SỞ GD-ĐT BẮC NINH
TRƯỜNG THPT YÊN PHONG SỐ 2
SÁNG KIẾN ĐỀ NGHỊ, ĐÁNH GIÁ Ở CẤP NGÀNH
TÊN SÁNG KIẾN:
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG
BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC
CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” - VẬT LÍ 11 THPT
Tác giả sáng kiến: Nguyễn Văn Đông
Chức vụ: Phó Hiệu trưởng
Đơn vị: Trường THPT Yên Phong số 2
Bộ môn: Vật lí
YÊN PHONG, THÁNG 3 NĂM 2015
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN
Kính gửi: - Hội đồng sáng kiến ngành Giáo dục và Đào tạo Bắc Ninh.
Số
TT
Họ tên tác giả
Ngày sinh
Nơi công tác
trưởng
Là tác giả đề nghị xét công nhận sáng kiến: Xây dựng và sử dụng hệ thống
bài tập sáng tạo chương “Từ trương”-Vật lí 11 THPT.
- Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Vật lí 11 THPT.
- Ngày sáng kiến được áp dụng: 5/01/2015
- Mô tả bản chất của sáng kiến: Đưa ra các nguyên tắc xây dựng và sử dụng hệ
thống bài tập sáng tạo trong dạy giải bài tập chương “Từ trường” vật lí 11 THPT
nhằm rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh tại trường THPT Yên Phong số 2.
- Để vận dụng đề tài có hiệu quả, rất mong được tạo điều kiện cho cơ sở về cơ sở
vật chất như máy chiếu, phòng thí nghiệm và các thiết bị thí nghiệm vật lí…Tăng
cường hơn nữa về sinh hoạt chuyên môn như bồi dưỡng, dự giờ thăm lớp rút
kinh nghiệm.
- Có thể nói rằng việc sử dụng sáng kiến: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài
tập sáng tạo chương “Từ trương”-Vật lí 11 THPT có tác động tích cực đến
kết quả học tập của học sinh, đặc biệt cho việc bồi dưỡng năng lực tư duy sáng
tạo cho học sinh, giúp các em có tư duy kĩ thuật gắn với thực tiễn và yêu thích
hơn khi học môn vật lí.
Tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu trong đơn là trung thực, đúng sự thật và
hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.
Yên Phong, ngày 10 tháng 3 năm 2015
Người viết
Nguyễn Văn Đông
MỤC LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Trang
1
1
2
3
3
3
3
3
4
4
4
6
6
6
6
7
7
10
11
11
14
26
27
28
28
28
dựng một hệ thống bài tập phù hợp mang tính sáng tạo cao cho người học. bài
tập là hết sức quan trọng và nó không thể thiếu khi hoạt động dạy và học diễn ra.
Do đó, người thầy luôn phải có sự nghiên cứu, tìm tòi trong việc bồi dưỡng nâng
cao năng lực sáng tạo của học sinh thông qua một hệ thống bài tập thích hợp có
tính sáng tạo. Nếu đạt được việc đó không những những phát triển năng lực sáng
tạo của học sinh mà còn giúp các em nhớ kiến thức cũ, nhận thức nhanh kiến
thức mới, mối liên hệ giữa kiến thức cũ và mới, đồng thời các em còn có khả
năng vận dụng kiến thức bài học vào thực tiễn cuộc sống.
Trong giai đoạn hiện nay, đất nước ta đang đứng trước những thời cơ và thách
thức to lớn, để tránh được nguy cơ tụt hậu, việc rèn luyện năng lực sáng tạo
(NLST) cho thế hệ trẻ lại càng cần thiết và cấp bách hơn bao giờ hết. Trước hết
1
việc rèn luyện NLST cho học sinh phải được tiến hành ngay khi các em còn ngồi
trên ghế nhà trường được thông qua việc thực hiện các quá trình sư phạm, việc
dạy học các môn học khác nhau, trong đó có môn Vật lí theo nội dung và phương
pháp đổi mới phù hợp với thời đại. Quá trình dạy học vật lí ở trường phổ thông
số tiết bài tập chiếm tỷ lệ đáng kể trong nội dung chương trình. Hoạt động dạy
giải bài tập vật lí vừa gúp học sinh nắm vững các kiến thức vật lí, vừa phát triển
tư duy vật lí và năng lực sáng tạo. Nó có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục, giáo
dưỡng và rèn luyện kỹ năng tổng hợp cho học sinh ở trường phổ thông. Bài tập
vật lí là phương tiện dạy học được sử dụng ở mọi giai đoạn của quá trình dạy
học. Hoạt động sáng tạo chính là một phần của nội dung phát triển tư duy.
1.3. Hiện nay, việc sử dụng bài tập sáng tạo để bồi dưỡng năng lực sáng tạo
của học sinh ở trường phổ thông nói chung và của trường THPT Yên Phong số 2
nói riêng trong đó có môn vật lí các giáo viên thường gặp rất nhiều khó khăn.
Do tiêu chí cho khái niệm bài tập sáng tạo là chưa có, vì thế việc sử dụng các bài
tập sáng tạo trong các sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo vẫn mang
tính mò mẫm chưa có hệ thống. Chính vì vậy hiệu quả nâng cao năng lực sáng
khuynh hướng, năng lực, kinh nghiệm của cá nhân học sinh. Học sinh sáng tạo cái
mới đối với chúng nhưng thường không có giá trị xã hội. Để có sáng tạo, chủ thể
phải ở trong tình huống có vấn đề, tìm cách giải quyết mâu thuẫn nhận thức hoặc
hành động và kết quả là đề ra được phương hướng giải quyết không giống bình
thường mà có tính mới mẻ đối với học sinh (nếu chủ thể là học sinh) hoặc có tính
mới mẻ đối với loài người (như thể là nhà nghiên cứu).
Như vậy có thể nói rằng: đối với học sinh, NLST trong học tập là năng lực tìm
ra cái mới, cách giải quyết mới, năng lực phát hiện ra điều chưa biết, chưa có và tạo
ra cái chưa biết, chưa có không bị gò bó phụ thuộc vào cái đã có. Năng lực nói chung
và NLST nói riêng không phải chỉ do bẩm sinh mà được hình thành và phát triển
trong quá trình hoạt động của chủ thể. Bởi vậy, muốn hình thành năng lực học tập
sáng tạo, phải chuẩn bị cho học sinh những điều kiện cần thiết để họ có thể thực
hiện thành công với một số kết quả mới mẻ nhất định hoạt động đó.
1.2. Dạy học sáng tạo trong dạy học vật lí (DHVL)
Trong giới hạn sáng kiến này, dạy học sáng tạo được hiểu là dạy học nhằm bồi
dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh.
Trong khoa học, nếu phân loại theo sản phẩm sáng tạo, hoạt động tư duy
sáng tạo được chia thành phát minh và sáng chế. Áp dụng vào dạy học vật lí
(DHVL) ở trường phổ thông được chia thành hai dạng: Dạy học sinh phát minh
lại định luật, thuyết vật lí và dạy học sinh sáng chế lại các thiết bị kĩ thuật. Việc
dạy học những ứng dụng kĩ thuật của vật lí ở trường phổ thông có thể diễn ra
theo hai con đường :
- Con đường thứ nhất là quan sát cấu tạo của đối tượng kĩ thuật có sẵn, giải thích
nguyên tắc hoạt động của nó. Đây là bài toán “hộp trắng”: Biết cấu tạo bên trong
của hộp, biết tác động ở đầu vào và kết quả của đầu ra, giải thích nguyên tắc
hoạt động.
- Con đường thứ hai là dựa vào những định luật vật lí, những đặc tính vật lí của
3
với việc tìm kiếm lời giải, năng lực kết hợp nhiều phương pháp giải bài tập để
tìm một phương pháp mới, độc đáo.
2.2. Vai trò của bài tập sáng tạo trong dạy học
- Giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức. Khi xây dựng kiến thức, học
sinh đã nắm được những cái chung, những khái niệm, những định nghĩa….là những
cái trừu tượng. Trong bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát,
4
trừu tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm
được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế.
Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kĩ thuật, BTVL sẽ cho học sinh thấy
những ứng dụng muôn hình, muôn vẻ trong thực tiễn của những kiến thức đã
học.
- Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới. Trong chương
trình THPT có rất nhiều phần kiến thức được xây dựng nên thông qua bài tập. Với
kiến thức toán học và sử dụng bài tập một cách khéo léo thì phần kiến thức được
xây dựng một cách rất khoa học, đơn giản và dễ hiểu.
- Rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tế.
Các môn khoa học nói chung và môn vật lí nói riêng thì việc vận dụng lí thuyết
vào thực tế rất quan trọng. Việc học sinh được làm nhiều bài tập chính là giúp các em
rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo đó.
- Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh.
Khi làm bài tập thì các em phải tự mình phân tích các điều kiện của đề bài, tự xây
dựng lập luận, tự kiểm tra hoặc phê phán những kết luận đã rút ra nên tư duy phát
triển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao, tính kiên trì được phát triển.
- Giải BTVL góp phần phát triển tư duy sáng tạo.
Trong các kiến thức vật lí nói chung và trong chương trình vật lí THPT nói
riêng thì có rất nhiều bài tập không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng kiến thức
đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh NLST. Đặc biệt là những bài tập thí
sách giáo khoa, sách bài tập và trong sách tham khảo là không nhiều. Mặt khác,
rất ít giáo viên có khả năng phát triển bài tập luyện tập thành BTST.
3. Đánh giá
Từ kết quả trên, chúng tôi nhận thấy: Rất ít giáo viên THPT có thể xây dựng
BTST để có thể sử dụng vào DHVL. Hơn nữa, số lượng BTST phần Từ trường có
trong sách giáo khoa (SGK) và sách bài tập (SBT) là quá ít. Vậy nên cần thiết
phải xây dựng hệ thống BTST mà giáo viên có thể sử dụng vào dạy học nhằm
phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh..
6
Chương 3: Những giải pháp xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo trong
dạy học chương “Từ trường” – Vật lí 11
1. Đề xuất các nguyên tắc xây dựng BTST chương “Từ trường” Vật lí 11.
Nguyên tắc 1: Nguyên tắc kết hợp
* Nội dung: Bài toán đã cho có nhiều thành phần, cần phải kết hợp các đối tượng
đồng nhất, bổ sung cho nhau hay các đối tượng dùng cho hoạt động kế cận khi giải
bài toán.
* Nhận xét: Khi được kết hợp đối tượng thường có thêm chức năng mới. Trong
thực tế, các đối tượng thường tồn tại đan xen nhau nên khả năng kết hợp của chúng
luôn có và cần được chú ý khai thác.
* Ví dụ
- Bút chì kết hợp với cục tẩy, điện thoại di động kết hợp ngày càng nhiều chức
năng…
- Máy phát điện dùng sức gió làm roto quay kết hợp với bộ phận quay điều
chỉnh hướng gió để quạt luôn hướng trực tiếp về phía có gió.
- Một vòng dây điện không gây ra từ trường đều nhưng nếu kết hợp nhiều vòng
thành ống dây thì có từ trường đều trong ống.
Nguyên tắc 2: Nguyên tắc phân nhỏ
máy bay đứng yên, không khí chuyển động. Khi giải một số bài tập chuyển động
của vật so với nhà ga có thể xem vật đứng yên còn nhà ga thì chuyển động…
- Trong việc tạo ra dòng điện cảm ứng: cuộn dây quay trong từ trường nam
châm đứng yên có thể thay bằng nam châm quay còn cuộn dây đứng yên.
Nguyên tắc 4: Nguyên tắc tách khỏi
* Nội dung: Khi bài toán hay đối tượng có nhiều phần, trong đó có những
phần không cần thiết trong việc giải bài toán, ta có thể tách những phần đó ra khỏi
đối tượng hay chỉ tách phần cần thiết ra khỏi đối tượng để giải quyết.
* Nhận xét: Bài toán thông thường khá phức tạp và có nhiều thành phần, khi giải
quyết một vấn đề nào đó ta chỉ cần một phần hay một số tính chất nào đó của đối
tượng để quan tâm tới và sử dụng để giải quyết.
* Ví dụ
- Để nghiên cứu lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đặt trong từ trường, ta có thể
sử dụng khung dây chữ nhật nhưng chỉ đặt sao cho cạnh dưới khung nằm giữa 2
nhánh nam châm chữ U. Khi đó lực từ tác dụng lên cạnh dưới này mạnh hơn nhiều
so với lực từ tác dụng lên các cạnh còn lại nên ta xem như chỉ quan sát lực từ tác
dụng lên một đoạn dây mang dòng điện. Như vậy ta đã tách riêng một cạnh khung
ra để nghiên cứu lực từ.
- Khi nghiên cứu từ trường tại một điểm do nhiều nam châm hay dòng điện gây
ra, ta tách ra và chỉ tính đến cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra một cách độc lập
rồi sau đó mới tổng hợp các cảm ứng từ.
Nguyên tắc 5: Nguyên tắc linh động
* Nội dung: Các thành phần khác nhau trong bài toán có thể có các vai trò, chức
năng khác nhau trong từng giai đoạn, cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay
môi trường bên ngoài để chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc.
* Nhận xét: Cần bao quát toàn diện quá trình làm việc của đối tượng để làm cho
8
đối tượng tối ưu hơn trong từng giai đoạn làm việc. Muốn thế cấu trúc đối tượng
chuyển sang không cơ học (dùng điện từ, ánh sáng..). Vì thế có thể dựa vào thay
thế sơ đồ cơ học để dự báo sự phát triển của đối tượng.
* Các ví dụ:
- Cần cẩu dùng móc thay bằng cần cẩu dùng nam châm điện.
- Xe chạy bằng bánh xe, bằng xích chuyển sang chạy trên đệm từ.
9
- Nhốt các hạt mang điện bằng từ trường.
2. Các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo về vật lí
Dấu hiệu 1: Bài tập có nhiều cách giải.
Bài tập sáng tạo loại này không chỉ có 1 cách giải mà còn có nhiều cách giải,
vừa giải được bằng phương pháp này vừa giải được bằng phương pháp khác. Điều
quan trọng là làm cho học sinh nhận thức rằng: khi xem xét 1 vấn đề cần nhìn từ
nhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau, từ đó có nhiều con đường đạt đến kết
quả bài toán và chọn ra con đường nào hiệu quả nhất.
Dấu hiệu 2: Bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dung biến đổi.
Đây là những bài tập có nhiều hơn một câu hỏi, ở câu hỏi thứ nhất là một bài
tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự, nếu áp dụng phương
pháp giải như trên sẽ dẫn đến bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có sự thay đổi.
Dạng bài tập sáng tạo 1 và 2 này có tác dụng trong việc bồi dưỡng thói quen tư
duy nhiều chiều, không máy móc cứng nhắc, khắc phục được tính ì của tư duy
theo lối mòn, thể hiện được tính mềm dẻo của tư duy.
Dấu hiệu 3: Bài tập thí nghiệm.
Đây là loại bài tập đòi hỏi học sinh phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý
thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập. Bài tập thí nghiệm
(BTTN) bao gồm các bài tập thí nghiệm định tính và bài tập thí nghiệm định lượng.
Để giải các BTTN định lượng, học sinh phải vận dụng một cách tổng hợp các
kiến thức lý thuyết và thực nghiệm, các khả năng hoạt động trí óc và chân tay, vốn
hiểu biết kỹ thuật để tự mình xây dựng phương án, lựa chọn hoặc chế tạo phương
kiện “đầu vào” và dữ kiện “đầu ra” để tìm thấy cấu trúc bên trong của hộp đen.
Với 6 dấu hiệu đã nêu cho thấy bài tập sáng tạo rất đa dạng và có mức độ khó
khác nhau. Các dạng của bài tập sáng tạo có thể rất khác nhau, có thể ở dạng: câu
hỏi, bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập thí nghiệm, bài thực hành thí
nghiệm, bài tập nghiên cứu hoặc thiết kế cho học sinh làm trong một thời gian dài.
Các bài tập sáng tạo đều giống nhau ở tính mới lạ về nội dung vật lí hoặc
phương pháp tiếp cận hay cơ bản nhất là phương pháp tư duy không theo lối
mòn mà luôn phải tìm tòi theo những quy luật vận động chung nhất của triết học
duy vật biện chứng về tư duy.
3. Xây dựng hệ thống BTST trong dạy học chương “Từ trường” vật lí 11
THPT
3.1.Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo chương “Từ trường” Vật lí 11 THPT
Bài tập 1
Một quả cầu bằng sắt nhẹ đặt gần hai nam châm như hình vẽ.
Giả sử không có nam châm thứ hai quả cầu chịu tác dụng của lực F 1 của nam
châm thứ nhất; nếu không có nam châm thứ nhất nó chịu tác dụng lực hút F 2 của
nam châm thứ hai. Hỏi lực hút của cả hai nam châm đồng thời có bằng tổng vec tơ
của F1 và F2 không? Đưa ra phương án kiểm chứng.
Bài tập 2 Nhận biết các cực của nam châm
11
Cho nam châm chữ U bị mất ký hiệu cực Nam và Bắc. Với 1 dây đồng đủ dài,
một acqui, đinh sắt trong tay. Hãy ghi đúng tên các cực lên nam châm này để tiện sử
dụng.
Bài tập 3
Trong rừng âm u, bạn muốn đi về hướng Đông, trong túi bạn có đồng hồ, quần
áo, lương thực, đèn pin, một kim nam châm. Bạn làm gì để xác định hướng đi?
Bài tập 4
thống điện đang hoạt động). Bạn làm thế nào để nhận biết trên dây có dòng
điện hay không (giả sử là điện một chiều)? Hãy trình bày mọi cách bạn có thể
nghĩ ra, có thể dùng mọi dụng cụ thích hợp nhưng không được phép cắt dây? Cách
nhận biết trên có đúng cho dòng điện xoay chiều hay không?
Bài tập 12
Hiện nay trên đường phố tình trạng rải đinh gây nguy hiểm rất nhiều cho người
lưu thông. Với một sợi dây đồng đủ dài, một thanh thép, acqui (hay pin) bạn có
thể tạo ra dụng cụ nhặt đinh tiện lợi hơn. Trình bày phương án thiết kế và thực
hiện một thí nghiệm biểu diễn.
Bài tập 13
Trong tay bạn có một số nam châm vĩnh cửu (tốt nhất là nam châm hình
xuyến). Thiết kế mô hình tạo ra tầu chạy trên đệm từ.
Bài tập 14
Trong tay Bạn có một số nam châm vĩnh cửu hình xuyến. Hãy thiết kế mô hình
súng đại bác từ.
Bài tập 15
Trong kĩ thuật quân sự người ta thường sử dụng thủy lôi; bom từ trường. Bộ
phận “nhạy cảm” quan trọng nhất của vũ khí này là một chiếc kim nam châm
được nối với bộ phận gây nổ. Khi tầu chiến, xe quân sự đến gần chúng sẽ bị tiêu
diệt. Với các vật dụng đơn giản Bạn hãy thiết kế mô hình của loại vũ khí này. Giải
thích và kiểm tra xem chúng hoạt động như thế nào?
Bài tập 16
Để chống lại thủy lôi, người ta sử dụng các tầu phá mìn, bộ phận chủ yếu là
ống dây dẫn to, được quấn trực tiếp xung quanh thân tầu, được nối với nguồn điện
của máy phát điện trên tầu. Bộ phận này có thể làm cho bom từ trường nổ từ
khoảng cách rất xa. Giải thích hoạt động của loại tầu này và thiết kế mô hình kiểm
nghiệm.
Bài tập 17
Ở lớp 9 chúng ta biết đến Rơle điện từ. Sử dụng Rơle điện từ thiết kế linh động
- Nam châm có thể tác dụng lên những vật vào? Khi quan sát được tác dụng
của nam châm bạn có thể suy ra chiều của đường sức từ hay các cực của nam châm
không? Bạn có thể tạo ra các vật ấy không?
- Với điều kiện bài toán bạn có thể dùng cách nào?
- Hãy nêu cách tiến hành nhận biết các cực nam châm và làm thí nghiệm để ghi
tên các cực cho đúng?
* Lời giải tóm tắt
Có thể phân biệt 2 cực nam châm dựa vào tác dụng của nam châm lên một nam
châm khác hay lên dòng điện, hạt mang điện chuyển động. Theo đề, ta có thể tạo
ra một dòng điện thẳng hay một nam châm điện để nhận biết các cực nam châm
chữ U.
- Nếu đặt dòng điện vào giữa 2 nhánh nam châm chữ U sao cho dòng điện
vuông góc với mặt phẳng chưa các đường sức từ và trục đối xứng của nam châm,
quan sát chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây, chiều dòng điện (ra khỏi cực dương
của pin theo dây dẫn vào cực âm của pin), ta suy ra chiều của đường sức từ, từ đó
suy ra cực Nam và Bắc của nam châm theo quy tắc bàn tay trái.
14
- Nếu dùng dây dẫn quấn quanh thỏi thép thành nam châm điện, cho dòng điện đi
qua, biết chiều dòng điện, dùng quy tắc nắm tay phải ta xác định được chiều của B
trong lòng ống dây, từ đó suy ra cực nam và cực Bắc của ống dây. Nếu đặt đầu
Nam của nam châm lại gần một cực của nam châm chữ U mà thấy chúng đẩy
nhau thì đó là cực Nam. Trường hợp mà ta cả 2 đầu ống dây đều bị một cực của
nam châm chữ U hút là do nam châm luôn hút lõi thép, từ trường của nam châm
điện chưa đủ lớn để lực đẩy thắng lực hút ấy. Khi đó ta phải tăng cường độ dòng
điện để từ trường nam châm điện mạnh hơn.
Bài tập 3
* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập
- Nguyên tắc sử dụng trung gian: dùng la bàn xác định hướng Bắc Nam rồi suy
* Các câu hỏi định hướng:
- Nếu thanh kim loại nhiễm từ nó sẽ giống Nam châm nào? Từ trường tại chính
giữa có đặc điểm gì?
- Ta có thể xem thanh kim loại nào nhiễm từ thì làm thế nào?
* Gợi ý phương án
- Hoàn toàn thực hiện được.
- Với thanh nhiễm từ nó là một Nam châm thẳng (chữ I), từ trường mạnh ở hai đầu
cực, tại tâm từ trường rất yếu (coi như không có).
- Đưa lần lượt một đầu của thanh nam châm A lại gần điểm giữa của B, rồi lại đưa
một đầu của B lại gần điểm giữa của A. Nếu lần nào lực hút mạnh hơn thì thanh
đưa lại gần là Nam châm.
Bài tập 6
* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập
Nguyên tắc kết hợp (kết hợp các dữ kiện để có thể đo lực từ tác dụng lên cạnh
khung dây), nguyên tắc sử dụng trung gian (đo lực từ suy ra cảm ứng từ).
* Câu hỏi định hướng tư duy
Bài tập này có gì tương tự với bài tập C1 trong SGK vật lí 11, trang-125 không?
Có thể áp dụng cách giải của bài tập đó để giải bài tập này không? Áp dụng như
thế nào?
* Lời giải gợi ý
Từ trường giữa hai nhánh Nam châm là từ trường đều. Muốn đo B ta có thể
dùng công thức B =
F
. Do đó ta có thể dùng lực kế để đo lực từ,. ampe kế
IlSinα
để đo cường độ dòng điện, thước để đo chiều dài đoạn dây, để đơn giản ta có thể
đặt dây dẫn vuông góc với cảm ứng từ B để α = 0.
Ta có thể treo khung dây vào một đầu lực kế, một đầu dây của khung được nối
cần biết yếu tố nào?
- Có thể tạo ra dòng điện ở mạch ngoài có những dạng thế nào?
- Làm thế nào để biết chiều dòng điện qua mạch ngoài khi chỉ có một nam châm
thử có thể quay quanh trục?
- Bạn có thể dùng cách nào trong những cách đã đề ra?
*Lời giải gợi ý tóm tắt
Có thể giải bài này theo 2 cách:
Cách 1: Liên tưởng đến thí nghiệm của Ơxtect, nối 2 đầu dây dẫn vào 2 cực
ăcquy cho dòng điện đi qua dây dẫn thẳng, đặt kim nam châm gần đó, quan sát sự
định hướng của kim nam châm, suy ra chiều đường sức từ ở vị trí đặt nam châm.
Từ đó dùng quy tắc nắm tay phải suy ra chiều dòng điện và các cực của ăcquy.
17
Cách này cần làm thật nhanh vì có hiện tượng đoản mạch dễ làm hỏng ăquy. Nếu
có thể nên nối tiếp dây dẫn với một điện trở bào vệ trước khi mắc vào 2 cực ăcquy.
Cách 2: Quấn dây dẫn quanh đinh sắt để tạo thành nam châm điện, nối hai đầu
dây với hai cực của pin. Đặt nam châm thử nằm trên trục của ống dây, cho dòng
điện qua ống, quan sát sự định hướng của kim nam châm. Nếu đầu bắc của nam
châm nằm gần ống thì đầu ống dây là cực Nam, suy ra chiều vectơ cảm ứng từ
trong ống dây. Dùng quy tắc nắm tay phải suy ra chiều dòng điện. Từ đó nhận biết
đâu là cực dương, cực âm của pin.
Bài 8
* Các nguyên tắc dùng trong bài tập
- Nguyên tắc kết hợp: Kết hợp các thành phần tạo ra từ trường kế; Nguyên tắc thực
hiện sơ bộ: tính toán trước các giá trị cố định của từ trường kế; Nguyên tắc sao chép
copy: dùngg hình vẽ thay thế đối tượng thật để tính toán, suy luận, vẽ sơ đồ cách đo
cảm ứng từ giữa hai nhánh của Nam châm cữ U; Nguyên tắc dự phòng: đề phòng
hiện tượng đoản mạnh làm hỏng cầu chì ăcquy; Nguyên tắc đổi chiều xem xét: có thể
, cố định giá trị này cho thiết bị, B thay đổi
Il
Góc α . Ứng với các giá trị tương ứng trên thước đo độ,
ta ghi các giá trị của B. Thiết bị đặt vào nam châm nào
có góc lêch α ta sẽ đọc được giá trị B tương ứng.
Bài tập 9
* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập
- Nguyên tắc linh động: dùng cân lực từ không để xác định lực từ hay cảm ứng
từ mà để xác định số vòng dây; nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: không đo chiều
dài, đếm số vòng dây thông qua hệ thống cân lực từ; nguyên tắc sử dụng trung
gian: phải dùng một khung dây khác đã biết số vòng để đo cảm ứng từ giữa 2
nhánh nam châm; nguyên tắc giải thiếu hay thừa: không thể đo chiều dài trực tiếp
của dây bằng thước đo chính xác thì có thể đo thông qua các đại lượng khác, tuy
không chính xác 100%; nguyên tắc liên tục tác động có ích: nếu tháo khung dây
ra để đo chiều dài thì tốn thời gian và có thể quấn lại khung sẽ không được như
lúc đầu.
* Câu hỏi định hướng tư duy
- Muốn đo được chiều dài dây bạn có thể làm những cách nào ?
- Bạn chọn cách nào làm để đơn giản và tốn ít thời gian hơn?
- Muốn đo số vòng dây của khung bạn có thể làm cách nào?
- Có thể đo được số vòng dây bằng cân lực từ không? Muốn thế bạn cần biết
những yếu tố nào? Những dụng cụ nào để đo?
- Trình bày cách đo chiều dài dây dẫn của bạn.
*Lời giải gợi ý tóm tắt
- Đo cảm ứng từ B giữa 2 nhánh nam châm điện có dòng điện đi qua:
- Treo một khung dây đã biết số vòng vào đòn cân phía có nam châm điện. Đặt sao
cho cạnh dưới của khung nằm ngang và vuông góc với đường sức từ giữa hai nhánh
nam châm.
- Cho dòng điện I’qua nam châm, ghi nhận giá trị I’.
kế?
- Nếu có hai dây dẫn mang dòng điện bằng nhau đặt gần nhau thì bạn sẽ tính
giá trị cường độ dòng điện qua mỗi vòng dựa vào đại lượng và công thức nào?
- Với dụng cụ đề cho bạn có thể dùng cách nào?
- Để cân được thăng bằng khi có một lực nhỏ tác dụng ở đòn cân bên kia, bạn có
thể dùng thêm vật gì khi mà khối lượng các quả cân thì lớn và không thể cho
nhiều giá trị nhỏ liên tục?
- Bạn hãy đề xuất thí nghiệm đo cường độ dòng điện qua dây dẫn. Giải thích thí
nghiệm ấy.
*Lời giải gợi ý tóm tắt
- Chia dây dẫn làm hai đoạn, bẻ cong thành hai vòng dây có kích thước như
20
nhau, hai đầu mỗi vòng dây được mắc song song vào nguồn điện, thông qua biến
trở và công tắc.
- Dùng dây treo một vòng dây vào đòn cân bên không có các quả cân. Vòng
dây kia đặt song song bên dưới như hình vẽ sao cho khoảng cách giữa chúng rất
nhỏ cỡ vài mm.
- Điều chỉnh cân thăng bằng bằng các quả nặng ở đòn cân bên kia, có thể dùng thêm
cát khô.
- Bật công tắc cho dòng điện qua hai vòng dây. Hai dòng điện cùng chiều hút
nhau là đòn cân lệch. Cho thêm các quả cân hay cát vào đĩa cân bên kia, để riêng
với các quả cân hay cát đã có sẵn để cân thăng bằng.
- Cân khối lượng cát thêm vào là m. Lực từ giữa hai dây dẫn mang dòng điện
vằng với trọng lượng cát thêm vào.
F = P = mg
2.10−7 I 2l 2.π 10 −7 I 2 d
Mà F =
Copyright: Tài liệu đại học ©