TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA SƯ PHẠM
W X
NGUYỄN MINH SÁCH
LỚP DH5L KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÍ Giảng viên hướng dẫn
Th.s Giang Văn Phúc
Long Xuyên, tháng 05/2008
Mục Lục
Trang
Phần Một : Mở đầu ...........................................................................................................1
1. Lí do chọn đề tài .....................................................................................................2
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu..........................................................................2
2.1. Mục đích nghiên cứu .....................................................................................2
2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu.....................................................................................2
3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu ........................................................................3
3.1. Khách thể nghiên cứu ....................................................................................3
3.2. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................3
4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................3
5. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................3
6. Giả thuyết khoa học ................................................................................................3
7. Đóng góp của đề tài ................................................................................................3
Phần hai : Tổng quan ........................................................................................................4
1. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................................5
1.1. Phương pháp dạy học Vật lí...........................................................................5
1.2. Sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí .............................................................5
1.2.1. Vai trò của bài tập trong việc giảng dạy Vật lí ở trường phổ thông .....5
1.2.2. Sự cần thiết phải soạn nhiều bài tập của giáo viên ...............................6
2. Chọn lựa bài tập Vật lí để đưa vào phần mềm........................................................6
A. Tóm tắt chương trình Vật lí 11 ........................................................................6
Chương I : Tĩnh điện học...................................................................................6
Chương II : Dòng điện không đổi....................................................................11
Chương III : Dòng điện trong các môi trường .................................................13
B. Yêu cầu của việc chọn lựa bài tập Vật lí........................................................16
3. Giới thiệu Visual Basic.........................................................................................16
3.1. Sơ lược về Visual Basic...............................................................................17
3.2. Các khái niệm cơ sở.....................................................................................17
1. Kết quả đạt được ...................................................................................................65
2. Hạn chế của phần mềm .........................................................................................65
3. Những kiến nghị ...................................................................................................65
Tài liệu tham khảo ..........................................................................................................66 Trang 1
phần mềm – soạn thảo nhanh một số bài tập Vật lí 11 cơ bản - phần Điện học”.
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
2.1. Mục đích nghiên cứu
Tạo ra phần mềm “Soạn thảo nhanh một số bài tập Vật lí 11 cơ bản – phần Điện học”
hỗ trợ cho giáo viên biên soạn nhanh các bài tập trắc nghiệm của bài tập Vật lí 11 cơ bản –
phần Điện học.
2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu đề tài này chúng tôi sẽ giải quyết các nhiệm vụ sau:
- Nghiên cứu nội dung và phương pháp giải một số bài tập tiêu biểu của sách giáo khoa
và sách bài tập Vật lí 11 cơ bản – phần Điện học.
- Tiến hành giải và xây dựng các thuật toán hỗ trợ cho lập trình.
- Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình, giao diện đồ họa và các ứng dụng của Visual Basic.
- Biên soạn từng bài tập cụ thể, sau đó kết nối thành một tổng thể chung cho tất cả các
bài theo từng chương.
Trang 3
- Đánh giá kết quả thu được sau khi nghiên cứu.
3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
3.1. Khách thể nghiên cứu
- Một số bài tập tiêu biểu của sách giáo khoa và sách bài tập Vật lí 11 cơ bản -phần
Điện học.
- Ngôn ngữ lập trình của Visual Basic.
3.2. Đối tượng nghiên cứu
Phần mềm – soạn thảo nhanh một số bài tập Vật lí 11 cơ bản – phần Điện học.
4. Phương pháp nghiên cứu
Trong khi thực hiện tài này, chúng tôi có sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau đây:
- Phương pháp đọc sách và tài liệu tham khảo.
- Phương pháp phân loại, hệ thống hóa các lý thuyết và các bài tập.
- Phương pháp phân tích và tổng hợp.
- Tham khảo ý kiến của một số giáo sinh sư phạm Vật lí dùng thử phần mềm.
- Tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn.
Trang 5
1. Cơ sở lý thuyết
1.1) Phương pháp dạy học Vật lí
Phương pháp dạy học Vật lí là một ngành khoa học giáo dục nó nghiên cứu quá trình
dạy học môn Vật lí.
Phương pháp dạy học Vật lí là hệ thống các hành động có mục đích của giáo viên, tổ
chức hoạt động trí óc và chân tay của học sinh, đảm bảo cho học sinh chiếm lĩnh được nội
dung dạy học, đạt được mục tiêu xác định.
1.2) Sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí
1.2.1) Vai trò của bài tập trong việc giảng dạy Vật lí ở Trường phổ thông
Việc giảng dạy Vật lí ở Trường phổ thông không chỉ làm cho học sinh hiểu được
một cách sâu sắc, đầy đủ những kiến thức qui định trong chương trình, mà còn phải làm
tính kiên trì, tinh thần vượt khó của học sinh.
Trang 6
Bài tập Vật lí là cơ hội để giáo viên đề cập đến những kiến thức mà trong giờ học
chưa có điều kiện để đề cập, nhằm bổ sung những kiến thức còn thiếu cho học sinh, giúp
cho các em thu nhận kiến thức một cách chặt chẽ, logic và có hệ thống.
Ngoài ra xét về mặt hoạt động nhận thức, ta thấy bài tập Vật lí còn là một phương
tiện tốt để kiểm tra việc thu nhận kiến thức, mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, kỹ
năng, kỹ xảo của học sinh.
1.2.2) Sự cần thiết phải soạn nhiều bài tập của giáo viên
Hiện nay việc kiểm tra, đánh giá chất lượng học tập của học sinh là dựa trên phương
pháp trắc nghiệm khách quan. Nhưng để kết quả đánh giá được chính xác, khách quan thì
cần phải có một hệ thống câu hỏi trắc nghiệm trong đó chủ yếu là bài tập vận dụng. Vì vậy,
để thực hiện tốt được điều này đòi hỏi người giáo viên cần phải đầu tư rất nhiều thời gian
và công sức để soạn ra các bài tập, câu hỏi trắc nghiệm.
Người giáo viên phổ thông khi dạy môn Vật lí là môn học có cả lý thuyết và bài tập,
do đó giáo viên phải đảm nhận việc cung cấp các kiến thức mới về lý thuyết lẫn các bài tập
để các em làm quen được với việc tính toán và áp dụng được các kiến thức mà mình đã
học. Việc giải bài tập là khâu vận dụng các kiến thức đã được học, điều đó sẽ giúp cho học
sinh nắm vững kiến thức hơn. Vì vậy, bài tập là rất quan trọng. Điều này đòi hỏi người giáo
viên phải có nhiệm vụ đưa cho các em nhiều dạng bài tập khác nhau để các em giải. Song
song đó, giáo viên còn phải soạn thảo đề kiểm tra các nội dung đã dạy theo định hướng
môn học bằng các bài tập tương tự đã được giảng dạy.
Từ hai nguyên nhân trên chúng tôi thấy được sự cần thiết phải tạo ra một phần mềm
giúp người giáo viên phân loại và soạn thảo nhanh các bài tập Vật lí phổ thông.
2. Chọn lựa bài tập Vật lí để đưa vào phần mềm
A. Tóm Tắt Chương Trình Vật lí 11 Phần Điện Học [1]
Chương I : TĨNH ĐIỆN HỌC
Bài 1 : Điện Tích. Định Luật Cu-Lông
1. Hai loại điện tích
- Điện tích âm (kí hiệu dấu - ).
3.4) Vectơ lực tương tác giữa hai điện tích điểm có:
- Điểm đặt trên mỗi điện tích.
- Phương trùng với phương đường thẳng qua điểm đặt hai điện tích.
- Chiều: + Hướng ra xa hai điện tích nếu chúng cùng dấu.
+ Hướng từ điện tích nọ đến điện tích kia nếu chúng trái dấu.
Bài 2 : Thuyết Electron. Định Luật Bảo Toàn Điện Tích
1. Thuyết electron
1.1) Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện. Điện tích nguyên tố.
- Điện tích nguyên tố: Điện tích nhỏ nhất tồn tại trong tự nhiên, có trị số
e = 1,6.10
-19
C.
- Electron: là hạt sơ cấp mang điện tích âm, có điện tích là - 1,6.10
-19
C và khối lượng
là 9,1.10
-31
kg.
Prôton: là hạt sơ cấp mang điện tích dương, có điện tích là 1,6.10
-19
C và khối lượng
là 1,67.10
-27
kg.
- Nơtron: không mang điện và có khối lượng xấp xỉ bằng khối lượng của prôton.
- Nguyên tử: có cấu tạo gồm hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các
electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh. Hạt nhân có cấu tạo gồm hai
loại hạt là nơtron không mang điện và prôton mang điện dương.
1.2) Thuyết electron
Thuyết electron là thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích
Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vectơ gọi là vectơ cường độ điện
trường.
F
q
E =
r
r
Vectơ cường độ điện trường có phương và chiều trùng với phương và chiều của lực
điện tác dụng lên điện tích thử q dương.
2.3) Cường độ điện trường của một điện tích điểm
Công thức tính cường độ điện trường của một điện tích điểm Q trong chân không.
2
Q
F
k
qr
E
=
=
2.4) Nguyên lí chồng chất điện trường
Các điện trường
12
,Ε
Ε
r
r
đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập
với nhau và điện tích q chịu tác dụng của điện trường tổng hợp
= q.E.d, không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí
của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi: A
MN
= q.E.d
2. Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì.
Công của lực điện trong sự di chuyển của một điện tích q từ một điểm M đến một điểm
N trong một điện trường bất kì cũng không phụ thuộc hình dạng đường đi từ M đến N
mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của M và N.
3. Thế năng của một điện tích trong điện trường
3.1) Khái niệm về thế năng của một điện tích trong điện trường.
Thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của
điện trường khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét trong điện trường.
W
M
= A
M
∞
= q.E.d
3.2) Sự phụ thuộc của thế năng vào điện tích q
Thế năng của điện tích tại M tỉ lệ thuận với q: W
M
= A
M
∞
= V
M
q
Trong đó V
M
là một hệ số tỉ lệ.
bằng thương số của công của lực đ
iện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển từ
M đến N và độ lớn của q.
MN
MN
A
U
q
=
2.2) Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường
Xét một điện trường đều có vectơ cường độ điện trường đều, lực điện làm di chuyển
một điện tích q > 0 dọc theo đường sức một đoạn d giữa hai điểm M và N.
Liên hệ giữa cường độ điện trường E và hiệu điện thế U
U
MN
= E.d
Với d là khoảng cách giữa hai điểm trên một đường sức điện trường đều.
Hay tổng quát là:
U
E=
d
Đơn vị của cường độ điện trường là: V/m.
Bài 6 : Tụ Điện
1. Tụ điện
Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện.
Điện tích của hai bản bằng nhau về độ lớn nhưng trái dấu.
2. Điện dung của tụ điện
- Điện dung củ
a tụ điện là một đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở
∆
- Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời
gian.
- Đơn vị cường độ dòng điện trong hệ SI là Ampe. Kí hiệu là A.
3. Nguồn điện
Là thiết bị để biến đổi một dạng năng lượng nào đó thành điện năng. Nguồn điện có tác
dụng duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện.
4. Công của nguồn điện
Công của các lực lạ thực hiện làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn được gọi là
công của nguồn điện.
5. Suất điện động của nguồn điện
Suất điện động của một nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công
của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch
chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích q đó.
Công thức:
E
=
A
q
Đơn vị: Trong hệ SI suất điện động có đơn vị là vôn. Kí hiệu là V
Bài 8 : Điện Năng. Công Suất Điện
1. Điện năng tiêu thụ và công suất điện
Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch
với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.
A = Uq = U.I.t
Trang 12
Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và
4. Công và công suất của nguồn điện
Công của nguồn điện bằng điện năng tiêu thụ trong toàn mạch: A
ng
= q
E
=
E
.I.t
Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch:
P
=
E
.I
Bài 9 : Định Luật Ôm Đối Với Toàn Mạch
1. Định luật ôm đối với toàn mạch
- Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài
và mạch trong.
E
= I (R
N
+ r) = I.R
N
+ I.r
- Định luật ôm đối với toàn mạch: Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ
thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của
mạch đó.
N
E
E2
+…+
En
- Điện trở trong r
b
của bộ nguồn điện ghép nối tiếp bằng tổng các điện trở trong của
các nguồn có trong bộ. r
b
= r
1
+ r
2
+ … + r
n
2.2) Bộ nguồn song song
Ghép song song n nguồn điện có cùng suất điện động
E
và điện trở trong r.
Ta có: suất điện động
E
b
=
E
và điện trở trong
b
r
r
n
=
nguyên tử tích điện gọi là ion; ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở
thành hạt tải điện.
Trang 14
2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân
Dòng điện trong lòng chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có
hướng theo hai chiều ngược nhau.
3. Hiện tượng dương cực tan
Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anôt kéo các ion kim loại của điện
cực vào trong dung dịch.
4. Các định luật Fa-Ra-Đây
4.1) Định luật Fa-Ra-Đây thứ nhất
Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với
điện lượng chạy qua bình đó: m = k.q
4.2) Định luật Fa-Ra-Đây thứ hai
- Đượng lượng điện hóa k của một nguyên tố được xác định:
1A
k.
Fn
=
- Trong đó F gọi là số Fa-Ra-Đây.
- Kết hợp hai định luật Fa-Ra-Đây ta được công thức Fa-Ra-Đây:
1A
m.I.t
Fn
=
5. Ứng dụng:
Hiện tượng điện phân được áp dụng trong các công nghệ luyện kim, hóa
chất, mạ điện,…
Bài 15 : Dòng Điện Trong Chất Khí
2. Tia catôt
2.1) Tính chất của tia catôt
- Nó phát ra từ catôt, theo phương vuông góc với bề mặt catôt.
- Nó mang năng lượng lớn: có thể làm đen phim ảnh, làm huỳnh quang một số tinh
thể, làm nóng các vật,…
- Bị lệch trong điện trường và từ trường.
2.2) Bản chất tia catôt
Tia catôt là một dòng electron phát ra từ catôt và bay tự do trong ống thí nghiệm.
Bài 17 : Dòng Điện Trong Chất Bán Dẫn
1. Chất bán dẫn và tính chất
Chất bán dẫn là một nhóm vật liệu mà tiêu biểu là gemani và silic. Chúng không thể
xem là kim loại hay điện môi.
Tính chất: + Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ và tạp chất.
+ Điện trở suất của chất bán dẫn có giá trị nằm trong khoảng trung gian
giữa kim loại và điện môi.
+ Hạt tải điện trong chất bán dẫn là electron và lỗ trống.
2. Dòng điện trong chất bán dẫn
Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng các electron dẫn chuyển động ngược chiều điện
trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường.
3. Sự dẫn điện của bán dẫn tạp chất
- Bán dẫn tạp chất: bán dẫn mà hạt tải điện chủ yếu do tạp chất sinh ra.
Trang 16
- Bán dẫn loại n (bán dẫn chứa đôno): mật độ electron lớn hơn nhiều so với mật độ lỗ
trống. Phần tử dẫn điện cơ bản là electron.
- Bán dẫn loại p (bán dẫn chứa axepto): bán dẫn mà mật độ electron lớn hơn nhiều so
với mật độ electron. Phần tử dẫn điện cơ bản là lỗ trống.
4. Lớp chuyển tiếp p – n
Lớp chuyển tiếp p – n là chỗ tiếp xúc giữa hai miền mang tính dẫn điện p và n trên cùng
Đặc điểm của môi trường Visual Basic: khác với các môi trường lập trình hướng thủ tục
như: Pascal, Foxpro…Visual Basic là một môi trường lập trình hướng biến cố trên hệ đi
ều
hành Windows. Trong các môi trường lập trình hướng thủ tục, người lập trình phải xác định
tuần tự thực hiện của từng lệnh và từng thủ tục có trong chương trình. Nhưng đối với môi
trường lập trình hướng biến cố như Visual Basic thì người lập trình chỉ việc định nghĩa
Trang 17
những lệnh gì cần thực hiện khi có một biến cố do người dùng tác động lên chương trình
mà không cần quan tâm đến tuần tự các xử lý nhập liệu.
Visual Basic
là một trong những phần mềm hiện nay đang được ứng dụng rất nhiều
trong lĩnh vực giáo dục nhất. Với sự hỗ trợ của Visual Basic, ta có thể tạo ra phần mềm
giúp giải nhanh các dạng bài tập tiêu biểu trong chương trình Vật lí phổ thông. Đó là lý do
Visual Basic được chọn để lập trình.
3.1. Sơ lược về Visual Basic
Màn hình làm việc của Visual Basic gồm các thành phần chính như sau:
- Hộp công cụ (Toolbox)
: chứa các biểu tượng tương ứng với những đối tượng điều
khiển chuẩn bao gồm: nhãn, hộp văn bản, nút lệnh,…
- Màn hình giao tiếp (Form)
: đây chính là đối tượng để xây dựng các màn hình giao
tiếp của ứng dụng. Khi vừa mới tạo, nó không chứa đối tượng điều khiển nào cả.
- Cửa sổ thuộc tính (Properties window)
: cho phép định thuộc tính ban đầu cho các
đối tượng bao gồm màn hình giao tiếp và các điều khiển trên đó.
- Cửa sổ quản lý ứng dụng (Project explorer)
: cửa sổ quản lý ứng dụng hiển thị các
màn hình giao tiếp, thư viện xử lý… hiện có trong ứng dụng.
- Cửa sổ định vị (Form Layout)
: cho phép xem và định vị trí hiển thị của mỗi màn
Trang 18
ComboBox
: còn được gọi là hộp danh sách chọn. Control này cho phép người sử
dụng nhập dữ liệu vào ô văn bản hay chọn từ một danh sách các giá trị.
Check Box
: control này dùng để thiết kế các mục chọn đối với người sử dụng
trong giao diện của chương trình.
Data
: control cho phép kết nối với một CSDL để từ đó có thể truy đến các thành
phần dữ liệu từ màn hình giao tiếp.
Directory Listbox
: hiển thị cây thư mục của một ổ đĩa và cho phép người sử dụng
chọn thư mục hiện hành.
Drive Listbox
: là hộp combobox trong đó liệt kê tất cả tên có trong hệ thống, nó
được dùng để chọn ổ đĩa.
Frame
: control này dùng để nhóm các control điều khiển khác thành một nhóm.
File Listbox
: là một listbox trình bày các file trong thư mục nào đó.
Horizontal Scrollbar
: thanh cuốn ngang cho ta chọn một số nguyên khi ta di
chuyển con chạy từ giá trị min đến giá trị max.
Image
: dùng để hiện thị hình ảnh.
Label
Vertical Scrollbar
: thanh cuốn dọc cho ta chọn một số nguyên khi ta di chuyển
con chạy từ giá trị min đến giá trị max.
Trang 19
3.4.
Thuộc tính chung của các control
Thuộc tính tên (Name)
: đây là thuộc tính dùng để phân biệt các control có trong một
màn hình giao tiếp với nhau.
Hình 1. Màn hình làm việc Visual Basic
Thuộc tính định dạng (Format)
: đây là những thuộc tính xác định hình thức hiển thị
của các control. Hầu hết các control đều có các thuộc tính định dạng chung được liệt kê như
bảng dưới đây:
Thuộc tính Ý nghĩa
Aligment Canh lề cho nội dung có trong đối tượng (gồm: canh trái, phải, giữa)
Appearance Hiển thị dạng nổi 3D hay không
ForeColor Màu hiển thị của phần nội dung một đối tượng
BackColor Màu nền hiển thị của đối tượng
Font Kiểu định dạng văn bản trong đối tượng
Enabled Sáng hay mờ đối tượng
Visible Ẩn hay hiện đối tượng
Top Vị trí trên của đối tượng
Left Vị trí trái của đối tượng
Project
Ex
plor
Image Picture
Shape Shape
Visual Basic tương tác với người dùng bằng các control thông qua giá trị của thuộc
tính và hoạt động của chương trình phần mềm.
Chẳng hạn, khi phần mềm cần người dùng đưa vào giá trị số nó sẽ được đưa vào một
đối tượng Textbox và phần mềm sẽ nhận giá trị này thông qua thuộc tính Text của Textbox
bởi phát biểu: Textbox.Text
Trang 21