MỤC LỤC
Trang phụbìa
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các chữviết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồthị
MỞ ĐẦU . 1
Chương 1: CƠSỞLÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀTÀI
1.1 Cấu trúc và nhiệm vụcủa quá trình dạy học . 5
1.2 Bản chất của học và chức năng của dạy . 7
1.3 Phát huy tính tích cực, tựchủvà bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS. 9
1.4 PPTN trong nghiên cứu khoa học và trong nghiên cứu vật lý . 17
1.5 Sửdụng PPTN trong dạy học vật lý. 20
1.6 Thiết kếphương án dạy học . 27
1.7 Thực tiễn dạy học chương “Cảm ứng điện từ” ởmột sốtrường
THPT thành phốHồChí Minh. 32
Chương 2: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐKIẾN
THỨC THUỘC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” LỚP
11 THPT THEO CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHƯƠNG PHÁP
THỰC NGHIỆM NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC,
TỰCHỦ, BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA
HỌC SINH
2.1 Đặc điểm của chương “Cảm ứng điện từ” . 36
2.1.1 Đặc điểm chung của chương “Cảm ứng điện từ”. 36
2.1.2 Phân phối chương trình chương “Cảm ứng điện từ” ởlớp 11 THPT. 37
2.1.3 Đặc điểm phương pháp dạy học . 37
2.2 Cấu trúc logic nội dung các kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” . 38
2.2.1 Vịtrí chương “Cảm ứng điện từ” trong chương trình vật lý phổthông .38
2.2.2 Sơ đồlogic trình bày các kiến thức trong chương “Cảm ứng điện từ” .39
2.2.3 Sơ đồphát triển mạch kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”. 41
2.3 Mục tiêu cần đạt được khi dạy chương “Cảm ứng điện từ.”. 42
2.4 Thiết kếphương án dạy học các bài học cụthể. 44
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯPHẠM
3.1 Mục đích và nhiệm vụcủa TNSP. 104
3.2 Đối tượng TNSP . 104
3.3 Phương pháp TNSP . 104
3.4 Thời điểm TNSP. 105
3.5 Phân tích và đánh giá kết quảTNSP . 105
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ . 136
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 139
PHỤLỤC
154 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 6092 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương Cảm ứng điện từ vật lí 11 theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm nhằm phát huy tính tích cực, tự chủ, bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
àm:
- Để nam châm ở các vị trí khác nhau
* Mỗi cá nhân tự suy luận logic. Từ
trường có thể sinh ra dòng điện.
* HS nêu phương án của mình.
* Các nhóm HS tiến hành thí nghiệm
theo nhóm như gợi ý của GV.
55
xung quanh cuộn dây.
- Cho nam châm chuyển động so với
cuộn dây theo các cách khác nhau.
* Hướng dẫn HS thảo luận:
- Từ trường có thể tạo ra dòng điện
được không? Trong điều kiện nào? Vấn
đề gì cần nghiên cứu tiếp.
* Sau khi các nhóm tiến hành thí
nghiệm, mổi nhóm cử đại diện trình
bày kết quả trước lớp: Câu trả lời mong
đợi ở HS (giả thuyết1) từ trường không
tạo ra được dòng điện. Một số trường
hợp từ trường có thể sinh ra dòng điện.
Cần nghiên cứu trong điều kiện nào thì
từ trường mới sinh ra dòng điện.
Hoạt động 2: Nghiên cứu trong điều kiện nào thì từ trường sinh ra dòng điện?
* Yêu cầu HS đưa ra nhận xét ban đầu
(mang tính chất dự đoán).
* Yêu cầu HS tiếp tục làm thí nghiệm
để tìm xem có trường hợp nào nam
châm chuyển động so với ống dây
nhưng dòng điện không xuất hiện?
* Yêu cầu HS tiếp tục làm thí nghiệm
để tìm xem có trường hợp nào không
có chuyển động của nam châm so với
cuộn dây mà vẫn có dòng điện xuất
hiện?
*Gợi ý: Thay nam châm vĩnh vữu bằng
nam châm điện và bố trí như hình 2.
- Điều gì xảy ra khi bật hoặc tắt công
tắc của nam châm điện?
- Vậy dự đoán: nguyên nhân xuất hiện
dòng điện trong cuộn dây là do sự
chuyển động tương đối của nam châm
so với cuộn dây là chưa tổng quát. Cần
* Dự đoán của HS: (giả thuyết 2) dòng
điện xuất hiện trong cuộn dây khi nam
châm chuyển động tương đối so với
cuộn dây.
* Các nhóm tiến hành thí nghiệm để
tìm câu trả lời bên.
* Kết quả mong đợi: Khi nam châm
quay xung quanh một trục trùng với
trục của cuộn dây thì không có dòng
điện xuất hiện
K
E
* HS bố trí dụng cụ như hình trên, và
tiến hành thí nghiệm.
* Kết quả: Khi bật hoặc tắt công tắc
56
xây dựng giả thuyết mới. của nam châm điện thì trong cuộn dây
cũng xuất hiện dòng điện.
Hoạt động 3: Xây dựng giả thuyết mới dựa trên mô hình đường cảm ứng từ
xuyên qua cuộn dây trong các trường hợp trên.
* Yêu cầu HS phân tích chi tiết lại
những trường hợp làm xuất hiện dòng
điện trong ống dây xem từ trường của
nam châm có biến đổi gì so với ống
dây.
* Gợi ý: Có thể biểu diễn từ trường
bằng mô hình gì?
* Hãy sử dụng mô hình đó để tìm hiểu
những biến đổi của từ trường? (Số
đường sức từ xuyên qua tiết diện S của
cuộn dây thay đổi như thế nào?)
* Hãy đưa ra giả thuyết mới về điều
kiện xuất hiện dòng điện trong ống
dây?
* Làm việc theo nhóm tìm câu trả lời:
* Có thể biểu diễn từ trường bằng mô
hình đường sức từ.
* Trong những thí nghiệm trên khi số
đường sức từ xuyên quaống dây biến
dổi thì trong ống dây xuất hiện dòng
điện.
* Thảo luận nhóm đưa ra giả thuyết 3:
Dòng điện trong ống dây xuất hiện khi
có sự thay đổi số đường sức từ xuyên
qua tiết diện S của ống dây
Hoạt động 4: Phát biểu khái niệm “từ thông”
* Thông báo: Cần một khái niệm để
diễn tả số đường sức từ xuyên qua
một diện tích nào đó.
* Yêu cầu HS đọc SGK, mục 2 để tìm
ra khái niệm mới theo:
- Định nghĩa khái niệm:
- Giải thích các đại lượng.
* Làm việc cá nhân: đọc SGK.
* Khái niệm từ thông (cảm ứng từ
thông): Là đại lượng được định nghĩa
theo công thức: B.S.cos (2.1)
57
- Đơn vị các đại lượng trong hệ SI.
- Ý nghĩa vật lý của khái niệm.
* X¸c nhËn ý kiÕn ®óng. §Ò nghÞ HS
ghi nhËn.
Trong đó:
B: cảm ứng từ của từ trường đều (T)
S: diện tích của mặt phẳng đặt trong từ
trường đều (m2 )
: góc hợp bởi Br và pháp vector nr của
S (rad)
: từ thông qua diện tích S (wb)
* Ghi nhận hoặc đánh dấu ở SGK
1. Từ thông:
* Từ thông qua diện tích S là đại lượng vật lý được xác định bằng công thức
cosBS (2.1).
* Khi 1 trong 3 yếu tố: B hoặc S hoặc thay đổi thì thay đổi.
Họat động 5: Hình thành các khái niệm : dòng điện cảm ứng, suất điện động
cảm ứng, hiện tượng cảm ứng từ.
* Dựa trên khái niệm từ thông hãy phát
biểu lại giả thuyết thứ 3.
* Cần kiểm tra giả thuyết 3.
* Gợi ý: dựa vào công thức (2.1) suy ra
những cách biến đổi từ thông?
* Thực hiện thí nghiệm theo những
cách biến đổi từ thông xem có xuất
hiện dòng điện trong ống dây không.
* GV tiến hành thí nghiệm biểu diễn
theo đề xuất của HS để kiểm tra giả
thuyết 3 trong 3 trường hợp.
* Kết luận về tính đúng đắn của giả
thuyết 3.
* Làm việc cá nhân
Khi từ thông qua ống dây biến đổi thì
trong dây xuất hiện dòng điện.
* Làm việc cá nhân
Những cách biến đổi từ thông:
- Biến đổi B: đưa NC lại gần hoặc ra xa
ống dây, thay đổi I của NC điện.
- Biến đổi S: bóp bẹp hoặc kéo căng
ống dây.
- Biến đổi : cho ống dây quay quanh
một trục của NC.
58
* Thông báo: dòng điện xuất hiện trong
những trường hợp trên gọi là dòng điện
cảm ứng.
* Yêu cầu HS đọc SGK mục 3a để phát
biểu chính xác định nghĩa dòng điện
cảm ứng.
* Thông báo: Trong mạnh điện kín có
dòng điện thì trong mạch phải tồn tại
suất điện động. Suất điện động sinh ra
trong ống dây ở các trường hợp trên là
suất điện động cảm ứng.
* Yêu cầu HS đọc SGK mục 3b để
định nghĩa khái niệm suất điện động
cảm ứng?
* Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?
* Xác nhận ý kiến đúng. Đề nghị HS
ghi nhận.
* Làm việc cá nhân: đọc SGK, phát
biểu định nghĩa dòng điện cảm ứng
trước lớp.
* Làm việc cá nhân: đọc SGK phát
biểu định nghĩa suất điện động cảm
ứng.
* Làm việc cá nhân: Phát biểu trước
lớp.
* Ghi nhận hoặc đánh dấu ở SGK.
2. Hiện tượng cảm ứng điện từ:
Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong
mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện suất điện động
cảm ứng được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
Hoạt động 6: Tổng kết bài học ( hÕt tiÕt 58 ).
* Đề nghị HS trả lời các câu hỏi:
+ Khi đóng hay mở ngắt điện trong thí nghiệm thì kim điện kế có lệch khỏi
vạch 0 không? Giải thích.
+ Từ thông qua diện tích S bằng số đường sức từ qua diện tích đó. Nói thế
đúng hay sai?
* Giao nhiệm vụ về nhà:
59
Ôn lại các kiến thức:
- Chiều dòng điện.
- Hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Quy tắc nắm bàn tay phải.
- Quy tắc kim đồng hồ.
TiÕt 59
b) Đơn vị kiến thức 2: chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Lenz
Hoạt động 1: Phát biểu vấn đề nghiên cứu.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
* Khi từ thông qua diện tích S giới hạn
bởi một mạch điện kín biến thiên thì
trong mạch xuất hiện dòng điện cảm
ứng.
* Khi nói đến dòng điện ta cần quan
tâm đến những đại lượng nào?
* Vậy cần nghiên cứu tiếp vấn đề gì?
* GV kết luận: trước hết, chúng ta sẽ
nghiên cứu chiều của dòng điện cảm
ứng. Vấn đề cường độ dòng điện cảm
ứng sẽ nghiên cứu sau.
* HS làm việc cá nhân:
* Câu trả lời mong đợi:
- Cường độ dòng điện, chiều dòng điện.
- Cần tìm cường độ dòng điện cảm
ứng, chiều dòng điện cảm ứng.
Hoạt động 2: Xây dựng giả thuyết.
* Dòng điện cảm ứng có chiều như thế
nào?
* Gợi ý: sự xuất hiện của dòng điện
cảm ứng gắn với sự thay đổi của đại
lượng nào?
- Chiều dòng điện cảm ứng có thể phụ
thuộc vào đại lượng nào? Phụ thuộc
* Có thể HS chưa tìm được câu trả lời
cho vấn đề này.
* Làm việc cá nhân:
* Có thể HS sẽ đưa ra những câu trả
lời:
- Chiều của dòng điện cảm ứng phụ
thuộc vào chiều của Br
60
như thế nào vào đại lượng đó? - Chiều của dòng điện cảm ứng phụ
thuộc vào sự biến thiên từ thông
Hoạt động 3: Tìm phương án kiểm tra và tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả
thuyết trên.
* Để ghi nhận chiều dòng điện trong
ống dây, trước hết cần nối 2 cực của
nguồn điện 1 chiều với ống dây ghi
lại loại đèn sáng (màu xanh hay đỏ).
Vẽ ra chiều dòng điện trong ống dây
trường hợp này. Đảo cực nguồn điện.
Thao tác lại các bước trên.
* Yêu cầu các nhóm đề xuất phương án
xác định sự phụ thuộc của dòng điện
cảm ứng vào chiều của ngB
r
.
* Trường hợp HS lúng túng chưa đưa
ra được phương án thí nghiệm thì GV
gợi ý:
- Những thí nghiệm nào xuất hiện dòng
điện cảm ứng? Cần ghi nhận lại điều gì
từ những thí nghiệm đó?
* Hoạt động nhóm theo hướng dẫn của
GV
* Kết quả mong đợi:
- Các nhóm phải ghi lại được chiều
dòng điện trong ống dây tương ứng với
mỗi loại đèn màu sáng.
* HS thảo luận nhóm đưa ra phương án
* Kết quả mong đợi:
Tiến hành lần lượt các thí nghiệm:
TN1:
N
S
đưa
cực nam của nam
châm lại gần ống
dây.
Vẽ ngB
r
của nam
châm, quan sát
loại đèn màu
sáng biểu diễn
chiều của dòng
điện cảm ứng.
TN2:
S
N
đưa cực bắc của
nam châm lại gần
ống dây
Vẽ ngB
r
của nam
châm, quan sát
loại đèn màu
sáng, biểu diễn
chiều của dòng
điện cảm ứng
61
* Từ những kết quả thí nghiệm, hãy rút
ra kết luận về sự phụ thuộc chiều của
TN3:
N
S
đưa cực nam của
nam châm ra xa
ống dây.
Vẽ ngB
r
của nam
châm, quan sát
loại đèn sáng.
Biểu diễn chiều
của dòng điện
cảm ứng
TN4:
S
N
đưa cực bắc của
nam châm ra xa
ống dây.
Vẽ ngB
r
của nam
châm, quan sát
loại đèn màu
sáng biểu diễn
chiều của dòng
điện cảm ứng.
TN5:
K
E
cB
r
B
r
Đóng khóa K của
NC điện.
Vận dụng quy tắc
nắm tay phải xác
định ngB
r
của nam
châm điện.
Quan sát loại đèn
sáng. Biểu diễn
chiều của dòng
điện cảm ứng
trong ống dây
TN6:
K
E
cB
r
B
r
Vẽ chiều của
dòng điện.
Ngắt khóa K của
nam châm điện.
Quan sát loại đèn
sáng. Biểu diễn
chiều của dòng
điện cảm ứng
trong ống dây
HS sẽ lúng túng
*Làm việc nhóm: vẽ chiều của Bc trong
62
dòng điện cảm ứng với chiều của ngB
r
.
*Gợi ý: hãy tìm chiều của cB
r
do dòng
điện cảm ứng sinh ra trong các trường
hợp trên. Nhận xét gì về chiều của cB
r
và ngB
r
.
- Khi đưa nam châm lại gần hoặc đóng
khóa K của nam châm thì ngB
r
có thay
đổi gì không? Từ thông qua tiết diện
của ống dây thay đổi như thế nào?
- Khi đưa nam châm ra xa hoặc ngắt
khóa K của nam châm điện thì ngB
r
có
thay đổi gì không? Từ thông qua tiết
diện của ống dây thay đổi như thế nào?
* Yêu cầu HS đưa ra kết luận chung
nhất.
các trường hợp thí nghiệm. Rút ra kết
luận:
- Khi đưa nam châm lại gần hoặc đóng
khóa K của nam châm điện thì cB
r
ngB
r
- Khi đưa nam châm ra xa hoặc ngắt
khóa K của nam châm điện thì cB
r
ngB
r
ngB
r
tăng qua tiết diện S của dây
tăng.
ngB
r
giảm qua tiết diện S của dây
giảm.
- Khi tăng thì dòng điện cảm ứng có
chiều sao cho cB
r
do nó sinh ra ngược
với ngB
r
- Khi giảm thì dòng điện cảm ứng
có chiều sao cho cB
r
do nó sinh ra cùng
chiều với ngB
r
Hoạt động 4: Đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết và rút ra kết luận
chung nhất.
63
* Yêu cầu HS đưa ra kết luận tổng
quát hơn.
* X¸c nhËn ý kiÕn ®óng. §Ò nghÞ HS
ghi nhËn.
*Định luật: Dòng điện cảm ứng có chiều
sao cho từ trường do nó sinh ra có tác
dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó.
* Ghi nhận hoặc đánh dấu ở SGK
3. Chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Len-xơ:
Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng
chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.
Hoạt động 5: Vận dụng kết luận trên để xác định chiều của dòng điện cảm ứng
trong một số trường hợp.
* Phát bìa cứng trên đó có dán phiếu
học tập theo nhóm(số 2) cho các nhóm.
* GV nhận xét kết quả của HS.
*Làm việc theo nhóm sau đó trình bày
kết quả trước lớp.
c) Đơn vị kiến thức 3: Xây dựng định luật Faraday về cảm ứng điện từ
Hình thức tổ chức dạy học: GV hướng dẫn cả lớp tham gia xây dựng kiến
thức.
* Đặt vấn đề: Ở những bài trước chúng
ta nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện
từ chủ yếu về mặt định tính. Có thể tính
cường độ dòng điện cảm ứng được
không?
* Sự xuất hiện dòng điện cảm ứng
trong mạch điện kín tương đương với
sự tồn tại một nguồn điện trong mạch
đó. Suất điện động của nguồn này gọi
là suất điện động cảm ứng.
* Vậy suất điện động cảm ứng là gì?
* Có thể diễn đạt câu trả lời bằng các
64
* Xác nhận ý kiến đúng. Kết luận.
cách khác nhau.
* Ghi nhận.
4. Suất điện động cảm ứng.
a. Định nghĩa: Suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện
kín gọi là suất điện động cảm ứng.
* Độ lớn của suất điện động cảm ứng
có phụ thuộc vào sự biến thiên từ thông
không? Nếu có thì phụ thuộc thế nào?
* Để kiểm tra dự đoán chúng ta lặp lại
các thí nghiệm đã làm nhưng quan tâm
tới sự phụ thuộc cường độ dòng điện
cảm ứng vào sự biến thiên từ thông.
* Làm thí nghiệm minh họa.
* Đề nghị HS đưa ra kết luận cho hai
câu trả lời và thông báo kết luận đó đã
được Faraday tìm ra từ năm 1831.
* Dựa vào kết quả thí nghiệm đã làm
đưa ra dự đoán:
- Có hoặc không.
- Từ thông thay đổi “càng nhiều” thì
suất điện động càng lớn.
* Quan sát thí nghiệm để kiểm tra dự
đoán.
* Kết luận: Độ lớn của suất điện động
cảm ứng trong mạch điện kín tỷ lệ với
tốc độ biến thiến của từ thông qua
mạch.
* Ghi bài hoặc đánh dấu ở SGK.
b. Định luật Faraday về cảm ứng điện từ.
Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỷ lệ với tốc độ biến
thiên của từ thông qua mạch.
* Hỏi: Có thể mô tả mối liên hệ giữa độ
lớn suất điện động cảm ứng với độ biến
thiên từ thông bằng một biểu thức toán
học nào?
* Hướng dẫn HS xây dựng lập luận.
* Làm việc cá nhân, diễn tả định luật
Faraday về hiện tượng cảm ứng điện từ
bằng biểu thức toán học, qua các lập
luận:
- Ở thời điểm 1t từ thông qua mạch kín
là 1 .
65
* Thông báo:
+ Trong hệ SI, hệ số tỷ lệ k = 1.
+ Kể đến chiều của suất điện động
cảm ứng thì: ce t
.
+ Nếu mạch điện là một khung dây N
vòng thì tương đương một bộ nguồn
gồm N cái có suất điện động bằng nhau
mắc nối tiếp nên ce N t
.
* Kết luận.
- Ở thời điểm 2t từ thông qua mạch kín
là 2 .
- Sau khoảng thời gian 2 1t t t từ
thông biến thiên 1 lượng 2 1 .
- Tỷ số
t
cho biết lượng từ thông
biến thiên trong một đơn vị thời gian,
suy ra
t
là tốc độ biến thiên từ
thông.
- Do đó | | | |ce k t
* Ghi nhận.
c. Công thức tính suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín
ce N t
(2.2)
Hoạt động 2: Vận dụng định luật Faraday xác định suất điện động cảm ứng
trong mạch kín trong một số trường hợp.
* Phát cho mỗi nhóm 1 bảng bìa cứng
lớn (60cm x 80cm) có dán sẵn phiếu
* Các nhóm HS hoạt động theo mỗi
yêu cầu của GV.
66
học tập nhóm (số 3).
* Yêu cầu mỗi nhóm thảo luận để tìm
độ lớn suất điện động trong các trường
hợp đã nêu trong phiếu học tập.
Gọi 1 HS bất kỳ trong 1 nhóm giải
thích cách làm của nhóm.
* Nhận xét về cách giải của các nhóm.
*Mỗi nhóm ghi bảng kết quả của nhóm
mình lên bảng lớn.
*Trình bày phương pháp giải của
nhóm.
Hoạt động 3: Tổng kết 2 đơn vị kiến thức (2) và (3).
* Giao nhiệm vụ về nhà: Ôn tập các kiến thức:
- Thuyết electron cổ điển.
- Quy tắc bàn tay trái.
- Lực Lo-ren-xơ.
- Hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Định luật Len-xơ.
2.4.2 Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động
2.4.2.1 Mục tiêu của bài học [1], [2], [17], [18]
a) Về kiến thức
- Trong khi học:
+ Trình bày dự đoán hiện tượng xảy ra khi một đoạn dây dẫn chuyển động
trong từ trường.
+ Trình bày được phương án kiểm tra dự đoán.
+ Nêu được cách xác định đầu nào là cực dương, đầu nào là cực âm trong một
đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường (quy tắc bàn tay phải).
+ Thiết lập được biểu thức xác định suất điện động cảm ứng trong đoạn dây
dẫn chuyển động trong từ trường.
+ Nêu được ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ trong đoạn dây dẫn
chuyển động là máy phát điện: cấu tạo và nguyên tắc hoạt động.
- Sau khi học:
67
+ Trình bày được thí nghiệm về hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng
ở một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.
+ Nêu được công thức xác định suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn
chuyển động trong từ trường.
+ Nêu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện.
b) Về kỹ năng
+ Vận dụng được quy tắc bàn tay phải xác định chiều từ cực âm sang cực
dương của suất điện động trong đoạn dây.
+ Vận dụng được công thức xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng trong
đoạn dây trong một số trường hợp.
c) Về thái độ, tình cảm
+ Thái độ hợp tác với bạn, với GV khi làm việc nhóm.
+ Rèn luyện tính tích cực, thái độ trung thực khi làm việc.
+ Rèn luyện thái độ khách quan, trung thực, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính
xác, tinh thần hợp tác khi tiến hành thí nghiệm, xử lí các kết quả thí nghiệm.
2.4.2.2 Sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức
a) Đơn vị kiến thức 1: Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn
chuyển động
68
Giả thuyết 2: Đoạn dây dẫn
MN chuyển động cắt các đường
sức từ thì trong đoạn dây xuất
hiện suất điện động cảm ứng.
Nếu đoạn dây MN chuyển động
song song với các đường sức từ
( v B
rr
P ). thì không xuất hiện suất
điện động trong đoạn dây.
Hệ quả 2: Nếu nối hai đầu dây
dẫn (chuyển động cắt các
đường sức từ) với 1 điện kế
(hoặc bóng đèn) thì kim điện kế
lệch khỏi vạch số 0 (bóng đèn
sẽ sáng).
Kết luận: Đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ đóng vai trò như một nguồn điện: trong đoạn dây dẫn xuất hiện suất
điện động.
Cách tạo ra dòng điện?
Vấn đề: một khung (đoạn) dây dẫn
chuyển động trong từ trường có thể đóng
vai trò như một nguồn điện được
không?
Giả thuyết 1: Đoạn dây dẫn
MN chuyển động trong từ
trường sẽ trở thành một nguồn
điện: trong đoạn dây xuất hiện
suất điện động.
Hệ quả 1: - Nếu nối hai đầu
dây dẫn với một điện kế thì
kim điện kế lệch khỏi vạch số
không.
- Nếu nối hai đầu dây dẫn với
một bóng đèn thì bóng đèn sẽ
sáng.
Thí nghiệm kiểm tra hệ quả 1: cho khung dây
MNPQ chuyển động trong từ trường trong các
trường hợp:
- khung dây chuyển động cắt các đường sức từ.
- khung dây chuyển động song song với các
đường sức từ
M M
Thí nghiệm kiểm tra hệ quả 2: cho khung dây
MNPQ chuyển động cắt các đường sức từ
M
Khẳng định
Thí nghiệm nêu vấn đề: Dùng một máy
phát điện quay tay để tạo ra dòng điện.
Phân tích hiện tương.
kết quả: không cần pin vẫn có thể
tạo ra dòng điện
69
Suy
luận
Vấn đề: Làm thế nào để xác định được
đầu nào của đoạn dây là cực dương, đầu
nào là cực âm?
Quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải
hứng các đường sức từ, ngón tay cái
choãi ra 900 hướng theo chiều chuyển
động của đoạn dây, khi đó đoạn dây
đóng vai trò như một nguồn điện, chiều
từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ
cực âm sang dương của nguồn điện đó.
GV thông báo
Vấn đề: Độ lớn suất điện động cảm ứng trong
đoạn dây được xác định như thế nào?
Giả thuyết 1: Dựa vào biểu thức tính suất điện
động cảm ứng ce t
.
: từ thông được
quét bởi đoạn dây
trong thời gian t .
Giả thuyết 2: ce Blv
BS B(lv t )
Nếu v B rr
·v, B rr
ce Blv sin
b) Đơn vị kiến thức 2: Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ trong các đoạn dây dẫn chuyển động: Máy phát điện
Cấu tạo:
- Một khung dây quay trong từ
trường của một nam châm.
- Hai đầu khung dây nối với hai
vòng đồng.
- Hai vòng đồng tiếp xúc với hai
chổi quét.
- Mỗi chỗi quét là một cực của
máy phát điện.
Nguyên tắc hoạt động:
- Ứng dụng sự xuất hiện dòng
điện cảm ứng khi các cạnh
của khung dây quay cắt các
đường sức từ.
- Khi khung dây quay một
vòng thì dòng điện đổi chiều
một lần dòng điện một
chiều.
Máy phát điện xoay chiều: Máy phát điện một chiều:
Cấu tạo:
- Một khung dây quay trong từ
trường của một nam châm.
- Hai đầu khung dây nối với hai
vành bán khuyên.
- Hai bán khuyên tiếp xúc với hai
chổi quét.
- Mỗi chỗi quét là một cực của
máy phát điện.
Nguyên tắc hoạt động:
- Ứng dụng sự xuất hiện
dòng điện cảm ứng khi các
cạnh của khung dây quay
cắt các đường sức từ.
- Nhờ hai vành bán khuyên
nên dòng điện đưa ra mạch
ngoài có chiều không đổi.
Máy phát điện
70
2.4.2.3 Xác định các phương tiện, đồ dùng dạy học cần thiết
Từ mục tiêu và sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức trên, cần những phương
tiện dạy học sau:
a) Thiết bị thí nghiệm
- Một nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh
- Một khung dây có ba cạnh, trong đó có một cạnh được nối với điện kế nhạy
(hoặc hai bóng đèn led khác màu mắc song song ngược chiều). Hai cạnh còn lại có
thể tiếp xúc điện với một đoạn dây dẫn cứng (có thể trượt trên nó)
2 1
D
C B
A M
N
Khung ABMN:
(1): Hai bóng đèn led đỏ, xanh mắc song
song ngược chiều.
(2): Đoạn dây dẫn cứng CD có thể trượt
trên hai thanh ray AM, BN (là hai cạnh
của khung ABMN)
b) Các phương tiện khác hỗ trợ dạy học
Bộ thí nghiệm khảo sát hiện tượng xuất hiện suất điện động trong đoạn dây
dẫn chuyển động cắt các đường sức từ là một bộ thí nghiệm khó thực hiện. Có thể
đề xuất phương án khác như sau:
Chuẩn bị mô hình thí nghiệm ảo hoặc đoạn phim về thí nghiệm này, dạy học
với sự hỗ trợ của máy tính để trình chiếu.
2.4.2.4 Những chuẩn bị về phương tiện, đồ dùng dạy học cần thiết của
GV, HS
a) GV
- Chuẩn bị những thiết bị thí nghiệm hoặc đoạn phim về thí nghiệm như đã
trình bày ở trên.
- Chuẩn bị đầy đủ phiếu học tập cá nhân và phiếu học tập theo nhóm cho HS.
Phiếu học tập cá nhân (phiếu số 1)
I. Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.
1. Mô tả thí nghiệm:..............................................................................................
2. Kết luận: ...........................................................................................................
71
II. Cách xác định các cực của đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ
(quy tắc bàn tay phải)
................................................................................................................................
III. Máy phát điện.
Máy phát điện xoay chiều Máy phát điện một chiều
Cấu tạo: Cấu tạo:
Nguyên tắc hoạt động: Nguyên tắc hoạt động:
Phiếu học tập theo nhóm (phiếu số 2)
Câu 1: Một thanh dẫn điện MN chuyển động dọc theo đường sức từ của từ
trường đều thì suất điện động trong thanh bằng bao nhiêu?
B
rvr
M
N
Câu 2: Hai thanh dây dẫn song song nằm trong mặt phẳng ngang, cách nhau
khoảng l = 50 cm. Hai đầu của hai thanh dẫn được được nối với một nguồn điện
e=1,5V. Thanh dẫn MN được đặt vuông góc với hai thanh dẫn nói trên và có thể
chuyển động không ma sát trên chúng. Hệ thống được đặt trong từ trường đều B =
0,8T vuông góc với mặt phẳng hai thanh dẫn.Tính tốc độ tối đa mà thanh MN có thể
đạt được [11].
B
v F
b) HS
- Ôn lại kiến thức đã học về hiện tượng cảm ứng điện từ.
2.4.2.5 Các câu hỏi cơ bản và kết luận tương ứng với từng đơn vị kiến
thức cần dạy
Câu 1: Hiện tượng gì xảy ra khi đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường?
Kết luận:
72
Khi đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ thì trong đoạn dây đó
xuất hiện suất điện động cảm ứng.
Khi đoạn dây dẫn chuyển động song song với các đường sức từ thì trong đoạn
dây dẫn không suất hiện suất điện động cảm ứng.
Câu 2: Làm thế nào để xác định các cực của đoạn dây dẫn chuyển động cắt
các đường sức từ?
Kết luận:
Quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón cái choãi
ra 900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai
trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang
cực dương của nguồn điện đó.
Câu 3: Suất điện động cảm ứng trong đoạn dây chuyển động cắt các đường
sức từ phụ thuộc vào những yếu tố nào? Tính suất điện động cảm ứng trong đoạn
dây chuyển động cắt các đường sức bằng công thức nào?
Kết luận:
ce t
: từ thông được quét bởi đoạn dây trong thời gian t
B.(l.v. t).cos
l là chiều dài đoạn dây dẫn
v là vận tốc đoạn dây
B,n (n là vector pháp tuyến của mặt phẳng chứa diện tích được quét bởi
đoạn dây)
c
c
cos sin ( (B, v))
Blv. t.sin
Blv. t.sine
t t
e Blvsin
Dấu “-” thể hiện định luật Lenz
73
Câu 4: Kể 1 ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ trong đoạn dây dẫn
chuyển động cắt các đường sức từ?
Kết luận:
Máy phát điện là một trong những ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ
trong đó các đoạn dây chuyển động cắt các đường sức từ.
Câu 5: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện một chiều, máy
phát điện xoay chiều.
Kết luận:
Cấu tạo:
Máy phát điện xoay chiều Máy phát điện 1 chiều
Một khung dây đặt trong từ trường
của 1 nam châm.
Hai đầu dây nối với hai vòng đồng
Hai vòng đồng tiếp xúc với hai chổi
quét
Một khung dây đặt trong từ trường của 1
nam châm.
Hai đầu dây nối với hai bán khuyên
bằng đồng.
Hai bán khuyên đồng tiếp xúc với hai
chổi quét.
Nguyên tắc hoạt động:
Khi khung dây quay có hai cạnh của khung cắt các đường sức từ trong các
đoạn dây đó xuất hiện suất điện động cảm ứng.
Nhờ hai vòng đồng nên dòng điệ
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- LVVLPPDH031.pdf