Soạn thảo hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương từ trường vật lí 11 theo hướng phát huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

----------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ

Đề tài:

SOẠN THẢO HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG

GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG VẬT LÝ 11 THEO HƯỚNG

PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ CHỦ VÀ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC

SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH

Người hướng dẫn:

ThS. Nguyễn Thị Mỹ Đức

Người thực hiện:

Phạm Thị Kim Nguyệt

Đà Nẵng, tháng 5/2013

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến những thầy cô giáo

trong khoa Vật Lý, trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ

và trang bị cho em những kiến thức trong suốt quá trình học tập tại trường.

Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Mỹ Đức, người đã

trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới những người bạn đã luôn ủng hộ, giúp đỡ,

cổ vũ nhiệt tình cho em ngay từ những ngày đầu.

Tuy đã cố gắng rất nhiều nhưng do trong khuôn khổ phạm vi đề tài cũng như

những kiến thức của bản thân còn hạn chế nên đề tài chắc chắn còn có nhiều thiếu sót.

Em rất mong nhận được những ý kiến góp ý của thầy giáo, cô giáo và các bạn đồng

nghiệp và người đọc để đề tài được hoàn thiện hơn.

Xin trân trọng cám ơn!

Đà Nẵng, Ngày 16 Tháng 5 năm 2013

Sinh viên

Phạm Thị Kim Nguyệt

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................2

MỞ ĐẦU .........................................................................................................................6

1. Lý do nghiên cứu .....................................................................................................6

2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................7

3. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................7

4. Nhiệm vụ nghiên cứu ..................................................................................................7

5. Giả thuyết nghiên cứu..................................................................................................7

6. Những đóng góp của luận văn.....................................................................................8

7. Cấu trúc và nội dung luận văn.....................................................................................8

CHƯƠNG I: NHỮNG CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG

CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN ĐÁNH GIÁ KIẾN THỨC HỌC SINH

TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11....................................................................................9

1. Cơ sở lí luận của việc giải bài tập vật lý......................................................................9

1.1. Cơ sở về tâm lí học...................................................................................................9

1.2. Cơ sở lí luận dạy học ..............................................................................................10

1.3. Bài tập vật lý...........................................................................................................11

1.3.1. Khái niệm bài tập vật lý.......................................................................................11

1.3.2 Tác dụng của bài tập Vật lí...................................................................................11

1.3.3. Mục đích sử dụng bài tập vật lý trong dạy học: ..................................................13

1.3.4. Một số yêu cầu khi soạn bài tập vật lý ................................................................14

1.3.5. Vị trí của các bài tập trong dạy học Vật lí...........................................................14

1.4. Các dạng bài tập vật lý và phương pháp giải .........................................................16

1.4.1. Phân loại bài tập Vật lí ........................................................................................16

1.4.2. Phương pháp chung để giải bài tập vật lý. ..........................................................20

CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT VÀ PHÂN LOẠI BÀI TẬP CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG”

.......................................................................................................................................22

2.1. LÝ THUYẾT TỔNG QUÁT VỀ CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG”.............................22

2.1.1. Phân tích nội dung và cấu trúc chương trình vật lý 11 phổ thông trung học ở

chương “Từ Trường”.....................................................................................................22

2.1.2. Xác định các mục tiêu cần kiểm tra đánh giá ở chương “Từ Trường” – Vật lý 11.

.......................................................................................................................................28

2.2. Phân loại bài tập chương “ Từ trường” ..................................................................33

2.2.1. Dạng 1: Xác định cảm ứng từ của một dòng điện...............................................33

2.2.2. Dạng 2: Xác định cảm ứng từ tổng hợp ..............................................................37

2.2.3. Dạng 3: Xác định cường độ dòng điện hoặc vị trí thỏa mãn biểu thức cảm ứng

ứng từ tổng hợp cho trước .............................................................................................40

2.2.4. Dạng 4: Xác định cảm ứng từ của dây dẫn dài hữu hạn......................................43

2.2.5. Dạng 5: Xác định lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện khi dòng điện đặt

trong từ trường...............................................................................................................48

2.2.6. Dạng 6: Khi dây dẫn chịu tác dụng của nhiều lực đặt trong từ trường ...............51

2.2.7. Dạng 7: Khảo sát khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường .....................55

2.2.8. Dạng 8: Tương tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện đặt trong từ

trường 58

2.2.9. Dạng 9: Lực Lorentz tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường 61

2.2.10. Dạng 10: Công thức liên hệ giữa lực Lorenzt và lực điện ................................64

2.2.11. Dạng 11: Mômen ngẫu lực từ tác dụng vào khung dây mang dòng điện..........67

CHƯƠNG III:..............................................................................................................71

HỆ THỐNG CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” ...............71

3.1 HỆ THỐNG CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” ........71

3. 1.1. Dạng 1: Xác định cảm ứng từ của một dòng điện..............................................71

3.1.2. Dạng 2: Xác định cảm ứng từ tổng hợp .............................................................78

3.1.3. Dạng 3: Xác định cường độ dòng điện hoặc vị trí thỏa mãn biểu thức cảm ứng

ứng từ tổng hợp cho trước .............................................................................................82

3.1.4. Dạng 4: Xác định cảm ứng từ của dây dẫn dài hữu hạn ...............................83

3.1.5. Dạng 5: Xác định lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện khi dòng điện đặt

trong từ trường...............................................................................................................84

3.1.6. Dạng 6: Khi dây dẫn chịu tác dụng của nhiều lực đặt trong từ trường ..............90

3.1.7. Dạng 7: Khảo sát khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường .....................91

3.1.8. Dạng 8: Tương tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện đặt trong từ

trường ............................................................................................................................92

3.1.9. Dạng 9: Lực Lorentz tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường

.......................................................................................................................................97

3.1.10. Dạng 10: Công thức liên hệ giữa lực Lorenzt và lực điện............................102

3.1.11. Dạng 11: Mômen ngẫu lực từ tác dụng vào khung dây mang dòng điện........104

3.2. SỐ LƯỢNG TỐI THIỂU CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP.........................................108

KẾT LUẬN .................................................................................................................117

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................118

MỞ ĐẦU

1. Lý do nghiên cứu

Trong quá trình học tập bộ môn vật lí, mục tiêu chính của người học bộ môn này

là việc học tập những kiến thức về lý thuyết, hiểu và vận dụng được các lý thuyết

chung của vật lí vào những lĩnh vực cụ thể, một trong những lĩnh vực đó là việc giải

bài tập vật lí .

Bài tập vật lí có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình nhận thức và phát triển

năng lực tư duy của người học, giúp cho người học ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức,

rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, ứng dụng vật lí vào thực tiễn, phát triển tư duy sáng tạo.

Phần lớn các giáo viên đã nhận thức được điều này, đã đánh giá đúng vai trò của bài

tập vật lí và coi trọng hoạt động giải bài tập trong dạy học vật lí. Tuy nhiên vẫn rất

nhiều học sinh gặp khó khăn khi giải bài tập. Điều này không chỉ do tính phức tạp, đa

dạng, phong phú của công việc này mà còn do chính nhược điểm mắc phải khi soạn

thảo hệ thống bài tập, phân dạng và hướng dẫn học sinh giải bài tập của giáo viên.

Thông thường, nhiều giáo viên có quan niệm rằng số lượng bài tập càng nhiều và mức

độ bài tập càng khó thì càng tốt. Chính điều này lại thường để lại những dấu ấn căng

thẳng và nặng nề trong tâm lí học sinh khi học vật lí.

Thông qua bài tập vật lí có thể cung cấp cho cả giáo viên và học sinh thông tin một

cách đầy đủ để xác định, phân tích những khó khăn trong nhận thức của từng học sinh

để cả thầy và trò điều chỉnh hoạt động dạy và hoạt động học. Đây là điều rất quan

trọng mà mọi người đều phải quan tâm bởi vì, điều khó nhất đối với giáo viên là phải

tìm ra được những điểm mạnh, điểm yếu của từng học sinh trong học tập vật lí. Điều

đó không phải chỉ để phán xét cho điểm mà quan trọng hơn cả là để uốn nắn, khích lệ

học sinh vươn lên trong nhận thức.

Chương “Từ trường” nằm trong phần Điện học – Điện từ học của vật lí 11 trung

học phổ thông. Những kiến thức về từ trường đã được đề cập sơ bộ ở chương trình vật

lí lớp 9 trung học cở sở. Ở lớp 11 các kiến thức về Từ trường được mở rộng và hoàn

thiện thêm. Kiến thức về Từ trường khá trừu tượng, các bài tập về từ trường chứa đựng

nhiều kiến thức tổng hợp, đòi hỏi học sinh không những nắm vững kiến thức vật lí,

kiến thức toán học mà còn phải biết cách vận dụng linh hoạt sáng tạo các kiến thức đã

có. Những yêu cầu này dẫn đến thực tế là học sinh thường gặp nhiều khó khăn khi giải

bài tập về Từ trường.

Với tất cả các lí do trên, tôi lựa chọn đề tài “Soạn thảo hệ thống bài tập và hướng

dẫn hoạt động giải bài tập chương Từ trường Vật lí 11 theo hướng phát huy tính tích

cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh” để nghiên cứu.

2. Mục tiêu nghiên cứu

- Soạn thảo hệ thống bài tập chương “Từ trường” Vật lí 11 đảm bảo tính hệ thống,

khoa học theo các mức độ nhận thức: nhận biết, hiểu, vận dụng.

- Xây dựng kế hoạch sử dụng hệ thống bài tập khi dạy học chương “Từ trường” và

soạn thảo tiến trình hướng dẫn hoạt động giải hệ thống bài tập đó theo hướng phát huy

tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.

3. Phạm vi nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu soạn thảo hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài

tập chương “Từ trường” Vật lí 11.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của phương pháp dạy học Vật lí để phát huy tính tích cực,

tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh, đặc biệt chú ý đến cơ sở lí luận về

dạ y giải bài tập vật lí phổ thông.

- Phân tích chương trình, nội dung kiến thức và kỹ năng cần đạt được của chương “Từ

trường” .

- Điều tra thực trạng dạy bài tập chương “Từ trường” ở một số trường trung học phổ

thông.

- Soạn thảo hệ thống bài tập đảm bảo tính hệ thống, khoa học theo các mức độ nhận

thức: nhận biết, hiểu, vận dụng.

- Xây dựng kế hoạch sử dụng hệ thống bài tập đã soạn thảo khi dạy học chương “Từ

trường” Vật lí 11.

- Soạn thảo tiến trình hướng dẫn hoạt động giải hệ thống bài tập đó theo hướng phát

huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hệ thống bài tập đã soạn thảo về tính khả thi và

tác dụng phát huy tính tích cực, tự chủ, bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.

- Nêu các kết luận về ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.

5. Giả thuyết nghiên cứu

Nếu soạn thảo được một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học và xây

dựng tiến trình hướng dẫn hoạt động giải bài tập sao cho phát huy được tính tích cực,

tự chủ và sáng tạo của học sinh thì khi vận dụng hệ thống bài tập đó vào dạy học Vật

lí sẽ không những giúp học sinh ôn tập củng cố kiến thức mà còn bồi dưỡng được tính

tự chủ, năng lực sáng tạo của học sinh.

6. Những đóng góp của luận văn

Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng câu hỏi trắc nghiệm khách quan để

đánh giá kiến thức học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông.

Xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan ở chương “từ trường”_Vật

lý 11, cách xây dựng một đề kiểm tra bằng trắc nghiệm. Luận văn có thể là tài liệu

tham khảo cho khối sinh viên khối sư phạm, các giáo viên và các nhà quản lý giáo dục

ở các trường phổ thông trong công việc giảng dạy, kiểm tra đánh giá chất lượng học

tập và quản lý của mình một cách khách quan, chính xác.

- Rút ra những ưu khuyết điểm của phương pháp kiểm tra trắc nghiệm trong đánh

giá khả năng lĩnh hội kiến thức. Từ đó đưa ra những góp ý khắc phục thiếu sót

của phương pháp trên và góp phần làm phong phú thêm các hình thức kiểm tra

đánh giá kết quả học tập vật lý của học sinh.

7. Cấu trúc và nội dung luận văn

Cấu trúc: Luận văn gồm:

Phần mở đầu (4 trang), phần nội dung ( trang), phần kết luận ( trang), các tài

liệu tham khảo và phụ lục ( trang).

Nội dung gồm 3 chương:

Chương 1: Những cơ sở lý luận của việc xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách

quan để đánh giá kiến thức trong dạy học vật lý.

Chương 2: Xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan chương “Từ Trường”.

Chương 3: Hệ thống nhữn câu hỏi trắc nghiệm.

B. NỘI DUNG

CHƯƠNG I: NHỮNG CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG

CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN ĐÁNH GIÁ KIẾN THỨC HỌC

SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11

1. Cơ sở lí luận của việc giải bài tập vật lý

1.1. Cơ sở về tâm lí học

Tâm lý học khám phá những quy luật hoạt động tâm lý của học sinh: học sinh

cảm thụ thế giới xung quanh và tư duy ra sao, nắm các kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo

như thế nào, hứng thú và năng lực của học sinh được hình thành như thế nào. Tất cả

những điều đó có quan hệ trực tiếp với dạy học vật lý. Một trong những đặc trưng của

phương pháp dạy học mới, hiện đại là phát huy tính tích cực, chủ động, tôn trọng vai

trò của người học, kích thích tính độc lập sáng tạo, trau dồi khả năng tự giáo dục cho

mỗi người. Trong quá trình dạy học theo phương pháp này, học sinh là chủ thể nhận

thức. Học sinh không học thụ động bằng cách nghe thầy giảng mà học tích cực bằng

hành động của chính mình, giáo viên không phải là người duy nhất để dạy hay truyền

bá kiến thức mà chỉ đóng vai trò tổ chức, định hướng quá trình học tập nhằm phát huy

vai trò chủ động trong học tập của học sinh. Giáo viên giúp học sinh nắm được

phương pháp chiếm lĩnh kiến thức, phương pháp hoạt động học tập ( nhận thức) cũng

như phương pháp hoạt động trong cuộc sống xã hội.

Giải bài tập vật lý là một trong những hình thức luyện tập chủ yếu và được

luyện tập nhiều. Việc giải bài tập vật lý trong quá trình dạy học có tác dụng rất lớn.

Giải bài tập vật lý tham qua vào quá trình:

Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Theo

M.A.Danilo “ Kiến thức được nắm vững thật sự, nếu học sinh có thể vận dụng thành

thạo chúng hoàn thành các bài tập lý thuyết hay thực hành”.

Hình thành kiến thức mới ( kể cả cung cấp các kiến thức thực tiễn), ôn tập các

kiếm thức đã học, củng cố các kiến thức cơ bản của bài giảng. Các kiến thức mới học

sinh chỉ có thể nhớ được khi luyện tập nhiều lần, qua việc giải bài tập học sinh có thể

nhớ kiến thức lâu hơn.

Phát triển tư duy vật lý. Trong thực tiễn dạy học, tư duy vật lý thường được

hiểu là kỹ năng quan sát sự vật hiện tượng vật lý, phân tích các hiện tượng vật lý phức

tạp thành các hiện tượng thành phần đơn giản và xác định mối liên hệ định tính và

đinh lượng của các hiện tượng và của các đại lượng vật lý, đoán trước các hệ quả từ lý

thuyết và áp dụng được kiến thức của mình. Trừ một số bài tập đơn giản chỉ đề cập

đến một hiện tượng vật lý thì đa số các hiện tượng nêu trong bài tập vật lý là tương đối

phức tạp. Để giải được chúng, phải phân tích các hiện tượng phức tạp đó thành các bài

tập đơn giản. Đồng thời thông thường trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể

nêu lên trong bài tập, học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy để tìm hiểu, giải

quyết vấn đề và rút ra kết luận cần thiết. Nhờ thế, tư duy được phát triển và năng lực

làm việc tự lực của học sinh được nâng cao.

Kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng kĩ xảo, đặc biệt là giúp phát hiện trình độ

phát triển trí tuệ, làm bộc lộ những khó khăn, sai lầm của học sinh đồng thời giúp họ

vượt qua những khó khăn và khắc phục các sai lầm đó.

Giáo dục tư tưởng đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp. Vật lý là môn

học liên quan đến nhiều hiện tượng trong đời sống. Những kiến thức vật lý cũng được

ứng dụng trong kĩ thuật và cuộc sống hàng ngày. Học sinh khi giải bài tập vật lý là tìm

đến bản chất của các vấn đề đó và áp dụng nó giải quyết các vấn đề của cuộc sống.

1.2. Cơ sở lí luận dạy học

Bài tập vật lý là một dạng bài làm gồm những bài toán, những câu hỏi hay đồng

thời cả bài toán và câu hỏi thuộc về vật lý mà trong khi hoàn thành chúng, học sinh

nắm được một tri thức hay kĩ năng nhất định.

Câu hỏi là những bài làm mà trong quá trình hoàn thành chúng, học sinh phải

tiến hành một hoạt động tái hiện. Trong các câu hỏi, giáo viên thường yêu cầu học sinh

phải nhớ lại nội dung của các định luật, quy tắc, khái niệm, trình bày lại một mục trong

sách giáo khoa,… còn bài toán là những bài làm mà khi hoàn thành chúng, học sinh

phải tiến hành một hoạt động sáng tạo gồm nhiều thao tác và nhiều bước.

Chính các bài toán vật lý gồm bài toán hay câu hỏi, là phương tiện cực kỳ quan

trọng để phát triển tư duy học sinh. Người ta thường lựa chọn những bài toán và câu

hỏi đưa vào một bài tập là có tính toán đến một mục đích dạy học nhất định, là nắm

hay hoàn thiện một dạng tri thức hay kĩ năng nào đó. Việc hoàn thành và phát triển kỹ

năng giải các bài vật lý học cho phép thực hiện những mối liên hệ qua lại mới giữa

các tri thức thuộc cùng một trình độ của cùng một năm học và thuộc những trình độ

khác nhau của những năm học khác nhau cũng như giữa tri thức và kỹ năng.

Giải bài tập vật lý đã góp phần thực hiện một cách có hiệu quả đối với các môn

học nói chung và môn vật lí nói riêng. Vật lí là một bộ môn bên cạnh một lượng lí

thuyết lớn thì bài tập cũng rất đa dạng và phong phú. Việc phân loại các dạng bài tập

giúp cho học sinh dễ dàng hơn trong việc giải các bài tập. Khi có được phương pháp

giải, học sinh tự mình giải quyết các bài tập qua đó sẽ phát huy tính tích cực và năng

lực tự học của học sinh. Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, có nhiều thế mạnh,

nhiều ứng dụng trong đời sống, sản xuất.

1.3. Bài tập vật lý

1.3.1. Khái niệm bài tập vật lý

Trong thực tế dạy học, bài toán vật lý được hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi

phải giải quyết nhờ những suy lí logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cở sở

các định luật và các phương pháp vật lý. Hiểu theo nghĩa rộng, mỗi vấn đề xuất hiện

do nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài toán đối với học sinh. Sự tư duy

định hướng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài toán.

1.3.2 Tác dụng của bài tập Vật lí

1. Các tác dụng của việc sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí.

a) Giúp cho việc ôn tập củng cố và mở rộng kiến thức, kĩ năng cho học sinh.

b) Bài tập có thể là khởi đầu kiến thức mới.

c) Rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, phát triển thói

quen vận dụng kiến thức một cách khái quát.

d) Phát triển năng lực tự lực làm việc của học sinh.

e) Phát triển tư duy sáng tạo của học sinh.

g) Dùng để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh.

Giải các bài toàn Vật lí được xem như mục đích, là phương pháp dạy học.

Ngày nay trong thực tiễn dạy học Vật lí, người ta ngày càng chú ý tăng cường

các bài toán Vật lí vì chúng đóng vai trò quan trọng trong dạy học và giáo dục học sinh

đặc biệt trong việc thực hiện các nhiệm vụ giáo dục kĩ thuật tổng hợp.

Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi một vấn đề (hay là một câu hỏi) cần

được giải đáp nhờ lập luận logic, suy luận Toán học hay thực nghiệm Vật lí trên cơ sở

sử dụng các định luật và các phương pháp của Vật lí học là bài toán Vật lí.