Tóm tắt Đề tài - Nghiên cứu khoa học sinh viên xây dựng hệ thống bài tập vật lý phần điện học – Lớp 11 THPT theo định hướng phát triển năng lực

ốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tác giả Đinh Phước Như 2 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ 1 MỤC LỤC .................................................................... Error! Bookmark not defined. BẢN TÓM TẮT ............................................................................................................. 4 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................... 6 DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................... 7 DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH.............................................................................. 8 PHẦN I: MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 9 PHẦN II: NỘI DUNG ................................................................................................. 12 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU .................... 12 1. NĂNG LỰC .............................................................................................................. 12 1.1 Khái niệm năng lực ............................................................................................ 12 1.2 Phân loại năng lực .............................................................................................. 13 1.2.1 Năng lực chung............................................................................................. 13 1.2.2 Năng lực đặc thù trong môn Vật lý:........................................................... 16 1.3 Cấu trúc năng lực ............................................................................................... 23 1.4 Hình thành và phát triển năng lực cho học sinh THPT ................................. 24 1.4.1 Sự cần thiết của việc hình thành và phát triển năng lực cho học sinh THPT ...................................................................................................................... 24 1.4.2 Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực cho học sinh THPT .. 26 2. BÀI TẬP VẬT LÝ VÀ BÀI TẬP VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC .................................................................................................... 34 2.1 Bài tập Vật lý ...................................................................................................... 34 2.1.1 Vai trò và chức năng của bài tập Vật lý trong dạy học ............................ 34 2.1.2 Phân loại bài tập Vật lý ............................................................................... 36 2.2 Bài tập Vật lý theo định hướng phát triển năng lực ....................................... 37 2.2.1 Khái niệm...................................................................................................... 37 2.2.2 Đặc điểm ....................................................................................................... 37 2.2.3 Sự cần thiết của việc xây dựng bài tập phát triển năng lực ..................... 38 2.2.4 Quy trình xây dựng hệ thống bài tập Vật lý theo định hướng phát triển năng lực. ................................................................................................................. 39 3. THỰC TRẠNG CỦA VIỆC HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 40 3.1 Mục đích khảo sát .............................................................................................. 40 3.2 Nội dung khảo sát ............................................................................................... 41 3.3 Phương pháp khảo sát ....................................................................................... 43 3 3.4 Đối tượng khảo sát ............................................................................................. 43 3.5 Kết quả khảo sát và đánh giá thực trạng ......................................................... 43 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN ĐIỆN HỌC - LỚP 11 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC ..................... 44 1. MỤC TIÊU DẠY HỌC PHẦN ĐIỆN HỌC ........................................................ 44 2. XÁC ĐỊNH CÁC NĂNG LỰC CẦN HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CHO HỌC SINH KHI HỌC XONG PHẦN ĐIỆN HỌC .................................................. 50 3. HỆ THỐNG BÀI TẬP ............................................................................................ 50 4. CÁC BIỆN PHÁP SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIÊN NĂNG LỰC TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ .................................... 63 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 65 3.1 Kết luận ............................................................................................................... 65 3.2 Kiến nghị ............................................................................................................. 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 66 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 67 Phụ lục 1 ....................................................................................................................... 67 Phụ lục 2 ....................................................................................................................... 86 Phụ lục 3 ..................................................................................................................... 101 Phụ lục 4 ..................................................................................................................... 107 Phụ lục 5 ..................................................................................................................... 117 4 BẢN TÓM TẮT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN ĐIỆN HỌC – LỚP 11 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC Mã số: SV2016-01 1. Vấn đề nghiên cứu (vấn đề, tính cấp thiết) Nghị quyết 29-NQ/TW ngày 4/11/2013 Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã đặt ra yêu cầu mới cho giáo dục nói chung và dạy học vật lý nói riêng, đó không chỉ cung cấp tri thức, rèn luyện kỹ năng mà còn phải phát triển năng lực người học. Khái niệm năng lực, cấu trúc năng lực, các phương pháp tổ chức dạy học và hệ thống bài tập bổ trợ nhằm hình thành, phát triển năng lực cho học sinh THPT là để tài được nhiều nhà nghiên cứu yên tâm, là vấn đề mới chưa có nhiều nghiên cứu đề cập. Trước kế hoạch đổi mới SGK vào năm 2018 theo định hướng phát triển năng lực của người học thì cần có thêm nhiều nghiên cứu về các vấn đề trên. Vì vậy, hướng nghiên cứu của đề tài là rất cần thiết và mang tính thực tiễn. 2. Mục đích nghiên cứu/mục tiêu nghiên cứu Xây dựng hệ thống bài tập Vật lý THPT phần Điện học - lớp 11 nhằm hình thành và bồi dưỡng năng lực cho học sinh. 3. Nhiệm vụ/nội dung nghiên cứu/câu hỏi nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận về bài tập vật lý, phương pháp dạy học bài tập vật lý. - Nghiên cứu lý luận về năng lực, hình thành và bồi dưỡng năng lực người học. - Xây dựng hệ thống bài tập vật lý phần nhiệt học lớp 11 THPT theo định hướng phát triển năng lực. - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính hiệu quả của hệ thống bài tập đã xây dựng. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận: tham khảo tài liệu liên quan đến việc phát triển năng lực học sinh. - Phương pháp toán học: xử lý số liệu thực nghiệm. 5 5. Kết quả nghiên cứu (ý nghĩa của các kết quả) và các sản phẩm (Bài báo khoa học, phần mềm máy tính, quy trình công nghệ, mẫu, sáng chế, )(nếu có) - Hệ thống bài tập vật lý phần Điện học lớp 11 THPT theo định hướng phát triển năng lực. - Biện pháp tổ chức bồi dưỡng năng lực cho học sinh thông qua hệ thống bài tập đã xây dựng. 6 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT Ý NGHĨA THPT Trung học Phổ thông SGK Sách giáo khoa NXB Nhà xuất bản NL Năng lực 7 DANH SÁCH CÁC BẢNG STT TÊN BẢNG TRANG 1 Bảng 1: Bảng năng lực đặc thù môn Vật lý được cụ thể hóa từ năng lực chung 17 2 Bảng 2: Bảng năng lực liên quan đến sử dụng kiến thức Vật lý (K) 21 3 Bảng 3: Bảng năng lực thực nghiệm (N) 21 4 Bảng 4: Bảng năng lực tìm kiếm, trao đổi thông tin (T) 22 5 Bảng 5: Bảng năng lực cá thể (C) 23 6 Bảng 6: Chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương trình Vật lý 11 của Bộ Giáo dục và Đào tạo 45 7 Bảng 7: Bài tập tương ứng cho các năng lực đặc thù của môn Vật lý 51 8 Bảng 8: Bảng giá trị IC phụ thuộc vào thời gian 92 8 DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH STT TÊN SƠ ĐỒ, HÌNH TRANG 1 Sơ đồ 1: Sơ đồ khái quát quy trình xây dựng hệ thống bài tập Vật lý theo định hướng phát triển năng lực 40 2 Sơ đồ 2: Sơ đồ tổng hợp lực điện 69 3 Sơ đồ 3: Sơ đồ về các trường hợp đặc biệt của từ trường 118 4 Hình 1: Hình ảnh thực tế về nam châm chữ U 53 5 Hình 2: Hình ảnh thực tế bếp điện từ 53 6 Hình 3: Hình ảnh thực tế dụng cụ cần thiết cho thí nghiệm 55 7 Hình 4: Hình ảnh đồng hồ đo điện năng trong thực tế 57 8 Hình 5: Hình biểu diễn điện trường tác dụng tại M 74 9 Hình 6: Hình mô tả ba bản phẳng 75 10 Hình 7: Hình biểu diễn 3 điểm A, B, C đặt trong từ trường đều 80 11 Hình 8: Hình biểu diễn ba bản kim loại A, B, C 81 12 Hình 9: Hình ảnh pin trong thực tế 82 13 Hình 10: Hình mô tả 6 đoạn dây dẫn hình tứ diện đều 92 14 Hình 11: Hình mô tả cái điều kiển 97 15 Hình 12: Hình ảnh về sấm sét 105 16 Hình 13: Hình ảnh minh họa qui tắc bàn tay trái 109 17 Hình 14: Hình ảnh khung dây đặt trong từ trường đều 120 18 Hình 15: Hình ảnh gợi ý về các đại lượng Vật lý 122 9 PHẦN I: MỞ ĐẦU 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Từ năm 2000, các nước có sự xem xét, cải tổ chương trình giáo dục đều theo định hướng phát triển năng lực. Tuy nhiên không phải quốc gia nào cũng tuyên bố rõ đó là chương trình tiếp cận theo năng lực. Trong đó, một số nước tuyên bố chương trình thiết kế theo năng lực và nêu rõ các năng lực cần có ở học sinh như: Úc, Canada, NewZealand, Pháp...Một số nước khác, tuy không tuyên bố chương trình thiết kế theo năng lực, nhưng vẫn đưa ra chuẩn cụ thể cho chương trình giáo dục theo hướng này như: Indonesia (2006), Hàn Quốc, Phần Lan. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, với bối cảnh đất nước đang trên đường hội nhập quốc tế, tốc độ phát triển xã hội ngày càng nhanh, với những biến đổi liên tục và không lường, yêu cầu đối với mỗi cá nhân ngày càng cao thì việc đầu tư cho giáo dục có ý nghĩa quan trọng quyết định đến chất lượng nguồn nhân lực tương lai của đất nước. Nhận thức được tầm quan trọng của việc tăng cường đổi mới kiểm tra đánh giá, thúc đẩy đổi mới phương pháp dạy học, trong những năm qua, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tập trung chỉ đạo đổi mới hoạt động giáo dục, nhằm tạo ra sự chuyển biến cơ bản về tổ chức hoạt động dạy học, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục trong các trường trung học. 2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trải qua nhiều công cuộc đổi mới trong giáo dục, thông tin và tri thức luôn được xem là tài sản vô giá, hữu ích của mỗi quốc gia. Ngày nay, giáo dục được xem là “chìa khóa vàng” để mỗi người, mỗi quốc gia tiến bước vào tương lai. Giáo dục không chỉ có chức năng chuyển tải những kinh nghiệm lịch sử xã hội của thế hệ trước cho thế sau, mà quan trọng là trang bị cho mỗi người phương pháp học tập, tìm cách phát triển năng lực trong mỗi cá nhân, phát triển tư duy nội tại, thích ứng được với một xã hội học tập thường xuyên, học tập suốt đời. Để giúp người học đáp ứng được những yêu cầu đó, việc cải cách, đổi mới giáo dục là một việc làm hết sức cần thiết và cấp bách. Bên cạnh đó, Nghị quyết 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện Giáo dục và Đào tạo đã đặt ra yêu cầu mới cho giáo dục nói chung và dạy học Vật lý nói riêng, đó không chỉ cung cấp tri thức, rèn luyện kỹ năng mà còn phải phát triển năng lực người học. Khái niệm năng lực, cấu 10 trúc năng lực, các phương pháp tổ chức dạy học và hệ thống bài tập bổ trợ nhằm hình thành, phát triển năng lực cho học sinh THPT là đề tài được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm, là vấn đề mới chưa có nhiều nghiên cứu đề cập. Chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực được bàn đến nhiều từ những năm 90 của thế kỉ XX và ngày nay đã trở thành xu hướng giáo dục quốc tế. Giáo dục định hướng phát triển năng lực nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc dạy học, chú trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn, nhằm chuẩn bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp. Thông qua đó, kết quả học tập được mô tả chi tiết và có thể quan sát, đánh giá được; thể hiện được mức độ tiến bộ của học sinh một cách liên tục. Nên chương trình giáo dục theo định hướng phát triển năng lực có thể hữu ích cho việc đổi mới giáo dục. Trước kế hoạch đổi mới SGK vào năm 2018 theo định hướng phát triển năng lực của người học thì cần có thêm nhiều nghiên cứu, tài liệu để hỗ trợ cho giáo viên, sinh viên các trường sư phạm để có kế hoạch giảng dạy phù hợp. Trong đó, việc xây dựng một hệ thống các bài tập tương ứng với việc dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực là một việc làm hết sức cần thiết mang tính thực tiễn. Xác định được tầm quan trọng của vấn đề này, nên chúng tôi chọn hướng nghiên cứu đề tài: “Xây dựng hệ thống bài tập Vật lý phần Điện học – lớp 11 THPT theo định hướng phát triển năng lực”. 3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Xây dựng hệ thống bài tập Vật lý phần Điện học - lớp 11 THPT nhằm hình thành và bồi dưỡng năng lực cho học sinh. 4. CÁCH TIẾP CẬN Đề tài tiếp cận trực tiếp chương trình Vật lý lớp 11 phần Điện học hiện nay, mà cụ thể là hệ thống các bài tập. Dựa vào tài liệu tập huấn Giáo viên THPT năm 2014 của Bộ Giáo dục và đào tạo để tham khảo về các năng lực chuyên biệt của bộ môn Vật lý, sau đó xây dựng hệ thống các bài tập phù hợp với các loại năng lực này. 11 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để nghiên cứu đề tài này, chúng tôi tiến hành sử dụng phương pháp nghiên cứu sau đây: - Phương pháp nghiên cứu lý luận: tham khảo tài liệu liên quan đến việc phát triển năng lực học sinh. 6. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 6.1 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống bài tập Vật lý phần Điện học - lớp 11 THPT theo định hướng phát triển năng lực. 6.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ khảo sát hệ thống bài tập Vật lý phần Điện học lớp 11 THPT. 7. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý luận về bài tập Vật lý, phương pháp dạy học bài tập Vật lý. - Nghiên cứu lý luận về năng lực, hình thành và bồi dưỡng năng lực người học. - Xây dựng hệ thống bài tập Vật lý phần Điện học lớp 11 THPT theo định hướng phát triển năng lực. 12 PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU 1. NĂNG LỰC 1.1 Khái niệm năng lực Đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu, đưa ra khái niệm về năng lực, chẳng hạn: - Năng lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể (OECD*, 2002). [13] - Năng lực là các khả năng và kỹ năng nhận thức vốn có ở cá nhân hay có thể học được để giải quyết các vấn đề đặt ra trong cuộc sống. Năng lực cũng hàm chứa trong nó tính sẵn sàng hành động, động cơ, ý chí và trách nhiệm xã hội để có thể sử dụng một cách thành công và có trách nhiệm các giải pháp trong những tình huống thay đổi (Weinert, 2001) [13] - Năng lực là khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống. (Quebec-Ministrere de I’Education, 2004) [1,13] - Năng lực là sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân như hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện một loại công việc trong một bối cảnh nhất định (Bộ giáo dục và đào tạo, 2015, Đề án đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông, ban hành theo quyết định 404/QĐ – TTg năm 2015 của Thủ tướng Chính phủ; Trang 5) - Năng lực là đặc điểm của cá nhân thể hiện mức độ thông thạo- tức là có thể thực hiện một cách thành thục và chắc chắn – một hay một số dạng hoạt động nào đó (Từ điển bách khoa Việt Nam, 2002, tập 3, NXB Từ điển bách khoa Hà Nội) - Là một loại thuộc tính với sự mở rộng nghĩa của từ này- bao hàm không chỉ các đặc tính bẩm sinh mà cả những đặc tính hình thành và phát triển nhờ quá trình học tập, rèn luyện của con người. (Hoàng Hòa Bình, Năng lực và đánh giá theo năng lực, Tạp chí đại học sư phạm TPHCM, số 6, 2015, trang 71) - Năng lực (Competence) của học sinh là khả năng vận dụng tổng hợp các kiến thức, kĩ năng, thái độ vào giải quyết các tình huống học tập và thực tiễn, thu được những sản phẩm cụ thể, có thể quan sát, đánh giá được (Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường, 2014, Lí luận dạy học hiện đại, cơ sở đổi mới mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học, NXB đại học sư phạm Hà Nội) * OECD là tên viết tắt của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (Organization for Economic Cooperation and Development), thành lập năm 1961 trên cơ sở Tổ chức Hợp tác Kinh tế Châu Âu (OEEC) 13 - Năng lực là sự kết hợp phức tạp của kiến thức, kĩ năng, giá trị và thái độ cho phép một người thể hiện hành động hiệu quả của họ trong cuộc sống ( Fred Paas & Tamara van Gog & John Sweller, 2010 Pre-and In-service Preschool Teacher’s Science Teaching Efficacy Beliefs. Educational Research Review, Vol. 11 (14), pp 1344-1350) Từ đó, chúng tôi thống nhất và đưa ra khái niệm năng lực như sau: “Năng lực là khả năng vận dụng những kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo của cá nhân vào việc giải quyết các tình huống đặt ra để thu được kết quả có chất lượng cao” 1.2 Phân loại năng lực Phân loại năng lực là một vấn đề rất phức tạp. Kết quả phụ thuộc vào quan điểm và tiêu chí phân loại. Nhìn vào chương trình thiết kế theo hướng tiếp cận năng lực của các nước có thể thấy 2 loại chính: Đó là những năng lực chung và năng lực đặc thù (năng lực cụ thể, năng lực đặc thù). [1] 1.2.1 Năng lực chung  Khái niệm năng lực chung “Năng lực chung” là năng lực cơ bản, thiết yếu để con người có thể sống và làm việc bình thường trong xã hội. Năng lực này được hình thành và phát triển do nhiều môn học, liên quan đến nhiều môn học.  Phân loại năng lực chung Có rất nhiều quan điểm khác nhau về việc phân loại năng lực chung. Trong tài liệu này chúng tôi dựa trên quan điểm của tài liệu Tập huấn giáo viên của Bộ giáo dục và đào tạo năm 2014. [1] 1. Năng lực tự học Bản thân phải xác định được nhiệm vụ học tập một cách tự giác, tự hoàn thiện bản thân, không quá lệ thuộc vào các yêu tô bên ngoài như: điểm số, thành tíchNăng lực tự học được thể hiện qua việc: lập và thực hiện kế hoạch học tập nghiêm túc, nề nếp, thực hiện các cách học, hình thành cách ghi nhớ riêng, phân tích nhiệm vụ học tập để lựa chọn các nguồn tài liệu phù hợp, các đề mục, các đoạn bài ở sách giáo khoa, sách tham khảo, internet, lưu giữ thông tin có chọn lọc bằng ghi tóm tắt với đề cương chi tiết, bằng bản đồ khái niệm, bảng, các từ khóa, ghi chú bài giảng của giáo viên theo các ý chính, tra cứu tài liệu ở thư viện nhà trường theo yêu cầu của nhiệm vụ học tập. 14 Năng lực tự học còn thể hiện qua việc: nhận ra và điều chỉnh những sai sót, hạn chế của bản thân khi thực hiện các nhiệm vụ học tập thông qua lời góp ý của giáo viên, bạn bè, chủ động tìm kiếm sự hỗ trợ của người khác khi gặp khó khăn trong học tập. 2. Năng lực giải quyết vấn đề Bước đầu phân tích được các tình huống trong học tập, tìm ra những tình huống có vấn đề, sau đó tìm hiểu các thông tin liên quan và từ đó tìm hướng giải quyết. Cuối cùng thực hiện các hướng giải quyết đó và nhận ra hướng giải quyết tối ưu nhất. 3. Năng lực sáng tạo Bản thân phải có những ý tưởng sáng tạo riêng, không phụ thuộc vào người khác trong quá trình giải quyết các tình huống trong học tập và cuộc sống. Khi gặp một tình huống thực tiễn trong cuộc sống, phải biết xác định và làm rõ thông tin từ nhiều nguồn khác nhau. Sau đó hình thành ý tưởng dựa trên các nguồn thông tin đã tìm hiểu, lên kế hoạch thực hiện. Điều quan trọng ở năng lực sáng tạo là việc phát hiện yếu tố mới, yếu tố của riêng bản thân và không quá lo lắng về tính đúng sai của ý tưởng. 4. Năng lực tự quản lý Năng lực tự quản lý thể hiện tính độc lập cao trong việc quản lý và được biểu hiện qua việc: nhận ra được các yếu tố tác động đến hành động của bản thân, kiềm chế được cảm xúc của bản thân trong các tình huống khác nhau.Ý thức được quyền lợi và nghĩa vụ của mình, xây dựng và thực hiện được kế hoạch nhằm đạt được mục đích, nhận ra và có ứng xử phù hợp với những tình huống không an toàn. Tự đánh giá, tự điều chỉnh những hành động chưa hợp lý của bản thân trong học tập và trong cuộc sống hàng ngày. Mặt khác, năng lực tự quản lý còn thể hiện ở việc tự đánh giá được hình thể của bản thân so với chuẩn về chiều cao, cân nặng, nhận ra những dấu hiệu thay đổi của bản thân trong giai đoạn dậy thì, có ý thức ăn uống, rèn luyện và nghỉ ngơi phù hợp để nâng cao sức khỏe, nhận ra và kiểm soát được những yếu tố ảnh hưởng xấu tới sức khỏe và tinh thần trong môi trường sống và học tập. 6. Năng lực giao tiếp Trước bối cảnh hội nhập hiện nay, mỗi cá nhân phải tự trang bị cho bản thân kĩ năng giao tiếp tốt. Và việc đó cần được thực hiện qua các bước cơ bản sau đây: bước đầu biết đặt ra mục đích giao tiếp và hiểu được vai trò quan trọng của việc đặt mục tiêu trước khi giao tiếp. Trong quá trình giao tiếp cần khiêm tốn, lắng nghe tích cực 15 trong giao tiếp, nhận ra được bối cảnh giao tiếp, đặc điểm, thái độ của đối tượng giao tiếp. Cần chú ý diễn đạt ý tưởng một cách tự tin, thể hiện được biểu cảm phù hợp với đối tượng và bối cảnh giao tiếp. 7. Năng lực hợp tác Việc tự lập là rất quan trọng, nhưng trong một vài tình huống của cuộc sống thì chúng ta không thể giải quyết tốt công việc mà không cần sự trợ giúp của các cá nhân khác. Nhưng trợ giúp ở đây không có ý nghĩa lệ thuộc hoàn toàn, mà chúng ta phải hợp tác một cách bình đẳng và vì lợi ích chung. Một người được xem là có năng lực hợp tác tốt thường có những biểu hiện sau đây: chủ động đề xuất mục đích hợp tác khi được giao các nhiệm vụ, xác định được loại công việc nào có thể hoàn thành tốt nhất bằng hợp tác theo nhóm với quy mô phù hợp. Biết trách nhiệm, vai trò của bản thân trong nhóm ứng với công việc cụ thể, phân tích nhiệm vụ của cả nhóm để nêu được các hoạt động phải thực hiện, trong đó tự đánh giá được hoạt động mình có thể đảm nhiệm tốt nhất để tự đề xuất cho nhóm phân công. Nếu là người đứng đầu cần nhận biết được đặc điểm, khả năng của từng thành viên cũng như kết quả làm việc nhóm, dự kiến phân công từng thành viên trong nhóm các công việc phù hợp. Chủ động và gương mẫu hoàn thành phần việc được giao, góp ý điều chỉnh thúc đẩy hoạt động chung, chia sẻ, khiêm tốn học hỏi các thành viên trong nhóm. Biết dựa vào mục đích đặt ra để tổng kết hoạt động chung của nhóm, nêu mặt được, mặt thiếu sót của cá nhân và của cả nhóm. 7. Năng lực sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông. Hiện nay, công nghệ hiện đại đang giúp ít rất nhiều cho cuộc sống của chúng ta. Thế nhưng không phải ai cũng có được khả năng sử dụng các công nghệ hiện đại, vì vậy chúng ta phải biết lựa chọn những công nghệ phù hợp với khả năng của bản thân. Ví dụ như cá nhân phải biết sử dụng các chức năng tìm kiếm thông tin, lưu trữu thông tin, chia sẽ thông tin của Internet. Sử dụng các thiết bị ICT* để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể, nhận biết các thành phần của hệ thống ICT cơ bản, sử dụng được các phần mềm hỗ trợ học tập thuộc các lĩnh vực khác nhau * ICT là cụm từ thường dùng như từ đồng nghĩa rộng hơn cho công nghệ thông tin, nhưng thường là một thuật ngữ chung để nhấn mạnh vai trò của truyền thông hợp nhất và sự kết hợp của viễn thông. ICT bao gồm tất cả các phương tiện kỹ thuật được sử dụng để xử lý thông tin và trợ giúp liên lạc, bao gồm phần cứng và mạng máy tính, điện thoại, phương tiện truyền thông, tất cả các loại xử lý âm thanh và video, điều khiển dựa trên truyền tải và mạng và các chức năng giám sát. 16 8. Năng lực sử dụng ngôn ngữ. Năng lực sử dụng ngôn ngữ được thể hiện qua việc: nghe hiểu nội dung chính hay nội dung chi tiết các bài đối thoại, chuyện kể, lời giải thích, cuộc thảo luận, nói chính xác, đúng ngữ điệu và nhịp điệu, trình bày được nội dung chủ đề thuộc chương trình học tập, đọc hiểu nội dung chính hay nội dung chi tiết các văn bản, tài liệu ngắn, viết đúng các dạng văn bản về những chủ đề quen thuộc hoặc cá nhân ưa thích, viết tóm tắt nội dung chính của bài văn, câu chuyện ngắn. Phát âm đúng nhị điệu và ngữ điệu, hiểu từ vựng thông dụng được sử dụng trong hai lĩnh vực khẩu ngữ và bút ngữ, thông qua các ngữ cảnh có nghĩa, phân tích được cấu trúc và ý nghĩa giao tiếp của các loại câu trần thuật, câu hỏi, câu mệnh lệnh, câu cảm khán, câu khẳng định, câu phủ định, câu đơn, câu ghép, câu phức, câu điều kiện. Ngoài ra, trong bối cảnh quốc tế hóa hiện nay, mỗi cá nhân cần trang bị cho bản thân một vốn kiến thức ngoại ngữ cần thiết. 9. Năng lực tính toán Năng lực tính toán là một năng lực thiết yếu của mỗi con người, nó giúp ít trong cuộc sống lẫn trong học tập và nghiên cứu. Sử dụng các phép tính (cộng, trừ, nhân, chia, lũy thừa, khai căn) trong học tập và trong cuộc sống, hiểu và có thể sử dụng các kiến thức, kĩ năng về đo lường, ước tính trong các tình huống quen thuộc. Một cá nhân cần phải biết sử dụng được các thuật ngữ, kí hiệu toán học, tính chất các số và của các hình học, sử dụng được thống kê toán học trong học tập và trong một số tình huống đơn giản hàng ngày, hình dung và có thể vẽ phác thảo các đối tượng, trong môi trường xung quanh, nêu được tính chất cơ bản của chúng. Hiểu và biểu diễn được mối quan hệ toán học giữa các yếu tố trong các tình huống học tập và trong đời sống để áp dụng vào cuộc sống. Sử dụng được các dụng cụ đo, vẽ, tính, sử dụng được máy tính cầm tay trong học tập cũng như trong cuộc sống hàng ngày, bước đầu sử dụng máy vi tính để tính toán trong học tập. 1.2.2 Năng lực đặc thù trong môn Vật lý: Ngoài những năng lực chung, từng môn học ở trường phổ thông với những ưu thế và đặc điểm riêng của mình cũng giúp học sinh phát triển tốt hơn những năng lực cụ thể. Môn Văn học có ưu thế trong việc phát triển năng lực ngôn ngữ, môn Toán có ưu thế trong việc phát triển năng lực suy luận logic, môn Vật lý có ưu thế trong việc 17 phát triển năng lực thực nghiệm, Những năng lực cụ thể có thể được phát triển tốt nhờ quá trình học môn học cụ thể như vậy được gọi là các năng lực đặc thù của môn học đó. Trong lí luận cũng như thực tiễn, tồn tại 2 quan điểm chính trong việc xác định những năng lực đặc thù cho từng môn học. Một là, xây dựng các năng lực đặc thù dựa trên các biểu hiện của năng lực chung trong môn học cần xây dựng. Hai là, xây dựng các năng lực đặc thù dựa trên đặc điểm của lĩnh vực cần xây dựng. Quan điểm 1: Xây dựng các năng lực đặc thù bằng cách cụ thể hóa các năng lực chung Ở cách tiếp cận này, từ những năng lực chung đã có, chúng ta xác định xem những năng lực chung có những biểu hiện như thế nào trong môn học, và gọi đó là các năng lực đặc thù. Ví dụ, năng lực tự học có biểu hiện cụ thể trong môn Vật lý là: Tự tìm kiếm thông tin về các hiện tượng, ứng dụng, kiến thức Vật lý; Tự đánh giá được độ tin cậy của nguồn thông tin; Tự giác hoàn thành được các nhiệm vụ học tập ở nhà; Tự tóm tắt và hệ thống được các kiến thức thu nhận được; Và đó chính là các năng lực đặc thù trong môn Vật lý. Với cách tiếp cận này, chúng ta có thể kể ra các biểu hiện cụ thể của các năng lực chung ở trong môn học Vật lý như bảng dưới đây. Bảng 1: Bảng năng lực đặc thù môn Vật lý được cụ thể hóa từ năng lực chung [1] STT Năng lực chung Biểu hiện của năng lực chung trong môn Vật lý (Năng lực đặc thù của môn Vật lý) Nhóm năng lực làm chủ và phát triển bản thân: 1 Năng lực tự học - Lập được kế hoạch tự học, điều chỉnh cho hợp lý sau đó thực hiện kế hoạch một cách có hiệu quả. - Tìm kiếm thông tin về cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của các ứng dụng kĩ thuật. - Đánh giá được mức độ chính xác nguồn thông tin. - Đặt được câu hỏi về hiện tượng, sự vật quanh ta. - Tóm tắt được trọng tâm của nội dung Vật lý bất kì. - Tóm tắt thông tin bằng sơ đồ tư duy, bản đồ khái niệm, bảng biểu, sơ đồ khối - Tự đặt câu hỏi, thiết kế phương án, tiến hành thí nghiệm để trả lời cho các câu hỏi đó. 18 2 Năng lực giải quyết vấn đề (Đặc biệt quan trọng là NL giải quyết vấn đề bằng con đường thực nghiệm hay còn gọi là NL thực nghiệm) - Đặc biệt quan trọng là năng lực thực nghiệm. Đặt được những câu hỏi về hiện tượng tự nhiên: Hiện tượng diễn ra như nào? Điều kiện diễn ra hiện tượng là gì? Các đại lượng trong hiện tượng tự nhiên có mối quan hệ với nhau như thế nào? Các dụng cụ có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động như thế nào? - Đưa ra các hướng giải quyết khác nhau. - Tiến hành giải quyết các câu hỏi bằng suy luận lí thuyết hoặc khảo sát thực nghiệm. - Khái quát hóa rút ra kết luận từ kết quả thu được. - Đánh giá độ tin cậy và kết quả thu được. 3 Năng lực sáng tạo - Thiết kế được phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết (hoặc dự đoán) - Lựa chọn được phương án thí nghiệm tối ưu - Giải được bài tập sáng tạo. - Lựa chọn được hướng giải quyết vấn đề một cách tối ưu 4 Năng lực tự quản lí Không có tính đặc thù Nhóm năng lực về quan hệ xã hội: 5 Năng lực giao tiếp - Sử dụng được ngôn ngữ Vật lý để...ới kiểm tra, đánh giá các hoạt động dạy học Đổi mới phương pháp dạy học cần gắn liền với đổi mới về đánh giá quá trình dạy học cũng như đổi mới việc kiểm tra và đánh giá thành tích học tập của học sinh. Đánh giá kết quả học tập là quá trình thu thập thông tin, phân tích và xử lý thông tin, giải thích thực trạng việc đạt mục tiêu giáo dục, tìm hiểu nguyên nhân, đưa ra những quyết định sư phạm giúp học sinh học tập ngày càng tiến bộ. Có thể sử dụng một số công cụ đánh giá nhằm phát triển năng lực: - Xây dựng phiếu hướng dẫn đánh giá theo tiêu chí (Rubic) là bảng thang điểm chi tiết mô tả đầy đủ các tiêu chí mà người học cần đạt được. Nó là công cụ đánh giá chính xác mức độ đạt chuẩn của học sinh và cung cấp thông tin phản hồi để học sinh tiến bộ không ngừng. Nội dung Rubric tập hợp các tiêu chí liên hệ với mục tiêu học tập và được sử dụng để đánh giá hoặc thông báo về sản phẩm, năng lực thực hiện hoặc quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập. 33 - Hồ sơ học tập là bộ sưu tập có hệ thống các hoạt động học tập của học sinh trong thời gian liên tục. Nó giúp giáo viên và học sinh đánh giá sự phát triển và trưởng thành của học sinh.Thông qua hồ sơ học tập, học sinh hình thành ý thức sở hữu hồ sơ học tập của bản thân, từ đó biết được bản thân tiến bộ đến đâu, cần hoàn thiện ở mặt nào. - Một số công cụ đánh giá khác như: Ghi chép ngắn là việc đánh giá thường xuyên thông qua quan sát học sinh trong lớp học, thẻ kiểm tra nhằm đánh giá kiến thức của học sinh trước, trong và sau mỗi bài học hoặc sau mỗi chủ đề học tập, tập san có thể được sử dụng để đánh giá quy trình học tập và sự phát triển của học sinh . Chúng có thể ở dạng mở hoặc giáo viên cung cấp các câu hỏi, hướng dẫn cách làm. Đánh giá theo năng lực không lấy việc kiểm tra khả năng tái hiện kiến thức đã học làm trung tâm của việc đánh giá mà là khả năng vận dụng sáng tạo tri thức trong những tình huống ứng dụng khác nhau. Đánh giá kết quả học tập theo từng giai đoạn phát triển nhằm xác định mức độ thực hiện mục tiêu dạy học, có vai trò quan trọng trong việc cải thiện kết quả học tập của học sinh. Đánh giá kết các môn học, hoạt động giáo dục ở mỗi lớp và sau cấp học cần phải: - Dựa vào chuẩn kiến thức, kĩ năng (theo định hướng tiếp cận năng lực) từng môn học, từng hoạt động, từng lớp; yêu cầu cơ bản cần đạt về kiến thức, kĩ năng, thái độ (theo định hướng tiếp cận năng lực) của học sinh của mỗi cấp học. - Phối hợp giữa đánh giá thường xuyên và đánh giá định kì, giữa đánh giá của giáo viên và tự đánh giá của học sinh, giữa đánh giá của nhà trường và đánh giá của gia đình, cộng đồng. - Kết hợp giữa hình thức đánh giá bằng trắc nghiệm khách quan và tự luận nhằm phát huy những ưu điểm của mỗi hình thức đánh giá. - Có công cụ đánh giá thích hợp nhằm đánh giá toàn diện, công bằng, trung thực, có khả năng phân loại, giúp giáo viên và học sinh điều chỉnh kịp thời việc dạy và học. Việc đổi mới công tác đánh giá kết quả học tập môn học của giáo viên được thể hiện qua một số đặc trưng cơ bản sau: - Xác định được mục đích chủ yếu của đánh giá kết quả học tập là so sánh năng lực của học sinh với mức độ yêu cầu của chuẩn kiến thức và kĩ năng môn học ở từng chủ đề, từng lớp học, để từ đó cải thiện kịp thời hoạt động dạy và hoạt động học. 34 - Tiến hành đánh giá kết quả học tập môn học theo các công đoạn cơ bản là: Xác định loại quyết định mà chúng ta sẽ phải đề ra, xác định các tiêu chí, thu thập thông tin thích hợp có giá trị và đáng tin cậy, phân tích và xử lý thông tin, xác nhận kết quả học tập và ra quyết định điều chỉnh hoạt động dạy và học. [1, 13] 2. BÀI TẬP VẬT LÝ VÀ BÀI TẬP VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 2.1 Bài tập Vật lý Bài tập là hệ thống những câu hỏi, bài toán nhằm giúp con người xử lý, rèn luyện những vấn đề nào đó (bài toán: bất cứ vấn đề nào đưa ra cần giải quyết theo cách tính toán). [2] Bài tập Vật lý là bài tập đặt ra đòi hỏi phải giải quyết bằng những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật, các thuyết Vật lý. Theo nghĩa rộng, bài tập Vật lý được hiểu là 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 tích cực luôn là việc giải bài tập. 2.1.1 Vai trò và chức năng của bài tập Vật lý trong dạy học Trong quá trình dạy học Vật lý, các bài tập Vật lý có vai trò và chức năng quan trọng đặc biệt, chúng được sử dụng theo những mục đích khác nhau: - Bài tập Vật lý có thể được sử dụng như là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới. - Bài tập tạo ra tình huống có vấn đề để bước vào dạy bài mới. - Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức. Khi giải các bài tập, học sinh phải nhớ lại các công thức, định luật, kiến thức đã học, có khi đòi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức khái quát trừu tượng trong cả một chương, một phần hoặc giữa các phần, vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ đó mà học sinh sẽ hiểu rõ hơn, ghi nhớ vững chắc các kiến thức đã học, nắm được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều những hiện tượng, khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các định luật hay thuộc phạm vi ứng dụng của chúng. Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kỹ thuật, bài tập Vật lý sẽ giúp cho học sinh thấy được những ứng dụng muôn hình, muôn vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học. 35 Các khái niệm, định luật Vật lý rất đơn giản, nhưng biểu hiện của chúng trong tự nhiên lại rất phức tạp. Bài tập sẽ giúp cho học sinh phân tích để nhận biết được những trường hợp phức tạp. - Bài tập có thể là điểm khởi đầu dẫn dắt đến kiến thức mới Với trình độ toán học đã phát triển, nhiều khi các bài tập được sử dụng một cách khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra. - Giải bài tập Vật lý rèn luyện những kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát. Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn. Khi giải các bài tập đó không chỉ làm cho học sinh nắm vững hơn các kiến thức đã học, mà còn tập cho học sinh quen với việc liên hệ lý thuyết với thực tế vận dụng kiến thức đã học giải quyết những vấn đề đặt ra trong cuộc sống như giải thích các hiện tượng cụ thể của thực tiễn, dự đoán các hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn. - Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh. Trong khi giải bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút ra được nên tư duy học sinh được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao, tính kiên trì được phát triển. - Giải bài tập Vật lý góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh. Trong khi giải bài tập học sinh phải huy động các thao tác tư duy để xây dựng những lập luận, thực hiện việc tính toán, có khi phải tiến hành thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra các kết luận của mình (đánh giá kết quả giải quyết). Trong những điều kiện đó tư duy logic, tư duy sáng tạo của học sinh được phát triển, năng lực giải quyết vấn đề và năng lực làm việc độc lập của học sinh được nâng cao. - Giải bài tập Vật lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh. Bài tập Vật lý cũng là phương tiện hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh. Tuỳ theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho việc đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh được chính xác. 36 - Thông qua bài tập Vật lý có thể rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt và tác phong làm việc khoa học. Khi giải bài tập học sinh có thể rèn luyện được tính tự lực cao, tính kiên trì vượt khó, tính cẩn thẩn, tính khiêm tốn học hỏi 2.1.2 Phân loại bài tập Vật lý Có rất nhiều cách phân loại bài tập Vật lý. Nếu dựa vào phương tiện giải, có thể chia bài tập Vật lý thành bài tập định tính, bài tập tính toán, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị. Nếu dựa vào mức độ khó khăn của bài tập đối với học sinh, có thể chia bài tập thành bài tập tập dượt, bài tập tổng hợp, bài tập sáng tạo. a. Bài tập định tính Bài tập định tính là bài tập mà khi giải học sinh không cần phải thực hiện các phép tính phức tạp hay chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm được. Muốn giải bài tập định tính học sinh phải thực hiện những phép suy luận logic, do đó phải hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật Vật lý và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể. Đa số các bài tập định tính yêu cầu học sinh giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trong những điều kiện xác định. Bài tập định tính có thể sử dụng một hình vẽ đơn giản, bài tập định tính có thể chuyển thành một dạng của bài tập thí nghiệm. b. Bài tập tính toán Bài tập tính toán là những bài tập mà muốn giải chúng ta phải thực hiện một loạt phép tính và kết quả là thu được một đáp số định lượng. Có thể chia bài tập tính toán ra làm hai loại: bài tập tập dượt và bài tập tổng hợp. c. Bài tập tính toán tập dượt Bài tập tính toán tập dượt là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản. Những bài tập này có tác dụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, làm cho học sinh hiểu rõ ý nghĩa của các định luật và các công thức biểu diễn chúng, sử dụng các đơn vị Vật lý và thói quen cần thiết để giải những bài tập phức tạp hơn. d. Bài tập tính toán tổng hợp Bài tập tính toán tổng hợp là bài tập mà muốn giải nó thì phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, dùng nhiều công thức. Loại bài tập này có tác dụng đặc biệt giúp 37 cho học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chương trình Vật lý, tập cho học sinh biết phân tích những hiện tượng thực tế phức tạp ra thành những phần đơn giản tuân theo một định luật xác định. đ. Bài tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi 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 cũng có thể có dạng định tính hoặc định lượng. Vận dụng các định luật Vật lý để lý giải các hiện tượng mới là nội dung chính của bài tập thí nghiệm. e. Bài tập đồ thị Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải phải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị. Nếu theo tiêu chí mục đích dạy học ta có bài tập củng cố kiến thức, bài tập rèn luyện kĩ năng, bài tập hình thành và phát triển năng lực. 2.2 Bài tập Vật lý theo định hướng phát triển năng lực 2.2.1 Khái niệm Bài tập Vật lý theo định hướng phát triển năng lực là bài tập Vật lý được xây dựng nhằm khai thác những khả năng của cá nhân cho việc vận dụng những kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo. 2.2.2 Đặc điểm Các thành tố quan trọng trong việc đánh giá việc đổi mới xây dựng bài tập là: Sự đa dạng của bài tập, chất lượng bài tập, sự lồng ghép bài tập vào giờ học và sự liên kết với nhau của các bài tập. Những đặc điểm của bài tập định hướng phát triển năng lực: Yêu cầu của bài tập - Có mức độ khó khác nhau. - Mô tả tri thức và kỹ năng yêu cầu. - Định hướng theo kết quả. 2.2.2.2 Hỗ trợ học tích lũy - Liên kết các nội dung qua suốt các năm học. - Làm nhận biết được sự gia tăng của năng lực. 38 - Vận dụng thường xuyên cái đã học. 2.2.2.3 Hỗ trợ cá nhân hóa việc học tập - Chẩn đoán và khuyến khích cá nhân. - Tạo khả năng trách nhiệm đối với việc học của bản thân. - Sử dụng sai lầm như là cơ hội. 2.2.2.4 Xây dựng bài tập trên cơ sở chuẩn - Bài tập luyện tập để bảo đảm tri thức cơ sở. - Thay đổi bài tập đặt ra (mở rộng, chuyển giao, đào sâu và kết nối, xây dựng tri thức thông minh). - Thử các hình thức luyện tập khác nhau. 2.2.2.5 Bao gồm cả những bài tập cho hợp tác và giao tiếp - Tăng cường năng lực xã hội thông qua làm việc nhóm. - Lập luận, lí giải, phản ánh để phát triển và củng cố tri thức. 2.2.2.6 Tích cực hóa hoạt động nhận thức - Bài tập giải quyết vấn đề và vận dụng. - Kết nối với kinh nghiệm đời sống. - Phát triển các chiến lược giải quyết vấn đề. 2.2.2.7 Có những con đường và giải pháp khác nhau - Nuôi dưỡng sự đa dạng của các con đường, giải pháp. - Đặt vấn đề mở. - Độc lập tìm hiểu. - Không gian cho các ý tưởng khác thường. - Diễn biến mở của giờ học. 2.2.2.8 Phân hóa nội tại - Con đường tiếp cận khác nhau. - Phân hóa bên trong. - Gắn với các tình huống và bối cảnh. 2.2.3 Sự cần thiết của việc xây dựng bài tập phát triển năng lực Trong quá trình xây dựng hệ thống bài tập đối với chương trình bài tập truyền thống có những hạn chế như sau: - Tiếp cận một chiều, ít thay đổi trong việc xây dựng bài tập, thường là những bài tập đóng. 39 - Thiếu về ứng dụng, chuyển giao cái đã học sang vấn đề chưa biết cũng như các tình huống thực tiễn cuộc sống. - Kiểm tra thành tích, chú trọng các thành tích nhớ và hiểu ngắn hạn. - Quá ít ôn tập thường xuyên và bỏ qua sự kết nối giữa cái đã biết và cái mới. - Tính tích lũy của việc học không được lưu ý đến một cách đầy đủ Còn đối với bài tập tiếp cận năng lực, những ưu điểm nổi bật là: - Trọng tâm không phải là các thành phần tri thức hay kỹ năng riêng lẻ mà là sự vận dụng có phối hợp trên cơ sở một vấn đề mới đối với người học. - Rèn luyện cho học sinh những kĩ năng và kĩ xảo, phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học. - Tiếp cận năng lực không định hướng theo nội dung học trừu tượng mà luôn theo các tình huống cuộc sống của học sinh, theo “thử thách trong cuộc sống”. Nội dung học tập mang tính tình huống, tính bối cảnh và tính thực tiễn. - So với dạy học định hướng nội dung, dạy học định hướng phát triển năng lực định hướng mạnh hơn đến học sinh và các quá trình học tập. Hệ thống bài tập định hướng phát triển năng lực chính là công cụ để học sinh luyện tập nhằm hình thành, phát triển năng lực chuyển giao những vấn đề, tình huống vào thực tiễn cuộc sống và là công cụ để giáo viên và các cán bộ quản lý giáo dục kiểm tra, đánh giá năng lực của học sinh và biết được mức độ đạt chuẩn của quá trình dạy học. 2.2.4 Quy trình xây dựng hệ thống bài tập Vật lý theo định hướng phát triển năng lực. Xác định mục tiêu dạy học (Phần Điện học) Xác định các năng lực cần hình thành và phát triển cho học sinh khi học phần Điện học với từng kiến thức cụ thể Sắp xếp các bài tập thành một hệ thống nhằm tối ưu hóa việc hình thành và phát triển năng lực cho học sinh Xây dựng các bài tập để hình thành và phát triển các năng lực trên Sơ đồ 1: Sơ đồ khái quát quy trình xây dựng hệ thống bài tập Vật lý theo định hướng phát triển năng lực. 40 Bước 1: Xác định mục tiêu dạy học (phần Điện học) Dựa vào chuẩn kiến thức, kỹ năng cần đạt đã được quy định trong mỗi bài của phần “Điện học” để xác định mục tiêu dạy học (được quy định trong tài liệu: chương trình giáo dục phổ thông cấp THPT). Cụ thể, mục tiêu dạy học ứng phần Điện học như sau: Cung cấp cho học sinh những kiến thức khoa học cơ bản phần Điện học. Thông qua đó có thể giúp học sinh giải thích được các hiện tượng thường gặp trong cuộc sống, cũng như rèn luyện cho học sinh phương pháp đặc thù của môn Vật lý là phương pháp thực nghiệm. Giúp học sinh làm quen với các cơ chế hoạt động của các dụng cụ, thiết bị điện để phần nào hướng nghiệp cho học sinh phổ thông. Bước 2: Xác định các năng lực cần hình thành và phát triển cho học sinh khi học phần Điện học với từng kiến thức cụ thể Dựa vào các năng lực chuyên biệt của môn Vật lý và mục tiêu dạy học phần Điện học (đã xác định trong bước 1) để xác định các năng lực cần hình thành và phát triển cho học sinh. Các năng lực cụ thể (đặc thù cho môn Vật lý) được chỉ rõ ở mục 1.2.3 của chương 1. Bước 3: Xây dựng các bài tập để hình thành và phát triển các năng lực trên Từ các năng lực đã xác định ở bước 2 và nội dung kiến thức phần Điện học để xây dựng các bài tập phù hợp nhằm hình thành và phát triển các năng lực đó. Bước 4: Sắp xếp các bài tập thành một hệ thống nhằm tối ưu hóa việc hình thành và phát triển năng lực cho học sinh Theo trình tự các bài từ 1 đến 25 thuộc 5 chương: I, II, III, IV, V trong SGK Vật lý 11 cơ bản. Tương ứng với bài tập từ 1 đến 130 trong phụ lục I, chúng tôi xếp chúng vào bảng các năng lực trình bày ở “Bảng : Bài tập tương ứng cho các năng lực đặc thù của môn Vật lý ”. 3. THỰC TRẠNG CỦA VIỆC HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 3.1 Mục đích khảo sát Tìm hiểu thực trạng việc dạy học theo định hướng phát triển năng lực ở các trường phổ thông trong khu vực thành phố Hồ Chí Minh. 41 3.2 Nội dung khảo sát Để điều tra thực trạng của việc hình thành và phát triển năng lực, chúng tôi có thiết kế mẫu phiếu “Khảo sát ý kiến về việc dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực” như sau: PHIẾU KHẢO SÁT Ý KIẾN VỀ VIỆC DẠY HỌC VÀ KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC Thầy (cô) đã từng nghe và tìm hiểu về việc dạy học theo định hướng tiếp cận năng lực bao giờ chưa?  Có  Chưa  Đã từng nghe nhưng chưa tìm hiểu, nghiên cứu Các câu từ 2 đến 6: thầy (cô) có thể chọn nhiều phương án. Theo quan điểm của thầy (cô), “năng lực” được hiểu là gì?  Năng lực là sự kết nối tri thức, hiểu biết, khả năng, mong muốn...  Năng lực là tổ hợp các thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động nhất định, đảm bảo cho hoạt động có kết quả tốt.  Năng lực là khả năng thực hiện, là kết quả đầu ra của hoạt động: học để biết và làm.  Năng lực là sự tích hợp các kĩ năng tác động một cách tự nhiên lên các nội dung trong một loại tình huống cho trước để giải quyết những vấn đề trong tình huống đã đặt ra.  Khác Theo thầy (cô), lợi ích từ việc đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng chú trọng phát triển năng lực học sinh có thể là:  Trau dồi các phẩm chất linh hoạt, độc lập, tự chủ, sáng tạo...của người học.  Huy động được các thành tố năng lực chung và chuyên biệt phát triển trong một con người.  Phản ánh được sự hội tụ, tích hợp của cá kết quả học tập nhiều giai đoạn  Xây dựng được một thước đo giá trị của một hoạt động học  Học sinh không chỉ học thuộc, ghi nhớ mà còn phải biết làm thông qua các hoạt động cụ thể, giải quyết được các tình huống do cuộc sống đặt ra.  Khác 42 Theo ý kiến của thầy (cô), đâu là những “năng lực chuyên biệt” của môn Vật lý?  Năng lực giải quyết vấn đề  Năng lực hợp tác  Năng lực quan sát  Năng lực giao tiếp  Năng lực tư duy phê phán  Năng lực thực nghiệm  Năng lực tự học  Năng lực sáng tạo, tự chủ  Năng lực làm việc nhóm  Khác Đã là dạy học thì phải có phương pháp. Vậy theo thầy (cô) phương pháp nào dưới đây có thể áp dụng vào việc dạy học nhằm tạo điều kiện phát triển năng lực học sinh?  Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề  Dạy học dựa trên tìm tòi, khám phá khoa học (inquiry by learning)  Dạy học dự án  Dạy học ngoại khóa  Dạy học phân hóa  Dạy học theo trạm (learning by station)  Dạy học nghiên cứu tình huống  Dạy học VNEN (Viet Nam Escuela Nueva)  Khác Những đặc thù của bài tập dạy học phát triển năng lực, theo quan điểm của thầy (cô) đó có thể là:  Có mức độ khó khác nhau  Định hướng theo kết quả  Liên kết các nội dung qua suốt các năm học  Có những con đường tiếp cận và giải pháp khác nhau  Tích cực hóa hoạt động nhận thức (như kết nối với kinh nghiệm sống...)  Lập luận, lí giải, phản ánh để phát triển và củng cố tri thức  Gắn với các tình huống và bối cảnh 43  Gắn với các năng lực đặc thù của môn học  Khác Ý kiến khác của thầy (cô) (nếu có): ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Thầy (cô) vui lòng để lại họ và tên của mình và tên trường mình đang công tác: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Chúc quý thầy (cô) một ngày làm việc vui vẻ! 3.3 Phương pháp khảo sát Chúng tôi sử dụng phương pháp thực nghiệm thăm dò. 3.4 Đối tượng khảo sát Các giáo viên dạy Vật lý ở một số trường phổ thông trên địa bàn Thành Phố Hồ Chí Minh. 3.5 Kết quả khảo sát và đánh giá thực trạng Kết quả của phiếu khảo sát ở phụ lục . Sau khi điều tra, chúng tôi có một số kết luận như sau: - Dạy học theo định hướng phát triển năng lực là một vấn đề mới chưa được phổ biến rộng ở nước ta, một số ít giáo viên có biết về khuynh hướng phát triển này nhưng không có nhiều thời gian, điều kiện để tìm hiểu rõ. - Việc định hướng kiểm tra, đánh giá năng lực trong thực tế còn nhiều hạn chế. - Các trường phổ thông chưa có điều kiện để áp dụng. 44 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN ĐIỆN HỌC - LỚP 11 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 1. MỤC TIÊU DẠY HỌC PHẦN ĐIỆN HỌC Cung cấp cho học sinh những kiến thức khoa học cơ bản phần Điện học. Thông qua đó có thể giúp học sinh giải thích được các hiện tượng thường gặp trong cuộc sống, cũng như rèn luyện cho học sinh phương pháp đặc thù của môn Vật lý là phương pháp thực nghiệm. Giúp học sinh làm quen với các cơ chế hoạt động của các dụng cụ, thiết bị điện để phần nào hướng nghiệp cho học sinh phổ thông. Bảng 6: Chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương trình Vật lý 11 của Bộ Giáo dục và Đào tạo Chủ đề Mức độ cần đạt a) Điện tích. Định luật bảo toàn điện tích. Lực tác dụng giữa các điện tích. Thuyết êlectron. b) Điện trường. Cường độ điện trường. Đường sức điện. c) Điện thế và hiệu điện thế. d) Tụ điện. e) Năng lượng của điện trường trong tụ điện. + Kiến thức - Nêu được các cách làm nhiễm điện một vật (cọ xát, tiếp xúc và hưởng ứng). - Phát biểu được định luật bảo toàn điện tích. - Phát biểu được định luật Coulomb và chỉ ra đặc điểm của lực điện giữa hai điện tích điểm. - Nêu được các nội dung chính của thuyết êlectron. - Nêu được điện trường tồn tại ở đâu, có tính chất gì. - Phát biểu được định nghĩa cường độ điện trường. - Nêu được trường tĩnh điện là trường thế. - Phát biểu được định nghĩa hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường và nêu được đơn vị đo hiệu điện thế. - Nêu được mối quan hệ giữa cường độ điện trường đều và hiệu điện thế giữa hai 45 điểm của điện trường đó. Nhận biết được đơn vị đo cường độ điện trường. - Nêu được nguyên tắc cấu tạo của tụ điện. Nhận dạng được các tụ điện thường dùng và nêu được ý nghĩa các số ghi trên mỗi tụ điện. - Phát biểu được định nghĩa điện dung của tụ điện và nhận biết được đơn vị đo điện dung. - Nêu được điện trường trong tụ điện và mọi điện trường đều mang năng lượng. + Kĩ năng - Vận dụng được thuyết êlectron để giải thích các hiện tượng nhiễm điện. - Vận dụng được định luật Coulomb và khái niệm điện trường để giải được các bài tập đối với hai điện tích điểm. - Giải được bài tập về chuyển động của một điện tích dọc theo đường sức của một điện trường đều. a) Dòng điện không đổi. b) Nguồn điện. Suất điện động của nguồn điện. Pin, acquy. c) Công suất của nguồn điện. d) Định luật Ohm đối với toàn mạch. e) Ghép các nguồn điện thành bộ. + Kiến thức - Nêu được dòng điện không đổi là gì. - Nêu được suất điện động của nguồn điện là gì. - Nêu được cấu tạo chung của các nguồn điện hoá học (pin, acquy). - Viết được công thức tính công của nguồn điện : Ang = Eq = EIt - Viết được công thức tính công suất của nguồn điện : Png = EI 46 - Phát biểu được định luật Ohm đối với toàn mạch. - Viết được công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn mắc nối tiếp, mắc song song. + Kĩ năng - Vận dụng được hệ thức = E N I R + r hoặc U = E – Ir để giải các bài tập đối với toàn mạch, trong đó mạch ngoài gồm nhiều nhất là ba điện trở. - Vận dụng được công thức Ang = EIt và Png = EI. - Tính được hiệu suất của nguồn điện. - Nhận biết được, trên sơ đồ và trong thực tế, bộ nguồn mắc nối tiếp hoặc mắc song song. - Tính được suất điện động và điện trở trong của các loại bộ nguồn mắc nối tiếp hoặc mắc song song. - Tiến hành được thí nghiệm đo suất điện động và xác định điện trở trong của một pin a) Dòng điện trong kim loại. Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ. Hiện tượng nhiệt điện. Hiện tượng siêu dẫn. b) Dòng điện trong chất điện phân. Định luật Faraday về điện phân. c) Dòng điện trong chất khí. d) Dòng điện trong chân không. + Kiến thức - Nêu được điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ. - Nêu được hiện tượng nhiệt điện là gì. - Nêu được hiện tượng siêu dẫn là gì. - Nêu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân. - Mô tả được hiện tượng dương cực tan. - Phát biểu được định luật Faraday về 47 e) Dòng điện trong chất bán dẫn. Lớp chuyển tiếp p - n. điện phân và viết được hệ thức của định luật này. - Nêu được một số ứng dụng của hiện tượng điện phân. - Nêu được bản chất của dòng điện trong chất khí. - Nêu được điều kiện tạo ra tia lửa điện. - Nêu được điều kiện tạo ra hồ quang điện và ứng dụng của hồ quang điện. - Nêu được điều kiện để có dòng điện trong chân không và đặc điểm về chiều của dòng điện này. - Nêu được dòng điện trong chân không được ứng dụng trong các ống phóng điện tử. - Nêu được bản chất của dòng điện trong bán dẫn loại p và bán dẫn loại n. - Nêu được cấu tạo của lớp chuyển tiếp p – n và tính chất chỉnh lưu của nó. - Nêu được cấu tạo, công dụng của điôt bán dẫn và của tranzito. + Kĩ năng - Vận dụng định luật Faaday để giải được các bài tập đơn giản về hiện tượng điện phân. - Tiến hành thí nghiệm để xác định được tính chất chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito. a) Từ trường. Đường sức từ. Cảm ứng từ b) Lực từ. Lực Lorentz + Kiến thức  Nêu được từ trường tồn tại ở đâu và có tính chất gì.  Nêu được các đặc điểm của đường sức 48 từ của thanh nam châm thẳng, của nam châm chữ U, của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua.  Phát biểu được định nghĩa và nêu được phương, chiều của cảm ứng từ tại một điểm của từ trường. Nêu được đơn vị đo cảm ứng từ.  Viết được công thức tính cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài vô hạn và tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua.  Viết được công thức tính lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường đều.  Nêu được lực Lorentz là gì và viết được công thức tính lực này. + Kĩ năng  Vẽ được các đường sức từ biểu diễn từ trường của thanh nam châm thẳng, của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua và của từ trường đều.  Xác định được độ lớn, phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài và tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua.  Xác định được vectơ lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường đều.  Xác định được cường độ, phương, 49 chiều của lực Lorentz tác dụng lên một điện tích q chuyển động với vận tốc v trong mặt phẳng vuông góc với các đường sức của từ trường đều. a) Hiện tượng cảm ứng điện từ. Từ thông. Suất điện động cảm ứng b) Hiện tượng tự cảm. Suất điện động tự cảm. Độ tự cảm c) Năng lượng từ trường trong ống dây + Kiến thức - Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ. - Viết được công thức tính từ thông qua một diện tích và nêu được đơn vị đo từ thông. Nêu được các cách làm biến đổi từ thông. - Phát biểu được định luật Faraday về cảm ứng điện từ, định luật Lorentz về chiều dòng điện cảm ứng và viết được hệ thức : ce t     . - Nêu được dòng điện Foucault là gì. - Nêu được hiện tượng tự cảm là gì. - Nêu được độ tự cảm là gì và đơn vị đo độ tự cảm. - Nêu được từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua và mọi từ trường đều mang năng lượng. + Kĩ năng - Làm được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ. - Tính được suất điện động cảm ứng trong trường hợp từ thông qua một mạch kín biến đổi đều theo thời gian. - Xác định được chiều của dòng điện cảm ứng theo định luật Lorentz. - Tính được suất điện động tự cảm trong 50 ống dây khi dòng điện chạy qua nó có cường độ biến đổi đều theo thời gian. 2. XÁC ĐỊNH CÁC NĂNG LỰC CẦN HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CHO HỌC SINH KHI HỌC XONG PHẦN ĐIỆN HỌC Dựa vào các năng lực chuyên biệt của môn Vật lý và mục tiêu dạy học phần Điện học (đã xác định trong bước 1) để xác định các năng lực cần hình thành và phát triển cho học sinh. Các năng lực cụ thể (đặc thù cho môn Vật lý) được chỉ rõ ở mục 1.2.3 của chương 1. 3. HỆ THỐNG BÀI TẬP Dựa trên mục tiêu, chúng tôi xây dựng 130 bài tập dựa trên các năng lực đã được xây dựng. Chúng tôi có hệ thống các bài tập cụ thể...y điện có bị đứt ngầm bên trong không? + Pin còn mới hay cũ? BÀI 10: GHÉP CÁC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ Bài 73: [K3] Theo em các loại điều khiển ti vi, điều hòa, quạt thường sử dụng hai pin bao nhiêu Von? Cách mắc pin là nối tiếp hay song song? Vì sao? Hình 11: Hình mô tả cái điều kiển Hướng dẫn giải + Các pin thường được sử dụng cho các loại điều khiển có suất điện động 1,5V. + Theo quan sát, cực dương của pin thứ nhất được nối với cực âm của pin thứ hai. + Mắc nối tiếp để nâng suất điện động của bộ nguồn (pin) Bài 74: [K2] Cho bộ nguồn gồm 12 pin giống nhau, mỗi pin có suất điện động 2V và điện trở trong 0,5 mắc như hình vẽ. Suất điện động 𝜉𝑏 và điện trở trong rb có giá trị là bao nhiêu? Hướng dẫn giải + 𝜉𝑏1 = 4𝜉 + 𝜉𝑏2 = 4𝜉 =>𝜉𝑏 = 𝜉𝑏1 + 𝜉𝑏2 = 8𝜉 = 16𝑉 + rb1 = 4r + rb2 = 2r => rb= 6r = 6.0,5 = 3 Bài 75: [K2] Cho mạch điện như hình vẽ: Các nguồn giống nhau mỗi nguồn có: 𝜉0 = 3V, ro = 0,5 ; R1 là biến trở; R2 = 4  ; R3 là đèn (6V – 3W); RV rất lớn; RA không đáng kể. Coi như điện trở của đèn không thay đổi theo nhiệt độ. a) Điều chỉnh R1 = 7  . Tìm số chỉ của Ampe kế và Vôn kế lúc này. b) Tìm giá trị của R1 để đèn sáng bình thường. Hướng dẫn giải 98 a. 𝜉𝑏 = 12𝑉, rb = 2 + R3 = 12 ;R23 = 3 ; + R = 10  =>I = b bR r   = 1 A = IA =>I = 1 A = IA =>U23 = I23R23 = 3V = UV b. Đèn sáng bình thường : U’3 = Uđm = U’23 = 6V =>I’23 = ' 23 23 U R = 2A = I’ => ' 1 23' b b I R R r     => R1’ = 1  Bài 76: [K2; T1] “Cho mạch điện như hình vẽ ξ1 = 12V, ξ2 = 9V, ξ3 = 3V; r1 = r2 = r3 = 1Ω; các điện trở R1 = R2 = R3 = 2Ω. Tính UAB và cường độ dòng điện qua các nhánh. Giải Coi AB là hai cực của nguồn điện tương đương với A là cực dương, mạch ngoài coi như có điện trở vô cùng lớn => 1 rb = 1 r1+R1 + 1 r2+R2 + 1 r3+R3 => rb = 1Ω => ξb = ξ1 r1 + R1 − ξ2 r2 + R2 + ξ3 r3 + R3 1 rb = 2V = UAB 𝐴 𝐵 𝜉1, 𝑟1 𝜉2, 𝑟2 𝜉3, 𝑟3 𝑅1 𝑅2 𝑅3 99 => Cực dương của nguồn tương đương ở A + I1 = ξ1−UAB r1+R1 = 10 3 A + I2 = ξ2 + UAB r2 + R2 = 11 3 A + I3 = ξ3 − UAB r3 + R3 = 1 3 A" a. Bài tập trên được giải bằng phương pháp nguồn tương đương, một phương pháp hiệu quả đối với các nguồn điện phức tạp. Em hãy tìm kiếm các thông tin về phương pháp này để hỗ trợ cho em trong việc giải các bài tập về mạch điện.” b. Vận dụng các thông tin em vừa tìm được tiến hành giải bài tập sau: Cho mạch điện như hình vẽ ξ1 = 6V, ξ2 = 18V; r1 = r2 = 2Ω; R0 = 4Ω. Đèn Đ ghi 6V-6W, R là một biến trở. Tìm R để đèn sáng bình thường. Hướng dẫn giải a. Bộ nguồn tương đương gồm n nguồn mắc nối tiếp 𝜉𝑏 = 𝜉1 + 𝜉2+. . +𝜉𝑛 𝑟𝑏 = 𝑟1 + 𝑟2+. . +𝑟𝑛 + Nếu điện trở ghép với nguồn (𝜉, 𝑟) thì: 𝑟𝑏 = 𝑟1 + 𝑟2+. . +𝑟𝑛+R +Bộ nguồn tương đương gồm n nguồn mắc song song + Giả sử bộ nguồn tương đương với 1 nguồn có cực dương tại A, cực âm tại B. + Điện trở tương đương của của bộ nguồn: 1 𝑟𝑏 = 1 𝑟1 + 1 𝑟2 +. . + 1 𝑟𝑛 + Giả sử chiều dòng điện qua nguồn như hình vẽ (coi các nguồn là nguồn phát) 𝐼1 = 𝜉1 − 𝑈𝐴𝐵 𝑟1 𝐼2 = 𝜉2 + 𝑈𝐴𝐵 𝑟2 𝐼3 = 𝜉3 − 𝑈𝐴𝐵 𝑟3 100 Tại nút A: 𝐼2 = 𝐼1+. . +𝐼𝑛 => 𝑈𝐴𝐵 = 𝜉1 𝑟1 − 𝜉2 𝑟2 +. . + 𝜉𝑛 𝑟𝑛 1 𝑟1 + 1 𝑟2 +. . + 1 𝑟𝑛 => 𝜉𝑏 = 𝜉1 𝑟1 − 𝜉2 𝑟2 +. . + 𝜉𝑛 𝑟𝑛 1 𝑟𝑏 b. Áp dụng phương pháp trên ta tìm 𝑅 = 4,5𝛺 101 Phụ lục 3 Bài tập chương 3: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Bài 77: [K3] Tại sao khi mắc điện trong mạng điện gia đình, người ta phải dùng các loại dây dẫn có tiết diện khác nhau? Hướng dẫn giải Mọi dụng cụ tiêu thụ điện trong gia đình đều mắc song song, cùng chung hiệu điện thế U = 220V. Theo định luật Joule-Lens: P U I  → Dụng cụ nào có công suất tiêu thụ P lớn (bàn là, bếp điện, tủ lạnh...) thì cường độ dòng điện I lớn, khiến công suất tiêu thụ ' 2 'P I R tỏa ra trên dây dẫn lớn → dây dẫn nóng nhiều. Muốn hạn chế P' thì giảm R' bằng cách dùng dây dẫn tiết diện S lớn. Các thiết bị công suất nhỏ (đèn ngủ, quạt...) chỉ cần dây tiết diện nhỏ cho đỡ tốn điện. Bài 78: [K3] Có thể dùng một sợi dây đồng có tiết diện nhỏ để tạm thay thế dây chì trong cầu chì được không? Tại sao? Hướng dẫn giải Được. Vì dây chì bảo vệ được mạng điện bởi 2 tính chất: - Điện trở R lớn hơn nhiều so với một đoạn dây dẫn cùng độ dài - Nhiệt độ nóng chảy thấp hơn so với dây dẫn Sợi dây đồng có tiết diện S nhỏ thì có điện trở R lớn. Tuy chỉ đáp ứng được tính chất 1, nhưng vẫn tốt, khi có sự cố I tăng quá mức, nó đứt trước, làm ngắt mạch. Bài 79: [K2, K3] Một cái bếp điện đang hoạt động. Dây may-so (hợp kim wonfam) nóng đỏ, còn dây dẫn (đồng, nhôm, thép...) mắc nối tiếp với nó thì vẫn nguội. Biết rằng 2 dây mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện chạy qua như nhau. Tại sao? Hướng dẫn giải Xét 2 đoạn dây dài như nhau, cùng tiết diện. Vì điện trở suất dây may-so rất lớn hơn của dây đồng, nên Rmay-so >>Rđồng. Công suất nhiệt trên mỗi đoạn: 2P I R , do đó Pmay-so >>Pđồng. Trong mỗi đơn vị thời gian, nhiệt tỏa ra ở dây may-so rất lớn hơn ở dây đồng. Bài 80: [K3] Có thể chạm tay vào dây điện không có lớp cách điện mà không bị điện giật không? Làm thế nào? Tại sao? 102 Hướng dẫn giải Hiện tượng "điện giật" chỉ xảy ra khi có dòng điện chạy qua cơ thể. Coi cơ thể người là một vật dẫn có điện trở R thì 12 U I R  . Muốn không bị giật (I = 0) thì cho U12 = 0 bằng cách đứng cách điện với xung quanh (đứng trên ghế ghỗ khô...) rồi chạm vào một trong 2 dây điện. Chú ý không chạm đồng thời 2 dây. BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN Bài 81: [K2] Muốn mạ đồng cho một tấm sắt có diện tích tổng cộng 200cm2, người ta dùng tấm sắt làm catốt của một bình điện phân đựng dung dịch đồng sunfat và anốt là một thanh đồng nguyên chất, rồi cho một dòng điện có cường độ 10A chạy qua trong thời gian 2 giờ 40 phút 50 giây. Tìm bề dày của lớp đồng bám trên mặt tấm sắt. Cho biết khối lượng riêng của đồng D = 8,9.103 kg/m3, A = 64g/mol và đồng bám đều trên bề mặt. Hướng dẫn giải Khối lượng Catốt tăng lên:   64.10.9650 32 96500.2 AIt m g Fn    Thể tích lớp đồng bám trên mặt tấm sắt:   3 6 3 3 32.10 3,6.10 8,9.10 m V m D     Bề dày lớp đồng bám trên mặt tấm sắt:   6 4 4 3,6.10 1,8.10 200.10 V l m S       Bài 82: [K2] Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó mỗi nguồn có suất điện động  = 3,6V, điện trở trong r = 0,8. Đèn Đ có ghi (6V - 3W). Các điện trở R1 = 4 ; R2 = 3 ; R3 = 8 ; RB = 2 và là bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có cực dương bằng Cu. Điện trở của dây nối và ampe kế không đáng kể, của vôn kế rất lớn. a. Tìm suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn. b. Tính điện trở của mạch ngoài, số chỉ của Ampe kế và Vôn kế. c. Tính lượng Cu giải phóng ra ở cực âm của bình âm điện phân trong thời gian 32 phút 10 giây. Biết Cu có hóa trị 2 và có nguyên tử lượng 64. d. Cho biết đèn Đ có sáng bình thường không ? Tại sao ? 103 e. Tìm công suất của bộ nguồn và hiệu suất của mỗi nguồn? Bài 83: [K2] Điện phân dung dịch muối ăn với các điện cực trơ người ta thu được khí H2 và Cl2 ở các điện cực. Biết cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là 5(A), thời gian điện phân là 20 phút. Tìm thể tích các khí thu được ở các điện cực và điện lượng dịch chuyển qua bình trong: a. Điều kiện tiêu chuẩn. b. Điều kiện nhiệt độ 270C và áp suất 170 Pa Hướng dẫn giải Điện lượng dịch chuyển:  5.1200 6000q It C   a. Ở điều kiện tiêu chuẩn: Ta có: 2 2 2 2 H H Cl Cl m It n A Fn m It n A Fn     Thể tích khí H2, Cl2:   2 2 5.1200 22,4 22,4 1,39 96500.1 H Cl It V V l Fn     b. Ở Điều kiện nhiệt độ 270C và áp suất 170 Pa: pV nRT n V RT p    Thể tích khí H2, Cl2:   2 2 5.1200.8,31.200 0,608 96500.1.170 H Cl ItRT V V l Fnp     Bài 84: [K2] Phản ứng tạo nước từ hidro và oxi xảy ra kèm theo tỏa nhiệt: 2H2 + O2 → 2H2O + 5,75.105 J/kmol Hãy xác định hiệu điện thế nhỏ nhất cần đặt vào 2 cực của bình điện phân khi điện phân nước Hướng dẫn giải Theo định luật Fa-ra-đây, ta có: mFn It A  Nhiệt lượng tỏa ra tính bởi: Q Q Q UIt U mFnIt A     ĐS: 1,5 V 104 Bài 85: [K1, K2] Khi điện phân dung dịch muối ăn NaCl trong bình điện phân có Anốt bằng Grafit, người ta thu được khí Clo ờ Anốt và khí Hydro ở Catốt. a. Dựa vào thuyết điện li để giải thích kết quả của quá trình điện phân này b. Tính thể tích của các khí thu được ở điều kiện tiêu chuẩn khi tiến hành điện phân trong 10 phút với cường độ dòng điện I = 10A. Hướng dẫn giải a. Muối ăn bị phân li: Na Na Cl   Các ion Cl- di chuyển ngược chiều điện trường về Anốt, nhường 1 electron cho Anốt để trở thành nguyên tử Cl. Các nguyên tử này kết hợp với nhau thành phân tử Cl2 bay lên: 22 2Cl e Cl     Các ion Na+ di chuyển theo chiều điện trường về Catốt. Tại đó chúng kết hợp cới phân tử H2O tạo thành các phân tử NaOH và các ion H+. Những ion H+ này thu electron của Catốt trở thành nguyên tử H. Các nguyên tử H kết hợp với nhau thành phân tử H2 bay lên: 2 22 2 2 2Na H O NaOH H      ; 22 2H e H     b. Theo định luật Fa-ra-đây, muốn có 1 nguyên tử khối khí hóa trị n = 1 như Cl hoặc H ở mỗi điện cực, cần điện lượng q = F =96500C chuyển qua bình điện phân. Mặt khác, theo phản ứng trên, mổi nguyên tử khối A của khí Cl hoặc H sẽ cho 0,5 mol khí ứng với thể tích (đktc) = 11,2 lít =11200 cm3 Điện lượng dịch chuyển qua bình điện phân: 10.10.60 6000Q It C   Thể tích khí Cl hoặc H thu được ở mỗi điện cực: 3 6000 11200 696 96500 V cm  105 BÀI 15: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Bài 86: [T1,T2] Sét bao giờ cũng đi đôi với sấm, vì sét dẫn tới sấm. Trên Trái Đất chúng ta, mỗi giây có khoảng hơn 100 lần sét. Bằng những hiểu biết của mình, em hãy cho biết sét có nhiều loại không? Nếu có hãy chỉ ra loại sét mà em quan tâm và trình bày lại quá trình nó được hình thành? [9] Hình 12: Hình ảnh về sấm sét Hướng dẫn giải Khi có dông, trong đám mây có tích một lượng lớn điện tích, điện trường trở nên đủ mạnh, làm cho không khí vốn có tính năng cách điện, phút chốc trở nên dẫn điện. Lúc này, electron từ đám mây mang điện âm phóng sang đám mây mang điện dương và phóng tia lửa điện. Lúc ấy, ta trông thấy một làn sét đánh. Sét có thể chia thành 3 loại: - Phóng điện trong mây - Phóng điện giữa các đám mây - Phóng điện giữa mây và đất Hai loại trước gọi chung là sét mây, loại thứ 3 là sét đất. Do quan hệ giữa sét đất và hoạt động con người là mật thiết nhất, nên loại sét mà ta nghiên cứu nhiều nhất là sét đất. Đối với sét đất, khi đám mây dông tới gần mặt đất, mặt đất tích điện dương, tạo ra điện trường đủ mạnh làm ion hóa không khí, làm không khí dẫn điện. Trong quá trình di chuyển, electron chọn con đường có điện trở nhỏ, nên thường xuyên đổi hướng, tạo hình gấp khúc mà ta thường thấy. Khi đi tới cách mặt đất khoảng 10m, điện tích dương trên mặt đất bị hút vào theo lối thông ion vừa tạo trên, kèm theo sự phát quang sáng chói, chính là sét mà ta thấy. 106 BÀI 16: DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG Bài 87: [K1, K2, K3] Tia Catốt là gì? Em hãy dựa vào tính chất của tia Catốt, trình bày một vài ứng dụng mà em biết? Hướng dẫn giải Tia Catốt là dòng các electron do Catốt phát ra và bay trong chân không. Một vài tính chất và công dụng tương ứng của tia Catốt: - Tia Catốt truyền thẳng, nếu không có tác dụng của điện trường hay từ trường. - Tia Catốt phát ra vuông góc với mặt Catốt - Tia Catốt phát ra mang năng lượng (khi đập vào vật nào đó làm nó nóng lên) → Ứng dụng: Hàn trong chân không, nấu kim loại tinh khiết trong chân không. - Tia Catốt đâm xuyên qua lá kim loại mỏng và ion hóa không khí → Ứng dụng: ghi ảnh lên phim. - Tia Catốt làm phát quang một số chất - Tia Catốt bị lệch trong điện trường, từ trường. 107 Phụ lục 4 Bài tập chương IV: TỪ TRƯỜNG Bài 19: TỪ TRƯỜNG Bài 88: [K2] Có một chiếc xe đồ chơi (gắn đồng hồ đo cường độ từ trường cực nhạy). Ban đầu, điều chỉnh kim đồng hồ về số 0. Trường hợp nào sau đây kim đồng hồ lệch khỏi số 0? a. Viên bi và xe cùng đứng yên b. Viên bi đứng yên, xe chuyển động c. Xe đứng yên, viên bi chuyển động d. Đặt viên bi lên xe, cùng chuyển động với xe. Hướng dẫn giải Xung quanh dòng điện có tồn tại từ trường. Dòng điện là dòng các điện tích chuyển động. Máy đo chỉ phát hiện được từ trường khi điện tích chuyển động tương đối so với máy đo → Câu a và d: không. Câu b và c: có. Bài 89: [K1] Em hãy dùng vốn ngôn ngữ Vật lý của mình để điền vào đoạn khuyết sau: (1).là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một(2). hay(3). đặt trong nó. (4)là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có phương..(5)..với phương của từ trường tại điểm đó. Hướng dẫn giải: (1) Từ trường (2) Dòng điện (3) Nam châm (4) Đường sức từ (5) Trùng Bài 90: [C1, T3] 1. Em hãy tự tóm tắt kiến thức bài từ trường bằng sơ đồ tư duy 2. Sau khi tóm tắt kiến thức bài từ trường bằng sơ đồ tư duy em hãy trao đổi nó với các thành viên trong nhóm và vẽ lại kiến thức bằng một phần mềm vẽ sơ tư duy như: imindmap 108 Bài 91: [T1, N3] Tháng 2 năm 1820, Oersted đã ngẫu nhiên phát hiện ra hiện tượng tương tác giữa dòng điện và nam châm, dòng điện làm lệch kim nam châm. Em hãy truy cập vào đường link dưới đây (đường link khảo sát thí nghiệm của Oersted chứng minh sự tồn tại của từ trường xung quanh dây dẫn) https://www.youtube.com/watch?v=NLidKNXe1qg Sau khi xem video em hãy tiến hành lại thí nghiệm đã làm trong video để chứng minh xung quanh dây dẫn có dòng điện chạy qua có từ trường. BÀI 20: LỰC TỪ. CẢM ỨNG TỪ Bài 92: [K2]Trên mặt bàn có 2 viên bi tích điện. Giữ yên viên bi 1, búng cho viên bi 2 lăn sát qua nó. Lực tương tác giữa chúng khi đó có phải là lực tương tác từ không? Hướng dẫn giải Không. Vì khi xét trong hệ quy chiếu là mặt bàn, viên bi 2 chuyển động tạo ra một dòng điện, dòng điện sinh ra từ trường, từ trường đó chỉ tác dụng lực lên dòng điện khác hoặc điện tích khác đang chuyển động. Ở đây, viên bi 1 nằm yên nên không chịu tác dụng của lực từ. Tuy nhiên chúng vẫn tương tác với nhau bởi lực điện. Bài 93: [K2] Thanh cứng MN dẫn điện có chiều dài l và khối lượng m được treo bằng hai dây không trọng lượng với xà ngang. Hệ thống đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ B hướng thẳng đứng lên trên. Cho dòng điện I0 chạy qua mạch trong thời gian rất ngắn Δt. Xác định độ lệch cực đại của thanh MN so với mặt phẳng thẳng đứng. Hướng dẫn giải: Trong khoảng thời gian nhỏ Δt, lực từ tác dụng lên thanh MN là: F = I0Bl Độ biến thiên động lượng của thanh trong khoảng thời gian Δt: .p F t   0p F t   p F t   Động năng của thanh: 109   2 2 2 22 2 0 Δ1 2 2 2 2 d F t I B l tp E mv m m m     Ở vị trí giới hạn, thế năng của thanh là: 2(1 2 2 ) maxt maxE mgl cos mglsin     Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng: 2 2 2 20 2 2 2 maxI B l t mglsin m   → 0 2 2 max I Bl tsin m gl    Bài 94: [K2] 1. Hình ảnh trên đây là quy tắc bàn tay trái. Em hãy vẽ lại mô hình dòng điện được đặt trong nam châm hình chữ U dựa vào những gợi ý được cho ở hình ảnh trên. Trong hình vẽ phải đảm bảo có: nam châm hình chữ U với các cực Bắc và Nam, sợi dây dẫn. Biểu diễn được lực từ tác dụng lên sợi dây, cảm ứng từ B , chiều dòng điện. 2. Dựa vào hình ảnh phía trên em hãy thiết kế một bài toán liên quan đến ,B F và dòng điện. Hình 13: Hình ảnh minh họa qui tắc bàn tay trái Bài 95: [K2] Dữ kiện: Ẩn số B = 0,02 T F = ? l = 5 cm I = 2 A 030  110 1. Tính lực từ F. 2. Em hãy thiết kế một bài toán dựa vào những dự kiện và ẩn số đã cho. Bài 96: [T1, N3] Đây là 1 đường link của 1 thí nghiệm liên quan đến bài học: https://www.youtube.com/watch?v=bjHlk9-ZYuc Sau khi xem video em hãy cùng với 3 bạn lập thành một nhóm và tiến hành lại thí nghiệm. Bài 97: [T2] Tesla (T) là đơn vị cảm ứng từ trong hệ SI được đặt theo tên của nhà sáng chế Nikola Tesla từ năm 1960. Em hãy định nghĩa đơn vị Tesla dựa vào biểu thức: 2 Vs T m  Hướng dẫn giải: Tesla là độ lớn cảm ứng từ của vòng dây dẫn kín có diện tích mặt phẳng chắn được bên trong là 1 mét vuông khi giảm từ thông xuống 0 trong vòng 1 giây thì gây ra suất điện động 1 vôn. BÀI 21: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG CÁC DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT Bài 98: [K2] Hình ảnh bên phải biểu diễn ba sợi dây dẫn đồng phẳng, song song và tác dụng lực từ lên nhau. Em hãy thiết kế một bài toán liên quan đến nhưng dữ kiện được cung cấp trong hình. Bài 99: [K2] 1. Em hãy viết công thức tính độ lớn cảm ứng từ B tại tâm O của dây dẫn uốn thành khung tròn với khung dây tròn được tạo bởi N vòng dây khít nhau. 2. Sau khi viết xong công thức, em hãy thiết kế một bài toán liên quan đến công thức trong đó chọn một đại lượng có trong công thức làm ẩn số. Hướng dẫn giải: 111 1. 72 10 I B N R   Bài 100: [K1] Những hình ảnh dưới đây mô tả từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt. Em hãy chọn các từ gợi ý trong bảng để điền tên phù hợp với từng hình ảnh được cho dưới đây: Hướng dẫn giải: Hình a: Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài Hình b: Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn Hình c: Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn hình trụ Hình a Hình b Hình c 1. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài 2. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn hình trụ 3. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn hình chữ nhật 4. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn 112 Bài 101: [C1] Em hãy điền phần còn trống vào sơ đồ dưới đây: Sơ đồ 3: Sơ đồ về các trường hợp đặc biệt của từ trường Hướng dẫn giải: 1. Đường sức từ của dòng điện thằng là các đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện 2. Quy tắc nắm tay phải hoặc đinh ốc 3. B = 2𝜋10−7 𝑁𝐼 𝑅 4. Dòng điện trong ống dây dẫn hình trụ 5. Quy tắc nắm tay phải hoặc đinh ốc 6. B = 4𝜋10−7𝑛𝐼 7. Các đường sức phía ngoài ống dây giống với đường sức sinh bởi nam châm thẳng. Các đường sức phía trong lòng ống dây là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau. 3 trường hợp đặc biệt của từ trường Dòng điện thằng B = 2.10−7 𝐼 𝑟 1. 2. Dòng điện tròn 3. Các đường sức là những đường cong vô hạn ở hai đầu nằm trong mặt phẳng chứa trục đi qua tâm của vòng dây, có chiều đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc. Trong đó, các đường sức đi qua tâm là đường thẳng vô hạn ở hai đầu 5. 4. 6. 7. Quy tắc nắm tay phải hoặc đinh ốc 113 Bài 102: [K2] Hình ảnh dưới đây liên quan tới một bài toán gồm một dây dẫn rất dài thẳng hai đầu, ở giữa dây uốn thành vòng tròn. Em hãy tự thiết kế một bài toán liên quan đến hình ảnh này và giải nó. Hướng dẫn giải: Một dây dẫn rất dài thẳng hai đầu, ở giữa dây uốn thành vòng tròn có bán kính R =6 cm mang dòng điện 4A. Tính cảm ứng từ tại tâm vòng dây: Trả lời: Độ lớn cảm ứng từ của dây dẫn thẳng gây ra tại O: B1 = 2.10−7 𝐼 𝑅 = 2.10-7. 4 6.10−2 = 1,3.10-5 T Phương và chiều như hình vẽ. Độ lớn cảm ứng từ của vòng tròn gây ra tại O: B2 = 2.𝜋. 10−7 𝐼 𝑅 = 2.3,14.10-7. 4 6.10−2 = 4,210-5 T Phương và chiều như hình vẽ. Độ lớn cảm ứng từ tổng hợp tại O: �⃗� = 𝐵1⃗⃗⃗⃗ + 𝐵2⃗⃗⃗⃗ 𝐵1⃗⃗⃗⃗ , 𝐵2⃗⃗⃗⃗ cùng chiều nên : =>B = B1 + B2 = 1,3.10-5 + 4,210-5 = 5,5.10-5 T Bài 103: [K2] Độ lớn của cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện thẳng dài thay đổi thế nào khi điểm ấy dịch chuyển: 1. Song song với dây? 2. Vuông góc với dây? 3. Theo một đường sức từ xung quanh dây? 114 Hướng dẫn giải: 1. Độ lớn của cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện thẳng dài không thay đổi khi điểm ấy dịch chuyển song song với dây. B = 2.10-7. 𝐼 𝑟 khi r không đổi thì B cũng không đổi. 2. Độ lớn của cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện thẳng dài sẽ tăng nếu điểm ấy dịch chuyển lại gần đây dẫn và giảm nếu dịch chuyển ra xa dây dẫn khi điểm ấy dịch chuyển vuông góc với dây. B = 2.10-7. 𝐼 𝑟 khi r tăng thì B giảm và ngược lại. 3. Độ lớn của cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện thẳng dài không thay đổi khi điểm ấy dịch chuyển theo một đường sức từ xung quanh dây. B = 2.10-7. 𝐼 𝑟 khi r không đổi thì B cũng không đổi. Nhưng ở đây phương của vectơ cảm ứng từ luôn thay đổi. BÀI 22: LỰC LORENTZ Bài 104: [K2, K3, T1] Hiện tượng cực quang là kỳ quan thiên nhiên số 1 của thế giới chúng ta. Về bản chất Vật lý đó là hiện tượng gì? Có thể quan sát được ở đâu? Nguyên nhân của nó? Hướng dẫn giải Cực quang là ánh sáng ở địa cực. Nó có hình dạng như một bức rèm sáng, treo lung linh, muôn màu muôn sắc lấp loáng từ độ cao khoảng 100km rủ xuống, trải rộng thành một vành khăn tròn trên cao, bề dày theo phương kinh tuyến khoảng 1km, gọi là vòng cực quang. Mỗi khi Mặt trời có sự bùng nổ, nó phóng ra các luồng hạt mang điện gọi là Gió Mặt trời. Gió Mặt trời làm sinh ra điện trường, khiến các electron không bị phản xạ nữa mà lọt vào khí quyển, va chạm với các phân tử, nguyên tử khí, khiến chúng bị ion hóa. Khi sự tái hợp ở không khí xảy ra thì chất khí phát quang. Ánh sáng ấy chính là cực quang. Hiện tượng cực quang chỉ xảy ra ở gần địa cực Trái đất, chỉ quan sát được khi đứng ở Nam cực hoặc các quốc gia gần Bắc cực như Na-uy, Thụy Điển, Phần Lan, miền Bắc nước Nga, tiểu bang Alaska 115 Bài 105: [K1, C1] 1. Xung quanh vòng tròn là lời gợi ý liên quan đến kiến thức các em đã được học. Em hãy dựa vào các lời gợi ý đó để điền kiến thức phù hợp vào trong vòng tròn. 2. Em hãy thiết kế một vòng tròn tương tự với vòng tròn này, về kiến thức liên quan đến bài lực Lorentz và xung quang vòng tròn là những lời gợi ý liên quan đến kiến thức. Hướng dẫn giải: 1. Lực Lorentz Bài 106: [K2] Một prôton bay vào từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,45T và có hướng như hình vẽ. Quỹ đạo của prôton trong từ trường là đường tròn có bán kính r=0,28m. Tính vận tốc prôton trong từ trường. Hướng dẫn giải: 2v f qvB m R   19 7 27 1,6.10 0,28 0,45 1,2.10 / 1,67.10 qRB v m s m         Bài 107: [C1] Em hãy hệ thống lại kiến thức chương từ trường bằng một sơ đồ tư duy với những từ khoá dưới đây: Tác dụng lên một hạt điện tích chuyển động trong một từ trường Chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái Độ lớn: Phương vuông góc với và ? 116 1. Từ trường 13. 2. 2 đặc trưng 3. nam châm với nam châm 4. dòng điện với dòng điện 5. chỉ có hạt điện tích tích chuyển động 6. 𝐹 𝑣𝑢ô𝑛𝑔 (𝑣 , �⃗� ) 14. tương tác từ 7. Máy gia tốc hạt 15. 3 trường hợp đặc biệt 8. đường sức 16. nam châm với dòng điện 9. 17. F = BIlsin𝛼 18. f = 𝑞 𝑣𝐵𝑠𝑖𝑛𝛼 19. 𝑅 = 𝑚𝑣 𝑞 𝐵 20. cảm ứng từ 𝐵 = 𝐹 𝐼𝑙 21. dòng điện thẳng 𝐵 = 2. 10−7 𝐼 𝑟 10. dòng điện tròn 𝐵 = 2𝜋. 10−7 𝐼 𝑟 11. dòng điện trong ống dây dẫn 𝐵 = 4𝜋. 10−7𝑛. 𝐼 12. 117 Phụ lục 5 Bài tập chương V: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Bài 23: TỪ THÔNG-CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Bài 108: [K3] Dòng điện Foucaul có rất nhiều tác dụng, ảnh hưởng trong cuộc sống quanh ta, em hãy liệt kê những trường hợp dòng điện Foucaul có lợi và có hại? Hướng dẫn giải - Trong một số trường hợp, dòng điện Foucaul là cần thiết và có ích như: + Làm hãm chuyển động quay của kim chỉ thị + Sinh ra momen cản làm đĩa của công tơ điện quay đều + Hãm dao động của kim trong các cân nhạy + Phanh điện từ trong xe máy, ô tô... + Nấu chảy kim loại. - Trong một số trường hợp, dòng điện Foucaul là có hại như: + Đốt nóng các lõi sắt trong máy biến thế, máy phát điện, máy quạt, máy xay sinh tố, máy bơm... + Chống lại sự quay của động cơ điện làm giảm công suất động cơ... → Để giảm dòng Foucaul ta không dùng những lõi sắt đúc liền khối mà thay bằng những là thép mỏng ghép cách điện và đặt song song với các đường sức từ Bài 109: [N1, N2, N3] Em hãy quan sát hình ảnh dưới đây 1. Hình ảnh trên liên quan đến thí nghiệm nào? 2. Em hãy trình bày cơ sở lý thuyết và cách tiến hành thí nghiệm 3. Sau đó em hãy cùng với hai bạn trong lớp đến phòng thí nghiệm của trường để tiến hành thí nghiệm. 118 Hướng dẫn giải: Thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ Bài 110: [N3] a. Em hãy chọn các dụng cụ dưới đây để làm thí nghiệm cảm ứng điện từ: 1. Nam châm 2. Cuộn dây 3. Đèn dây tóc 4. Đèn led 5. Pin b. Trong khi làm thí nghiệm, em hãy quay một video cho thí nghiệm này. Bài 111: [K1, K3] Em hãy quan sát hình ảnh nồi nước đang được nấu bằng bếp điện từ dưới đây để trả lời câu hỏi: a. Theo em cuộn dây và nồi kim loại liên quan đến kiến thức gì? b. Em hãy giải thích nguyên lý hoạt động của bếp từ c. Cá kho ngon nhất khi được kho trong nồi đất nên bạn Huyền đã thay nồi kim loại bằng nồi đất để kho cá và bạn sử dụng bếp điện từ. Vậy theo em bạn Huyền có thể sử dụng bếp điện từ để kho cá được không? Vì sao? Hướng dẫn giải: a. Dòng điện Foucaul b. Khi trong cuộn dây (1) có dòng điện biến thiên (dòng điện tần số cao) chạy qua, nó tạo nên một trường điện từ biến đổi. Khi đó, nồi kim loại (2) sẽ xuất hiện một dòng điện cảm ứng (dòng điện Foucaul) và làm cho nồi nóng lên (dòng điện Foucaul gây ra hiệu ứng toả nhiệt Joule-Lenz), nhiệt lượng đó được truyền từ nồi vào các đồ nấu (3) bên trong. Và vùng (4) bên ngoài nồi thì không bị ảnh hưởng (nếu nhấc nồi ra khỏi bếp hoặc tắt bếp, quá trình nung nóng cũng kết thúc ngay lập tức). 1. Cuộn dây 2. Nồi kim loại 3. Đồ được nấu (nước) 4. Môi trường bên ngoài. 119 �⃗� c. Bạn Huyền không thể kho cá bằng nồi đất. Vì không thể tạo ra dòng điện Foucaul, dòng điện Foucaul chỉ xảy ra khi khi khối kim loại chuyển động trong từ trường hoặc được đặt trong một từ trường biến thiên theo thời gian. Bài 112: [K2] Một vòng dây kim loại hình vuông đặt trong từ trường đều. Mặt phẳng vòng dây vuông góc với từ trường như hình vẽ. Nếu dạng của vòng dây biến đổi dần dần thành hình tròn trong cùng một mặt phẳng thì khi đó trong vòng dây có xuất hiện dòng điện không? Nếu có thì hãy xác định chiều dòng điện đó. Hướng dẫn giải: Hình tròn có diện tích lớn hơn hình vuông có cùng chu vi. Vì vậy, trong quá trình dạng vòng tròn biến đổi, từ thông qua diện tích vòng dây tăng lên. Trong vòng dây xuất hiện dòng điện cảm ứng. Theo định luật Lenz, từ trường gây bởi dòng điện cảm ứng có chiều ngược với từ trường ngoài, tức là hướng từ trong ra ngoài. Do đó, dòng điện cảm ứng có chiều ngược chiều kim đồng hồ. BÀI 24: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG Bài 113: [K2] Em hãy thiết kế một bài toán phù hợp với lời giải dưới đây: a. Độ lớn của suất điện động cảm ứng:  . .cos , c B S B n e t t       0,02( )B T  0,01( )t s  2 2 20,1 ( )S r m   2 00,02. .0,1 . os60 0,01 ( ) 0,01 c c e V     b. Độ lớn của dòng điện cảm ứng: 120 0,01 0,05 ( ) 0, 2 c c e i A R     Hướng dẫn giải: Vòng dây tròn bán kính r = 10cm; điện trở R = 0,2Ω đặt nghiêng góc 30o với ; B = 0,02T. Cảm ứng từ B giảm đều đến không. a. Xác định suất điện động cảm ứng b. Độ lớn và chiều dòng điện cảm ứng trong vòng nếu trong thời gian Δt = 0,01s từ trường: Bài 114: [K2] Cho một khung dây hình vuông cạnh 2m, có điện trở 25Ω đặt vuông góc với một từ trường đều, sao cho nửa diện tích của khung dây nằm trong từ trường đều như hình. Khung dây chứa một bộ pin 20V điện trở trong không đáng kể. Cường độ của từ trường thay đổi theo thời gian theo quy luật B = 0,87∆t trong đó t tính bằng giây. Tính cường độ dòng điện sinh ra trong mạch. Hình 14: Hình ảnh khung dây đặt trong từ trường đều Hướng dẫn giải: Suất điện động cảm ứng sinh ra trong khung dây: 𝑒𝑐 = ∆∅ ∆𝑡 = 𝑆. ∆𝐵 ∆𝑡 = 4.0,87∆𝑡 ∆𝑡 = 1,74𝑉 Suất điện động cảm ứng sinh ra trong khung đóng vai trò giống như một nguồn mắc xung đối với bộ pin như hình vẽ. Theo định luật Ohm ta có: 𝐼 = 𝑒𝑝−𝑒𝑐 𝑅 = 20−1,74 25 = 0,73 𝐴 121 Bài 25: TỰ CẢM Bài 115: [T2] 1. Em hãy dùng phần mềm mô phỏng thí nghiệm để thiết kế thí nghiệm về hiện tượng tự cảm. Với sơ đồ thí nghiệm như sau: Thí nghiệm được tiến hành như sau: Đầu tiên điều chỉnh biến trở R để độ sáng của đèn yếu, vừa đủ để trông rõ được sợi dây tóc. Sau đó đột ngột ngắt khoá K, lúc này đèn sáng bừng lên trước khi tắt. 2. Em hãy giải thích hiện tượng tự cảm dựa vào thí nghiệm em đã mô phỏng. Hướng dẫn giải: Ban đầu có dòng điện iL chạy qua ống dây (theo chiều mũi tên). Khi ngắt K, dòng điện iL giảm đột ngột xuống 0. Trong ống dây xảy ra hiện tượng tự cảm: Hiện tượng này có tác dụng chống lại sự giảm của iL, trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng cùng chiều với iL ban đầu, dòng điện cảm ứng này chạy qua đèn và vì ngắt K đột ngột nên dường độ dòng cảm ứng khá lớn, làm cho đèn sáng bừng lên trước khi tắt. 122 Bài 116: [K1] Những hình ảnh sau đây gợi cho em suy nghĩ đến đại lượng Vật lý nào? Hình 15: Hình ảnh gợi ý về các đại lượng Vật lý Hướng dẫn giải: Suất điện động tự cảm Bài 117: [C1] Em hãy hệ thống lại kiến thức chương cảm ứng điện từ bằng một sơ đồ tư duy với những từ khoá dưới đây: 1. Cảm ứng điện từ 2. 𝑒𝐶 = − ∆∅ ∆𝑡 3. Chiều chống lại nguyên nhân sinh ra nó. 4. ∅𝑟𝑖ê𝑛𝑔 = L.I 5. 2 trường hơp đặc biệt 6. từ thông biến thiên xuất hiện 𝑒𝐶 7. tự cảm 8. 𝑒𝑡𝐶 = −𝐿 ∆𝐼 ∆𝑡 9. chống lại sự biến thiên cường độ dòng điện trong mạch 10. Foucault. 11. IFC tỷ lệ với tốc độ biến thiên của ∅ 12. Chiều chống lại nguyên nhân sinh ra nó.