1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI ngun Tn Anh tỉ chøc dạy học số kiến thức phần điện từ học sách vật lí 11 nâng cao theo phơng pháp thực nghiƯm nh»m ph¸t huy tÝnh tÝch cùc, tù lùc cđa học sinh Chuyên ngành: Lí luận Phơng pháp dạy häc bé m«n VËt lÝ M· sè : 601410 luËn văn thạc sĩ giáo dục học Hà Nội, 2009 Lời cảm ơn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo hớng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Việt đà tận tình giúp đỡ hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thày cô tổ Phơng pháp giảng dạy, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí trờng ĐHSP Hà Nội đà tạo điều kiện giúp đỡ cho nhiều ý kiến quý báu trình thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lÃnh đạo, đồng nghiệp trờng THPT Thái Thuận nơi công tác gia đình bạn bè đà động viên, tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2009 Tác giả Nguyễn Tuấn Anh Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đề tài tự nghiên cứu Các số liệu luận văn chân thực Đề tài cha đợc đăng tạp chí Tôi chịu trách nhiệm đề tài Hà Nội, tháng 10 năm 2009 Tác giả Nguyễn Tuấn Anh chữ viết tắt luận văn Trung học phổ thông THPT Giáo viên GV Học sinh HS Mục lục Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Mở ®Çu Lý chän ®Ị tµi Mục đích nghiên cứu đề tài Nhiệm vụ nghiên cúu đề tài Đối tợng phạm vi nghiên cứu đề tài Phơng pháp nghiên cứu đề tµi Giả thuyết khoa học đề tài Ch¬ng 1: C¬ së lÝ luËn 1.1 Phơng pháp thực nghiệm 1.2 Phơng pháp thùc nghiƯm d¹y häc VËt lÝ 1.3 TÝnh tÝch cùc vµ tù lùc cđa häc sinh häc tËp KÕt luËn ch¬ng Chơng : Đề xuất tiến trình dạy học theo phơng pháp thực nghiệm số kiến thức phần "Điện từ học" Vật lí 11 nâng cao 2.1 Thực trạng việc áp dụng phơng pháp thực nghiệm dạy học Vật lí nhằm phát huy tÝnh tÝch cùc vµ tù lùc cđa häc sinh Bắc Giang 2.2.§Ị xt mét sè lo¹i kiÕn thøc cã thĨ tỉ chøc d¹y häc theo phơng pháp thực nghiệm 2.3 Tiến trình dạy học theo phơng pháp thực nghiệm 2.4 Đề xuất tiến trình dạy học số kiến thức thĨ 2.4.1 §Ị xt tiến trình dạy học Hiện tợng tự cảm 2.4.1 Đề xuất tiến trình dạy học Phơng chiều lực từ tác dụng lên dòng điện 2.4.1 Đề xuất tiến trình dạy học Hiện tợng cảm ứng điện từ Suất điện động cảm ứng Kết luận chơng Chơng 3: Thực nghiệm phạm s 3.1 Mơc ®Ých thùc nghiÖm 3.2 Đối tợng thực nghiệm 3.3 Phơng pháp dạy thùc nghiÖm 3.4.Tiến trình dạy học thực nghiệm kiến thức: Hiện tợng tự cảm 3.5 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm s phạm KÕt luËn ch¬ng Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phô lôc Mở đầu 1.Lý chọn đề tài Sự nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá xây dựng ngời hai nhiệm vụ mang tầm chiến lợc thời kỳ độ lên chủ nghĩa xà héi ë níc ta Hai nhiƯm vơ ®ã cã mèi quan hệ biện chứng, tác động qua lại lẫn nhau, vừa tiền đề vừa kết nhau, xây dựng ngời vừa mục tiêu, vừa động lực để thực công nghiệp hoá, đại hoá đất nớc Ngợc lại, nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá tạo điều kiện vật chất, kỹ thuật văn hoá xà hội phục vụ chiến lợc ngời Nghị hội nghị lần thứ hai BCH TW khoá VIII đà nhấn mạnh: Thực coi giáo dục đào tạo quốc sách hàng đầu Nhận thức sâu sắc giáo dục - đào tạo với khoa học công nghệ nhân tố định tăng trởng kinh tế phát triển xà hội, đầu t cho giáo dục - đào tạo đầu t phát triển [5] Để thực tốt nhiệm vụ này, đòi hỏi ngành giáo dục đào tạo cần phải đổi mạnh mẽ công tác giáo dục - đào tạo Trong chiến lợc phát triển kinh tế - xà hội giai đoạn 2001 - 2010 Đảng ta đà xác định ngành giáo dục - đào tạo cần đổi phơng pháp dạy học, phát huy t sáng tạo lực tự đào tạo ngời học, coi trọng thực hành, thực nghiệm, ngoại khoá, làm chđ kiÕn thøc, tr¸nh nhåi nhÐt, häc vĐt, häc chay Trớc yêu cầu đó, năm gần ngành giáo dục đào tạo đà không ngừng đổi để đáp ứng đợc yêu cầu Đảng Nhà nớc Bộ Giáo dục Đào tạo đà tổ chức hội thảo, hội nghị bàn đổi phơng pháp dạy học đó, nhà giáo dục tâm lí giáo dục đà đa nhiều phơng pháp dạy học: Phơng pháp thuyết trình theo hớng tích cực hoá hoạt động học sinh, phơng pháp đàm thoại theo hớng tích cực hoá hoạt động học sinh, phơng pháp dạy học theo nhóm, phơng pháp thực nghiệm, phơng pháp dạy học theo lí thuyết kiến tạo Bộ Giáo dục Đào tạo đà cải cách nội dung, chơng trình, sách giáo khoa, phơng 2.Học sinh Ôn lại kiến thức tợng cảm ứng điện từ, định luật Len-xơ xác định chiều dòng điện cảm ứng IV Tiến trình dạy học ổn định lớp, kiểm tra cũ GV: Nêu câu hỏi kiểm tra cũ Câu hỏi số 1: Phát biểu định nghĩa dòng điện cảm ứng suất điện động cảm ứng? Phát biểu định luật Len-xơ? Câu hỏi số 2: Dùng định luật Len-xơ, xác định chiều dòng điện cảm ứng vòng dây hai trờng hợp sau: N S Hình Hình 2.1 2.1 GV: Gọi HS trả lời câu hỏi S N Hình 2.2 HS: Học sinh trả lời câu hỏi giáo viên nêu ra: + Dòng điện xuất có biến đổi từ thông qua mạch điện kín đợc gọi dòng điện cảm ứng + Khi có biến đổi từ thông qua mặt giới hạn mạch kín mạch xuất suất điện động cảm ứng + Dòng điện cảm ứng cã chiÒu cho tõ trêng nã sinh có tác dụng chống lại nguyên nhân đà sinh nã N S S N H×nh 2.3 Hình 2.4 GV: Nhận xét cho điểm 2.Nội dung học Bớc 1: Nêu kiện khởi đầu Nh đà biết, từ thông gửi qua khung dây biến thiên theo thời gian khung dây suất suất điện động cảm ứng Vậy nÕu tõ trêng mét cuén d©y g©y biÕn thiên cuộn dây có từ thông biến thiên không có xuất suất điện động cảm øng kh«ng ? Chóng ta xem xÐt thÝ nghiƯm sau : ThÝ nghiƯm H×nh 2.5 ThÝ nghiƯm vỊ hiƯn tng tự cảm đóng mạch - Giáo viên giới thiệu dụng cụ bố trí thí nghiệm theo sơ đồ nh hình vẽ 2.5 - Học sinh lắng nghe quan sát sơ đồ thí nghiệm - Giáo viên lu ý học sinh về: Đèn Đ1 Đ2 Trong hai nhánh giống Cuộn dây có độ tự cảm L điện trở hoạt động R Điều chỉnh biến trở cho điện trở biến trở Rb có giá trị điện trở R cuộn cảm Bớc 2: Làm bộc lộ quan niệm sẵn có học sinh - GV nêu câu hỏi: Các em hÃy dự đoán đóng khoá K hai đèn sáng nhanh chậm nh nào? - HS : Dựa vào trực giác học sinh đa số dự đoán : + Hai đèn sáng + Đèn Đ1 sáng trớc, đèn Đ2 sáng chậm + Đèn Đ2 sáng trớc, đèn Đ1 sáng chậm - Giáo viên: chấp nhận dự đoán học sinh đa để xem dự đoán cần phải làm thí nghiệm kiểm tra Bớc 3: Xây dựng giả thuyết ban đầu - Giáo viên tạm chấp nhận dự đoán học sinh coi nh giả thuyết ban đầu - Giáo viên đặt vấn đề: Để biết giả thuyết xây dựng có phù hợp không, cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra Yêu cầu học sinh chọn dự đoán nêu thành giả thuyết - Học sinh chọn dự đoán thứ nêu giả thuyết: Khi đóng khoá K, hai đèn sáng lên lúc Bớc 4: Tiến hành thí nghiệm kiểm tra - Giáo viên không yêu cầu học sinh đề xuất phơng án thí nghiệm kiểm tra đà có sẵn thí nghiệm đa bớc - Giáo viên gọi học sinh lên bảng tiến hành thí nghiệm cho lớp quan sát - Học sinh tiến hành thí nghiệm: đóng khoá K - Giáo viên cho học sinh rút nhận xÐt vỊ kÕt qu¶ thÝ nghiƯm - Häc sinh quan sát dễ dàng rút nhận xét: Khi đóng khoá K, đèn Đ1 sáng lên đèn Đ2 sáng từ từ sáng ổn định nh đèn Đ1 - Giáo viên yêu cầu học sinh đối chiếu kết thí nghiệm với giả thuyết ban đầu - Học sinh đối chiếu nhận thấy kết thí nghiệm không với giả thuyết ban đầu - Giáo viên: Vậy dự đoán ? - Học sinh: Dự đoán thứ đúng: Đèn Đ1 sáng trớc, đèn Đ2 sáng chậm Bớc 1: Nêu kiện khởi đầu - Giáo viên: Vậy có kiện khởi đầu kết thí nghiệm kiểm tra giả thuyết ban đầu: Khi đóng khoá K, đèn Đ1 sáng lên đèn Đ2 sáng từ từ sáng ổn định nh đèn Đ1 Bớc 2: Làm bộc lộ quan niệm sẵn có học sinh - GV: Để làm bộc lộ quan niệm sẵn có học sinh, giáo viên nêu câu hỏi: Nguyên nhân làm đèn Đ2 sáng lên từ từ, đèn Đ1 sáng lên ngay? - HS : Đa dự đoán : + Nguyên nhân làm đèn Đ2 sáng lên từ từ tác dụng cuộn dây + Do dòng điện cuộn dây biến thiên làm cho từ thông biến thiên mạch xuất suất điện động cảm ứng + Dòng điện mạch giảm làm bóng đèn sáng từ từ Bớc 3: Xây dựng giả thuyết - GV: Câu trả lời học sinh giả thuyết cho kiện khởi đầu Chúng ta chọn giả thuyết: Nguyên nhân làm đèn Đ2 sáng từ từ cuộn dây để làm thí nghiƯm kiĨm tra Bíc 4◻: Cho häc sinh ®Ị xt phơng án thí nghiệm kiểm tra - Giáo viên yêu cầu học sinh đề xuất phơng án thí nghiệm kiểm tra: Cuộn dây có phải nguyên nhân làm đèn Đ1 sáng chậm đèn Đ2 hay không? - Học sinh đề xuất phơng án thí nghiệm: Phơng án 1: Thay biến trở R nhánh cuộn dây có điện trở R nh nhánh dới Phơng án 2: Thay cuộn cảm nhánh dới điện trở R có giá trị giá trị Rb Bớc 5: Tiến hành thí nghiệm kiểm tra - Giáo viên chọn phơng án thí nghiƯm vµ cho häc sinh tiÕn hµnh thÝ nghiƯm kiĨm tra - Ví dụ: Chọn phơng án 2: thay cuộn cảm nhánh dới điện trở R có giá trị giá trị Rb - Học sinh tiÕn hµnh thÝ nghiƯm kiĨm tra Bíc 6◻: Híng dÉn học sinh khẳng định mô hình giả thuyết chấp nhận đợc - Giáo viên yêu cầu học sinh nhận xét kÕt qu¶ thÝ nghiƯm - Häc sinh rót nhËn xét: Tiến hành thí nghiệm theo phơng án nêu trên, đóng khoá K, tốc độ sáng hai đèn nh - Giáo viên yêu cầu học sinh ®èi chiÕu kÕt qu¶ thÝ nghiƯm víi gi¶ thut ban đầu - Học sinh đối chiếu kết thí nghiệm với giả thuyết mới: Kết thí nghiệm phù hợp với giả thuyết đợc đặt - Giáo viên yêu cÇu häc sinh rót kÕt ln - Häc sinh rút kết luận: Nguyên nhân làm cho đèn Đ2 sáng chậm đèn Đ1 tác dụng cuộn cảm - Giáo viên yêu cầu học sinh dùng định luật Len-xơ để giải thích tợng - Học sinh giải thích tợng: Khi đóng khoá K, dòng điện hai nhánh tăng Đối với nhánh thứ 2, dòng điện tăng làm cho từ trờng cuộn dây sinh biến đổi từ thông qua cuộn dây biến đổi, làm xuất dòng điện cảm ứng có tác dụng chống lại nguyên nhân đà gây nó, nên dòng điện nhánh hai không tăng lên nhanh chóng giống nh nhánh thứ Kết đèn Đ2 sáng lên từ từ - Giáo viên cho biết: Giải thích học sinh giả thuyết chấp nhận đợc Vậy hai dự đoán lại có không? - Học sinh trả lời hai dự đoán - Giáo viên yêu cầu học sinh nêu xác giả thuyết chấp nhận đợc - Học sinh nêu giả thuyết chấp nhận đợc: Sự biến thiên dòng điện làm xuất dòng điện cảm ứng ống dây nguyên nhân làm cho đèn Đ2 sáng chậm đèn Đ1 - GV khẳng định lại giả thuyết chấp nhận dợc hớng dẫn học sinh chuyển sang thí nghiệm thứ Bớc 1: Nêu kiện khởi đầu: - GV: Chóng ta quay l¹i thÝ nghiƯm 1, kÕt thí nghiệm cho thấy đóng mạch đèn Đ2 sáng lên từ từ trớc sáng bình thờng Vậy nh mạch đóng mở khoá ngắt mạch tợng xảy nh nào? Chúng ta xét thí nghiệm sau( hình 2.6) Hình 2.6 Thí nghiệm tợng tự cảm ngắt mạch Bớc 2: Làm bộc lộ quan điểm học sinh Sau có kiện khởi đầu học sinh có câu trả lời: - Đèn tối từ từ trớc tắt hẳn - Đèn loé sáng trớc tắt - Đèn tắt nh bình thờng Bớc 3: Xây dựng mô hình giả thuyết Giáo viên chấp nhận tất giả thuyết học sinh cho muốn kiểm tra tính đắn cần phải làm thí nghiệm kiểm tra Với giả thuyết kiểm tra trực tiếp thí nghiệm nên không cần suy hệ logic Bớc 4: Xây dựng phơng án thí nghiệm kiểm tra HS đa phơng án dùng sơ ®å thÝ nghiƯm nh ë thÝ nghiƯm hc dïng phơng án thí nghiệm nh sách giáo khoa Tuy nhiên với cách bố trí thí nghiệm khó quan sát đợc tợng Do GV ®ång ý lùa chän thÝ nghiƯm nh ë sách giáo khoa Giáo viên giới thiệu sơ đồ thí nghiệm kiểm tra sách giáo khoa, yêu cầu học sinh lắp mạch điện theo sơ đồ Bớc 5: Thí nghiệm kiểm tra GV: Yêu cầu học sinh ngắt mạch để lớp quan sát gọi học sinh cho biết kết quan sát đợc HS: Thấy đèn loé sáng trớc tắt GV: thí nghiệm bố trí thí nghiệm dùng đèn LED bố trí nh thí nghiệm sẵn có phòng thí nghiệm Bộ thí nghiệm cho phép quan sát rõ kết thí nghiệm GV: Vậy thí nghiệm đà chứng tỏ giả thuyết đúng? HS: Giả thuyết thứ 2: Đèn loé sáng trớc tắt GV: Dựa vào kết thí nghiệm khẳng định giả thuyết lại sai Vậy nguyên nhân đà làm cho đèn loé sáng trớc tắt? Bớc 3: Học sinh lại đa giả thuyết - Do mạch có cuộn dây - Do dòng điện cuộn dây biến thiên làm cho từ thông biến thiên mạch xuất suất điện động cảm ứng - Có dòng điện tăng cờng bóng đèn làm đèn loé sáng GV: Chấp nhận giả thuyết học sinh yêu cÇu häc sinh kiĨm tra b»ng thùc nghiƯm Bíc 4◻: Xây dựng phơng án thí nghiệm kiểm tra Học sinh đa phơng án thay cuộn cảm mạch điện trở thay cuộn cảm bóng đèn khác Bớc 5: Tiến hành thí nghiệm kiểm tra GV: Yêu cầu học sinh bố trí thí nghiệm quan sát kết Rút kết luËn HS: KÕt qu¶ cho thÊy thay cuén c¶m điện trở bóng đèn khác tợng đèn loé sáng tắt Vậy nguyên nhân có cuộn cảm GV: Vậy giải thích nguyên nhân tợng không? HS: Dựa vào kiến thức tợng cảm ứng điện từ giải thích nguyên nhân nh sau:Khi đóng khoá K, dòng điện hai nhánh tăng Đối với nhánh thứ 2, dòng điện tăng làm cho từ thông qua ống dây biến đổi, làm xuất dòng điện cảm ứng có tác dụng chống lại nguyên nhân đà sinh nó, làm cho dòng điện nhánh hai không đạt mức bình thờng Kết đèn Đ2 sáng lên từ từ GV: Dựa vào phần giải thích vừa giả thuyết đà nêu hay sai? HS: Các giả thuyết nêu thực chất trùng chúng Bớc 6: Phát biểu khái niệm tợng tự cảm - Giáo viên kết luận: Hiện tợng tợng cảm ứng điện từ Nguyên nhân dẫn đến tợng biến đổi dòng điện mạch ta khảo sát Hiện tợng đợc gọi tợng tự cảm - Giáo viên cho học sinh phát biểu định nghĩa tợng tự cảm - Học sinh phát biểu định nghĩa tợng tự cảm: Hiện tợng cảm ứng điện từ mạch điện biến đổi dòng điện mạch gọi tợng tự cảm - Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại công thức tính cảm ứng từ dòng điện ống dây - Học sinh nhắc lại công thức tính cảm ứng từ dòng điện ống dây: B 4.10 N l i - Giáo viên gợi ý cho häc sinh nhËn xÐt vỊ mèi quan hƯ B i - Học sinh rút nhận xét B tỉ lệ với i - Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại công thức tính từ thông ống dây có N vòng, có chiều dài l diện tích vòng S - Học sinh nhắc lại công thức tính từ thông NBS - Giáo viªn cho häc sinh rót nhËn xÐt vỊ mèi quan hệ từ thông cờng độ dòng ®iƯn qua èng d©y i - Häc sinh cã thĨ rút đợc nhận xét: tỉ lệ với i - Giáo viên giới thiệu biểu thức Li hệ số tự cảm L, đơn vị L Từ công thức (1) (2), giáo viên yêu cầu học sinh rút biểu thức tính độ tự cảm L - Học sinh biến đổi rút công thức tính hƯ sè tù c¶m: L 4.10 N 7 l SI - Giáo viên thông báo định nghĩa suất điện động tự cảm : Suất điện động đợc sinh tợng tự cảm đợc gọi suất điện động tự cảm Giải thích đa biểu thức : Li - Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại công thức tính suất điện động cảm ứng - Học sinh nhắc lại công thức tính suất điện ®éng:  e  t ... tiến trình tổ chức hoạt động dạy học số kiến thức phần Điện từ học sách Vật lí 11 nâng cao nhằm phát huy tính tích cực, tự lực học sinh thành phố Bắc Giang tỉnh Bắc Giang - Tổ chức thực nghiệm. .. phơng pháp thực nghiệm dạy học Vật lí áp dụng đề xuất phơng án tổ chức hoạt động dạy học số kiến thức Vật lí phần Điện từ học sách Vật lí 11 nâng cao theo phơng pháp thực nghiệm nh»m ph¸t huy tÝnh... kiến thức Điện từ học chọn đề tài: Tổ chức dạy học số kiến thức phần Điện từ học sách Vật lí 11 Nâng cao theo phơng pháp thực nghiệm nhằm phát huy tÝnh tÝch cùc, tù lùc cđa häc sinh? ?? 2.Mơc đích