TÀI LIỆU ƠN TẬP PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ PHỔ THÔNG TÀI LIỆU ÔN TẬP PHÂN TÍCH CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ PHỔ THƠNG Hội đồng biên soạn: Phó cử nhân: Hà Nam Thanh (Hiệu đính) Phó cử nhân: Phạm Văn Kiên Huế, tháng 12 năm 2009 LỜI NĨI ĐẦU Kì thi đến, thấu hiểu nỗi nhọc nhằn cho kì thi, Hội đồng biên soạn Tài liệu ôn tập lớp Lý 4A thành lập nhanh chóng Chúng tơi tập trung đến mơn Phân tích chương trình chủ yếu, mơn phức tạp, địi hỏi vận dụng khả sư phạm tối đa mà khoảng thời gian giới hạn đề thi bạn diễn đạt tưởng suy nghĩ Hội đồng biên soạn gồm Hà Nam Thanh, chịu trách nhiệm phối in, biên tập hiệu đính; Phạm Văn Kiên, chịu trách nhiệm nội dung nguồn tài liệu Bản biên tập trình bày ngắn gon, cỡ chữ nhỏ tối đa, cắt bỏ hình ảnh để chứa số trang giấy nhất, mong muốn bạn in tốn tiền mà Đây lần đầu biên tập publishlize, khơng trách khỏi thiếu sót lỗi tả, mong bạn lượng tình thơng cảm cố gắng khắc phục… Huế, ngày gần thi… Tập thể tác giả 3.1 Định luật bảo tồn động lƣợng 3.1.1Khái niệm hệ kín Hệ kín khái niệm quan trọng gắn liền với ĐLBT Nó điều kiện cần để áp dụng vài ĐLBT cho hệ học (ví dụ: ĐLBT động lượng, ĐLBT năng, tất nhiên để áp dụng ĐLBT cần có thêm điều kiện hệ không chịu tác dụng lực ma sát nữa) Theo SGK vật lý lớp 10 THPT hệ gọi kín vật bên hệ tương tác với mà không tương tác với vật khác hệ GV cần cho HS thấy rằng, thực tế, khơng có hệ kín tuyệt đối cả, hệ “vật – Trái đất” Tuy nhiên, số trường hợp sau ta xem hệ hệ kín Các trường hợp là: +Hệ có ngoại lực tác dụng ngoại lực nhỏ, bỏ qua được, +Hệ có ngoại lực tác dụng ngoại lực cân với nhau, +Hệ có ngoại lực tác dụng ngoại lực nhỏ so với nội lực (xét khoảng thời gian ngắn) (chẳng hạn tượng nổ, hay va chạm) Đối với SGKNC, khái niệm “hệ kín “ trình bày đầu tiên, trước học khái niệm động lượng; SGK chuẩn khái niệm trình bày sau học xong khái niệm động lượng 3.1.2 Khái niệm động lƣợng định luật bảo toàn động lƣợng Theo SGK phổ thơng động lượng vật chuyển động đại lượng vật lí đo tích khối lượng vận tốc vật có biểu thức là: p  mv (với m, v khối lượng véc tơ vận tốc vật) Động lượng đặc trưng cho truyền chuyển động vật thông qua tương tác, hướng với vectơ vận tốc vật Động lượng coi khái niệm thứ hai vật lí học, sau khối lượng Newton người đưa định nghĩa khái niệm Theo ông, động lượng số đo chuyển động, tỉ lệ với khối lượng vận tốc Đêcac định nghĩa động lượng tương tự vậy, không hiểu vận tốc đại lượng véc tơ Vì ơng mắc sai lầm vận dụng khái niệm vào lý thuyết va chạm Đêcac đo chuyển động động lượng coi ĐLBT động lượng định luật bảo toàn chuyển động Năm 1686, năm trước tác phẩm Niutơn đời, Lepnich công bố báo cơng kích quan điểm Đêcac đề nghị số đo khác chuyển động Đại lượng tỉ lệ với tích khối lượng với bình phương vận tốc vật mv ông gọi “hoạt lực” mv dạng lượng đặc trưng cho chuyển động vật Niutơn coi động lượng đại lượng đặc cho chuyển động phương diện động lực đo tích m v , ơng (lực sống) “Hoạt lực” Lepnich ngày gọi động năng, có giá trị biết tốc độ biến thiên động lượng giữ vai trò quan trọng việc xác định đặc trưng tương tác Khái niệm động lượng ĐLBT động lượng hình thành SGK vật lý 10 theo trình tự sau: Đối với SGKNC Xuất phát từ việc nghiên cứu tương tác hai vật m1 , m2 hệ kín sử dụng định luật II III Newton để đưa đến biểu thức      m1v1  m2 v2  m1v1'  m2 v2' Sau đặt tên cho tích m v động lượng   ' ' Sau có khái niệm động lượng biến đổi kết thu thành đẳng thức p1  p2  p1  p2 mở rộng biểu thức vectơ cho hệ gồm nhiều vật Cuối phát biểu nội dung tổng quát định luật Bên cạnh việc xây dựng ĐLBT động lượng nói trên, SGKNC cịn xuất phát từ biểu thức định luật II Newton sử dụng khái niệm độ biến thiên động lượng để hình thành cho HS khái niệm xung lượng lực Biểu thức thể mối    p  quan hệ độ biến thiên động lượng xung lượng lực F t  p  F  cho thấy tương tác vật thể t đo độ biến thiên động lượng theo thời gian Như vậy, động lượng có ý nghĩa đại lượng vật lý đặc trưng cho truyền chuyển động vật thông qua lực tương tác Biểu thức động lượng cho thấy gắn kết chặt chẽ kh ối    p  lượng vận tốc vật Đây điểm khác biệt quan trọng hệ thức F  (1) hệ thức F  ma (2) mà học sinh t học chương II, lẽ, vật chuyển động khơng thể tách rời khối lượng vận tốc Mặc dù, từ hệ thức   F  ma ta tìm thấy ý nghĩa khối lượng đại lượng đặc trưng cho mức quán tính vật song hệ thức lại tách riêng hai khái niệm khối lượng vận tốc vật  Một điểm khác biệt hai hệ thức nói trên, là: Nếu F= từ (2) suy a =0, tức vectơ vận tốc không đổi   phương, chiều độ lớn Trong đó, từ (1) ta suy p   p  cos nt , tức ta suy hệ tổng qt hơn: Khi khơng có tương tác động lượng vật khơ ng thay đổi Suy rộng ra, hệ kín, động lượng hệ bảo tồn Đó nội dung ĐLBT động lượng mà học sinh học Cuối cùng, SGK NC đưa TN để kiểm chứng ĐLBT động lượng: Từ kết thí nghiệm, hình thành đư ơch đại lượng đặc trưng cho chuyển động, động lượng Đồng thời nghiệm lại ĐLBT động lượng cho hệ kín suy từ định luật Newton Đối với SGKchuẩn Thơng qua việc phân tích ví dụ cụ thể để giới thiệu cho HS khái niệm xung lượng lực khoảng thời gian qua số ví dụ thực tế, ngắn gọn Sau đó, cách sử dụng định luật II Newton kết hợp khái niệm xung lượng lực để khảo sát chuyển động vật m đưa đến biểu thức liên hệ xung lượng lực độ biến thiên đại lượng mà người ta gọi động lượng Đây biểu thức định lí xung lượng - động lượng, nhiên, SGK chuẩn khơng nêu tên định lí (mà nói cách diễn đạt khác định luật II Newton) Điều c ó nghĩa ta bỏ qua định lí để trực tiếp tới ĐLBT động lượng Thiết nghĩ rằng, định lí xung lượng - động lượng định lí học Việc suy định lí đơn giản dạng phát biểu khác định luật II Newto n từ dễ dàng để suy ĐLBT động lượng Vì vậy, theo tơi, cần đưa định lí xung lượng- động lượng vào học việc đưa định lí làm cho học hồn chỉnh, logic khơng làm cho học phức tạp Sau định nghĩa động lượng, SGK đưa đến biểu thức dạng khác định luật II Newton:   p Ý nghĩa biểu F t thức là: Lực đủ mạnh tác dụng lên vật khoảng thời gian hữu hạn gây biến thiên động lượng vật Biểu thức cho thấy tương tác vật thể đo độ biến thiên động lượng theo thời gian Như vậy, động lượng có ý nghĩa vật lý đặc trưng cho truyền chuyển động vật thông qua lực tương tác, cho thấy gắn kết chặt chẽ khối lượng vận tốc vật Một số lƣu ý: Về mặt thuật ngữ, đại lượng    p  mv gọi động lượng (chứ xung lượng), đại lượng F t gọi xung lượng lực Xung lượng lực đặc trưng cho tác dụng củ a lực lên vật khoảng thời gian xác định Cần lưu ý cho học sinh rằng, động lượng đại lượng vectơ ĐLBT động lượng ĐLBT vectơ động lượng hệ Tuy nhiên, trình độ THPT thường xét trường hợp vectơ động lượng có phương, tức vận dụng ĐLBT động lượng dạng đại số (dạng vectơ xếp vào tập khó học sinh học theo SGK chuẩn chủ yếu dành cho học sinh học SGKNC) Trong chương trình THPT, học hồn tồn dựa định luật Newton trình bày tiên đề đương nhiên, ĐLBT động lượng hệ định luật Newton Tuy nhiên, phạm vi ĐLBT động lượng khơng bó hẹp học Newton Cùng với ĐLBT khác, ln trường hợp mà định luật Newton khô ng thể vận dụng (VD: vật hay hệ gồm vật chuyển động với vận tốc lớn, xấp xỉ vận tốc ánh sáng ta phải thay học Newt on học tương đối tính Einstein, tức ta khơng thể áp dụng định luật Newton nữa, son g hệ khảo sát hệ kín ĐLBT động lượng vẫn áp dụng được) Ngoài việc áp dụng cho hệ vĩ mô, ĐLBT động lượng cịn áp dụng cho hệ hạt vi mơ tương tác với trình va chạm, phân rã phản ứng hạt nhân (chương trình lớp 12) 3.1.3 Ứng dụng ĐLBT động lƣợng - Chuyển động phản lực Trong hệ kín đứng yên, có phần hệ chuyển động theo hướng, theo định luật bảo tồn động lượng, phần lại hệ phải chuyển động theo hướng ngược lại Chuyển động theo nguyên tắc gọi chuyển động phản lực Đối với SGKNC Nội dung trình bày riêng thành Trình bày hai ứng dụng ĐLBT động lượng: súng giật bắn chuyển động phản lực động phản lực tên lửa Ở đây, chuyển động phản lực chủ yếu đề cập đến chuyển động vật tự tạo phản lực cách phóng hướng phần nó, phần lại chuyển động ngược chiều tác dụng phản lực tuận theo ĐLBT động lượng Súng giật lùi bắn chuyển động phản lực không liên tục Tên lửa, pháo thăng thiên chuyển động phản lực liên tục nhờ có nhiên liệu đốt cháy phóng liên tục Nguyên tắc chung động phản lực có phận đốt nhiên liệu để tạo luồng khí phóng phía sau với vận tốc lớn, phần lại động chuyển động ngược chiều theo ĐLBT động lượng Vận tốc chuyển động động phụ thuộc vào vận tốc khối lượng khí Máy bay cánh quạt có ngun tắc chuyển động hoàn toàn khác với máy bay phản lực Khi cánh quạt quay, cấu tạo xoắn mà luồng khơng khí bị đẩy phía sau với vận tốc lớn Theo định luật III Newton, phản lực luồng khơng khí tác dụng lên cánh quạt đẩy máy bay chuyển động phía trước Đối với SGKchuẩn Đây phần nhỏ, trình bày sau học xong ĐLBT động lượng Chỉ đề cập đến chuyển động phản lực diều tên lửa Tuy nhiên, chưa nêu bật nguyên tắc chuyển động phản lực vật tự tạo phản lực Đây có lẽ chỗ khiếm khuyết SGK chuẩn Riêng trường hợp chuyển động tên lửa có trình bày rõ sâu phần “Em có biết?” 3.2 Định luật bảo toàn 3.2.1 Khái niệm công Thuật ngữ “công” xuất lần vào năm 1886 nhà bác học người Pháp Poncelet đưa Theo ơng, cơng tích lực tác dụng lên chất điểm theo phương chuyển dời độ chuyển dời điểm đặt lực Theo định nghĩa đó, tích F.s dấu hiệu cho phép ta phân biệt cách nhanh chóng trường hợp có cơng thực tính cơng đó, song tích chưa thể chất cơng Bản chất vật lý công thể rõ gắn khái niệm với ĐLBT lượng Cơng xuất có chuy ển hố lượng từ dạng sang dạng khác hay truyền từ vật sang vật khác Công dạng lượng mà chín h hình thức vĩ mơ truyền lượng Từ suy độ lớn công xác định độ lớn phần lượng truyền từ vật sang vật khác hay chuyển từ dạng sang dạng khác q trình Trong SGK cũ, cơng định nghĩa trực tiếp công thức A  F s cos  , sau trở lại trường hợp riêng A  F s Để học sinh dễ tiếp cận với cơng thức, SGKNC dùng hình ảnh trực quan người đẩy xe, cần cẩu nâng vật, để làm ví dụ nhằm nói lên cơng tỉ lệ với lực tác dụng với độ dời theo phương lực, từ dẫn đến cơng thức tính cơng cách tự nhiên Sau đó, từ trường hợp riêng A  F s suy trường hợp tổng quát A  F s cos  Mặc dù thời gian học sinh chưa học tích vơ hướng với cách phân tích lực thành hai thành phần ta loại bỏ thành phần vng góc với độ dời, từ xây dựng công thức dạng tổng quát A  F s cos  mà học sinh hiểu Nói chung, cách tiếp cận khái niệm công SGK chuẩn SGKNC tương đối hợp lý giống Chỉ khác chỗ, ngồi việc trình bày cơng lực khơng đổi, SGKNC cịn trình bày thêm công lực biến đổi phần dành cho HS tự nghiên cứu Giáo viên cần ý phân biệt để học sinh hiểu rõ khác khái niệm công sống khái niệm công học vật lý Trong sống, để thực cơng việc đó, người thường phải tổn hao sức lực thể chất lẫn tinh thần lại khó định lượng xác Cịn cơng học vật lý phụ thuộc vào yếu tố lực, độ dời góc hợp hai vectơ này, xác định hồn tồn xác Một điều mà giáo viên cần quan tâm dạy khái niệm này, phải ý phân biệt ý nghĩa vật lý công dương, công âm lưu ý cho học sinh vài trường hợp công hay gặp: công trọng lực tác dụng lên vật chuyển động mặt phẳng nằm ngang, hay công lực hướng tâm gây chuyển động trịn cho vật 3.2.2 Khái niệm cơng suất Cơng suất đại lượng có ý nghĩa quan trọng thực tiễn đời sống, công nghệ kỹ thuật Khi trình bày khái niệm này, giáo viên nên lưu ý với học sinh rằng: điều quan trọng không giá trị công thực mà tốc độ thực cơng Vì vậ y, cơng suất dùng để so sánh, đánh giá khả thực công hai lực hai máy khác Từ đó, giáo viên dùng bảng (trang 156 SGKNC ) bảng 24.1 (trang 132S chuẩn) để gợi ý cho học sinh thấy ý nghĩa việc nâng cao cơng suất Khác với SGK chuẩn, SGKNC trình bày khái niệm ý đến công thức   F.v để giải thích nguyên lý hoạt động hộp số Thông thường động chế tạo để đạt công suất tối đa cho trước Như vậy, thay đổi vận tốc điều chỉnh lực tác dụng (lực kéo) theo hướng tỉ lệ ngược Hộp số sử dụng với mục đích phối hợp vận tốc lực kéo xe để thích ứng với địa hình khác đường Trong phần “Em có biết” SGK chuẩn, có đưa cơng thức  A ,  A cơng thực lực tác dụng t lên vật khoảng thời gian t Nếu t khoảng thời gian hữu hạn P phải hiểu cơng suất trung bình khoảng thời gian t ; t khoảng thời gian nhỏ P hiểu cô ng suất tức thời thời điểm xét Sự phân biệt theo cần thiết thực tế ta dùng hai khái niệm cơng suất 3.2.3 Định luật bảo tồn cơng Q trình thực cơng q trình truyền biến đổi lượng Bởi v ậy, ĐLBT cơng thực chất hình thức đơn giản ĐLBT lượng Vì định luật bảo tồn cơng HS học cấp THCS nên đây, SGKNC nhắc lại cách ngắn gọn ĐLBT Trong thực tế cơng khơng bảo tồn cịn có cơng cản ma sát Từ dẫn đến khái niệm hiệu suất, phần cơng có ích chiếm tỉ lệ phần trăm định so với công tồn phần máy sinh Ở SGK chuẩn khơng trình bày phần 3.2.4 Khái niệm lƣợng Xuất phát từ khái niệm cơng nói cơng vật công lực vật tác dụng lên vật khác Mỗi vật, tuỳ theo trạng thái mà thực cơng nhiều hay Trên sở người ta đưa khái niệm lượng để đặc trưng c ho khả sinh công vật Năng lượng khái niệm phức tạp vật lý học Nó thước đo thống dạng chuyển động khác vật chất Mỗi dạng chuyển động vật lý học đặc trưng ng lượng riêng, có cơng thức định lượng tương ứng: Cơ năng, nội năng, q uang năng,… Theo sách Cơ sở vật lý Đavid Halliday “năng lượng số đo gắn với trạng thái (hay điều kiện) hay nhiều vật” Theo bách khoa toàn thư Việt Nam: lượng độ đo định lượng chung cho dạng vận động khác vật c hất Theo SGK lớp 10 hành: Một vật có khả sinh cơng, ta nói, vật có mang lượng Cách định nghĩa rõ ràng dễ hiểu cách định nghĩa nói Nó cho thấy mối quan hệ lượng công Tuy khái niệm lượng quan trọng vậy, SGK chuẩn, khái niệm đề cập mức độ giới thiệu khái niệm dạng khác trình trao đổi lượng Ở SGKNC, dựa vào kiến thức lượng mà học sinh học THCS để trình bày khái niệm động năng, năng,… Một số lƣu ý cần thiết Khái niệm công chất hiểu mối quan hệ với khái niệm lượng ĐLBT lượng Như có nghĩa phải nghiên cứu khái niệm lượng trước độc lập với khái niệ m công Tuy nhiên, việc xây dựng khái niệm lượng cách tổng qt lại gặp khó khăn học sinh chưa có hiểu biết thiết dạng chuyển động khác (ngoài chuyển động học) Để giải mâu thuẩn đó, có nhiều ý kiến khác h hình thành khái niệm cơng chương trình vật lý phổ thông: +Xelenghinski đề nghị đưa khái niệm lượng xem số đo chuyển động trước, độc lập với khái niệm công Phương án logic mặt khoa học để hiểu lượng số đo chuyển động nghiên cứu khoa học thật khó +Lanđao Xitaigơrotski lại cho rằng: Khi khảo sát trình học ta thấy tổng m v2 hai số hạng mgh đại lượng bảo tồn Đại lượng đặc trưng cho trạn g thái hệ gọi lượng, gồm hai m v2 m v2 thành phần: gọi động mgh gọi Trong trình biến đổi gia số ln ln tích F.s Tích gọi 2 công học Rõ ràng cách làm rõ chất khái niệm cơng cịn chất khái niệm lượng chưa rõ Học sinh phải thừa nhận khái niệm lượng mà sau rõ ý nghĩa vật lý +Các tài liệu giáo khoa phổ thơng lại trình bày vấn đề theo hướn g khác Đó là: Xuất phát từ khái niệm cơng A  F s cos  mà chưa cần đưa chất Tiếp theo nghiên cứu khái niệm lượng với tư cách đại lượng đặc trưng cho khả thực công vật hay hệ vật, từ định nghĩa đ ưa khái niệm động năng- hai dạng đặc biệt lượng học Sau khảo sát biến đổi động và xác lập ĐLBT chuyển hoá r ồi làm rõ tư tưởng lượng hàm đơn giá trạng thái Tới đâ y vạch rõ khái niệm công qua mối liên hệ A  F s  W2  W1 , từ suy cơng q trình chuyển hoá lượng từ dạng sang dạng khác truyền từ vật sang vật khác số đo độ biến thiên (tăng giảm) lượng T uy cách trình bày khơng chặt chẽ mặt logic lại dễ hiểu học sinh xuất phát từ thực tiễn cần phải đưa khái niệm công lượng Ba n đầu chấp nhận khái niệm, sau sâu vào chất 3.2.5 Khái niệm động Động trường hợp đặc biệt lượng, định nghĩa “dạng lượng mà vật có chuyển động” Bởi có nhiều phương án khác để hình thành khái niệm này: Tham khảo SGK nhiều nước cho thấy đa số trình bày khái niệm động theo cách định nghĩa công thức: Wd  m v2 sau đó, từ định lý động năng, học sinh hiểu định nghĩa động mà ta thừa nhận Vì thế, động có thứ ngun lượng Đối với SGKNC Khác với cách xây dựng đó, SGKNC đưa vào định nghĩa động từ ví dụ thực tế đời sống kỹ thuật Công tạ thực văng mạnh phụ thuộc hai yếu tố, khối lượng q uả tạ vận tốc Phải công nhận rằng, cách xây dựng dễ hiểu dễ chấp nhận học sinh Một ưu điểm cách xây dựng bên cạnh ví dụ mà SGK nêu ra, giáo viên cịn gợi ý cho học sinh tự tìm ví dụ tương tự: chẳng hạn phương pháp phá cổng thành trận chiến thời cổ cách lao khúc gỗ lớn vào cánh cổng,…Qua đó, giáo viên giáo dục ý thức an tồn giao thơng cho HS nói tai nạn phóng nhanh vượt ẩu, va chạm xe có khối lượng lớn gây hậu nghiệm trọng,…Rõ ràng, cách hìn h thành khái niệm động SGKNC dễ hiểu, dễ tiếp thu HS Xuất phát từ việc tính cơng lực F không đổi tác dụng lên vật có khối lượng m làm dịch chuyển đoạn s theo phương lực kết hợp với công thức định nghĩa động để đưa đến định lí động Động dạng lượng học có quan hệ chặt chẽ với công Khi ngoại lực tác dụng lên vật sinh cơng động vật tăng: cơng tích luỹ vật dạng động Ngược lại, vật sinh cơng để thắng lực cản (ví dụ lực ma sát) lượng vật dạng động phải giảm Đó nội dung ý nghĩa quan định lí động mà giáo viên cần phải giúp học sinh nắm Đối với SGK chuẩn Khác với cách trình bày động định lí động SGKNC đề cập trên, SGK chuẩn, sau giới thiệu khái niệm lượng dạng lượng, SGK chuẩn giới thiệu động mối quan hệ động vật công học (nhưng chưa đưa biểu thức tính động năng) Sau đó, xuất phát từ việc tính cơng lực F khơng đổi tác dụng lên vật có khối lượng m làm dịch chuyển đoạn s theo phương lực (giống SGKNC) để đưa 1 mv  mv 12  A Đến đây, SGK chuẩn đưa biểu thức tính động định nghĩa động cách 2 1 đầy đủ phát biểu biểu thức mv  mv 12  A dạng hệ quả: “Khi lực tác dụng lên vật sinh ng dương động 2 đến biểu thức vật tăng (tức vật thu thêm công hay vật sinh công âm) Ngược lại, lực tác dụng lên vật sinh cơng âm động vật giảm (tức vật sinh công dương)” không nêu lên thành định lí SGKNC Một số lƣu ý cần thiết Cần giúp học sinh phân biệt hai khái niệm động động lượng: Động lượng đại lượng vectơ, gắn với lực tác dụng (chính xác gắn với xung lượng lực tác dụng); cịn động đại lượng vơ hướng, gắn với công lực tác dụng ( lại không liên quan đến tính chất lực tác dụng), mang ý nghĩa lượng Động có giá trị ln ln dương có tính tương đối, tức là, phụ thuộc vào hệ quy chiếu (vì vận tốc có tính tương đối) Đối với học sinh học theo SGKNC, giáo viên cần nhấn mạnh vai trị tổng qt định lí động : định lí cho trường hợp lực tác dụng đường Vì thế, định lí áp dụng thuận lợi nhiều tốn c học không vận dụng định luật Newton 3.2.6 Khái niệm Thế năng lượng mà hệ vật (hay vật) có có tương tác vật hệ (hay phần vật) thông qua lực Chú ý trường thế, tức thông qua tác dụng lực thế, vật Khái niệm ln gắn với lực Khi tính vật (nói xác hệ vật), ta phải chọn vị trí quy ước Sau đó, vật vị trí khác tính so với mức bằ ng Có hai loại năng: hấp dẫn (hay gọi trọng trường ) đàn hồi 3.2.6.1 Thế trọng trƣờng Thế hấp dẫn (thế trọng trường) lượng mà vật (nói xác hệ “vật - Trái đất) có có tương tác vật hệ (giữa vật Trái đất) thông qua lực hấp dẫn Thế trọng trường vật phụ thuộc vào vị trí tương đối vật Trái đất xác định sai khác số cộng Tuy nhiên, công trọng lực th ực vật di chuyển từ vị trí đến vị trí trọng trường hồn tồn xác định, không phụ thuộc vào số Đây nội dung quan trọng mà giáo viên cần nhấn mạnh để học sinh nắm vững Đối với SGKNC Thông qua hai ví dụ hoạt động búa máy công trường xây dựng người giương cung làm cánh cung bị uốn cong để giới thiệu chung khái niệm Tiếp đó, SGKNC trình bày việc tính cơng trọng lực trường hợp tổng quát (tức đường vật chuyển dời trọng trường có dạng bất kì) để đưa đến kết luận công trọng lực không phụ thuộc vào hình dạng đường vật mà phụ thuộc vào vị trí đầu cuối, giới thiệu khái niệm lực Cũng t công thức tính cơng trọng lực đó, SGK định nghĩa vật trọng trường (gọi tắt trọng trường, hệ “vật- Trái đất) kết luận công trọng lực độ giảm vật trọng trường Cách trình bày công trọng lực trực tiếp dẫn đến công thức trọng trường thể thống lập luận, chất khái niệm trọng trường gắn liền với công trọng lực thực Vì thế, việc dạy thành riêng sau học động hợp lí Đối với SGK chuẩn Cách trình bày khái niệm ngược với cách trình bày SGKNC Thơng qua ví dụ búa máy thả không vận tốc đầu từ độ cao z xuống đập vào cọc, làm cọc sâu vào mặt đất đoạn s Như vậy, rơi xuống đất, trọng lực búa máy sinh công A =Pz =mgz Công định nghĩa búa máy (vật) Từ đó, SGK chuẩn đưa định nghĩa biểu thức trọng trường Wt  mgz Sau trình bày hồn chỉnh khái niệm này, từ biểu thức A =Pz =mgz, SGK chuẩn công nhận biểu thức liên hệ công trọng lực trường hợp tổng quát (khi vật chuyển động trọng trư ờng từ vị trí N đến vị trí M theo quỹ đạo cong bất kì) hiệu trọng trường hai điểm mà khơng chứng minh rút hệ từ biểu thức liên hệ 3.2.6.2 Thế đàn hồi Thế đàn hồi lượng mà vật (ở chủ yếu đề cập đến lò xo) có có tương tác phần vật (các vịng lị xo) thơng qua lực đàn hồi Trong SGK cũ, đàn hồi nhắc đến khái niệm chung mà khơng trình bày chi tiết Đối với SGKNC Bài bố trí dạy tiết Đây nét mới, thể ý SGK v ề khái niệm đồng thời, nói lên tầm quan trọng khái niệm đàn hồi Tương tự việc xây dựng khái niệm trọng trường, SGKNC, việc xây dựng khái niệm đàn hồi việc tính cơng lực đàn hồi Vì độ lớn lực thay đổi theo độ biến dạng, khơng thể tính thẳng cơng tồn phần mà phải tính cơng ngun tố theo ý nghĩa: với độ biến dạng vô nhỏ x , lực đàn hồi coi khơng đổi Mặt khác, lực đàn hồi hướng ngược chiều với độ biến dạng nên cơng ngun tố có dấu âm Do đó, tính cơng tồn phần phương pháp đồ thị (đây nội dung khó bài!) , giá trị cơng tồn phần diện tí ch hình thang BCDE (hình 36.2 SGKNC), phải giữ nguyên dấu âm Từ đó, thu kết quả: SGKNC định nghĩa đàn hồi biểu thức Wdh  kx12 kx2 Từ hệ thức này, A12   2 kx rút kết luận: Công lực đàn hồi độ giảm đàn hồi Giáo viên cần lưu ý học sinh nắm vững côn g thức này: Khi giảm biến dạng, vật biến dạng (lị xo) sinh cơng hay cơng lực đàn hồi dương, đàn hồi giảm Ngược lại, muốn tăng độ biến dạng, phải có cơng ngoại lực tác dụng để thắng cơng âm lực đàn hồi làm đàn hồi tăng Giá trị đàn hồi phụ thuộc vào vị trí cân ban đầu Ví dụ: Nếu lị xo nằm ngang vị trí cân ứng với vị trí lị xo khơng biến dạng Nhưng lị xo đặt thẳng đứng, vị trí cân vật treo đầu lò xo ứng với độ biế n dạng ban đầu Tại đó, lực đàn hồi xuất biến dạng cân với trọng lực tác dụng lên vật nặng Do đó, xác định th ế đàn hồi vị trí độ biến dạng phải tính theo vị trí cân Đối với SGK chuẩn Người ta chấp nhận khái niệm biểu thức tính đàn hồi mà khơng chứng minh việc tính cơng lực đàn hồi phương pháp đồ thị khó đa số học sinh học theo SGK chuẩn 3.2.7 Cơ ĐLBT Đối với SGKNC Thông qua việc quan s át chuyển động lắc đơn để đề cập đến biến đổi qua lại động vật trình chuyển động cần thiết phải tìm xem có mối quan hệ độ biến thiên hai dạng lượng Sa u đó, thơng qua việc khảo sát vật có khối lượng m rơi tự do, qua hai vị trí A B tương ứng với độ cao z z , với vận tốc tương ứng  v1  v2 , đồng thời áp dụng định lí đơng biểu thức liên hệ công trọng lực độ giảm m v12 m v2  m gz   m gz2 Từ đó, nêu lên định nghĩa khái niệm phát biểu ĐLBT 2 để đưa đến biểu thức: trường hợp vật chịu tác dụng trọng lực Đối với trường hợp lực đàn hồi, SGKNC chấp nhận nội dung ĐLBT trường hợp (mà không thiết lập) nhận xét động vật đàn hồi số vị trí đặc biệ t (biên trái, biên phải vị trí cân bằng) Cuối cùng, tổng quát ho nội dung ĐLBT trường hợp vật chịu tác dụng lực Ngoài ra, từ việc sử dụng định lí động năng, SGKNC cịn chứng minh biểu thức định lí biên thiên v ật có chịu tác dụng lực khơng (như lực ma sát) Ở SGK chuẩn Khái niệm biểu thức vật trọng trường trình bày trước, sau thiết lập ĐLBT trường hợp vật chịu tác dụng trọng lực Đối với trường hợp lực đàn hồi, SGK chuẩn chấp nhận nội dung c ĐLBT trường hợp (mà khơng thiết lập) Tuy khơng tổng qt hố nội dung ĐLBT trường hợp vật chịu tác dụng lực SGKNC SGK chuẩn đề cập đến trường hợp vật chịu thêm tác dụng lực cản, lực ma sát vật biến đổi cơng lực cản, lực ma sát, độ biến thiên Đây cách để phát biểu nội dung định lí biên thiên (tuy khơng phát biểu thức SGKNC) 3.3 Va chạm đàn hồi va chạm không đàn hồi Đây mới, coi va chạm tượng thống khảo sát nhờ áp dụng định luật bảo toàn Trong SGK cũ, va chạm nói đến hai khác (va chạm đàn hồi nhắc tới ví dụ định luật bảo tồn động lượng, va chạm mềm xét ứng dụng ĐLBT năng) nên chưa thấy rõ tính hệ thống Nội dung trình bày đầy đủ SGKNC Khi trình bày nội dung này, cần rõ cho hs va chạm đàn hồi, thư ờng ta xét va chạm đàn hồi xuyên tâm (trực diện) Đối với loại va chạm này, ta cần phải áp dụng ĐLBT động lượng lẫn ĐLBT động (chí nh ĐLBT năng) để khảo sát Khi giải, cần ý đến dấu vận tốc theo chiều dương quy ước chọn trư ớc Va chạm nói chung phức tạp sau va chạm vận tốc hai vật thay đổi phương, chiều lẫn độ lớn Trong phạm vi kiến thức THPT, ta xét trường hợp va chạm xuyên tâm, áp dụng ĐLBT động lượng ta không cần phải dùng công thứ c vectơ Điều khiến cho việc khảo sát đơn giản nhiều 3.4 Các định luật Kê- ple Đây hoàn toàn đưa thêm vào chương trình nhằm cung cấp cho học sinh số kiến thức định luật mô tả chuyển động hành tinh hệ Mặt Trời, góp phần nâng cao hiểu biết thực tế học sinh tượng xảy tự nhiên vũ trụ Mục tiêu nhằm giúp học sinh có khái niệm hệ nhật tâm: Mặt trời trung tâm với hành tinh quay xung quanh.; đồng thời nắm nội dung ba định luật Ke-ple hệ suy từ chúng Về nội dung ba định luật Kê-ple, trình bày, giáo viên cần lưu ý điểm sau:  Đối với định luật I: Quỹ đạo hành tinh hệ Mặt Trời nói chung quỹ đạo elip, xem gần đường tròn (trừ Thuỷ tinh)  Đối với định luật II : Định luật gọi định luật tốc độ diện tích nội dung định luật cho biết hành tinh, diện tích mà vectơ tia quét đơn v ị thời gian không đổi Từ định luật suy hệ quan trọng là: Khi gần Mặt Trời, hành tinh có vận tốc lớn xa Mặt Trời, hà nh tinh có vận tốc nhỏ  Đối với định luật III: Nội dung định luật cho phép ta xác định mối liên hệ chu kì quay hành tinh với khoảng cách trung bình từ hành tinh đến Mặt Trời Giáo viên cần lưu ý với học sinh rằng: Các định luật Kê-ple tìm nhờ trình đúc kết số liệu thiên văn chuyển động hành tinh hệ Mặt Trời, mà nhà thiên văn học quan sát hàng chục năm trời Chỉ sau định luật Newton đời, định luật Kê-ple chứng minh lí thuyết người ta thấy định luật hệ suy từ định luật học Một ứng dụng coi quan trọng rút sau học xong ba định luật Kê -ple, cách tìm khối lượng thiên thể biết bán kính quỹ đạo chu kì quay vệ tinh quanh thiên thể theo cơng t hức: M TT 4 RVT ,  GTVT RVT , TVT bán kính quỹ đạo chu kì quay vệ tinh quanh thiên thể cần tính khối lượng C KẾT LUẬN Qua việc tìm hiểu kiến thức cách hình thành kiến thức c ác SGKNC SGK chuẩn tơi nhận thấy, nhìn chung tác giả viết SGK chuẩn SGKNC cố gắng cung cấp cho HS kiến thức cần thiết phù hợp với trì nh độ khả nhận thức em Đối với HS học theo chương trình NC yêu cầu em dĩ nhiên phải cao so với HS học theo SGK chuẩn, mà có phần, SGSNC tác giả mạnh dạn đưa vào, chẳng hạn như: công lực biến đổi , va chạm đàn hồi, đàn hồi, định lý biến thiên năng, định luật Kê - ple,… Đây nét mới, thể khác “về đẳng cấp” () hai SGK Quá trình tìm hiểu phần giúp hiểu rõ sâu sắc có nhìn tồn diện nội dung chương trình vật lý lớp 10 phần “Các định luật bảo toàn” Đây tiền đề hữu ích góp phần giúp tơi “tạo ra” dạy ngày có hiệu tốt tương lai I HỆ THỐNG KIẾN THỨC PHẦN “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM” Hệ thống kiến thức chương rõ ràng chặt chẽ: [6] - Cơ sở lý luận chương định luật Niutơn Được rút từ quan sát tư khái quát hố, ba định luật đặt móng cho phát triển học Vì kiến thức quan trọng chương - Một đại lượng vật lý quan trọng đ ề cập đến định luật lực Muốn dùng định luật để nghiên cứu tượng vật lý, cần có hiểu biết đặc trưng lực tham gia vào tượng Vì phần tất yếu chương phần nghiên cứu lực học (lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát.) - Tiếp theo số vận dụng kiến thức định luật Niutơn lực học để nghiên cứu số tượng v ật lý quan trọng II NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VÀ KĨ NĂNG [6] 2.1 Kiến thức - Để tiếp thu định luật Niutơn, học sinh phải có khái niệm đại lượng lực khối lượng Ngược lại, qua việc học định luật Niutơn mà học sinh hiểu sâu sắc lực khối lượng Như vậy, ba định luật Niutơn c ùng với khái niệm lực khối lượng kiến thức bản, quan trọng chương - Những thông tin đặc điểm lực học kiến thức quan trọng mà học sinh phải hiểu rõ 2.2 Các kĩ cần thiết Trong trình dạy – học chương này, cần hình thành củng cố kĩ quan trọng sau: - Kĩ quan trọng vận dụng định luật Niutơn đặc điểm lực học để giải toán Động lực học Biết cách “chiếu” phương trình vectơ xuống trục to độ thích hợp để giải tốn Gắn liền với kĩ đó, học sinh cần rèn luyện kĩ tổng hợp phân tích đại lượng vectơ quy tắc hình bình hành - Kĩ vận dụng định luật để giải thích tượng thực tế - Kĩ diễn đạt tượng vật lí hình vẽ (đặc biệt cách biểu diễn vectơ tượng) F, a, v liên quan đến cathode đến điểm giới hạn hai miền dịng điện bị tắt đột ngột electron phát xạ chưa thu đủ lượng để ion hó a chất khí c) Tia cathode Trong phóng điện thành miền cực âm bị bắn phá dội ion dương làm electron bay khỏi cực âm Trong miền tối Crookes electron chuyển động tự không bị va chạm với phân tử chất khí coi dịng electron chuyển động chân khơng Dịng electron chân không Crookes khám phá n ghiên cứu phóng điện thành miền vào cuối kỉ XIX gọi tia cathode (hay tia âm cực) Về chất dịng electron chân khơng Ta tạo dịng nhiều cách chẳng hạn phát xạ nhiệt electron hay nhiều cách khác “Nhưng ch o đến thuật ngữ dùng trường hợp electron phát xạ cathode lạnh phóng điện thành miền” Ứng dụng quan trọng tia cathode (tia âm cực) tạo tia Ronghen Người ta đặt thêm vào miền tối Crookes điện cực n ối với cực dương Cực âm có tác dụng hướng chùm electron hội tụ cực dương đặt thêm vào Vì cực dương đặt cực âm nên gọi đối âm cực Các electron bị hãm lại đối âm cực, xuyên sâu vào lớp vỏ bên nguyên tử tương tác với hạ t nhân electron hạt nhân nguyên tử kim loại dùng làm đối âm cực làm phát xạ dạng sóng điện từ (tia Ronghen).Tia Ronghen truyền phương xuyên qua thành ống d) Tia anode Trong phóng điện thành miền cực âm bị oanh tạc dội ion dương Nếu cực âm có lỗ hổng ion dương theo lỗ hổng phía sau cực âm Những ion dương tạo thành tia sáng lờ mờ gọi tia anode hay tia dương cực Tia anode làm thủy tinh số chất phát sáng huỳnh quang e) Ứng dụng phóng điện thành miền Sự phóng điện thành miền ứng dụng để tạo nên nguồn sáng Người ta thường sử dụng thủy ngân loại đèn phát ánh s ban ngày Trên thành ống có quét thêm lớp bột huỳnh quang mặt Khi có phóng điện ống, lớp bột hấp thụ bứ xạ từ thủy ngân phát ánh sáng nhìn thấy ánh sáng ban ngày B Sự phóng điện hình tia Sét a) Sự phóng điện hình tia Trong phóng điện thành miền, ta đữ thấy với hiệu điện không cao với điều kiện áp suất chất khí xảy phóng điện tự lực Bây với áp suất hai điện cực áp suất khí quyển, ta tăng dần hiệu điện hai điện cực Đến hiệu điện định ta thấy xuất tia lử điện Tia lửa điện ngoằn ngoèo xuyên qua chất khí biến mất, sau lại xuất tia lửa điện khác Hiệu điện ta gọi hiệu điện nổ Khi hai cực có tác nhân ion hóa hiệu điện nổ giả m xuống đáng kể b) Giải thích phóng điện hình tia Sự phóng điện hình tia dạng phóng điện tự lực nên thỏa mãn điều kiện để xuất dòng điện tự lực xuất thác electron, ion hóa chất khí, phát xạ electron thứ cấp cathode tác dụng ion dương Song phóng điện hình tia cịn có đặc điểm riêng Ví dụ tốc độ lan truyền tia lửa điện chẳng hạn Nếu tính tớ i phát xạ electron cathode va chạm với ion dương tốc độ lan truyền tia lửa điện bậc với tốc độ chuyển độ ng ion dương Thực nghiệm chứng minh vận tốc chuyển động ion nhỏ tốc độ lan truyền tia lửa điện tới bậc Điều thuyết Xtrime giải thích cách thỏa đáng kiểm chứng thực nghiệm Theo thuyết ion hóa xạ đóng vai trị quan trọng việc tạo thành tia lửa điện Sự ion hóa va chạm với ion hóa xạ tạo thành tập hợp hạt mang điện gọi Xtrime Thác electron xuất phát từ cathode electron phát xạ tạo lan truyền anode T ốc độ lan truyền đẩy lên cao nhờ tượng ion hóa xạ Các xạ tạo thân thác e lectron từ q trình ion hóa chất khí Các xạ truyền chất khí với vận tốc vận tốc ánh sáng 3.108m/s Tới phiên xạ đóng vai trị tác nhân ion hóa tạo thác electron cách thác electron cũ xa Trong trình phát triển thác electron đuổi kịp hòa vào tạo thành mạch dẫn điện tốt Sau Xtrime nối liền hai cự c với luồng electron mạnh chạy qua “cây cầu” Xtrime thác electron trộn lẫn vào bắt từ cathode sang anode Mạch điện hẹp có dạng h ình tia, dịng điện mạch ion hóa phân tử chất khí làm chúng phát sáng Hình dạng tia lửa điện hình dạng cầu Xtrime vừa bắt xong Dòng điện tạo nhiệt lượng lớn Nhiệt độ cao nguyên nhân gây ion hóa phân tử c hất khí giai đoạn sau phóng điện Độ ion hóa phân tử chất khí mạch c ó thể đạt tới 100% c) Sét Sét tia lửa điện khổng lồ ĐIều Franklin, Lomonosov Richman kiểm chứng thực nghiệm Sét phóng ện đám mây với đám mây, đám mây với mặt đất điện trường chúng đủ mạnh Luồng khơn g khí mang theo phân tử nước bốc lên cao với vận tốc lớn Các phân tử nước bị “xé tan”, hạt nhỏ tích điện âm mang đến phâ n bố đám mây hạt to mang điện tích dương so chuyển động đối lưu tiếp tục lên cao Đám mây tích điện âm, vật mặt đất nhiễm điện hưởng ứng Giữa chúng tồn điện trường, đám mây mặt đất đạt tới 108 – 109V Cường độ dịng điện tia sét đạt tới 104 – 5.104A, bề rộng tia lửa lên đến 20 – 30cm Trong dải hẹp áp suất cao tạo thành, áp suất gây tiếng nổ sau sét đánh Sét tia lửa điện song có đặc điểm riêng Thơng thường tia lửa điện xuất Eb = 3.106V/m, n giông sét xuất E thấp nhiều, nói chung khơng q – 105V/m Sét tác hại kinh người hạn chế cột thu lôi 36 C.Sự phóng điện hồ quang a) Sự phóng điện hồ quang Hai điện cực nối với nguồn Ta cho hai điện cực tiếp xúc hai điện cực nóng lên (do hiệu ứng Joule) ta tách hai điện cực xa chút, tượng hồ quang điện xảy Đó phóng điện tự lực chất áp suất khí quy ển hiệu điện không cần phải cao Năm 1802 Petrov làm th í nghiệm tạo tượng hồ quang điện với pin hai điện cực than Ánh sáng chói phát từ hai điện cực, hai cực có luồng sáng yếu hình lưỡi liềm h ướng lên b) Giải thích tƣợng hồ quang điện Khi hai điện cực nóng lên tác dụng nhiệt dòng điện (hiệu ứng Joule), nhiệt độ cao hai điện cực gây tượng phát xạ nhiệt ion hóa chất khíxung quanh hai điện cực Điều làm phát sinh phóng điện tự lực Dòng ion dương bắn phá cực âm làm nóng lên, bên cực dương lại bị dịng electron bắn phá làm cho cực dương lên tới 40000C nhiệt độ thường, 10 0000C áp suất cao Cực âm có nhiệt độ thấp song lên đến 5000C Ở nhiệt độ cao làm cho hầu hết phân tử kh í hai điện cực bị ion hóa, chất khí hai điện cực trở nên dẫn điện tốt Thực nghiệm chứng tỏ hồ quang điện trường hợp đốt nóng cathode, phát xạ nhiệt electron trở thành nguyên n hân ion hóa chất khí Trong phóng điện thành miền tăng cường độ dịng điện lên phóng điện thành miền chuyển sang hồ quang điện Thực dịng ion khơng gây phát xạ thứ cấp cathode mà cịn làm cathode nóng lên tiếp đến gây xạ nhiệt Sự phát xạ nhiệt làm cho miền gần cathode giàu electron, làm giảm độ giảm cathode, làm giảm điện tích dương khơng gian tăng thêm độ dẫn điện tổng cộng Như hồ quang điện xảy áp suất thấp Các loại hồ quang điện kể hồ quang cathode nóng, cath ode bị nung nóng nhiều nguyên nhân xảy phát xạ nhiệt electron Ngoài cịn có tượng hồ quang cathode lạnh Nếu điện trường đủ mạnh để gây tự phát xạ * Lƣu ý sƣ phạm: Trong giảng dạy cần giúp cho học sinh phân biệt h tượng “hồ quang điện” “tia lửa điện” thông qua số yếu tố sau: Tia lửa điện Hồ quang điện - Điều kiện phát sinh tia lửa điện khơng khí phải có sẵn số ion electron tác nhân ion hoá ngẫu nhiên điện trường mạnh - Nguyên nhân gây tượng phóng điện tự lực tia lửa điện ion hoá va chạm phát xạ electron - Sự phát sáng phân tử bị ion hố cịn có phân tử bị kích thích - Điều kiện để phát sinh tượng hồ quang điện chổ tiếp xúc cũ hai cực than phải đủ nóng để phát xạ nhiệt electron ion hố phân tử khí xung quanh chỗ tiếp xúc - Nguyên nhân gây tượng phóng điện tự lực hồ quang điện bắn phá ion dương vào catôt gây tượng phát xạ thứ cấp - Sự phát sáng cacbon hay kim loại bốc cháy nhiệt độ cao c) Ứng dụng Ứng dụng thắp sáng: đèn hồ quang áp suất siêu cao (100 atm), đèn khí trơ áp suất lớn (vài chục atmosphere) Ứng dụng công nghiệp: hàn cắt kim loại, lò điện hồ quang luyện kim nhờ có nhiệt độ cao Ứng dụng y học nghiên cứu khoa học (hồ quang thủy ngân tia tử ngoại mạnh) trường hợp ống đèn phải l àm vật liệu xạ tử ngoại dễ dàng thạch anh, thủy tinh đặc biệt * Lƣu ý sƣ phạm: - Phần dòng điện chất khí chân khơng trình bày theo hai cách hoàn toàn khác hai sách giáo khoa nâng cao - Phần dịng điện chân khơng đưa lên trươc phần dịng điện chất khí sách giáo khoa nâng cao (sgk làm ngược lại) Theo nghĩ điều hợp lí Logic sgk trình bày từ dễ đén khó, từ đơn giản đến phức tạp Dịng điện c hân không với đặc điểm rõ ràng đơn giản dịng điện chất khí nhiều Về hạt tải điện chân khơng dịng electron phát xạ, chất khí dịng ion âm, ion dương electron Về đường đặc trưng von ampe ( thể phụ thuộc cường đọ dòng điện vào hiệu điện thế) dịng điện chất khí phức tạp dịng điện chân không nhiều Thực đường đặc trưng von ampe trường hợp dịng điện chân khơng phần đường đặc trưng von ampe dịng điện chất khí Nếu trình bày phần dịng điện chất khí sau ta kế thừa từ phần trước, rõ ràng tính sư phạm cao Học sinh học sau lại có trước qua so sánh dịng điện hai mơi trường Dịng điện chân kơng đơn phóng điện khơng tự lực, chất khí khơng đơn giản Các tượng phát sinh dong điện chất kí phong phú đa dạng nhiều - Phần dòng điện khí lồng vào phần dịng điện trog chân khơng ( sgk bản) theo tơi điéu hồn tồn khơng hợp lí Dù khí chưa phải chân khơng Dịng điện khí khác hẳn chất với dịng điện chân khơng Điều gây khó khăn khơng nhỏ cho hoạt động nhận thức học sinh Chƣơng V: DÕNG ĐIỆN TRONG PLASMA I Trạng thái Plasma Trạng thái Plasma trạng thái mơi trường bị ion hố cao độ, mật độ electron xấp xỉ mật độ ion dương Về phương diện vĩ mơ Plasma trung hồ điện 37 Plasma xuất cột anơt tượng phóng điện thành miền Plasma xuất đường dẫn tia lử a điện hồ quang điện Tuỳ theo tác nhân ion hố mơi trường người ta phân hai loại Plasma Plasma phóng điện qua chất khí hình thành tác dụng điện trường mạnh.Plasma nhiệt độ cao phát sinh chất khí bị nung nóng Như Plasma cộ t sáng anơt Plasma phóng điện chất khí ( Plasma bất đẳng nhệt ) Plasma dường dẫn tia lửa điện Plasma nhiệt độ cao ( Plasma đẳng nhiệt ) II Các tính chất điện trạng thái Plasma Ở nhiệt độ đủ thấp chất khí có thêơr thể rắn Nếu nhiệt độ tăng lên n ó chuyển sang thể lỏng, tiếp tục tăng nhiệt độ chuyển sang thể khí Bây tiếp tục tăng nhiệt độ lên khí chuyển sang trạng thái Plasma Như ta xem P lasma trạng thái thứ tư vật chất Trạng thái Plasma mật độ hạt tải điện lớn nên môi trường dẫn điện tốt Độ linh động electron lớ độ linh động ion nên dòng điện Plasma chủ yếu dòng electron Như phương diện dẫn điện Plasma gần giống kim lo ại Khi đặt Plasma điện trường Plasma xuất dịng điện có toả nhiệt Trong kim loại mật độ hạt tải điện không đổi Cường độ dòng điệnểtong kim loại phụ thuộc tuyến tính vào hiệu điện Trong với trạng thái Plasma chất khí bị ion hố mạnh xong chưa đạt tỉ lệ 100% Khi đặt Plasma điện trường phân tử khí cịn lạibị ion hố kết tạo thêm cặp electron ion tự dolàm cho mật độ hạt tải điện tăng lên Như dịng điện Plasma khơng phụ thuộc tuyến tính theo hiệu điện hay nói cách khác dịng điện Plasma khơng tn theo định luật Ơm Plasma chất khí bị ion hố mạnh nên Plasma tn theo số định luật chất khí Ngồi cấu tạo hầu hết hạt mang điện nên khác với chất khí thơng thường Plasma chuyển động từ trường chịu tác dụng lực Lorentz Điện tích Điện tích khái niệm mà học sinh tiếp xúc lần nghiên cứu tượng điện Vì hai SGK CB NC đưa vào học phần Tĩnh điện học SGK CB hình thành khái niệm điện tích từ kiến thức học lớp THCS (điện tích có hai loại, điện tích loại đẩy nhau, điện tích khác loại hút tượng nhiễm điện cọ xát) Bằng lập luận đơn giản dễ hiểu, tác g iả SGK CB hình thành khái niệm điện tích:“Điện thuộc tính vật nhiễm điện điện tích số đo độ lớn thuộc tính đó” Sau SGK CB trình bày khái niệm điện tích điểm dạng thơng báo: “Điện tích điểm vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét” Tiếp theo tác giả dùng câu hỏi C (hình 1.2 trang 6) nhằm củng cố tương tác hai vật tích điện qua ví dụ thực tế Ngồi ra, SGK CB cịn cung cấp thơng tin để HS phân biệt khái niệm điện tích âm điện tích dương Vật lý với khái niệm số âm số dương Toán học phần chữ nhỏ (trang 7) giúp học sinh tránh khỏi khỏi nhầm lẫn làm giải tập Điều n ày SGK cải cách giáo dục SGK NC khơng đề cập đến Ví dụ: Cho hai điện tích q = 3.10-9 C, q = -9.10-9 C đặt cố định hai điểm A B Đặt q = q vị trí để q nằm cân bằng? Nếu không xác định độ lớn q lớn q HS dễ nhầm lẫn xác định điểm đặt q nằm phía q hay q SGK NC khơng trình bày khái niệm cụ thể điện tích phần mà nhắc lại ý chính: Hai loại điện tích, tương tác hai loại điện tích, đơn vị điện tích kiến thức HS học lớp THCS (khái niệm điện tích nêu phần c hữ nhỏ trang 10 thuyết electron) Hiện có nhiều nhiều cơng trình nghiên cứu chứng tỏ khả tồn hạt nhỏ hạt sơ cấp biết gọi hạt quác Mặc dù chưa phát hạt quác tồn trạng thái tự d o, có nhiều sở vững để tin chúng tồn mang điện tích nhỏ điện tích nguyên tố Vì lẽ sách này, điện tích electron giới thiệu ng khơng gọi xác điện tích ngun tố Thơng qua hình 1.1 trang 6, tác giả giới thiệu cấu tạo điện nghiệm nhằm giúp HS có thêm thơng tin dụng cụ thí nghiệm Cả hai SGK thơng báo đơn vị điện tích hệ SI Culong (C) mà khơng giải thích thêm, đơn vị dẫn xuất định nghĩa thông qua đơn vị Ampe Câu hỏi tập SGK CB đơn giản có tác dụng khắc sâu kiến thức Trong đó, tập SGK NC trọng rèn kĩ suy luận logic việc đưa vào câu hỏi tập Vật dẫn, vật cách điện, điện mơi Trước trình bày phần vận dụng thuyết electron để giải thích tính dẫn điện, tính cách điện ba tượng nhiễm điện, hai SGK nêu khái niệm vật dẫn điện vật cách điện dạng thông báo cho ví dụ chất dẫn điện chất cách điện thường gặp Điều hợp lý phần thích hợp với việc đọc hiểu Sau tác giả SGK BC dùng câu hỏi C2 C3 trang 12 để kiểm tra hiểu biết HS vật dẫn điện vật cách điện Cả hai sách phân loại chất theo tính dẫn điện môi trường là: chất dẫ n điện, chất cách điện, chất bán dẫn, chất siêu dẫn.Trong chương này, hai SGK đề cập đến chất dẫn điện, chất cách điện, chất siêu dẫn chất bán dẫn tr ình bày mục III 13, mục I 17 chương III SGK CB Ở SGK NC trình bày siêu dẫn chất bán dẫn mục 18, mục 23 chương III Ở phần này, tác giả SGK CB thông báo cho HS phân biệt có tính tương đối, cịn S GK NC khơng đề cập đến Cách trình bày SGK CB hợp lý logíc SGK NC 38 Định luật Cu-lông Định luật Cu-lông thiết lập từ thực nghiệm nên hai SGK CB NC nêu xuất xứ định luật: Giới thiệu nhà bác học Cu-lơng, thí nghiệm với cân xoắn Cu-lông trước nêu nội dung định luật Cu-lơng Hình ảnh hai SGK hình vẽ lại mờ nên dùng ảnh chụp cân xoắn để tăng tính trực quan kênh hình Trong hai SGK CB NC, định luật Cu-lông đưa thông báo thực tế khó thiết kế thí nghiệm để rút định luật SGK CB cố gắng trình bày để học sinh nắm nguyên tắc kết thí nghiệm việc nêu cách tiến hành thí nghiệm phần in chữ nhỏ kèm câu hỏi C2 trang để làm xuất thông tin mối liên hệ độ lớn lực tương tác hai điện tích khoảng cách chúng Nguyên tắc thí nghiệm chia thành hai vế: Vế nghiên cứu thực nghiệm phụ thuộc lực tương tác điện tích điểm vào khoảng cách chúng vế suy diễn lý thuyết phụ thuộc lực tương tác vào tích độ lớn hai điện tích Học sinh tự đọc để thấy trình lập luận để đến kết luận lực điện hai điện tíc h điểm tỷ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích Nội dung định luật phát biểu thành ý bao gồm độ lớn lẫn phương chiều lực tương tác Trước hình thành định luật Cu-lông, tác giả SGK NC đưa khái niệm điện tích điểm; điều kiện áp dụng định luật Khác với sách SGK NC, SGK CB trình bày phần khái niệm điện tích Điều hợp lý khối lượng kiến thức hai ban khác Ở SGK NC, nội dung định luật tách thành hai ý riêng biệt, rõ ràng so với SGK CB Cả hai b ộ sách dùng hình vẽ để mơ tả phương, chiều lực tương tác; qua củng cố cho học sinh kiến thức vectơ lực Hơn nữa, từ hình vẽ giúp cho học sinh thấy phụ thuộc chiều lực Cu -lông vào dấu điện tích Tuy nhiên, điều làm cho học sinh nghĩ đến phương nằm ngang Vì GV cần đưa nhiều tình để HS làm quen với nhiều phương khác lực Cu-lông Cả hai SGK viết biểu thức định luật Cu-lông dạng độ lớn không viết dạng vectơ sách Vật lý đại cương, thông báo đơn vị ý nghĩa vật lý đại lượng có biểu thức định luật nhằm giúp học sinh hiểu nhớ biểu thức dễ dàng Bài tập SGK CB câu hỏi C2 SGK NC giúp HS so sánh, p hân biệt lực hấp dẫn lực Cu-lông; ý nghĩa đặc biệt định luật Cu-lông Tác giả SGK NC SGK CB phân định luật Cu-lông hai trường hợp trình bày lần lượt: Định luật Cu -lông lực tương tác điện tích đặt chân khơng định luật Cu-lơng lực tương tác điện tích đặt điện mơi Lực tương tác điện tích điểm đặt điện mơi trình bày dạng thơng báo với nội dung chính: đặt điện tích điện mơi lực tương tác chúng yếu đi, số điện mơi chất cho ta biết lực bị yếu lần.[3] Sau đó, SGK CB trình bày thêm số điện mơi đặc trưng quan trọng cho tính chất điện chất cách điện dùng câu hỏi C3 trang để nhấn mạnh: khơng có khái niệm số điện mơi mơi trường dẫn điện Trong SGK NC trình bày phần dạng chữ nhỏ; điều hợp lý trình độ HS ban khác chương trình nâng cao yêu cầu HS t ự học cao Bên cạnh đó, hai sách cịn đưa vào phạm vi áp dụng biểu thức định luật Cu-lông điện môi giúp HS hiểu phạm vị áp dụng định luật; làm sở hiểu vận dụng định luật vào việc giải tập lực tương tác điện Tuy nhiên cá c tác giả không giới thiệu lực tương tác hai cầu tích điện Điều gây lúng túng cho học sinh làm tập số sách tham khảo Bảng 1.1 trang SGK NC bảng 1.1 trang SGK CB giới thiệu số điện môi số chất để học sinh tra cứu làm tập đồng thời so sánh tính chất điện số điện mơi Mục “Em có biết” cung cấp cho HS số ứng dụng thiết thực lực tương tác vật tích điện trái dấu Trong SGK CB nêu ứng dụng sơn tĩnh điện phân tích kĩ sách NC Ng ược lại, sách NC phần trình bày rộng tập trung phân tích máy hút bụi Nếu có điều kiện giáo viên học sinh nên tham khảo phần đọc thêm hai sách Các câu hỏi tập phần chủ yếu vận dụng biểu thức định luật Cu -lơng để tính tốn trả lời So với SGK CB, hệ thống câu hỏi tập SGK nâng cao có “độ khó” Điều hồn tồn phù hợp với trình độ học sinh ban kh ác Ví dụ: Ở tập trang SGK NC, HS muốn giải phải biết cách tra ph ụ lục số liệu điện tích prôtôn Thuyết electron Hai SGK CB NC trình bày giống sách cải cách giáo dục thuyết electron thuyết dựa vào có mặt electron chuyển động chúng để giải thích tượng điện tính chất điện vật nhằm giúp học sinh hình dung sở ứng dụng thuyết trước học nội dung Tuy nhiên, SGK CB, khái niệm có thay “sự có mặt” “sự chuyển động” “sự cư trú di chuyển” Tác giả SGK NC nhấn mạnh thêm phạm vi sử dụng thuyết viết SGK vừa đủ để giải thích tính dẫn điện, tính cách điện ba tượng nhiễm điện Điều giúp cho HS không lúng túng đọc thêm sách tham khảo hệ thuyết electron rộng lớn Khi áp dụng vào hệ thống vật chất cụ thể có thêm bổ sung cần thiết, cho đời số hệ quan trọng: thuyết electron tính dẫn điện kim loại, thuyết electron tán sắc ánh sáng, thuyết electron phát xạ… 39 Cơ sở thuyết electron quan niệm cấu tạo hạt vật chất hình thành thuyết động học phân tử Vì hai sách đưa cấu tạo nguyên tử phương diện điện trước nêu nội dung thuyết electron Về cấu tạo nguyên tử, SGK CB nêu dạng thông báo chi tiết; dùng hình 2.1 trang 11 dạng mơ hình hố làm ví dụ cấu tạo nguyên tử cụ thể phần chữ nhỏ làm rõ cho HS cách hiểu trung hoà điện nguyên tử Trong SGK NC trình bày vắn tắt ngun tử gồm có hạt nhân electron dạng mơ hình đơn giản ngun tử liti thơng qua hình 2.1 trang 10 dùng hình 2.2 trang 10 dạng mơ hình hố cấu tạo ion dương ion â m Thuyết electron hai SGK trình bày dạng n hư thơng báo thuyết khơng phải định luật vật lí thơng thường Sau đó, SGK CB yêu cầu HS vận dụng thuyết giải thích tượng nhiễm điện cọ xát học THCS thông qua câu hỏi C1 Đối với SGK NC thơng qua câu hỏi C1 tran g 10 nhằm giúp học sinh biết eleotron nguyên tử tách khỏi nguyên tử , tách prôtôn khỏi nguyên tử, tức tách khỏi hạt nhân vấn đề khó (điều xảy tro ng phản ứng hạt nhân hay phân rã phóng xạ) câu hỏi C2 trang 10 để nhấn mạnh khái niệm vật nhiễm điện Khác với SGK NC, tác giả SGK CB có hình thành thêm khái niệm điện tích nguyên tố Điều quan niệm riêng hai sách Cách trình bày kiến thức phần SGK NC trọng sâu vào chất thuyết electron có "độ sâu" SGK CB Đây điều phù hợp với chương trình ban Hệ thống câu hỏi tập hai SGK xoay quanh trọng tâm thuyết electron Số lượng câu hỏi tập hai sách gần nhau; câu hỏi ba tập SGK CB; câu hỏi hai tập SGK NC.Tuy nhiên so với SGK bản, hệ thống câu hỏi tập SGK nâng cao sâu vào việc vận dụng kiến thức để giải vấn đề Sự nhiễm điện Ở phần “Điện tích, điện trường”, hai sách vận dụng thuyết electron để giải thích tượng nhiễm điện Tính dẫn điện kim loại nguyên nhân gây điện trở giải thích chương dịng điện mơi trường 5.1 Ba cách làm nhiễm điện Bằng cách đưa số thí nghiệm đơn giản tượng nhiễm điện cọ xát cọ xát, cách nhận biết vật nhiễm điện, SGK CB giúp HS hiểu vật bị nhiễm điện Ví dụ: Sau cọ xát thước nhựa vào dạ, thước nhựa hút mẫu xốp (hoặc nước) Cách hình thành kiến thức khái niệm điện tích SGK CB thơng qua ví dụ thực tế thí nghiệm đơn giản nhằm giúp HS dễ hiểu, dễ tiếp cận SGK NC trình bày nhiễm điện cách làm cho vật nhiễm điện thơng qua ví dụ hình ảnh minh hoạ giúp HS dễ hình dung tượng; đồng thời tự tiến hành thí nghiệm Nhiễm điện cọ xát HS biết nên SGK NC nêu ví dụ (hình 1.2 trang 6) (ví dụ đơn giản so với SGK CB) để HS tự làm thí nghiệm Hiện tượng nhiễm điện tiếp xúc hưởng ứng sách trình bày rõ ràng qua ví dụ hình 2.2 2.3 trang 13 SGK NC trình bày kỹ hai tượng nhiễm điệm tiếp xúc hưởng ứng (vì học sinh chưa học THCS) thơng qua ví dụ cụ thể câu hỏi C1 trang để làm rõ đặc điểm nhiễm điện hưởng ứng Điều giúp cho học sinh dễ dàng hiểu học vật dẫn điện môi điện trường Tuy nhiên hai hình 1.3 1.4 hình vẽ để mô tả hai tượng nhiễm điện tiếp xúc hưởn g ứng Nếu khơng có giải thích giáo viên học sinh khó tự quan sát hai hình để rút kiến thức Có lẻ theo tác giả phần GV nên dùng thí nghiệm, từ thí nghiệm hướng dẫn HS tự rút kết luận (có thể dùng câu hỏi C trang 7) tượng nhiễm điện tiếp xúc, hưởng ứng Vì thời tiết khơ, thí nghiệm dễ thực Ngoài cách dựa vào tượng hút vật nhẹ, tác giả SGK NC giới thiệu dùng điện nghiệm để phát điện tích Điều phù hợp với mục tiêu chương trình nâng cao giúp học sinh… rèn luyện vững kỹ thực hành… 5.2 Giải thích ba tƣợng nhiễm điên Vì nhiễm điện cọ xát HS học THCS nên SGK CB giải thích tượng nhiễm điện tiếp xúc hưởng ứng; tượng nhiễm điện cọ xát đề cập đến thông qua câu hỏi C1(trang 12) sau học thuyết electron Sau thông báo khái niệm tượng nhiễm điện tiếp xúc cọ xát, sách dùng câu hỏi C4 C5 để làm rõ nguyên nhân hai cách nhiễm điện Tác giả SGK NC giải thích rõ ràng, chi tiết ba cách nhiễm điện dùng hình vẽ 2.3, 2.4, 2.5 trang 11 dạng mơ hình hố làm ví dụ ngun nhân nhiễm điện cọ xát, tiếp xúc hưởng ứng; sau dùng câu C3 để nhấn mạnh chất nhiễm điện tiếp xúc (electron từ kim loại di chuyển sang cầu) Vì chế tượng nhiễm điện cọ xát phức tạp có nhiều điểm chưa rõ ràng nên trình độ trung học sở SGK NC thừa nhận cách giải thích tượng nhiễm điện cọ xát kết di chuyển electron từ vật qua vật 40 Định luật bảo toàn điện tích Cả hai tác giả SGK đưa định luật bảo tồn điện tích sau định luật Cu -lơng, coi định luật bảo toàn sở phép đo điện tích Định luật bảo tồn điện tích hai sách trình bày thơng báo nên giáo viên cần đưa thêm tình áp dụng cụ thể để học sinh phân tích, áp dụng SGK NC ý với học sinh bảo tồn điện tích nghĩa bảo tồn riê ng điện tích dương điện tích âm (khi vật hệ nhiễm điện nghĩa điện tích sinh mà điện tích âm dương tách đượ c phân bố lại nội hệ vật) Đồng thời khẳng đinh tính đắn định luật, nhấn mạnh chưa có trường hợp chứng tỏ định luật bảo tồn điện tích bị vi phạm nhằm tăng niềm tin học sinh vào định luật SGK CB dùng câu hỏi trang 14 nhằm giúp HS củng cố kiến thức định luật bảo tồn điện tích Điện trường Cả hai sách giáo khoa chọn cách đặt vấn đề: Tại hai điện tích cách xa chân khơng lại tác dụng lực lên nhằm kích thích hứng thú học tập HS Điện trường mơi trường vật chất liên tục Tuy khơng cảm n hận điện trường trực tiếp tay mắt , ta lại có nhiều phương tiện khách quan để phát kiểm chứng tồn điện trường [4] Có hai cách quan niệm vai trò điện trường tương tác hai điện tích Quan niện thứ cho điện trường môi trường truyền tương tác điện hai điện tích Tác giả SGK CB dựa vào qua n niệm để đưa định nghĩa điện trường:“điện trường môi trường truyền tương tác điện”.Vì vậy, trước đưa khái niệm điện trường, SGK CB trình bày rõ ràng mơi trường truyền tương tác điện dùng hình 3.1 trang 15 minh hoạ cho ví dụ mơi trường nhấn mạnh đặc điểm đặc biệt điện trường tồn chân khơng Sau trình bày khái niệm điện trường, sách dùng hình ảnh 3.2 trang 15 mơ tả lực điện điện trường tác dụng lên điện tích khác đặt vị trí Câu hỏi trang 20 nhằm củng cố cho HS khái niệm điện trường Quan niệm thứ hai cho điện trường tác dụng trực tiếp lực điện lên điện tích khác đặt Tác giả SGK NC trình bày khái niệm điện trường dựa vào quan điểm thứ hai này: nơi có lực điện tác dụng nơi có điện trường Vì cách đưa khái niệm điện trường SGK NC dựa vào điều mà HS biết trường hấp dẫn để đưa khái niệm điện trường Cách định nghĩa hai SGK hoàn tồn hợp lý Bởi hai quan niệm khơng mâu thuẩn với mà thống với làm (nếu phân tích ví dụ người múc gàu nước giếng lên thấy rõ điều đó) SGK NC xem tính gây lực điện tác dụng lên điện tích tính chất điện trường Vì vậy, sau trình bày khái ni ệm điện trường, sách giới thiệu tính chất cuả điện trường mục 1b trang 13 Ngồi tính chất trên, điện trường có tính chất khác (ví dụ lượng trình bày 8) Nhưng đầu chương, tác giả đưa nhiều tính chất, tránh rắc rối khơng đáng cho HS Ngồi ra, SGK NC cịn đưa kh niệm điện tích thử; điện tích dùng để phát lực điện công cụ quan trọng ta hình thành khái niệm sau cường độ điện trường…Ở phần ch ữ nhỏ, tác giả ý giới hạn phạm vi nghiên cứu điện trường chương điện trường tĩnh Bởi vì, ngồi điện trường tĩnh cịn có điện trường xốy mà ta khơng xét đến Câu hỏi trang 17 nhằm để nhấn mạnh lực điện dấu hiệu để nhận điện trư ờng Với cách trình bày khái niệm điện trường trên, hai sách nhấn mạn h điện trường ln gắn liền với điện tích điện tích khơng chịu tác dụng tạo mà chịu tác dụng điện trường điện tích khác gây Nghĩa là: Giả sử có hai điện tích q , q tương tác với nhau, khơng gian xung quanh hai điện tích tồn hai điện trường q q Điện trường q tác dụng lên q ngược lại Một điện tích thứ ba nằm vùng không gian chịu tác dụng dụng đồng thời hai điện trường q q Cường độ điện trường, đường sức điện 8.1 Cƣờng độ điện trƣờng Sách giáo khoa cải cách giáo dục hình thành khái niệm cường độ điện trường dựa vào luận bản: Thực nghiệm cho thấy điểm điện trường F phụ thuộc vào q, tỉ số F/q đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào q mà phụ thuộc vào điện trường đó; nên lấy thương số để định nghĩa cường độ điện trường.[10] Cách trình bày trừu t ượng HS THPT Vì SGK CB chọn cách để đưa định nghĩa cường độ điện trường : Trước tiên xây dựng khái niệm cường độ điện trường đại lượng đặc trưng cho mạnh, yếu điện trường điểm Vì cường độ điện trường đặc trưng cho tác dụng lực điện trường, nên lấy cường độ lực điện tác dụng lên điện tích thử q =1C làm số đo cường độ điện trường điểm mà ta xét Mặt khác, cường độ lực điện tỷ lệ thuận với độ lớn q cuả điện tích thử Vì tỷ số F/q độ lớn l ực điện tác dụng lên điện tích thử 1C Vì vậy, ta lấy thương số để định nghĩa cường độ điện trường Sau tác giả trình bày vectơ cường độ điện trường, đơn vị cường độ điện trường dạng thông báo; dùng câu hỏi C1 hình 3.3 trang 17 làm xuất thơng tin phương chiều vectơ cường độ điện trường (mà không cần dựa vào phương chiều lực điện) 41 Cơng thức tính cường độ điện trường điểm suy từ hai công thức học là: 1.3 trang va 3.1 trang 16 Như vậy, biểu thức cường độ điện trường viết dạng độ lớn, dạng vectơ, sau viết cho trường hợp điện tích điểm hệ định luật Cu-lông Để tránh làm HS lúng túng nên sau trình bày cơng thức tính cường độ điện trường điểm, tác giả SGK nhấn mạnh E phụ thuộc vào độ lớn q Cách trình bày giú p học sinh tiếp thu hoàn thiện kiến thức bước, phù hợp với HS ban Ở SGK NC, tác giả lấy thương F làm đại lượng đặc trưng cho điện trường phương diện tác dụng lực gọi cường độ điện q trường nhấn mạnh cường độ điện trường đại lượng véctơ Từ hệ thức 3.1 suy công thức xác định lực điện tác dụng lên điện tích q Hình 3.1 trang 14 giúp học sinh hiểu rõ phụ thuộc chiều phù hợp với HS có khả khái quát tiếp thu kiến thức nhanh Công thức E= F vào E Cách hình thành kiến thức ngắn gọn F công thức định nghĩa cường độ điện trường, cịn cơng thức F = qE biểu diển phụ thuộc vectơ F q vào q vectơ E Tại điểm định điện trường đại lượng vế trái biểu thức không đổi, không phụ thuộc vào độ lớn dấu q Khi q thay đổi F thay đổi, thương số F , tức vectơ E khơng đổi Còn đại lượng F vế trái q cơng thức F = qE thay đổi theo q E Để giúp HS hiểu vấn đề này, SGK NC nêu câu hỏi gợi ý để học sinh suy nghĩ hiểu sâu Cả hai SGK trình bày hai loại đơn vị cường độ điện trường Từ biểu thức định nghĩa E= F ta có đơn vị cường q độ điện trường N/C Nhưng đơn vị thường dùng V/m lại rút từ cơng thức E = U/d (sẽ học sau) Cách đưa đơn vị thứ hai có phần áp đặt HS Nhưng khó khăn việc xếp trình tự kiến thức Tác giả SGK đưa đơn vị thứ hai cường độ điện trường học sinh học công thức E = U/d 8.2 Đƣờng sức điện Với quan niệm đường sức điện cấu trúc thực điện trường, tồn khách quan đường sức điện phổ mà ta chụp ảnh vẽ hình ảnh ghi lại đường có thật đó, SGK CB hình thành khái niệm đường sức điện bắt đầu việc cho học sinh quan sát ảnh chụp đường sức điện hai cầu kim loại hình 3.5 trang 18 Sau đó, xuất phát từ việc phân tích cách hình thành đường sức ảnh thông báo định nghĩa đặc điểm đường sức SGK CB dùng câu hỏi C2 trang19 để nhấn mạnh số đường sức qua diện tích định đặt vng góc với đường sức điểm mà ta xét tỷ lệ với cường độ điện trường điểm Cách hình thành kiến thức từ trực quan đến khái quát giúp HS dễ tiếp thu Tuy nhiên, tác giả không nhấn mạnh đường sức điện mơ hình khiến học sinh dễ nhầm hình ảnh thực điệ n trường Ở lớp HS hoc đường sức từ, HS có số hiểu biết ban đầu dùng cách vẽ đường sức từ để mô tả từ trường; biết cách dựa vào từ phổ để vẽ đường sức từ Vì SGK NC trình bày khái niệm đường sức điện , tính chất đường sức điện, điện phổ vẽ đường sức điện dạng thơng báo; sau dùng câu hỏi C2 để nhấn mạnh khác “đường hạt bột” điện phổ với đường sức SGK CB hình 3.2, 3.3, 3.4 SGK NC trực quan cao giúp HS dễ dàng tiếp thu kiến thức SGK NC dùng ảnh chụp điện phổ hình 3.5, 3.6 giúp hình dung hình ảnh đường sức điện Tuy nhiên, hình ảnh SGK NC khơng liền với kiến thức; hình vẽ đường sức điện trường hình ảnh điện phổ không liền với để HS dễ so sánh, liên hệ Cịn SGK CB lại khơng đưa đầy đủ điện phổ dạng điện trường mà đưa hình ảnh điện phổ hai cầu tích điện trái dấu làm ví dụ Đây hạn chế khách quan diện tích trang sách dàng cho trình bày hìn h ảnh có hạn Cả hai SGK trình bày khái niệm điện trường đều, điện trường điện tích điểm, nguyên lý chồng chất điện trường dạng thông báo SGK CB trình bày cường độ điện trường điện tích điểm, nguyên lý chồng chất điện trường mục 42 cường độ điện trường, SGK NC nêu sau học phần đường sức điện Điều phù hợp quan điểm hình thành khái niệm cường độ điện trường ban khác Khi phát biểu nguyên lý chồng chất điện trường, SGK NC phát biểu cho trường hợp tổng quát, SGK CB phát biểu cho trường hợp đơn giản trường hợp có hai điện trường thành phần Cả hai sách lưu ý cho HS vectơ cường độ điện trườ ng điểm tổng hợp theo quy tắc hình bình hành Theo tơi nên kết hợp hai cách phát biểu để học s inh dễ dàng hiểu vận dụng để giải tập Ở THCS HS biết điện trường trường hợp điện trường bên hai kim loại phẳng song song tích điện trái dấu đường sức điện trường đường thẳng song son g cách Vì trình bày điện trường đều, hai SGK nhận xét điện phổ hai kim loại song song tích điện trái dấu Ở SGK NC giới thiệu cho h ọc sinh điện phổ điện trường hai kim loại phẳng rộng, song song mang tích điện trái dấu có độ lớn Mục em có biết, SGK CB mở rộng kiến thức điện trường gần mặt đất, SGK NC giới thiệu cho HS hai quan điểm xây dựng khái niệm điện trường Các câu hỏi tập phần chủ yếu xoay quanh kiến thức tâm là: Cường độ điện trường So với SGK CB, tập SGK NC đa dạng “khó” Cụ thể SGK CB, tập chủ yếu xác định cường độ điện trường tổng hợp điểm d o hai điện tích gây (bài 12, 13 trang 21); SGK NC tập xác định cường độ điện trường tổng hợp điểm hai điện tích (hoặc ba điện tích) gây (bài 5, 6, trang 18) Công lực điện, hiệu điện 9.1 Công lực điện Khi thành lập cơng thức tính cơng lực điện, SGK CB SGK NC có cách tiếp cân tương tự cơng trọng lực Vì lớp 10 HS học cách tính cơng lực không đổi nên hai SGK chứng minh công thức tính cơng điện trường đề u (A = qEd); sau suy rộng cho trường hợp khác mà khơng chứng minh chặt chẽ điều phức tạp trình độ PT Cách hình thành cơng thức tính cơng lực điện hai SGK khác SGK CB chứng minh điện trường lực điện lực không đổi; tiế p theo thiết lập cơng thức tính cơng hai trường hợp đơn giản tính cơng lực điện tác dụng lên điện tích q>o đoạn đường thẳng đường gấp khúc sau khái qt hố cơng thức tính cơng cho trường hợp điện tích di chuyển the o đường cong (hoặc điện tích âm) AMN = qEd (9.1) d = MN độ dài đại số, với M hình chiếu điểm đầu đường đi, H hình chiếu điểm cuối đường Quy ước dấu : d > M ’ N’ chiều đường sức, : d < M ’ N’ ngược chiều đường sức, : q > q điện tích dương, : q < q điện tích âm Thơng qua câu C1 C2 trang 23 tác giả có mục đích khắc sâu thêm công lực không phụ thuộc vào dạng đường mà phụ thuộc vào điểm đầu điểm cuối Tác giả SGK NC tính cơng lực điện tác dụng lên điện tích q>o chuyển động đoạn đường cong từ M đến N điện trường đều, sau khái qt hố cho trường hợp khác (q