MỤC LỤC MỤC LỤC 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Đối tượng khảo sát thực nghiệm 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Phạm vi thời gian nghiên cứu đề tài NỘI DUNG 2.1 Những nội dung lý luận có liên quan trực tiếp đến đề tài nghiên cứu 2.1.1 Một số vấn đề lý luận dạy học công tác bồi dưỡng học sinh giỏi 2.1.1.1 Thế học sinh giỏi ? 2.1.1.2 Những phẩm chất lực cần có học sinh giỏi mơn Vật lí 2.1.1.3 Dấu hiệu nhận biết học sinh giỏi 2.1.2 Bài tập Vật Lí 2.1.2.1 Khái niệm 2.1.2.2 Phân loại 2.1.2.3 Phương pháp giải tập Vật lý 2.2 Thực trạng vấn đề nghiên cứu 2.2.1 Thực trạng sở vật chất, điều kiện dạy học 2.2.2 Thực trạng đội ngũ giáo viên 2.3 Giải pháp đề tài 2.3.1 Tính giải pháp 2.3.2 Nội dung giải pháp I Lý thuyết tập từ trường dòng điện chân khơng II Lý thuyết tập lực từ 14 III Lý thuyết tập định luật cảm ứng điện từ-Định luật Len-xơ 28 2.4 Kết thực 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 -1- ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lý chọn đề tài Hiền tài nguyên khí quốc gia, vậy, việc đào tạo bồi dưỡng học sinh giỏi (tiền đề cho hiền tài đất nước) nhiệm vụ coi trọng ngành giáo dục Học sinh giỏi học sinh có khả vận dụng linh hoạt, mềm dẻo, sáng tạo kiến thức, kỹ có để giải vấn đề, tình Vì lẽ đó, bồi dưỡng học sinh giỏi ta sử dụng tập thông thường dạy học lớp mà cần có hệ thống tập có độ khó phù hợp với lực em Có giúp em rèn luyện kỹ năng, phát triển tư cách tối đa tố chất em sẵn có Qua q trình dạy học Vật lí trường THPT không chuyên nhận thấy Hệ thống lý thuyết Vật lí tương đối trừu tượng, kiến thức khái niệm lại mang tính logic, có kế thừa phát triển cao thời gian trình độ phổ thơng có hạn nên nhiều kiến thức Vật lí đưa vào chương trình phổ thơng có tính áp đặt, khơng đầy đủ Chính q trình dạy giáo viên khơng có sở để giải quyết, gây lúng túng cho giáo viên gây nhầm lẫn cho học sinh đặc biệt học sinh giỏi em cảm thấy khó khăn phải lĩnh hội kiến thức cách bị động Trong đó, thời gian phân phối để dạy bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT không chuyên lại không nhiều nên việc xác định chuẩn kiến thức, kỹ chương, phần từ lựa chọn hệ thống lí thuyết, tập để củng cố, mở rộng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, rèn thao tác tư cho học sinh với nhiều giáo viên thực khó khăn Xuất phát từ nhu cầu thực trạng chọn đề tài: “tuyển chọn xây dựng hệ thống lí thuyết tập phần từ trường cảm ứng từ nhằm nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT” Với mong muốn giúp học sinh giỏi tự học, tự rèn kỹ giải tập trắc nghiệm tự luận, thơng qua giúp học sinh đánh giá trình độ thân phục vụ kì thi học sinh giỏi Mặt khác, giúp giáo viên phát hiện, bồi dưỡng, rèn luyện tư Vật lí cho học sinh giỏi trường THPT, đáp ứng mục tiêu giáo dục đổi phương pháp dạy học -2- 1.2 Mục đích nghiên cứu Tuyển chọn xây dựng hệ thống lý thuyết tập Vật lí phần Từ trường cảm ứng từ với mục đích giúp cho giáo viên bồi dưỡng kịp thời học sinh giỏi Vật lí lớp 11 Dựa vào tài liệu giúp cho học sinh tự học tự đánh giá trình độ Bên cạnh đó, thực đề tài hội tốt giúp bồi dưỡng thêm kiến thức để tìm hiểu thực hành đổi phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực học sinh 1.3 Đối tượng nghiên cứu Hoạt động bồi dưỡng HSG trường THPT địa bàn Thị xã An Nhơn Hệ thống kiến thức tập nâng cao phần từ trường cảm ứng từ nhằm bồi dưỡng HSG trường THPT 1.4 Đối tượng khảo sát thực nghiệm Đội HSG lớp 11 trường THPT số An Nhơn 1.5 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp điều tra, phương pháp thực nghiệm sư phạm (TNSP), phương pháp thống kê toán học 1.6 Phạm vi thời gian nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu sở lý luận thực tiễn đề tài - Nghiên cứu nội dung kiến thức bồi dưỡng học sinh giỏi bồi dưỡng học sinh giỏi phần Từ trường cảm ứng từ trường THPT không chuyên - Tuyển chọn biên soạn hệ thống lí thuyết tập bồi dưỡng học sinh giỏi phần Từ trường cảm ứng từ trường THPT không chuyên - Thực nghiệm sư phạm đánh giá chất lượng hiệu việc sử dụng hệ thống lí thuyết tập biên soạn - Bắt đầu khảo sát đội HSG lớp 11 trường THPT số An Nhơn năm từ 2014 đến 2018 -3- NỘI DUNG 2.1 Những nội dung lý luận có liên quan trực tiếp đến đề tài nghiên cứu 2.1.1 Một số vấn đề lý luận dạy học công tác bồi dưỡng học sinh giỏi 2.1.1.1 Thế học sinh giỏi ? Theo quan niệm nhiều quốc gia HSG HS có lực lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật lực lãnh đạo lĩnh vực lí thuyết Như học sinh cần có phục vụ hoạt động không theo điều kiện thông thường nhà trường nhằm phát triển đầy đủ lực vừa nêu Có thể nói, tất nước nói chung Việt Nam nói riêng coi trọng vấn đề đào tạo bồi dưỡng học sinh giỏi chiến lược phát triển chương trình nội dung giáo dục 2.1.1.2 Những phẩm chất lực cần có học sinh giỏi mơn Vật lí Những phẩm chất lực cần có học sinh giỏi ? Đặt phạm vi xem xét với học sinh trường Trung học phổ thông không chuyên, theo chúng tôi, phẩm chất lực cần có học sinh giỏi mơn Vật lí phổ thông giai đoạn bao gồm: - Có kiến thức Vật lí vững vàng, sâu sắc, có hệ thống - Có trình độ tư Vật lí phát triển Để có phẩm chất đòi hỏi người học sinh phải có lực suy luận logic, lực kiểm chứng, lực diễn đạt… - Có khả quan sát, nhận thức, nhận xét tượng tự nhiên - Có khả vận dụng linh hoạt, mềm dẻo, sáng tạo kiến thức, kỹ có để giải vấn đề, tình 2.1.1.3 Dấu hiệu nhận biết học sinh giỏi + Khả định hướng: Ý thức nhanh chóng xác đối tượng cần lĩnh hội, mục đích phải đạt đường tối ưu đạt mục đích + Bề rộng: Có khả vận dụng nghiên cứu đối tượng khác + Độ sâu: Nắm vững ngày sâu sắc chất vật, tượng + Tính linh hoạt: Nhạy bén việc vận dụng tri thức cách thức hành động vào tình khác cách sáng tạo + Tính mềm dẻo: Thể hoạt động tư tiến hành theo hướng xuôi ngược chiều -4- + Tính độc lập: Thể chỗ tự phát vấn đề, đề xuất cách giải tự giải vấn đề + Tính khái quát: Khi giải loại vấn đề đưa mơ hình khái quát, sở để vận dụng giải vấn đề tương tự, loại 2.1.2 Bài tập Vật Lí 2.1.2.1 Khái niệm Có thể hiểu tập hình thức luyện tập người học cung cấp số thông tin xác định bao gồm điều kiện yêu cầu đặt đòi hỏi người học phải giải đáp cách vận dụng kiến thức học 2.1.2.2 Phân loại BÀI TẬP VẬT LÝ Theo độ khó BT BT nâng cao Theo phương thức giải hay phương thức cho điều kiện Theo đặc điểm hoạt động nhận thức Theo tính chất BT BT lí BT BT định thuyết, tình tính, BT huống, tái BT thực BT tính nhận hành tốn thức (định lượng) BT sáng Bằng Tính Thực lời tốn nghiệm tạo Theo hình thức lập luận logic Đồ thị Giải Dự đốn thích hiện tượng tượng 2.1.2.3 Phương pháp giải tập Vật lý Phương pháp chung để giải BTVL tóm tắt sơ đồ THU THẬP THÔNG TIN -Đọc, xác định “dữ liệu xuất phát” “cái cần tìm” -Thu thập thông tin liên quan đến nội dung BT XỬ LÍ THƠNG TIN -Tóm tắt đề: lời hình vẽ -Xác lập mối liên hệ “dữ liệu xuất phát” “cái phải tìm” phương pháp suy luận phân tích tổng hợp -5- VẬN DỤNG THƠNG TIN -Tính tốn, suy luận -Kiểm tra, đối chiếu 2.2 Thực trạng vấn đề nghiên cứu Để đảm bảo tính khả thi đề tài nghiên cứu, tức biên soạn tài tiệu bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý phần từ trường cảm ứng từ để góp phần hình thành số phẩm chất lực cho học sinh giỏi Vật lí phù hợp với điều kiện thực tế trường THPT không chuyên địa bàn tỉnh Bình Định Do vấn đề cần thiết phải điều tra, khảo sát đánh giá thực trạng vấn đề 2.2.1 Thực trạng sở vật chất, điều kiện dạy học - Cơ sở vật chất phục vụ dạy học mơn Vật lí trường tương đối đầy đủ - Quỹ thời gian dành cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi trường không nhiều Khối lượng công việc giáo viên nhiều nên thời gian dành cho việc nghiên cứu, tự bồi dưỡng hạn chế - Giáo viên không xác định giới hạn kiến thức cần bồi dưỡng cho học sinh Việc tổ chức chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi phạm vi toàn tỉnh chưa triển khai - Học sinh phần đơng gia đình lao động, kinh tế, quỹ thời gian, điều kiện học tập em khó khăn Đa phần học sinh giỏi, có lực học tập tốt nhập học trường chuyên 2.2.2 Thực trạng đội ngũ giáo viên Qua điều tra thấy điểm mạnh đội ngũ giáo viên Lí trường THPT đủ số lượng; 100% có trình độ chuẩn chuẩn, nhiệt tình giảng dạy Bên cạnh đó, có mặt hạn chế tỷ lệ giáo viên giỏi (GVG), giáo viên có trình độ chuẩn thấp Nhận xét: Qua điều tra thấy kết thi học sinh giỏi trường chưa cao không đồng Số học sinh đạt giải cao (nhất, nhì) chiếm tỷ lệ khiêm tốn Điều nói lên chất lượng học sinh giỏi mơn Vật lí chưa cao, chưa có mũi nhọn -6- 2.3 Giải pháp đề tài 2.3.1 Tính giải pháp Theo tơi biện pháp nâng cao hiệu việc dạy học công tác bồi dưỡng học sinh giỏi lý tuyển chọn xây dựng hệ thống lí thuyết tập bổ trợ phù hợp, vừa sức với em học sinh trường THPT không chuyên Với tài liệu em tự học nghiên cứu trước nhà, sau đến lớp học sinh trao đổi vướng mắc với giáo viên để hoàn thiện kiến thức Như vậy, học sinh lĩnh hội kiến thức cách chủ động, sáng tạo quan trọng hội để em phát triển tư hình thành kĩ giải vấn đề cách độc lập Hơn với cách học giải tốn thời gian cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT không chuyên Ứng với phần lí thuyết có phần tập vận dụng kèm theo (đây dạng tập thường xuất kì thi học sinh giỏi cấp) có trình bày cách giải cụ thể (phần phụ lục) Với hệ thống tập sử dụng để: - Phát học sinh có lực để trở thành học sinh giỏi Đây việc làm có ý nghĩa quan trọng cho cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi nói chung học sinh giỏi mơn Vật lí nói riêng bậc học phổ thông Đánh giá lực thực chất học sinh, phát em điểm mạnh, điểm yếu có tác dụng lớn việc xác định nội dung, mục tiêu cần đạt trình bồi dưỡng Có nhiều cách thức, nhiều phương pháp để giúp giáo viên đánh giá, phát hiện, sử dụng tập Vật lí phương tiện cho kết tốt Các tập giáo viên sử dụng để kiểm tra, đánh giá học sinh cần hướng tới kiểm tra việc biết, hiểu, vận dụng kiến thức bản, lực suy luận logic, khả diễn đạt, lực sáng tạo, linh hoạt học sinh - Sử dụng tập để hình thành số phẩm chất lực cho học sinh giỏi Trong phát triển tư vật lí yêu cầu bản, quan trọng trình bồi dưỡng học sinh giỏi Để đạt u cầu q trình dạy học đòi hỏi người giáo viên ln phải ý tìm cách để rèn trí thơng minh cho học sinh Khi rèn luyện khả suy luận logic, lực lập luận, diễn đạt góp phần rèn trí thơng minh cho học sinh Bài tập vật lí giữ vai trò quan trọng việc phát triển kĩ việc nắm vững lí thuyết chìa khố giải vấn đề Do bồi dưỡng học sinh giỏi -7- nên để học sinh nghiên cứu lí thuyết kĩ sau giải tập Việc giải tập giúp em nhìn rõ mức độ lĩnh hội kiến thức Tuy nhiên, khơng phải tập “hay” ln có tác dụng tích cực Vấn đề phụ thuộc chủ yếu người sử dụng nó, phải biết trao đối tượng, phải biết cách khai thác triệt để khía cạnh có tốn khơng giải thay cho học sinh, phải để học sinh tự tìm cách giải, lúc tập vật lí thật có ý nghĩa việc bồi dưỡng học sinh giỏi Không phải dạy học để giải toán mà dạy học giải toán 2.3.2 Nội dung giải pháp I Lý thuyết tập từ trường dòng điện chân khơng Lý thuyết từ trường dòng điện chân khơng 1.1 Định luật Bi-ơ-Xa-va a Phần tử dòng điện Thực nghiệm cho thấy, từ trường dòng điện dây dẫn có hình dạng khác khác Vì vậy, ta lập cơng thức tính cảm ứng từ từ trường phần tử dòng điện gây điểm khơng gian Phần tử dòng điện đoạn dây dẫn nhỏ (tiết diện ngang chiều dài l nhỏ so với khoảng cách từ đến điểm khảo sát) mang dòng điện (cường độ I) Mỗi phần tử dòng điện đặc trưng I l l  Độ lớn l Cùng hướng với dòng điện I b Định luật Bi-ô-Xa-va Xét điểm M cách phần tử dòng điện I l khoảng r, kí hiệu r vectơ có độ dài r, chiều B hướng từ phần tử dòng điện đến điểm M r Theo định luật Bi-ô-Xa-va, vectơ cảm ứng từ B phần tử dòng điện I l gây M vectơ có: - Gốc M; - Độ lớn B  107 I l sin r2 (1) (   (l , r ) ) -8-  I l Hình M - Phương  mp (P) chứa phần tử dòng điện I l M; - Chiều xác định theo qui tắc nắm tay phải: nắm tay phải cho ngón tay chiều quay từ I l đến r ngón chiều B 1.2 Nguyên lý chồng chất từ trường Vectơ cảm ứng từ B M dòng điện gây tổng vectơ cảm ứng từ tất phần tử dòng điện dòng điện gây M: B   B (2) 1.3 Áp dụng định luật Bi-ơ-Xa-va ngun lí chồng chất từ trường để xác định cảm ứng từ số dòng điện a) Dòng điện tròn Xét dòng điện I chạy dây dẫn mảnh có dạng đường tròn bán kính R Ta xác định cảm ứng từ dòng điện sinh M nằm trục đường tròn cách tâm O đoạn h (Hình 2) Mỗi phần tử dòng điện tròn gây M vectơ cảm ứng từ  B có độ lớn: B  0 I l ( sin  1, l  r Xét hai phần tử dòng điện I l1 I l2 , có độ lớn, đối 4 r xứng qua tâm O (Hình 2); Các vectơ B1  B2 có độ lớn đối xứng qua OM, vectơ tổng hợp có phương OM Suy vectơ cảm ứng từ tổng hợp dòng điện tròn gây M có phương OM Hay có thành phần  B n B phương OM có đóng góp vào vectơ cảm ứng từ B dòng điện  l1  B1  r R O  h M r  B2 Hình  l2 Như vậy, ta có: B   Bn (3) ( L) -9-  Bn Với Bn  B cos  (  góc OM  B1 ) A D 1 Do đó: I cos  B  10 r2 7 Nhưng  l 2 M ( L)  l = chu vi B C Hình ( L) dòng điện tròn =  R, cos   R ; r  R  h2 r Vì vậy: B  2 107 I R2 ( R  h )3/2 1 (4) R O Nếu cần tìm cảm ứng từ tâm dòng điện tròn thay h=0 vào cơng thức (4) ta có: B  2 107 I R (5) M  B I b) Dòng điện thẳng Cảm ứng từ đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I gây 2 điểm M cách đoạn dây khoảng R ( H 1.4) tính theo cơng Hình thức: B 107 I (cos1  cos2 ) R (6) Nếu dây dẫn dài (xem dây dẫn thẳng dài vơ hạn) 1  ;    , từ suy ra: B  2.107 I (7) R c) Ống dây dẫn thẳng (xơlênơit) mang dòng điện Xét ống dây thẳng gồm vòng dây quấn xít khung hình trụ tròn, thường gọi xơlênơit Trên Hình thiết diện xơlênơit ABCD, x’x trục ống Cảm ứng từ dòng điện I chạy qua ống gây M nằm trục x'x ống có biểu thức: B  2.107 I.n.(cos2 cos1) (8) n= N l (n: số vòng dây quấn đơn vị độ dài ống, N: số vòng dây quấn ống dây có chiều dài l) - 10 - Gọi R1 = RABCD = 3aR0 R2 = RAED = (a + a )R0 ; R = RAD = aR0 Mạch điện vẽ lại: I U AD R I1  I2  B (1) 1  U AD R1 C 1 a (2) 2  U AD A (3) a (4) E R2 I  I1  I a 1 Thay (1), (2), (3) vào (4) => U AD  R1  D 2 2 R2 1   R R1 R2  0,1806V Thay UAD = 0,1806V vào (1), (2)và (3) ta có I = 0,3612A; I1 = 1,5463A; I2 = 1,1851A Bài (Trích đề thi HSG cấp tỉnh Bình định lớp 12 năm 2006-2007) Một vòng dây bán kính R có dây dẫn nối AB đặt dọc theo đường A kính Mắc tụ điện C1 C2 vào nửa vòng tròn bên trái bên phải Vòng đặt vào từ trường tăng tuyến tính theo thời C1 C2 B B gian với cảm ứng từ B(t)=Bot/T thẳng góc với mặt phẳng Ở thời điểm người ta bỏ dây nối sau ngừng thay B đổi từ trường Tìm điện tích sau xác lập tụ Hướng dẫn giải: Khi có dây nối AB hình vẽ bên, suất điện động cảm ứng suất ¼ vòng dây biểu diễn hình vẽ A E1=E2=E3=E4= SBo E4 E1 4T Gọi hiệu điện hai đầu tụ U1, U2 C1 - B + E2 - 31 - + C2 E3 B Ta có: UAB=E1-U1+E2=-E4+U2-E3=0 (vì cân cân điện I=0)  U1=U2= SBo SB SB  Q1=C1 o Q2=C2 o (1) 2T 2T 2T A Khi bỏ dây nối AB sau ngừng thay đổi từ trường Theo định luật bảo tồn điện tích, ta có: -Q1+Q2=Q1’+Q2’ (2) Và: UAB= C1 - Q1 Q2 = (3) C1 C2 + C2 - + B Từ (1), (2) (3)  Q1’=C1 SBo Q2’=C2 SBo 2T 2T Bài tập suất điện động cảm ứng đoạn dây dẫn chuyển động Bài 1: Hai ray đặt nằm ngang có điện trở khơng đáng kể, đầu nối vào điện trở R Đoạn dây dẫn MN chiều dài khối lượng m đặt vng góc với hai ray Hệ thống đặt từ trường đều, cảm ứng từ vng góc với hai có độ lớn B có chiều hình vẽ Dưới tác dụng lực F hình vẽ làm cho chuyển động sang bên trái với vận tốc v vng góc với Bỏ qua lực ma sát với đường ray a) Xác định tính chất chuyển động b) Xác định cường độ dòng điện mạch   Hướng dẫn giải: a) M F  Ft B I Các lực tác dụng vào MN: R N  - Trọng lực P thẳng đứng hướng xuống  - Lực đàn hồi N ray vng góc với ray   - Lực từ Ft vng góc với MN với B có chiều hình vẽ  Lúc đầu tác dụng lực F chuyển động có gia tốc, vận tốc tăng lực tác dụng lên MN tăng Dòng điện cảm ứng có chiều từ M sang N,  chiều lực từ ngược chiều với chiều lực F tác dụng lên MN Do hai ray đủ dài nên cuối lực từ cân với ngoại lực Từ lúc MN chuyển động b) Dòng điện cảm ứng có chiều từ M đến N có độ lớn tính theo cơng thức: I  c R với  c    Blv t - 32 - Do đó: I  Blv R Bài 2: Đầu hai kim loại thẳng, song song cáhc khoảng L đặt dựng đứng nối với hai cực tụ điện hình vẽ Hiệu điện đánh thủng tụ điện UB Một từ trường có cường độ B C vng góc với mặt phẳng hai Một kim loại khác AB khối  B M lượng m trượt từ đỉnh hai xuống với vận tốc v Hãy tìm N  v0 thời gian trượt AB tụ điên bị đánh thủng? Giả thiết kim loại đủ dài phần mạch điện trở cảm ứng điện bỏ qua Hướng dẫn giải: Vì bỏ qua điên trở cảm ứng điện nên điều kiện tụ bị đánh thủng suất điện động cảm ứng hiệu điện đánh thủng Gọi hiệu điện hai đầu tụ UC suất điện động cảm ứng tạo AB trượt theo hai kim loại đặt từ trường Ta có: UC = BvL (1) Phương trình chuyển động AB là: ma = mg – BLI (2) I dòng điện nạp vào tụ: I  Thay (3) vào (2) ta có: a  UC Q v C  CBL  CBLa t t t (3) mg (4) m  CB2 L2 Từ (4) ta có gia tốc AB trượt không đổi, vận tốc là: v  v0  at  v0  mg t (5) m  CL2 B2 Khi UB = UC tụ bị đánh thủng, vận tốc v là: v  UB (6), thay (6) vào BL (5) ta có: Thời gian kim loại trượt tụ bị đánh thủng là:  UB   v0   m  CB2 L2   BL  t mg N E, r +  F Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ, nguồn E = 1,5V, r = 0,1Ω, MN = l = 1m, RMN = 2,9 Ω, B vng góc với khung dây, hướng từ xuống, B = 0,1T Điện trở ampe kế hai ray không đáng kể - 33 - A M B EC a) Tìm số ampe kế lực điện từ đặt lên MN MN giữ đứng yên b) Tìm số ampe kế lực điên từ đặt vào MN cho MN chuyển động sang phải với vận tốc v = 3m/s c) Muốn ampe kế MN phải chuyển động theo hướng với vận tốc ? Hướng dẫn giải: N a) Số ampe kế lực điện từ trường hợp E, r MN giữ đứng yên: Số ampe kế cường độ dòng điện qua MN: I  F +  B E 1,5  0,5( A) R  r 2,9  0,1 EC M Lực điện từ tác dụng lên MN: F = I.l.B.sin900 = 0,05(N) b) Số ampe kế lực trường hợp MN chuyển N E, r động với vận tốc v = 3m/s + Suất điện động cảm ứng MN: EC = B.l.v.sin90 = 0,3(V) Cực EC vẽ hình Cường độ dòng điện qua MN: I   F  B E  EC 1,5  0,3   0,6( A) Rr 2,9  0,1 EC M Lực điện từ tác dụng lên MN: F = B.I.l.sin900 = 0,06(N) c) Chuyển động MN: Để ampe kế 0, MN phải xuất suất điện động cảm ứng EC xung E có độ lớn EC = E N E, r  v Trên hình vẽ, theo quy tắc bàn tay phải, ta xác định được: MN phải chuyển động sang trái Ta có: EC = E → B.l.v.sin900 = E Suy ra: v   B EC M E  15(m / s) Bl Bài Một kim loại MN, chiều dài MN=l, điện trở R, khối lượng m=100g, đặt vng góc với hai ray song song nằm ngang nối với nguồn điện có suất điện động E Hệ thống đặt từ trường có cảm ứng từ B hướng thẳng đứng xuống độ lớn B Hệ số ma sát MN ray µ Bỏ qua điện trở ray, điện trở - 34 - chỗ tiếp xúc Mô tả chuyển động MN Giải thích MN chuyển động sang trái với gia tốc biến đổi sau lại chuyển động với vận tốc khơng đổi Tính vận tốc Hướng dẫn giải: Khi nối với nguồn, mạch có dòng điện I: I  E Rr Vì điện trở ray dây dẫn không đáng kể nên cường độ dòng điện I khơng phụ thuộc vào vị trí MN Dòng điện I nằm từ trường B nên chịu tác dụng lực từ F Lực có phương vng góc với mặt phẳng chứa MN B , có chiều xác định theo qui tắc bàn tay trái: F  BIl  B E l Rr Lực F làm MN chuyển động sang trái Thanh MN chuyển động cắt vng góc đường cảm ứng từ, nên hai đầu có suất điện động cảm ứng eC: eC  Bvl ( sin(v, B) 1) Áp dụng quy tắc bàn tay phải, ta xác định chiều dòng điện cảm ứng I C mạch hướng từ NM Khi MN chịu thêm tác dụng của: - Lực F ngược chiều với F (theo quy tắc bàn tay trái) có độ lớn: F  BICl  B eC B2l 2v (F' tăng theo v) l Rr Rr - Lực ma sát Fms phương ngược chiều với F , có độ lớn: Fms   mg Áp dụng định luật II Niutơn: F-F'-Fms=ma  Bl E B2l 2v   mg  ma Rr Rr a Bl(E  Blv)  g (*); m(R  r) (*) cho thấy v tăng a giảm Gia tốc a triệt tiêu khi:  vmax  Bl (E  Blvmax )  g m(R  r) EBl   mg ( R  r ) B2l - 35 - Bài 5: Một dây dẫn cứng có điện trở không đáng kể, uốn thành khung ABCD nằm mặt phẳng nằm ngang, có AB CD song song với nhau, cách khoảng l=0,5m, đặt từ trường có cảm ứng từ B=0,5T hướng vng góc với mặt phẳng khung hình Một dẫn MN có điện  B B M A  v C D N Hình trở R=0,5 trượt khơng ma sát dọc theo hai cạnh AB CD a) Hãy tính cơng suất học cần thiết để kéo MN trượt với vận tốc v=2m/s dọc theo AB CD So sánh công suất với công suất tỏa nhiệt MN nhận xét b) Thanh trượt ngừng tác dụng lực Sau trượt thêm đoạn đường khối lượng m=5gam? Hướng dẫn giải: a) Khi MN chuyển động dòng điện cảm ứng xuất theo chiều MN Cường độ dòng điện cảm ứng bằng: I  E Bvl  R R Khi lực từ tác dụng lên MN hướng ngược chiều với vận tốc v có độ lớn: Ft  BIl  B2l 2v R Do chuyển động nên lực kéo tác dụng lên phải cân với lực từ Vì cơng suất học (cơng lực kéo) xác định: P  Fv  Fv t  B2l 2v2 R Thay giá trị cho nhận được: P  0,5W Công suất tỏa nhiệt MN: Pn  I R  B2l 2v2 R Công suất công suất học để kéo Như tồn cơng học sinh chuyển hoàn toàn thành nhiệt (thanh chuyển động nên động không tăng), điều phù hợp với định luật bảo tồn lượng b) Sau ngừng tác dụng lực, chịu tác dụng lực từ Độ lớn trung bình lực là: F  Ft B2l 2v  2R - 36 - Giả sử sau trượt thêm đoạn đường S cơng lực từ là: A  FS  B2l 2v S 2R Động trước ngừng tác dụng lực là: Wđ  mv2 Theo định luật bảo tồn lượng đến dừng lại tồn động B2l 2v chuyển thành công lực từ (lực cản) nên: mv2  S 2R Từ suy ra: S  mvR  0,08(m)  8cm B2l Bài 6: (Trích đề thi HSG cấp tỉnh Bình định lớp 11 năm 2011-2012) Trong mặt phẳng nghiêng α=60 so với mặt phẳng nằm ngang, có hai kim loại cố định, song song dọc theo đường dốc chính, cách khoảng d=20cm, nối với điện trở R=2 (Hình vẽ) Một dây dẫn AB có điện r=1, có khối lượng m=10g; đặt vng góc với hai kim loại; trượt khơng ma sát α hai Hệ thống đặt từ trường có cảm ứng từ B=2,5T B thẳng đứng hướng lên Điện trở không đáng kể Người ta thả cho MN trượt không vận tốc ban đầu a) Mô tả tượng giải thích vận tốc v MN tăng tới giá trị cực đại vmax Tính vận tốc vmax (giả thiết hai song song có chiều dài đủ lớn) b) Thay điện trở tụ điện có điện dung C=10mF Chứng minh lực từ tác dụng lên AB lệ với gia tốc a Tính gia tốc Lấy gia tốc trọng trường g=10m/s2   BB Hướng dẫn giải: a) Khi MN trượt xuống tác dụng  trọng lực P từ thơng qua diện tích MRN biến thiên, làm M M Ft Pt xuất suất điện động cảm MN  P α - 37 -  F N N R R    Bvl.cos , với v vận tốc trượt MN; theo định luật Lenxơ, dòng cảm t ứng sinh có chiều từ N đến M (để có từ trường ngược chiều với B , hình vẽ) Trong mặt phẳng nghiêng góc α, lực tác dụng lên là: + Thành phần Pt trọng lực P , Pt = mgsinα + Thành phần F t lực từ F có độ lớn Ft = BIlcosα (tác dụng lên đoạn dây dẫn MN có dòng điện I chạy qua từ trường B ) Hai lực F t Pt ngược chiều Lúc đầu, vận tốc trượt nhỏ, nên dòng điện I   Rr  Bvlcos có chiều Rr chạy qua MN theo chiều từ N đến M ( theo quy tắc bàn tay phải) lực từ Ft  BIl.cos  B2l 2v.cos2 nhỏ, độ lớn Ft < Pt; Rr hợp lực Pt + F t làm chuyển động có gia tốc vận tốc v tăng Khi v đạt giá trị vmax Ft = Pt, chuyển động đều, đó: B2l 2vmax cos2 (R  r)mg sin 12 = (m/s)  mg sin  vmax  Rr B2l 2.cos2 b) Thay R tụ điện C dòng điện cảm ứng (suất điện động cảm ứng) nạp điện cho tụ Kí hiệu q điện tích tức thời tụ điện, ta có: q = εC cường độ dòng điện qua mạch I= dq dt Lực cản lên theo phương chuyển động (lực từ): Ft  BIl.cos  Bl mà dq dv cos  B2l 2C cos dt dt dv  a gia tốc thanh, nên lực cản lên là: Ft = B2l2Ca.cosα tỷ lệ với a dt Để tính a ta viết phương trình chuyển động thanh: Pt – Ft = ma → mgsinα – B2l2Ca.cosα = ma a  g sin  B2l 2C.cos 1 m = 40 m/s2  7,698m/s2 Ta thấy gia tốc a nhỏ gia tốc trượt MN khơng có từ trường phụ thuộc vào khối lượng m - 38 - Bài 7: Một vòng dây dẫn đường kính d đặt từ trường có cảm ứng từ B song song với trục vòng dây Hai kim loại mảnh đầu gắn với trục qua tâm O vòng dây vng góc với mặt phẳng vòng dây; hai tiếp xúc điện với vòng dây tiếp xúc điện với O 1) Ban đầu hai sát vào nhau, sau nột đứng yên quay quanh O với vận tốc góc ω Tính cường độ dòng điện qua hai qua vòng dây sau thời gian t Cho biết điện trở đơn vị dài kim loại vòng dây dẫn r 2) Bây cho hai quay với vận tốc ω1 ω2 (ω1 < ω2) Tìm hiệu điện hai đầu Xét hai trường hợp: a Hai quay chiều b Hai quay ngược chiều Hướng dẫn giải: Suất điện động xuất kim loại quay mặt phẳng vng góc với từ trường theo cơng thức (chỉ tính độ lớn): c   S B t t với ΔS diện tích mà quét thời gian Δt Trong khoảng thời Δt quay góc Δφ = ω.Δt quét diện tích: l l 2t S    2 A C D I S Bl  Từ đó: c  B  t 2 O I1 ● (ω) 1) Giả sử OA đứng yên, OB quay với vận B I2 tốc góc ω Suất điện động cảm ứng xuất OB (và đoạn mạch BOA) bằng: BR2 Bd 2 (OB = R = d/2) c   Hai đoạn mạch BCA (BCA = l1) BDA (BDA = l2; l1 + l2 = 2πR) mắc song song với (hình vẽ), có dòng điện I1, I2 chạy qua hai thanh, áp dụng định luật Ôm ta có: U AB  I1 l1r   I2 l2r  ;U AB  c – I 2Rr; I  I1  I , với l1  Rt; l2  2 R – l1  2 R – Rt; R  d / - 39 - Từ tìm được: I= I  Bd  t ; I1  1  t  2 4(2  t  )r 2 2 t  I  I ; I2  2  2) Ở xuất suất điện động cảm ứng: B1R2 B2 R2 c1  ; c2  2 2 a Hai nguồn điện tương đương εc1 εc2 mắc xung đối, nguồn có suất điện động (vì ω1 > ω2): b  c1  c2  BR2 Bd      2 1 2  Lập luận tương tự câu ta có: I  B0d t  t ; I1  1   I ; I2  I 2  t   2    0t  r 2   2  rd   rd   ; U2   c  I    2  2 Với ω0 = ω1 – ω2 Hiệu điện đầu là: U1   c1  I  b Kết tương tự câu a, với ωo = ω1 + ω2 Bài 8: (Trích đề thi HSG cấp tỉnh Bình định lớp 12 năm 2017-2018) Trong hình bên: mn xy hai kim loại đặt song song với nhau, chiều dài lớn (bỏ qua điện trở) Trong khoảng hai có từ trường B = 0,8 T vng góc với mặt phẳng hình vẽ hướng vào Thanh kim loại nhẹ ab có chiều dài L= 0,2 m, điện trở R0 = 0,1  luôn tiếp xúc với hai kim loại chuyển động khơng ma sát mặt phẳng hình vẽ Hai điện trở có giá trị R1 = R2 = 3,9  a) Khi ab chuyển động sang bên phải với vận tốc v = 2m/s lực từ tác dụng lên có chiều nào, độ lớn bao nhiêu? b) Nếu lúc chuyển động ab dừng lại lúc lực từ tác dụng vào ab có chiều nào, độ lớn bao nhiêu? Hướng dẫn giải: a) Khi ab chuyển động xuất suất điện động cảm ứng thanh: EC  B.L.v  0,32 V Áp dụng quy tắc bàn tay phải để xác định chiều dòng điện chạy từ b đến a Theo định luật Ơm cho tồn mạch, dòng điện chạy mạch là: EC  0,08  A I Ro  R1 Áp dụng quy tắc bàn tay trái để xác định lực từ tác dụng lên ab, ta thấy lực từ tác dụng lên ab nằm mặt phẳng hình vẽ hướng sang trái có độ lớn: BEC L B2 L2v F  BIL    0,0128( N ) Ro  R1 Ro  R1 c) Trong lúc chuyển động xuất dòng điện cảm ứng, tụ tích điện - 40 - BLv R1 = 0,312 V R  R1 Khi dừng lại đột ngột lúc dòng điện cảm ứng biến tụ phóng điện, trở thành nguồn điện UC 16  (A) Dòng điện qua R2 có cường độ: I'  R R1 205 R2  R  R1 đến hiệu điện UC: UC  I.R1  R1 78 I'  (A) R  R1 1025 Áp dụng quy tắc bàn tay trái để xác định lực từ tác dụng lên ab, F’ nằm mặt phẳng Cường độ dòng điện qua ab: Iab'  hình vẽ có chiều hướng sang phải có độ lớn: F’ = B I ab ' L = 0,012N Bài tập tượng tự cảm C Bài 1: Một pin có suất điện động khơng đổi E mắc nối tiếp với ống dây có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C thơng qua khố K Ban đầu khố K mở, tụ khơng tích điện Xác định giá trị cực dòng điện K L E mạch sau đóng khố K Bỏ qua điện trở mạch Hướng dẫn giải: Khi đóng khố K, nguồn tích điện cho tụ cách phóng dòng điện Ban đầu, tụ chưa có điện tích q=0 nên tốc độ tăng điện tích lớn nhất, cường độ đòng điện lớn Khi cuộn dây có lượng từ trường lớn Khi tụ điện có điện tích tăng dần tốc độ tăng điện tích giảm dần, cường độ dòng điện giảm dần Khi tụ tích đầy điện, tụ điện có lượng điện trường lớn Khi cường độ dòng điện khơng lượng từ trường Vì mạch khơng có điện trở, nên: |Wtừ|max=|Wtừ|max   qmax Li  Hay:   (1) max 2 C  Mà qmax=CE (2) Từ (1) (2) suy imax= E C L 2.4 Kết thực Việc tuyển chọn xây dựng hệ thống lý thuyết tập bồi dưỡng học sinh giỏi phần Từ trường cảm ứng từ trình bồi dưỡng học sinh giỏi mang lại hiệu cao, - 41 - học sinh thu nhận kiến thức chắn, bền vững, sâu sắc Học sinh không hiểu vận dụng kiến thức phần từ trường mà giúp em vận dụng linh hoạt kiến thức phương pháp học phần khác chương trình vật lý phổ thơng Đối với giáo viên dạy, việc thực đề tài giúp có hệ thống lí thuyết tập tương đối phong phú, có hệ thống, đảm bảo chất lượng, đáp ứng nhu cầu sử dụng tập việc bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý 2.4.1 Kết thi HSG cấp Tỉnh Nhóm Lí trường THPT số An Nhơn (trong tơi tham gia bồi dưỡng theo chuyên đề này) thu kết năm sau: Năm học Lớp Số lượng giải 2014-2015 11A1, 11A2 2KK 2015-2016 11A1,12A1 2KK 2016-2017 11A3 1KK 2017-2018 11A7 1KK - 42 - Ghi KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Qua trình tìm hiểu thực đề tài: “Tuyển chọn xây dựng hệ thống lý thuyết tập bồi dưỡng học sinh giỏi phần Từ trường cảm ứng từ trường THPT không chuyên”, hồn thành cơng việc sau: Tổng hợp sở lý luận thực tiễn đề tài bao gồm: Các vấn đề lý luận dạy học công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Điều tra thực trạng điều kiện, kết bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT không chuyên tỉnh Bình Định Tuyển chọn xây dựng hệ thống lí thuyết phần Từ trường cảm ứng từ; hệ thống tập phần Từ trường cảm ứng từ gồm tập có đáp án trình bày cách giải cụ thể Sử dụng hệ thống lí thuyết tập trình bồi dưỡng học sinh giỏi trường THPT số An Nhơn qua năm 2010 đến 2017 Đề tài kết nghiên cứu bước đầu Mặc dù thân cố gắng, điều kiện, thời gian nghiên cứu có hạn nên chắn đề tài nhiều thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy, cô giáo bạn đồng nghiệp để đề tài tiếp tục hoàn chỉnh Kiến nghị Phát bồi dưỡng học sinh giỏi nhiệm vụ quan trọng trường THPT Để giúp trường THPT khơng chun hồn thành tốt nhiệm vụ này, chúng tơi có số ý kiến đề xuất sau: Đối với cấp ủy Đảng, quyền cấp: Tăng cường quan tâm, ủng hộ mà trước hết tập trung vào nội dung sau đây: + Đầu tư ngân sách để giúp trường có đủ điều kiện sở vật chất, phương tiện dạy học + Có chế động viên khuyến khích giáo viên học sinh Với ngành Giáo dục - Đào tạo: + Nhà trường cần có đánh giá lực, trình độ giáo viên từ có phân công công tác hợp lý, tạo điều kiện quỹ thời gian, điều kiện sở vật chất, phương tiện dạy học cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi + Nhà trường tổ mơn có kế hoạch hoàn thành sớm cho học sinh giỏi kiến thức phổ thông tạo điều kiện thuận lợi cho em tiếp thu kiến thức mở rộng so với chương trình phổ thơng - 43 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Thanh Khiết-Tô Giang Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí trung học phổ thơng-Điện học NXB Giáo dục 2009 Bùi Quang Hân (Chủ biên) Giải tốn vật lí 11-Tập một-Điện điện từ NXB Giáo dục 2009 Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên) Vật lí 11 NXB Giáo dục 2007 Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Phúc Thuần, Nguyễn Ngọc Hưng, Vũ Thanh Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn Trần Trác (2007), Vật lí 11 nâng cao, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Kỳ (1996), Mơ hình DH tích cực lấy người học làm trung tâm, Trường cán Quản lý Giáo dục, Hà Nội Võ Quang Phúc (1997), Một số vấn đề cấp bách lý luận DH, Tài liệu lưu hành nội bộ, Viện nghiên cứu Giáo dục, Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Ngọc Quang, Đỗ Thị Trang (1979), Phát huy tính tích cực học tập HS nào, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội - 44 - Xác nhận nhà trường: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… An Nhơn, ngày …….tháng…… năm 2018 - 45 - ... cứu nội dung kiến thức bồi dưỡng học sinh giỏi bồi dưỡng học sinh giỏi phần Từ trường cảm ứng từ trường THPT không chuyên - Tuyển chọn biên soạn hệ thống lí thuyết tập bồi dưỡng học sinh giỏi... bồi dưỡng học sinh giỏi nói chung học sinh giỏi mơn Vật lí nói riêng bậc học phổ thông Đánh giá lực thực chất học sinh, phát em điểm mạnh, điểm yếu có tác dụng lớn việc xác định nội dung, mục tiêu... đến 2018 -3- NỘI DUNG 2.1 Những nội dung lý luận có liên quan trực tiếp đến đề tài nghiên cứu 2.1.1 Một số vấn đề lý luận dạy học công tác bồi dưỡng học sinh giỏi 2.1.1.1 Thế học sinh giỏi ? Theo