Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính Điện học

GVHD: Dương Quốc Chánh Tín Trang 1 SVTH: Nguyễn Văn Ngộ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Tên : Ban chất vật lý trong các bài tập định tính ở phần Điện học lớp 11. Phần 1 MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vật lý học luôn gắn liền với nhiều hiện tượng trong tự nhiên cũng như trong cuộc sống hằng
ngày và trong kỹ thuật. Bản chất của quá trình học Vật lý là nghiên cứu các sự vật, hiện tượng
trong tự nhiên. Tìm ra quy luật của sự tồn tại và vận động của chúng trong tự nhiên để tác động
vào các sự vật hiện tượng đó theo ý muốn của con người.
Vật lý học với 4 lĩnh vực: Cơ – Nhiệt – Điện – Quang, mỗi lĩnh vực đều có những ứng dụng rộng
rãi, có những đóng góp to lớn cho sự tồn tại và phát triển của con người. Trong thế giới hiện đại,
thời đại khoa học kỹ thuật phát triển thì Điện học là một trong những lĩnh vực đang được quan
tâm phát triển.
Các sự vật hiện tượng vật lý trong tự nhiên là muôn màu muôn vẻ, vấn đề đặt ra với người học
Vật lý là vận dụng được những kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn, muốn
làm được điều này thì người học phải nắm vững được bản chất vật lý của vấn đề. Tuy nhiên, các
lý thuyết, các đối tượng nghiên cứu được trình bày ở phổ thông và vật lý đại cương còn nặng về
lý thuyết, còn mang tính chất lý tưởng hóa, đã thoát khỏi mối quan hệ ràng buộc, qui định lẫn
nhau. Cho nên, người học đã gặp không ít những khó khăn trong quá trình vận dụng.
Là một sinh viên chuyên ngành sư pham Vật lý, hiểu được những vấn đề trên tôi quyết định chọn
đề tài: “ Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính ở phần Điện học lớp 11”.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng kỹ năng vận dụng lý thuyết để giải quyết các bài tập định tính trong chương trình Điện
học và giải thích các hiện tượng vật lý thường gặp trong tự nhiên.
3. Đối tượng nghiên cứu
Bản chất vật lý trong các bài tập định tính ở phần Điện học lớp 11.

thức, gắn liền với thực tiễn, phản ánh các sự vật hiện tượng trong tự nhiên thông qua cảm giác,
tri giác và biểu tượng. Giai đoạn tiếp theo trong quá trình nhận thức của con người là tư duy
trừu tượng ( nhận thức lí tính). Thông qua giai đoạn này con người có thể nhận thức được bản
chất và các qui luật chi phối sự vận động và phát triển của các sự vật và hiện tượng.
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính Điện học

GVHD: Dương Quốc Chánh Tín Trang 3 SVTH: Nguyễn Văn Ngộ

Tư duy trừu tượng là giai đoạn tiếp theo cao hơn của quá trình nhận thức dựa trên nền tảng của
giai đoạn nhận thức cảm tính, phản ảnh hiện thực khách quan một cách gián tiếp và khái quát.
Do đó, nó phản ánh “ sâu sắc hơn”, “ chính xác hơn”, “đầy đủ hơn” thông qua các khái niệm,
phán đoán, suy luận.
Nhưng tư duy trừu tượng là sự phản ánh gián tiếp hiện thực khách quan nên có nguy cơ phản
ánh sai hiện thực. Do vậy, cần phải trỏ về thực tiễn để kiểm tra sự đúng đắn của nó, phân biệt
những tri thức đúng đắn và sai lầm. Đưa tư duy trừu tượng áp dụng váo thực tiễn, giúp cho
hoạt động nhận thức có hiệu quả. 1.1.2 Các phương pháp dạy học
Quá trình dạy học - Ý nghĩa.
Quá trình dạy học là sự hoạt động phối hợp hữu cơ biện chứng của Thầy và Trò, trong đó giáo
viên tổ chức, hướng dẫn, điều khiển tạo điều kiện cho học sinh nắm vững tri thức và phát triển
nhân cách.
Dạy học là con đường thuận lợi nhất giúp cho học sinh trong khoảng thời gian ngắn nhất có
thể nắm vững một khối lượng tri thức cần thiết.
Dạy học là con đường quan trọng nhất để giúp học sinh phát triển năng lực hoạt động trí tuệ
đặc biệt là tư duy trừu tượng.
Đây cũng là con đường chủ yếu nhất để thực hiện nhiệm vụ phát triển toàn diện cho học sinh.
// neu vai tro cua nguoi thay trong day hoc noi chung v trong day hoc vat ly noi rieng > su dung
cac phuong phap day hoc

việc xây dụng tình huống có vấn đề và tổ chức cho trò tìm tòi giả thuyết, kiểm tra giả thuyết và
vận dụng kết quả.
// lồng chép một phần việc kết hợp bài tập định tính và pp nvd
1.1.3 Vai trò bài tập định tính trong dạy học Vật lý
Đối với người học
Bài tập định tính luôn là những câu hỏi xuất phát từ các hiện tượng trong cuộc sống hàng ngày
như mưa đá, bình thủy,cầu chì điện, cầu vồng…Con người nói chung luôn quan tâm những gì
gần gũi với đời sống hằng ngày nhất vì vậy học sinh cũng không ngoại lệ. Những bài tập định
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính Điện học

GVHD: Dương Quốc Chánh Tín Trang 5 SVTH: Nguyễn Văn Ngộ

tính chỉ cần học sinh trả lời bằng cách diễn đạt ngôn ngữ (ít khi dùng biểu thức toán, dĩ nhiên tùy
cấp độ) nên việc trả lời được thực hiện dễ dàng. Ví dụ khi giải thích hiện tượng cầu vồng, học
sinh chỉ cần vận dụng hiện tượng khúc xạ ánh sáng, hiện tượng tán sắc ánh sáng qua các giọt
nước mưa và biểu đạt những suy nghĩ thành lời. Do đó, bài tập định tính (cũng) giúp cho các em
cách sắp sếp ý tưởng và trình bày những suy nghĩ của mình một cách rõ ràng mạch lạc.
Bản chất vật lý là những qui luật được đúc kết từ những cái chung tương đối ổn định của các
sự vật hiện tượng riêng biệt. Bản chất là cái tất nhiên, cái tương đối ổn định ở bên trong sự vật,
qui định sự vận động và phát triển của các sự vật. Hiện tượng là cái biểu hiện của bản chất ra bên
ngoài, là cái không ổn định và biến đổi nhanh hơn so với bản chất. Nên về mặt nhận thức để hiểu
được các sự vật không chỉ dừng lại ở các hiện tượng mà phải đi sâu vào bản chất của nó. Tức là
không chỉ dừng lại ở giai đoạn nhận thức cảm tính mà phải đi sâu vào quá trình nhận thức lí
tính.Việc giải các bài tập định tính sẽ giúp cho người học xây dựng, củng cố và phát triển
phương pháp nhận thức thế giới khách quan theo đúng qui luật của quá trình nhận thức. Việc xác
định bản chất vật lí trong các bài tập định tính góp phần xây dựng phương pháp tư duy khoa học
ở người học.

Hơn nữa, việc tìm hiểu các bài tập định tính giúp ích cho phương pháp học tập của người học.
Con đường học tập của chúng ta rất dài, chúng ta không thể nhớ được tất cả cũng như nhớ được

triển toàn diện cho học sinh.
Bài tập định tính được giáo viên lồng ghép với nhiều phương pháp dạy học khác nhau, trong đó
với phương pháp dạy học nêu vấn đề thì bài tập định tính phát huy được hiệu quả cao nhất của
nó. Trong quá trình dạy học, với hệ thống bài tập định tính giáo viên có vể thuận lợi hơn trong
việc tổ chức, điều khiển hoạt động của học sinh bởi lẽ đã thu hút được sự chú ý, tò mò của các
em vào bài học. Nếu như các bài tập định tính đã được chọn lọc và sắp xếp một cách có hệ thống
theo tiến trình bày học sao cho thể hiện được rõ ràng nội dung bài học thì sẽ mang lại hiệu quả
cao nhất.
1.2 Những nội dung kiến thức chính cần để giải quyết các bài tập định tính
1.2.1 Điện trường
1.2.2 Dòng điện không đổi
1.2.3 Dòng điện trong các môi trường
1.2.4 Từ trường
Chương 2 :Hệ thống các bài tập định tính ở phần Điện học lớp 11
2.1 Điện trường
ĐỊNH LUẬT CULONG
Bài 4.3
Có thể dùng một vật A đã tích điện âm để làm nhiễm điện dương cho một vật dẫn B, mà
không làm thay đổi điện tích của A được không? Có thể làm cho hai vật dẫn B, C nhiễm điện
trái dấu nhau được không?
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính Điện học

GVHD: Dương Quốc Chánh Tín Trang 7 SVTH: Nguyễn Văn Ngộ

Nội dung kiến thức cơ bản nhất để trả lời câu hỏi trên là người học phải hiểu rõ và vận dụng
được thuyết electron. Đối với yêu cầu của bài toán này, chúng ta có hai cách giải.
Thứ nhất: Muốn cho vật B nhiễm điện dương, ta đưa một đầu của nó lại gần vật A, và chạm
tay vào đầu còn lại (hoặc nối đất bằng một dây dẫn), sau đó bỏ tay ra. Điện tích âm sẽ bị đẩy
xuống đất, trên vật B chỉ còn lại điện tích dương.
Nếu dùng vật B đã nhiễm điện dương và làm tương tự, ta có thể làm cho vật C nhiễm điện

cầu mang điện tích có trị số lớn hơn nhiều so với điện tích của quả cầu kia
ĐIỆN TRƯỜNG, CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG, HIỆU ĐIỆN THẾ, CÔNG CỦA ĐIỆN
TRƯỜNG
2.1
Xét một điểm A nằm trong điện trường của một điện tích điểm +q.nếu bên phải điểm A đặt
têm một quả cầu không tích điện thì cườn độ điện trường vầ điện thế tại điểm A biến đổi gì
không?
Giải
Dươi tác dụng của điện trường của điện tích q, hai mặt quả cầu đối diện nhau sẽ nhiễm điện
trái dấu. Nếu quả cầu dẫn điện thì sự nhiễm điện đó là do hưởng ứng, nếu quả cầu không dẫn
điện thì điện tích xuất hiện trên quả cầu là do sự phân cuacj điện môi.
Mặt đặt gần điểm A sẽ mang điện âm, mặt xa hơn sẽ mang điện dương. Hai điện tích này sẽ
tạo ra tai A hai cường độ điện trường ngược chiều nhau mà tổng hợp của chúng hướng sang
phía quả cầu vì điện tích gần A hơn điện tích dương. Vậy tại A ngoài cường độ điện trường
do +q tạo ra thì còn có them một cường độ điện trường tại điểm A sẽ tăng lên.
Tương tự nghư vậy, hki các điện tích trái dấu xuất hiện trên quả cầu. các điện tích này sẽ tạo
ra tại A các điện thế khác nhau: Điện tích âm ở gần hơn sẽ tạo ra điện thê âm có giá trị lớn
hơn điện thế dương do điện tích dương ở xa hơn tạo ra. Nên tổng hợp điện thế do quả cầu tạo
ra tại A mang giá trị âm.
Còn điện thế của +q tạo ra tại A là điện thế dương. Vì vậy khi tổng hợp hai điện thế này thì
điện thế tại A giảm đi.
4.37
Hai quả cầu nhỏ A và B bằng kim loại, giống hệt nhau, có khối lượng m, được treo tiếp xúc
với nhau vào cùng một diểm O bằng hai sợi dây mảnh, cách điện, không giãn, chiều dài l.
Người ta truyền một điện tích q cho quả cầu A thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho đến khi hai
dây treo hợp với nhau một góc

. Chứng minh rằng không có đường sức nào của điện
trường đi qua điểm giữa O của đoạn thẳng nối tâm hai quả cầu.
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính Điện học

20
E

do chúng gây ra tại
trung điểm O của AB sẽ có cường độ bằng nhau, cùng phương nhưng ngược chiều. Cường độ
điện trường tổng hợp tại O bằng không , nên không có đường sức của điện trường đi qua O.

4.29
Có hai điện tích điểm, chưa biết dấu và độ lớn, nằm cách nhau một khoảng d. Người ta xác
định được vị trí của một điểm C nằm trên đường thẳng nối hai điện tích mà ở đó cường độ
điện trường bằng không.
- Có thể kết luận gì về tính chất của hai điện tích đó?
- Nếu điểm D, có tính chất như trên, nằm ngoài đoạn thẳng nối hai điện tích thì sao?
Trước hết ta có thể khẳng định rằng : hai điện tích đó phải cùng dấu, nghĩa là hoặc cùng là
điện tích dương, hoặc cùng là điện tích âm. Sau đó dựa vào vị trí của điểm C trên đoạn thảng
AB nối hai điện tích ta có thể biết được quan hệ về độ lớn q
1
và q
2
của hai điện tích đó.
Giả sử hai điện đó đều là điện tích dương. Đặt AB = d, AC = x.
Vì cường độ diện trường tổng hợp tại C bằng không, ta có:
 
2
2
2
1
21
xd
q

, n >1 thì x< d/2: điểm C gần điện có giá trị nhỏ. Và tỉ số các độ lớn của
hai điện tích là:
2
1
2
1







x
d
q
q

Trong trường hợp điểm D nằm ngoài đoạn thẳng nối hai điện tích, cũng với cách lập luận như
trên thì hai điện tích phải là hai điện tích trái dấu nhau. Và dựa vào vị trí của điểm C để xác
định mối quan hệ về độ lớn của hai điện tích. Ta đặt AB = d và AD = x.
Vì cường độ điện trường tổng hợp tại D bằng không nên ta có:
 
2
2
2
1
21
xd
q

2
1







x
d
q
q

2.9
Hai quả cầu kim loại nhỏ, mỗi quả có bán kính a, khối lượng m được nối với nhau một sợi
day mảnh, mềm có chiều dài l. Hai quả cầu nằm cách nhau một khoảng l
0
(l>l
0
>>a) và đặt
trong một điện trường đều. Vectơ cường độ điện trường
E

hướng dọc theo đường nối tâm các
quả cầu. Xáh định vận tốc các quả cầu thu được nếu chúng được buông ra không vận tốc ban
đầu.
Nhận xét:
Khi các quả cầu được nối với nhau, một hệ vật dẫn được tạo ra trong điện trường. Vì sự
nhiễm điện do hưởng ứng mà các quả cầu sẽ nhiễm điện trái dấu, sau đó lại bị điện trường tác



Suy ra Exq
0
4


Do đó, lực tác dụng lên mỗi quả cầu tỉ lệ với tọa độ của chúng và có độ lớn là:
xaEEqF
2
0
4.


Từ hệ thức này rút ra rằng vận tốc các quả cầu sẽ đạt cực đại khi chúng tách xa nhau ra ở
khoảng cách lớn nhất. Khi đó công của lực điện trường thực hiện ở mỗi qur cầu được chuyển
thành động năng của của chúng:
2
2
mv
A 
Có thể tính công này bằng đồ thị: Bằng diện tích của hình thang nằm dưới dồ thị phụ thuộc
của lực theo tọa dộ:
 


2
0
2
2

2
2
mv
A  =
 


2
0
2
2
000
2
00
21
2
4
2
.
2
.
2
4
2
2
1
ll
aEllllaEll
FF 


giấy bị nhiễm điện tích âm chạm vào đũa) và điện tích dương của mẫu giấy chịu tác dụng của
lực đẩy, làm cho mẫu giấy bị đẩy khỏi đũa.
Khi ta dùng mạt nhôm thì hiện tượng nói trên xảy ra rõ rệt hơn, bởi vì sự nhiễm điện do
hưởng ứng của mạt nhôm tạo nên điện tích lớn hơn là sự phân cực trong điện môi.
TỤ ĐIỆN
4.46
Người ta mắc tụ điện vào hai cực của một cái pin.
- Tại sao điện tích trên hai bản của tụ điện lại có độ lơn bằng nhau?
- Điều đó còn đúng không nếu hai bản tụ có kích thước khác nhau?
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính Điện học

GVHD: Dương Quốc Chánh Tín Trang 13 SVTH: Nguyễn Văn Ngộ

Khi ta mắc tụ điện vào nguồn điện thì nguồn điện có tác dụng làm cho các electron chuyển
về bản âm. Bản dương thiếu electron nên mang điện tích dương. Vì thế điện tích trên hai bản
tụ luôn luôn bằng nau về trị số tuyệt đối.
Hơn nữa các đường sức xuất phát từ bản dương đều kết thúc ở bản âm. Điều đó chỉ có thể
thực hiện được nếu điện tích âm và dương bằng nhau, vì dường sức xuất phát từ điện tích
dương và kết thúc ở ở điện tích âm.
Nếu hai bản tụ có kích thước khác nhau, thì sự phân bố điện tích trên các bản tụ là không đôi
xừng. Tuy vậy điện tích trên các hai bản vẫn bằng nhau.

3.7
Một bộ gồm n tụ điện giống nhau được mắc nối tiếp với nhau và tích điện đến hiệu điện thế U.
Khi đó giữa các bản tụ được đổ đầy một chất điện môi lỏng có hằng số điện môi

. Sau khi có k
tụ điện điện môi bị chảy ra ngoài. Hiệu điện thế trên bộ tụ sẽ thay đổi như thế nào nếu sau khi
tích điện cho bộ tụ thì các tụ được tách ra khỏi nguồn điện.
Nhận xét:

k
n
C
C


''

Điện dung của bộ tụ mới là:
 
kn
C
C
C
k
C
kn
C 1
1
2
2







Khi điện môi trên một số tụ chảy ra ngoài nhưng điện tích của chúng vẫn khong thay đổi, nên
hiệu điện thể trên bộ tụ sẽ bằng:

0
2
4
1
r
q
r
q
kE




n
kn
U
C
q
U
1
2
2




Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính Điện học

GVHD: Dương Quốc Chánh Tín Trang 15 SVTH: Nguyễn Văn Ngộ


lên q không phải là các lực tương tác trực tiếp giữa q
o
và q.

Ý nghĩa của việc xác định bản chất vật lý trong các bài tập định tính về Điện trường
2.2 Dòng điện không đổi

Ý nghĩa của việc xác định bản chất vật lý trong các bài tập định tính về Dòng điện không đổi
2.3 Dòng điện trong các môi trường
6.1
Do những nguyên nhân gì mà độ dẫn điện của chất điện phân tăng khi nhiệt độ tăng?
6.2
Khi có dòng điện đi qua dung dịch điện phân ta thấy các iôn dương và iôn âm không ngừng
bị trung hòa ở các điện cực ( sau khi trao điện tích cho điện cực). những nguyên nhân gì
khiến cho nồng độ iôn trong dung dịch giữ ở mức không đổi?
Ý nghĩa của việc xác định bản chất vật lý trong các bài tập định tính về Dòng điện trong các môi
trường
2.4 Từ trường
Ý nghĩa của việc xác định bản chất vật lý trong các bài tập định tính về Từ trường
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính Điện học

GVHD: Dương Quốc Chánh Tín Trang 16 SVTH: Nguyễn Văn Ngộ

Phần 3 KẾT LUẬN
3.1. Bản chất vật lý trong các bài tập định tính
3.2. Con đường để đi dến bản chất vật lý trong các bài tập định tính
Thu thập thông tin
Xử lí thông tin
Rút ra bản chất – ứng dụng
3.3. Đề xuất sư phạm