1

Mục lục
Trang
Phần mở đầu
1. Lí do chọn đề tài 2
2. Mục đích nghiên cứu. 3
3. Nhiệm vụ nghiên cứu. 3
4. Giả thuyết khoa học. 3
5. Đối tượng nghiên cứu. 4
6. Phương pháp nghiên cứu. 4

Phần nội dung:
Chương 1: Lí luận về bài tập Vật lí 4
Chương 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống
bài tập phần Từ trường lớp 11 THPT
trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi 15
Chủ đề 1: Xác định cảm ứng từ của dòng điện 15
Chủ đề 2: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện 40
Chủ đề 3: Lực Lorentz 64
Chủ đề 4: Cảm ứng điện từ 110
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 174
Phần kết luận 179
Tài liệu tham khảo 181 2

“ Biên soạn tài liệu bồi dưỡng HSG và ôn thi đại học, cao đẳng góp phần nâng
cao chất lượng dạy và học phần Từ trường trong chương trình vật lý THPT
’’

nhằm giúp HS nắm vững kiến thức cơ bản và phát triển năng lực tư duy vật lý để chủ
động, tự lực giải quyết vấn đề.
2. Mục đích nghiên cứu.
Phân loại và xây dựng một cách thích hợp hệ thống bài tập phần
“
Từ trường
”

trong chương trình Vật lý phổ thông từ đó đưa ra phương pháp giải nhằm phát huy
tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi, ôn
thi đại học – cao đẳng.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu.
3.1. Nghiên cứu hoạt động tư duy của HS trong quá trình giải BTVL, từ đó sử dụng
cách phân loại BTVL từ đơn giản đến phức tạp, theo các cấp độ : Bài tập cơ bản, bài
tập dành cho học sinh khá, giỏi, bài tập dành cho học sinh giỏi; chia làm nhiều dạng
: loại bài tập về Cơ – Từ, Điện - Từ, bài tập thực nghiệm và cách hướng dẫn HS tìm
lời giải BTVL có hiệu quả.
3.2. Điều tra cơ bản tình hình dạy học về bài tập phần từ trường ở lớp 11 THPT.
3.3. Xác định một hệ thống bài tập phần từ trường giúp HS thông qua giải nó mà nắm
vững kiến thức cơ bản, rèn luyện được kĩ năng, kĩ xảo giải BTVL và phát triển được
năng lực giải quyết vấn đề.
3.4. Đề ra cách sử dụng hệ thống bài tập phần từ trường trong hai loại tiết học phổ
biến về vật lí: nghiên cứu tài liệu mới, luyện tập giải bài tập.
3.5. Thực nghiệm sư phạm nghiên cứu hiệu quả của nội dung hệ thống bài tập, của
những đề xuất về việc sử dụng nó và của việc hướng dẫn HS giải BTVL theo các sơ
đồ định hướng trong quá trình dạy học phần từ trường. Đối chiếu kết qủa thực nghiệm

2.1. Phân loại BTVL trong các tài liệu phương pháp giảng dạy.
nghiên cứu những c
ơ

sở lí luận v
ề BTVL.
Đ
ồng thời, qua
đ
iều tra thực trạng nắm
vững kiến thức của HS, xem xét t
h
ực tiễn sử dụng bài tập của GV, việc giải bài tập
của HS mà
đ
ề xuất hệ thống bài tập phần từ trường và nêu ra cách sử dụng nó, cách
h
ư
ớng dẫn giải từng loại BTVL, rồi tiến hành

thực nghiệm s
ư

phạm nghiên cứu
hiệu quả thực tế của nó.

PHẦN NỘI DUNG


Ôn tập những kiến thức
đ
ã học, củng cố, mở rộng, đào sâu những kiến thức c
ơ

bản của b
ài giảng.

-

Phương tiện h
ình thành và rèn luyện kĩ n
ă
ng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực

6
Bảng 1. Phân loại BTVL trong các tài liệu phương pháp giảng dạy.
Phương pháp giải bài tập phần từ trường Bồi dưỡng HSG, ôn thi đại học

Lưu Hải An – Lưu Văn Xuân. THPT Chuyên Bắc giang - 7 -
2.2. Các bước chung nhất khi giải BTVL.
2.2.1. Hoạt động của HS khi giải bài tập vận dụng kiến thức.
1. Nghiên cứu đầu bài: Đọc đầu bài, tìm hiểu ý nghĩa của các
thuật ngữ mới, quan trọng; nắm vững đâu là cái đã cho, cái
phải tìm; tóm tắt đầu bài bằng những kí hiệu quen dùng.
2. Nhận biết hiện tượng nêu lên trong bài tập thuộc lĩnh vực
kiến thức nào đã học.
3. Xác định mối quan hệ có thể có giữa cái đã cho và cái phải
tìm biểu hiện ở những định nghĩa, quy tắc, định luật, đã

- Mong muốn giải quyết vấn đề đó và có khả năng giải quyết được.
2.3. Một cách phân loại BTVL dựa vào mức độ phức tạp của hoạt động
tư duy của HS trong quá trình tìm kiếm lời giải. Khái niệm bài tập
cơ bản (BTCB), bài tập phức hợp (BTPH).
2.3.1. Một cách phân loại khác về BTVL.
2.3.2. Đặc điểm của BTCB và BTPH.
- BTCB là một khái niệm tương đối với mỗi một kiến thức cơ bản về
vật lí mà HS mới học. Khi nói đến BTCB về một kiến thức nào đó là
chỉ nói đến yếu tố mới cần vận dụng trong việc giải bài tập mà trước
khi học kiến thức ấy.
- Theo mục đích nhận thức của bài tập, có thể phân nó thành hai loại:
Vận dụng kiến thức đã biết; tìm kiếm thông tin ở tự nhiên. Dựa vào đặc
điểm hoạt động tư duy của HS, lại có thể chia từng loại BTCB thành
nhiều kiểu, phân kiểu khác nhau:
1. BTCB vận dụng kiến thức đã học bao gồm hai kiểu bài tập
dự đoán hiện tượng và giải thích hiện tượng. Hai kiểu này
lại được chia thành các phân kiểu khác: Lập luận logic;
Thực hiện các phép biến đổi toán học; Sử dụng đồ thị; Đo
lường các đại lượng vật lí; Có nội dung lí thuyết; Có nội
dung thực tế.
2. BTCB tìm kiếm thông tin ở tự nhiên. - Quan sát;
- Phân tích một hiện tượng phức tạp ra những hiện tượng đơn giản;
- Tác động vào tự nhiên để tìm những điều kiện chi phối hiện tượng và
khống chế nó;
Phương pháp giải bài tập phần từ trường Bồi dưỡng HSG, ôn thi đại học

Lưu Hải An – Lưu Văn Xuân. THPT Chuyên Bắc giang - 9 -
- Tìm những mối quan hệ giữa những cái đo được, quan sát được để
xác lập những tính chất, những mối quan hệ bên trong của sự vật, hiện
tượng biểu thị bằng các đại lượng, quy tắc, định luật vật lí;

Lưu Hải An – Lưu Văn Xuân. THPT Chuyên Bắc giang - 10 -
3)Vận dụng các kiến thức vật lí để giải thích những hiện tượng đơn giản, những
ứng dụng phổ biến của vật lí trong sản xuất và đời sống;
4) Sử dụng các thao tác tư suy logic và các phương pháp nhận thức vật lí.
Những kĩ xảo chủ yếu đối với vật lí chia làm hai nhóm:
1) Thực nghiệm;
2) Áp dụng các phương pháp toán học và các phương tiện phụ trợ.
3.2. Các mức độ nắm kiến thức.
3.2.1. Khái niệm nắm vững kiến thức.
3.2.2. Các mức độ nắm vững kiến thức.
Sự nắm vững kiến thức có thể phân biệt ở ba mức độ: biết, hiểu, vận dụng được.
- Biết một kiến thức nào đó nghĩa là nhận ra được nó, phân biệt được
nó với các kiến thức khác. Đây là mức độ tối thiểu HS cần đạt trong
học tập.
- Hiểu một kiến thức là gắn được kiến thức ấy vào những kiến thức đã
biết, đưa được nó vào trong hệ thống vốn kinh nghiệm của bản thân.
Xác lập được mối quan hệ giữa nó với hệ thống kiến thức khác và vận
dụng được trực tiếp kiến thức ấy vào những tình huống quan thuộc dẫn
đến có khả năng vận dụng nó một cách linh hoạt, sáng tạo.
- Vận dụng kiến thức ấy vào việc giải quyết các nhiệm vụ của thực tiễn
nghĩa là phải tìm được kiến thức thích hợp trong vốn kiến thức đã có
để giải quyết một nhiệm vụ mới. Chính trong lúc vận dụng, quá trình
nắm vững kiến thức thêm sâu sắc, càng làm cho những nét bản chất,
mới của kiến thức được bộc lộ; càng làm cho quá trình nắm kiến thức
thêm tự giác, sáng tạo; làm cho giữa kiến thức lí thuyết và kiến thức
thực tiễn có mối liên hệ bên trong sâu sắc. Ngoài ra trong khi vận dụng
kiến thức, những thao tác tư duy được trau dồi, củng cố và một số kĩ
năng, kĩ xảo được hình thành, hứng thú học tập của HS được nâng cao.
3.3. Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải BTVL.
Chất lượng nắm vững từng kiến thức bước đầu thể hiện ở chất lượng giải các

thuộc loại nào đó sang sơ đồ định hướng giải các kiểu, phân kiểu BTPH
khác.
5. Sơ đồ định hướng giải BTVL.
5.1. Các loại sơ đồ định hướng (SĐĐH) giải BTVL.
5.1.1. SĐĐH khái quát giải BTVL bao gồm các giai đoạn (bước) và
yêu cầu khi giải bất kì BTVL nào. Trên cơ sở xem xét chúng, có
thể đưa ra một trong những phương án khả dĩ của sơ đồ này bao
gồm những giai đoạn, hành động sau:
1) Nghiên cứu đầu bài:
- Đọc kĩ đầu bài;
- Mã hoá đầu bài bằng những kí hiệu quen thuộc;
- Đổi đơn vị của các đại lượng trong cùng một hệ thống thống nhất
(thường là trong hệ SI);
- Vẽ hình hoặc sơ đồ.
2) Phân tích hiện tượng, quá trình vật lí và lập kế hoạch giải:
- Mô tả hiện tượng, quá trình vật lí xảy ra trong tình huống nêu lên trong
đầu bài;
- Vạch ra các quy tắc, định luật chi phối hiện tượng, quá trình ấy;
- Dự kiến lập luận, biến đổi toán học cần thực hiện nhằm xác lập được
mối quan hệ giữa cái đã cho và cái phải tìm.
3) Trình bày lời giải:
Phương pháp giải bài tập phần từ trường Bồi dưỡng HSG, ôn thi đại học Lưu Hải An – Lưu Văn Xuân. THPT Chuyên Bắc giang - 13 -
- Viết phương trình của các định luật và giải hệ phương trình có được
để tìm ẩn số dưới dạng tổng quát, biểu diễn các đại lượng cần tìm qua
các đại lượng đã cho;
- Thay giá trị bằng số của các đại lượng đã cho để tìm ẩn số, thực hiện
các phép tính với độ chính xác cho phép.

5.2.4. Giải bài tập theo SĐĐH tạo cho HS có thói quen lập luận và
hành động chặt chẽ, chính xác.
Tuy nhiên, không thể coi việc giải bài tập theo các loại SĐĐH là vạn năng, mà
chỉ là bước đầu tiên hình thành kĩ năng giải BTVL nói chung để dần chuyển sang
giải các bài tập sáng tạo (không theo mẫu). Trong khi giải các bài tập có phần sáng
tạo, HS vẫn sử dụng những SĐĐH, nhưng điều đó được thực hiện một cách tự
động hoá.
5.3. Yêu cầu của các algorit thao tác và SĐĐH giải BTVL.
5.4. Xây dựng và đưa SĐĐH hành động giải BTVL vào dạy học.
6. Hướng dẫn HS suy nghĩ tìm kiếm lời giải BTVL.
Căn cứ vào hoạt động tư duy của HS trong quá trình giải BTVL và cách phân loại
mới về BTVL, có thể đưa ra các SĐĐH hành động chủ yếu hướng dẫn
HS tự lực suy nghĩ tìm kiếm lời giải mỗi BTVL, đặc biệt là BTCB mà họ mới gặp
lần đầu.
6.1. Giải BTCB.
6.1.1. Giải BTCB nhằm vận dụng kiến thức.
6.1.1.1. Giải BTCB có nội dung lí thuyết:
6.1.1.2. Giải BTCB có nội dung thực tế.
6.1.2. Giải BTCB tìm kiếm thông tin ở tự nhiên trong khi hình thành
kiến thức mới.
6.2. Giải BTPH.
Tư tưởng chủ đạo của việc giải BTPH đối với đại đa số HS là tìm cách quy nó về
các BTCB đã biết, đã được giải thành thạo và giải phối hợp chúng. Việc hướng
dẫn HS giải loại BTVL này trải qua các giai đoạn chủ yếu sau:
1) Nghiên cứu đầu bài để xác định loại hiện tượng đề cập trong đầu bài (thuộc
lĩnh vực kiến thức nào đã học? diễn biến ra sao? có yếu tố nào quen thuộc, mới
lạ? ). Có hai khả năng:
Phương pháp giải bài tập phần từ trường Bồi dưỡng HSG, ôn thi đại học
lớp mà cả trong chương trình ngoại khoá. Trong các hình thức ấy, BTVL được sử
dụng nhiều hơn cả hai loại tiết học phổ biến là NCTLM và luyện tập giải bài tập.
Phương pháp giải bài tập phần từ trường Bồi dưỡng HSG, ôn thi đại học

Lưu Hải An – Lưu Văn Xuân. THPT Chuyên Bắc giang - 16 -
7.1. Tiết học NCTLM.
7.1.1. Bài tập đề xuất vấn đề.
7.1.2. Bài tập giải quyết vấn đề.
a) Giải thích - minh họa; b) Tái hiện; c) Trình bày nêu vấn đề; d)Tìm tòi từng
phần (ơrixtic); e)Nghiên cứu. Chúng lại được phân làm hai nhóm: Tái hiện; Sáng
tạo. Tìm tòi từng phần thuộc nhóm sáng tạo, là PPDH trong đó giáo viên tổ chức
cho học sinh tham gia giải quyết từng bước tìm tòi xây dựng bài làm, chia nó
thành những bài tập phụ, vạch ra các bước tìm tòi, còn học sinh thì thực hiện các
bước ấy. PPDH được thể hiện dưới ba hình thức:
1) Đưa HS tuần tự tiến tới việc giải quyết tự lực các vấn đề bằng
cách sơ bộ dạy cho họ hoàn thành từng bước việc giải quyết, từng giai
đoạn nghiên cứu, hình thành cho em các kĩ năng;
2) Chia BTPH thành một loạt các bài tập bộ phận, BTCB. Mỗi bài
tập ấy giúp tiến dần một cách dễ dàng tới việc giải quyết BTPH ban đầu;
3) Tổ chức đàm thoại ơrixtic, bao gồm một loạt câu hỏi liên hệ lẫn
nhau, mỗi câu hỏi là một bước trên con đường dẫn tới việc giải quyết
vấn đề.
7.1.3. Bài tập củng cố.
7.2. Tiết học luyện tập giải bài tập.
Trong tiết học này, có hai hình thức chủ yếu tổ chức làm việc của lớp: GV
hay một HS giải bài tập trên bảng để toàn lớp theo dõi; HS tự lực giải bài tập.
Hình thức đầu được áp dụng khi GV hướng dẫn giải các bài tập loại mới gặp lần
đầu, hoặc khi cần giới thiệu SĐĐH giải loại bài tập mới. GV phải trình bày cho
các em hiểu rõ từng thao tác, hành động và trật tự của chúng để tạo điều kiện giải
các bài tập cùng loại.

Chính trong lúc hiểu và vận dụng để giải các bài tập nâng cao, những thao
tác tư duy được trau dồi, củng cố và một số kĩ năng, kĩ xảo được hình thành, quá
trình nắm vững kiến thức thêm sâu sắc, càng làm bộc lộ những nét bản chất của
kiến thức; hình thành quá trình nắm kiến thức của HS một cách tự giác, sáng tạo.
PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG II. X Y D NG VÀ S D NG H TH NG BÀI TẬP PHẦN T
T Ư NG L P 11 THPT T ONG VI C B I DƯ NG HỌC SINH GI I
CHỦ ĐỀ 1: XÁC ĐỊNH CẢM ỨNG T CỦA DÒNG ĐI N
I. Kiến thức cơ bản

Phương pháp giải bài tập phần từ trường Bồi dưỡng HSG, ôn thi đại học

Lưu Hải An – Lưu Văn Xuân. THPT Chuyên Bắc giang - 18 -
I.1. Định nghĩa: Véc tơ cảm ứng từ dBdo một phần tử dòng điện Idl gây ra tại điểm
M, cách phần tử một khoảng r là một véc tơ là một véc tơ được xác định:
dB
o
(Idl
3
r)
(1.1)
4 r
+ Gốc đặt tại điểm M.

+ Phương vuông góc với mặt phẳng dựng bởi hai véc tơ (Idl ; r)

+ Chiều, sao cho theo thứ tự dl,r,dB lập thành một tam diện thuận
+ Độ lớn cảm ứng từ dB : dB
o
.
2 r r
Trong đó: I là cường độ dòng điện trong dây dẫn (A)
r là khoảng cách từ điểm xét đến dây dẫn (m)

l
Id r B
d

M

Phương pháp giải bài tập phần từ trường Bồi dưỡng HSG, ôn thi đại học Lưu Hải An – Lưu Văn Xuân. THPT Chuyên Bắc giang - 19 -
B là cảm ứng từ tại điểm xét (T)
I.2.2. Cảm ứng từ do dòng điện trong khung dây dẫn tròn có bán kính R gây ra tại
tâm:
B
O 0

1
cos
2
) (1.5)
4 R
I.2.5. Cảm ứng từ gây bởi dòng điện trong dây dẫn tròn
gây ra tại điểm trên trục vòng dây, cách tâm vòng dây
một khoảng h: o
P
m
(1.6)
B 2 (h
2 R2)
3
/2

R 1 2

l

dl

d 12
B
d
1
l
d
2
l
d
R

O

r

M

h

Phương pháp giải bài tập phần từ trường Bồi dưỡng HSG, ôn thi đại học


r
i
3
r
i
(1.8) cadongdien i
Phương pháp giải bài tập phần từ trường Bồi dưỡng HSG, ôn thi đại học Lưu Hải An – Lưu Văn Xuân. THPT Chuyên Bắc giang - 21 -

do từng dòng điện gây ra tại điểm ta xét. Sau đó áp dụng nguyên lí chồng chất, tìm
cảm ứng từ tổng hợp (phương, chiều, độ lớn).
ur
d) Ngoài bài toán thuận nêu trên còn có bài toán : Biết B , xác định vị trí, chiều
và cường độ dòng điện.
e) Trong trường hợp dòng điện thẳng, để thuận tiện, thường xét bài toán trong
mặt phẳng vuông góc với dây dẫn.
II.1. Các dạng bài tập cơ bản
Bài số 1. Hai dây dẫn dài, đặt song song trong không khí, cách nhau d = 20 cm, có
dòng điện cùng chiều, cường độ I = 2 A chạy qua. Tính cảm ứng từ tại điểm : a)
M cách đều mỗi dây 10 cm.
I.2.7. Từ thông. Định lí Ôx
trôgratxki
-

Gauxơ đối với từ trường

.
B
kin
S (1.10
) I.2.8. Định lí Ampe về dòng điện toàn phần: n
1
i
i
)


b) Tính độ lớn cảm ứng từ của đề bài (xét dòng điện thẳng, hay dòng điện tròn,
dòng điện chạy trong ống dây). Khi tính toán số phải chú ý đến đơn vị đo
các đại
lượng (I đo bằng ampe; r, R đo bằng mét
; n đo bằng số vòng dây tr
ên 1 m

chiều
dài; B đo bằng tesla (T)
. Cần lưu ý rằng, thực tế giá trị của B không

lớn.

c) Nếu có nhiều dòng điện thì lần lượt tìm cảm ứng từ (phương, chiều, độ lớn)
M

H

d dl


Cảm ứng từ tại tâm O của vòng tròn :
ur
I

do dòng điện tròn gây ra là B
1
có độ lớn : B
1
2 .10
7
và hướng vuông góc

R
với mặt phẳng hình vẽ, từ trước ra sau.
ur
I

do dòng điện thẳng gây ra là B
2
có độ lớn : B
2
2.10
7
và có hướng vuông

Phương pháp giải bài tập phần từ trường Bồi dưỡng HSG, ôn thi đại học

Lưu Hải An – Lưu Văn Xuân. THPT Chuyên Bắc giang - 24 -
R
góc với mặt phẳng hình vẽ, từ sau ra trước.

7
4
N
I.
Ta có : N
L
l
d
Suy ra : B = 10
7
4
L
I 375.10
6
T 375 T.
dl
Bài tập củng cố:
1. Dòng điện thẳng cường độ I = 0,5A đặt trong không khí.
a) Tính cảm ứng từ tại M cách dòng điện 4cm.
b) Cảm ứng từ tại N bằng 10
-6
T. Tính khoảng cách từ N đến dòng điện.
2. Một ống dây thẳng (xôlênôit) chiều dài 20cm, đường kính 2cm. Một dây
dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300m được quấn đều theo chiều dài ống. Ống dây
không có lõi và đặt trong không khí. Cường độ dòng điện đi qua ống dây dẫn là
0,5A.
Tính cảm ứng từ trong ống dây.
ĐS: 0,015T.
3. Một dây dẫn đường kính tiết diện d = 0,5mm được bọc bằng một lớp cách
điện mỏng và quấn thành một ống dây (xôlênôit). Các vòng của ống dây được

Áp dụng công thức tính cảm ứng từ gây ra bởi dây
B
2

dẫn thẳng dài vô hạn, ta có:
B1 2.10 7 I1 2.10 7 2,4 6.10 6T M BM r
1
0,08
B
1

B
2
2.10
7
I
r
2
2
2.10
7
0
2
,06
,4
8.10
6
T I+
1
+I

2
2
6.10
6 2
8.10
6 2
10
5
T
Bài số 2. Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt song song với nhau, cách nhau khoảng
d = 8cm, có các dòng điện I
1
= 2A; I
2
= 3A chạy qua, ngược chiều nhau. Xác định
vị trí có cảm ứng từ tổng hợp bằng không.
Hướng dẫn giải
- Gọi B
1
và B
2
lần lượt là cảm ứng từ của từ trường do dòng điện I
1
, I
2
gây ra
tại một điểm M. Cảm ứng từ của từ trường tại điểm M là: B
M
B
1