện ở phần trước có thể đưa ra các dự đoán) - phụ thuộc vào khoảng cách - phụ thuộc vào độ lớn của các điện tích. ◊ Vì điều kiện thí nghiệm không cho phép, chúng ta sẽ tìm hiểu và ghi nhận các sự kiện