Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế bài giảng vật lý 11 nâng cao
TRần thuý hằng H Duyên Tùng Thiết kế bi giảng Nâng cao Nh xuất bản H Nội www.VNMATH.com Chơng Iv. Từ trờng Bi 26 Từ trờng I Mục tiêu 1. Về kiến thức Hiểu đợc khái niệm tơng tác từ, từ trờng, tính chất cơ bản của từ trờng. Nắm đợc khái niệm vectơ cảm ứng từ (phơng và chiều), đờng sức từ, từ phổ. Quy tắc vẽ các đờng sức từ . Trả lời đợc câu hỏi từ trờng đều là gì và biết đợc rằng từ trờng đều tồn tại bên trong khoảng không gian giữa hai cực của nam châm hình chữ U. 2. Về kĩ năng Quan sát GV tiến hành thí nghiệm và rút ra kết luận. Ôn tập kiến thức cũ. II Chuẩn bị Giáo viên Hai nam châm thẳng, một nam châm chữ U, một kim nam châm. Bộ thí nghiệm tơng tác giữa dòng điện và nam châm, bộ thí nghiệm tơng tác giữa hai dòng điện. Các thí nghiệm từ phổ của một số nam châm. Học sinh Ôn tập lại các kiến thức về từ trờng đã học ở THCS. III Thiết kế hoạt động dạy học Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Hoạt động 1. Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phát. Đặt vấn đề. HS suy nghĩ cá nhân tìm câu trả lời GV nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ Hãy kể tên các cực của nam châm ? Hiện tợng gì xảy ra khi ta đa các cực của hai thanh nam châm lại gần nhau ? www.VNMATH.com Các nam châm mà ta thờng gặp có hai cực, một cực gọi là cực Bắc, kí hiệu là N, cực kia gọi là cực Nam, kí hiệu là S. Khi đa hai cực cùng tên của hai nam châm lại gần nhau thì chúng đẩy nhau, hai cực khác tên gần nhau thì chúng hút nhau. GV bổ sung Trong thực tế, ta còn gặp những nam châm có số cực lớn hơn 2. Nhng không có nam châm nào mà số cực là một số lẻ. Đặt một kim nam châm cạnh một dây dẫn, cho dòng điện chạy qua dây dẫn, kim nam châm bị lệch. Chứng tỏ dòng điện có tác dụng từ. Hãy mô tả thí nghiệm chứng minh dòng điện có tác dụng từ ? ĐVĐ: Các tơng tác mà các em đã học ở THCS gọi là tơng tác từ, vậy những tơng tác nh thế nào đợc gọi là tơng tác từ ? Bài học ngày hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu điều đó. Hoạt động 2. Tìm hiểu khái niệm tơng tác từ HS quan sát GV tiến hành thí nghiệm GV tiến hành các thí nghiệm tơng tác giữa nam châm với nam châm, tơng tác giữa dòng điện với nam châm để HS quan sát. www.VNMATH.com Vì kim nam châm luôn chỉ theo hớng Bắc Nam nên khi tiến hành thí nghiệm tơng tác giữa dòng điện với nam châm, GV đặt dây dẫn dọc theo trục của kim nam châm, sau đó mới cho dòng điện chạy qua dây dẫn. Làm nh vậy mới quan sát rõ sự tơng tác giữa dòng điện với nam châm. HS suy nghĩ cá nhân tìm câu trả lời Vì vai trò của dòng điện và của nam châm giống nhau nên dòng điện có thể tác dụng lên dòng điện khác đặt gần nó. Và lực tơng tác giữa hai dòng điện cũng gọi là lực từ. GV đa ra kết luận: Vậy không chỉ nam châm mới gây ra lực từ tác dụng lên nam châm mà dòng điện cũng gây ra lực từ tác dụng lên nam châm. GV nêu câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu Từ hai thí nghiệm ở trên ta thấy: vai trò của dòng điện và của nam châm là giống nhau, đều gây ra lực từ tác dụng lên nam châm khác đặt gần nó. Nếu thay nam châm ở thí nghiệm thứ hai bằng một dòng điện, thì dòng điện có gây ra lực tơng tác với dòng điện mới không ? Nếu có thì lực đó có gọi là lực từ đợc không ? GV tiến hành thí nghiệm với bộ thí nghiệm tơng tác giữa hai dòng điện và yêu cầu HS quan sát để rút ra kết luận. www.VNMATH.com HS quan sát GV tiến hành thí nghiệm Hai dòng điện cùng chiều, hai dây dẫn hút nhau. Hai dòng điện ngợc chiều, hai dây dẫn đẩy nhau. GV yêu cầu HS quan sát chiều dòng điện thông qua các bóng đèn LED và trả lời câu hỏi: khi nào thì hai dòng điện hút nhau, khi nào thì hai dòng điện đẩy nhau ? Tơng tác giữa nam châm với nam châm, dòng điện với nam châm và giữa dòng điện với dòng điện gọi là tơng tác từ. Lực tơng tác trong các trờng hợp đó gọi là lực từ. GV yêu cầu HS rút ra kết luận : những tơng tác nào gọi là tơng tác từ ? Lực xuất hiện trong các tơng tác đó gọi là lực gì ? Hoạt động 3. Tìm hiểu khái niệm từ trờng và khái niệm cảm ứng từ (phơng và chiều). HS suy nghĩ cá nhân tìm câu trả lời Tơng tự nh điện trờng, xung quanh thanh nam châm hay xung quanh dòng điện có từ trờng. Nó gây ra lực từ tác dụng lên một nam châm hay một dòng điện đặt trong nó. GV nêu câu hỏi Từ trờng tồn tại ở đâu ? Nó có tính chất cơ bản nào ? Lu ý: có thể HS không nêu đợc tính chất của từ trờng là tác dụng lên dòng điện đặt trong từ trờng. GV cần nhắc lại cho HS thấy rằng vai trò của dòng điện và của nam châm giống nhau trong tơng tác từ nên khi đặt dòng điện trong từ trờng thì dòng điện sẽ chịu một lực từ tác dụng. GV thông báo www.VNMATH.com Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ Xung quanh dòng điện có từ trờng. Nhng dòng điện là do sự chuyển động có hớng của các điện tích tạo thành. Vì vậy có thể suy ra từ từ trờng của dòng điện thực chất là từ trờng của các điện tích chuyển động tạo thành dòng điện đó. Hiện nay lí thuyết và thực nghiệm đã chứng tỏ rằng xung quanh điện tích chuyển động có từ trờng. Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ Để đặc trng cho từ trờng về mặt gây ra lực từ, ta đa vào một đại lợng vectơ gọi là cảm ứng từ và kí hiệu là B. G Vectơ cảm ứng từ B G của từ trờng tại một điểm có phơng trùng với phơng của nam châm thử nằm cân bằng tại điểm đó trong từ trờng, và có chiều từ cực Nam sang cực Bắc của nam châm thử đó. Xét một đoạn dòng điện ngắn đợc đặt tại điểm khác nhau trong từ trờng. Ta thừa nhận rằng lực từ tác dụng lên dòng điện ở điểm nào lớn hơn thì cảm ứng từ tại điểm đó lớn hơn. Hoạt động 4. Tìm hiểu khái niệm đờng sức từ và các tính chất của đờng sức từ. Dùng mạt sắt rắc đều lên một tấm kính đặt trên nam châm, gõ nhẹ tấm kính ta nhận đợc từ phổ của nam châm thẳng. Vì các kiến thức về từ phổ và đờng sức từ HS đã đợc học ở lớp THCS, phần này GV định hớng cho HS vừa ôn tập kiến thức cũ, vừa xây dựng khái niệm đờng sức từ thông qua khái niệm cảm ứng từ. GV yêu cầu HS trình bày thí nghiệm để quan sát từ phổ của một nam châm thẳng ? www.VNMATH.com HS vẽ các đờng sức từ của nam châm thẳng. Muốn xác định chiều của đờng sức từ ngời ta dùng nam châm thử đặt tại một điểm trên đờng sức, chiều từ cực Bắc sang cực Nam của nam châm thử là chiều đờng sức từ. Phơng của tiếp tuyến tại một điểm trên đờng sức trùng với phơng của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trên đờng sức. Chiều của đờng sức từ trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trên đờng sức từ. GV tiến hành thí nghiệm để HS quan sát hình ảnh từ phổ của nam châm thẳng, yêu cầu HS vẽ các đờng sức từ của nam châm thẳng. Sau đó trả lời câu hỏi : muốn xác định chiều của đờng sức từ ta làm thế nào ? phơng của tiếp tuyến tại một điểm trên đờng sức từ có quan hệ nh thế nào với phơng của vectơ cảm ứng từ tại điểm đó ? Chiều của đờng sức từ có quan hệ nh thế nào với chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trên đờng sức ? Vậy : Đờng sức từ là đờng đợc vẽ sao cho hớng của tiếp tại bất kì điểm nào trên đờng cũng trùng với hớng của vectơ đờng cảm ứng từ tại điểm đó. HS thảo luận chung toàn lớp HS nêu các tính chất HS chứng minh tính chất thứ nhất và thức ba: Nếu tại một điểm trong từ trờng có thể vẽ đợc nhiều hơn một đờng sức thì tại đó cùng một điểm ta có hai vectơ cảm ứng từ. Điều đó là vô lí. Vậy tại một điểm trong từ trờng chỉ có thể vẽ đợc một và chỉ một đờng sức từ. Các đờng sức từ không cắt nhau : nếu các đờng sức từ cắt nhau sẽ vi phạm vào tính chất thứ nhất. GV yêu cầu HS đọc SGK để nắm đợc 4 tính chất của các đờng sức từ và chứng minh tính chất thứ nhất và tính chất thứ ba. www.VNMATH.com Hoạt động 5. Tìm hiểu khái niệm từ trờng đều HS nhớ lại kiến thức và thực hiện yêu cầu của GV HS quan sát GV tiến hành thí nghiệm và thực hiện nhiệm vụ. Các đờng sức từ phía trong lòng nam châm chữ U song song và cách đều nhau. GV yêu cầu HS nêu cách tiến hành thí nghiệm để quan sát đợc từ phổ của nam châm chữ U và mô tả hình ảnh từ phổ thu đợc đó. GV tiến hành thí nghiệm để HS quan sát từ phổ của nam châm chữ U và yêu cầu HS vẽ các đờng sức từ của từ trờng của nam châm chữ U. GV yêu cầu HS nhận xét độ mau tha của các đờng sức từ phía trong lòng nam châm chữ U. HS tiếp thu, ghi nhớ GV thông báo : Một từ trờng mà cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau gọi là từ trờng đều. Hoạt động 6. Củng cố bài học và định hớng nhiệm vụ học tập tiếp theo HS thực hiện nhiệm vụ GV nêu câu hỏi củng cố Hãy nêu một thí nghiệm chứng tỏ rằng xung quanh dòng điện có từ trờng ? Nêu đặc tính cơ bản của từ trờng ? Làm các bài tập 1, 2 SGK. Ôn tập lại các kiến thức về lực từ ở lớp 9 THCS. www.VNMATH.com Bi 27 Phơng v chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện I Mục tiêu 1. Về kiến thức Nắm đợc phơng của lực từ tác dụng lên một đoạn dòng điện là phơng vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và vectơ cảm ứng từ. Phát biểu đợc quy tắc bàn tay trái và biết cách vận dụng quy tắc đó. Thiết kế đợc phơng án thí nghiệm kiểm tra kết quả bài tập. 2. Về kĩ năng Rèn luyện kĩ năng ôn tập kiến thức cũ. Rèn luyện kĩ năng quan sát, thu thập thông tin và xử lí thông tin thu thập đợc. II Chuẩn bị Giáo viên Bộ thí nghiệm nghiên cứu lực từ tác dụng lên dòng điện. Phiếu học tập. Học sinh Ôn tập lại các kiến thức về lực từ ở lớp 9 THCS. III Thiết kế hoạt động dạy học Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Hoạt động 1. Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phát. Đặt vấn đề. HS trả lời câu hỏi Đặt bàn tay trái sao cho các đờng sức từ hớng vào lòng bàn GV nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ Phát biểu quy tắc bàn tay trái ? Hãy nêu điều kiện để đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trờng chịu tác tác dụng của lực điện từ đó? www.VNMATH.com tay trái, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hớng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 90 o chỉ chiều của lực từ. Đoạn dây dẫn phải đặt không song song với đờng sức từ. ĐVĐ: Chúng ta đã biết phơng chiều của lực từ tác dụng lên một đoạn dòng điện đặt trong từ trờng. Bài học ngày hôm nay chúng ta ôn tập lại các kiến thức đó và vận dụng để làm một số bài tập. Hoạt động 2. Ôn tập lại các kiến thức về phơng chiều của lực từ thông qua việc làm các bài tập. HS thảo luận nhóm, sau đó đại diện nhóm lên báo cáo kết quả Câu 1: GV yêu cầu HS làm các bài tập trong phiếu học tập. áp dụng quy tắc bàn tay trái, đoạn dây dẫn chịu lực từ tác dụng hớng xuống nên đoạn dây dẫn chuyển động xuống phía dới. I a) B G I b) B G www.VNMATH.com [...]... kiểm nghiệm thơng số F/ có phải là hằng số không I = 10 0A ; n = 10 0vòng ; l = 2.5cm 0 () F (N) F/ 0.00040 30 0. 012 0.00040 45 0. 018 0.00035 60 0.0 21 0.00026 90 0.024 Độ lớn lực từ phụ thuộc vào góc nh thế nào ? GV nêu câu hỏi thiết kế phơng án thí nghiệm Làm thế nào để kiểm nghiệm đợc bằng thí nghiệm kết luận này ? Gợi ý tìm phơng án thiết kế nghiệm Làm thế nào để xác định góc thay đổi ? Giới... nghiệm Cần kiểm nghiệm xem tỉ số F/l có bằng hằng số không I = 40 A, = 90o l (cm) F (N) F/l 6 8 10 0. 013 0. 017 0.0 21 Trong trờng hợp này chúng ta cần kiểm nghiệm điều gì ? - Tiến hành thí nghiệm, yêu cầu HS ghi kết quả thí nghiệm trên bảng số liệu, xử lí số liệu và rút ra kết luận 0.0022 0.00 21 0.00 21 Kết quả thí nghiệm khẳng định điều cần kiểm nghiệm : F ~ l HS thảo luận chung toàn lớp Độ lớn lực... am-pe I Mục tiêu 1 Về kiến thức Thiết kế đợc phơng án thí nghiệm kiểm tra kết quả bài tập đã giao ở nhà Đa ra đợc dự đoán độ lớn lực từ tác dụng lên dòng điện tỉ lệ với cờng độ dòng điện Thiết kế đợc phơng án thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của độ lớn lực từ phụ thuộc vào cờng độ dòng điện, chiều dài đoạn dòng điện và góc giữa phơng chiều dòng điện và phơng chiều đờng sức từ Thiết kế đợc phơng án... www.VNMATH.com Mặt khác: B1 = 2 .10 7 I1 R B2 = 2 .10 7 I2 R 2 B = B1 + B2 2 Vậy : Biểu thức của nguyên lí chồng chất điện trờng viết dới dạng véctơ, làm cách nào để đa biểu thức đó về dạng đại số ? Liệu có thể sử dụng tính chất hình học nào để đa biểu thức trên về dạng đại số ? Độ lớn của các vectơ cảm ứng từ thành phần đợc xác định nh thế nào ? 2 .10 7 2 2 I1 + I 2 R = 3 ,14 .10 5 T = Véc tơ B hớng ra phía... luận Kết quả bài tập là chính xác Trờng hợp đoạn dòng điện đặt song song với đờng sức từ thì không có lực từ tác dụng GV nêu câu hỏi thiết kế phơng án thí nghiệm kiểm tra tính chính xác của kết quả các bài tập Hãy thiết kế phơng án thí nghiệm để kiểm tra kết quả của các bài tập a), b) ? GV nêu câu hỏi gợi ý Cần phải có một dụng cụ thí nghiệm để tạo ra từ trờng và đặt đoạn dòng điện trong đó ? Dòng... vào công thức vừa viết ta đợc B = 2 10 7 U= = Ud Từ đó suy ra: l lB 10 7 2d 1, 76 .10 8.60.0, 004 = 3,5 V 10 7.3 ,14 2.0, 0 012 Hoạt động 4 Củng cố bài học và định hớng nhiệm vụ học tập tiếp theo HS tiếp thu, ghi nhớ GV nêu lại cách xác định cảm ứng từ tổng hợp Ôn tập các kiến thức về lực từ, cảm ứng từ của dòng điện thẳng Phiếu học tập Câu 1 Đặt một ống dây dài sao cho trục của nó nằm ngang và vuông góc với... đại diện nhóm lên báo cáo kết quả GV yêu cầu HS làm bài tập 1, 2 trong phiếu học tập GV nêu các câu hỏi gợi ý Câu 1 Bđ B B1 Theo nguyên lí chồng chất từ trrờng ta có : B = B1 + Bđ Dới tác dụng của từ trờng tổng hợp, nam châm thử nằm cân bằng theo phơng của vectơ cảm ứng từ tổng hợp Góc hợp bởi phơng của trục ống dây và nam châm thử đợc xác định là : tan = Bđ 3 = = 30o 3 B1 - Trong lòng ống dây có... Suy ra : B1 = 3 B2 Khi nam châm thử chỉ hớng Đông Bắc thì góc bằng bao nhiêu ? Nhận xét gì về độ lớn của cảm ứng từ của thành phần từ trờng nằm ngang của Trái Đất và cảm ứng từ trong lòng ống dây ? I I B Mặt khác 1 = 3 , nên 1 = 1 I2 I 2 B2 Gọi B2 là cảm ứng từ trong lòng ống B dây, tỉ số 1 đợc xác định nh thế B2 I 2 = 3I1 k = 3 nào ? Có nhận xét gì về tỉ số Câu 2: Vectơ cảm ứng từ B1 có phơng... nghiệm GV nêu câu hỏi thiết kế phơng án thí nghiệm Dùng đoạn dây dẫn ở bài học trớc, thay đổi cờng độ dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn, đo lực từ tơng ứng với mỗi giá trị cờng độ dòng điện Làm thế nào để kiểm nghiệm đợc bằng thí nghiệm kết luận này ? GV nêu câu hỏi gợi ý để HS thiết kế đợc phơng án thí nghiệm Đo giá trị cờng độ dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn đó cần có một ampe kế nối tiếp với đoạn... hỏi về kết luận cần đợc kiểm tra bằng thí nghiệm Cần kiểm nghiệm xem tỉ số F/I có bằng hằng số không Trong trờng hợp này chúng ta cần kiểm nghiệm điều gì ? Quan sát, ghi số liệu, xử lí kết Tiến hành thí nghiệm, yêu cầu HS ghi kết quả thí nghiệm trên bảng số liệu, xử www.VNMATH.com quả và rút ra kết luận lí số liệu và rút ra kết luận l = 8cm, = 90o I(A) F (N) F/I 20 40 60 0. 017 0.034 0.0 51 0.00085 . 0. 013 0.0022 8 0. 017 0.00 21 10 0.0 21 0.00 21 www.VNMATH.com I = 10 0A ; n = 10 0vòng ; l = 2.5cm ( 0 ) F (N) F/ 30 0. 012 0.00040 45 0. 018 . hỏi thiết kế phơng án thí nghiệm kiểm tra tính chính xác của kết quả các bài tập Hãy thiết kế phơng án thí nghiệm để kiểm tra kết quả của các bài