Thiết kế và sử dụng mô hình vật lí trong dạy học chương Điện từ học lớp 9

MỤC LỤC I. ĐẶT VẤN ĐỀ: - Năm học 2014 -2015 là năm học: Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu CNH-HĐH trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng XHCN và hội nhập quốc tế, theo nghị quyết hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW), là năm học tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh, tăng cường kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức, kỹ năng vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. Đa dạng hóa các hình thức học tập, chú trọng các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, nghiên cứu khoa học của học sinh. - Phương pháp dạy học ở trường THCS nói chung và vật lí nói riêng phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc trưng môn học, đặc điểm đối tượng học sinh, điều kiện từng lớp học, bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tự học, khả năng hợp tác, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú và trách nhiệm học tập cho học sinh. - Trong thực tế giảng dạy phân môn “Điện từ học” của vật lí 9 ở trường nhiều năm qua, tôi nhận thấy còn gặp một số khó khăn như sau: + Học sinh rất khó hiểu được các quy tắc xác định: Lực điện từ, chiều đường sức từ, + Đồ dùng thí nghiệm trong nhà trường không đủ để thí nghiệm cho học sinh thấy được hết các trường hợp cụ thể, hoặc đồ dùng thiết bị có nhưng chất lượng rất kém, khi tiến hành thí nghiệm kết quả thu được lại mâu thuẫn với lý thuyết đã học. + Khi sử dụng thí nghiệm ảo học sinh cũng dễ nhìn, dễ hình dung nhưng chưa thực tiễn và rất khó áp dụng kiến thức trong thực tế. + Kết quả khảo sát sau khi học sinh học xong Chương II. Điện từ học ở năm học 2013-2014 đạt được rất thấp, cụ thể: Khối Tổng số học sinh GIỎI KHÁ TB YẾU SL % SL % SL % SL % 9 54 6 11.1% 15 27.8% 20 37.0% 13 24.1% - Chính vì những khó khăn vừa nêu trên, tôi đã tìm ra được giải pháp để khắc phục thông qua nội dụng chuyên đề: “Thiết kế và sử dụng mô hình vật lí trong dạy học chương Điện từ học lớp 9.” II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: - Trong quá trình dạy học chương Điện từ học- Vật lí 9, để giúp các em học sinh tích cực vận động trong quá trình học tập, từ đó các em có thể hiểu, khắc sâu kiến thức và vận dụng được kiến thức đó vào thực tế,thì giáo viên phải áp dụng nhiều phương pháp dạy học nói chung như: Phương pháp dùng thí ngiệm, thí nghiệm ảo, thảo luận nhóm, ứng dụng công nghệ thông tin, - Với chuyên đề này, tôi chỉ nghiên cứu phương pháp: Thiết kế và sử dụng mô hình vật lí trong dạy học chương “Điện từ học” lớp 9, đồ dùng dạy học được làm trên cơ sở kinh nghiệm thực tế giảng dạy của bản thân tôi trong nhiều năm qua, đặc biệt là đồ dùng dạy học có khả năng vận dụng giảng dạy được nhiều bài, cụ thể như sau: 1. Thí nghiệm 1: Dòng điện xoay chiều và tác dụng từ của dòng điện: 1.1. Những khó khăn khi dạy nội dung này: - Đối với bài dòng điện xoay chiều trong vật lí 9 chưa được cấp đồ dùng dạy học mới, chỉ sử dụng bộ thí nghiệm cũ, mà bộ thí nghiệm cũ qua thời gian sử dụng lại hư hỏng không sử dụng được. - Trong bài thí nghiệm tác dụng từ của dòng điện học sinh chỉ quan sát được tác dụng từ của dòng điện đối với đoạn dây dẫn thẳng không quan sát được với dây dẫn có hình dạng bất kỳ. Do đó bản thân chế tạo lại bộ dụng cụ đơn giản mà học sinh cũng có thể chế tạo được: 1.2. Nguyên vật liệu để làm đồ dùng dạy học: - Dây đồng có đường kính Ø=0,28mm, quấn thành 01 cuộn dây có trục quay, hai đầu khung dây gắn với hai đầu trục quay như (hình 1), hoặc có thể tận dụng cuộn dây có sẵn trong phòng thí nghiệm. - 01 Chân đế (chân đế có thể dùng bảng điện bằng nhựa) như (hình 2). - 02 giá đỡ (làm từ dây đồng có đường kính Ø=1,5mm ) như (hình 2). - 02 thanh nam châm có kẹp đỡ. - 01 Nguồn điện 6-12V DC. - 02 đèn led mắc song song ngược chiều - 02 Đoạn dây nối, mỗi đoạn dài khoảng 30 cm. 1.3. Cách làm đồ dùng dạy học: - Gắn 2 đèn led vào 2 đầu dây dẫn. - Làm sạch lớp cách điện hai đầu trục quay để tiếp xúc điện với hai đầu giá đỡ như (hình 3). 1.4. Cách sử dụng: - Đặt hai đầu trục quay của khung dây lên giá đỡ. - Đặt nam châm lên đế gần khung dây sao cho khi khung dây quay không va chạm. - Dùng tay quay nhẹ khung dây như hình 4. Hình 1: Hình 2: Hình 3: Hình 4: * Đối với bài: Tác dụng từ của dòng điện - Chọn dây đồng có đường kính Ø=1,5mm, chiều dài 15 cm - Tạo dây dẫn có hình dạng thẳng và hình dạng bất kỳ như (hình 5). Nối lần lượt các đoạn dây đồng thẳng, dây đồng có hình dạng bất kỳ lên chân đế như (hình 6, 7) Đặt kim nam châm song song gần dây dẫn như (hình 6,7). Nối vào nguồn điện và tiến hành thí nghiệm như (hình 6, 7). Hình 5: Hình 6: Hình 7: * Một số lưu ý khi dạy thí nghiệm trên: - Giáo viên cần có thời gian chuẩn bị trước khi lên lớp - Do mô hình thí nghiệm có kích thước nhỏ, nên học sinh khó quan sát. Nên trong quá trình tiến hành thí nghiệm giáo viên cho 1 học sinh quan sát kết quả để thông báo cho cả lớp, hoặc giáo viên có thể sử dụng máy chiếu vật thể để phóng to hình ảnh trong lúc thí nghiệm 2. Thí nghiệm 2: Lực điện từ (qui tắc bàn tay trái) 2.1. Những khó khăn khi dạy nội dung này: - Trong bài dạy lực điện từ vật lí lớp 9 giáo viên gặp khó khăn khi tiến hành thí nghiệm cho học sinh quan sát thấy đoạn dây dẫn AB chuyển động (xuất hiện lực điện từ ở đoạn dây dẫn AB khi có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường của nam châm). Do thiết bị chỉ dừng lại ở mức độ cho học sinh quan sát mô hình, phần lớn giáo viên lên lớp không tiến hành được thí nghiệm mà chỉ giới thiệu cho học sinh hoặc dùng tranh ảnh cho học sinh quan sát. Do đó bản thân chế tạo bộ dụng cụ cho học sinh quan sát trực quan: 2.2. Nguyên vật liệu để làm đồ dùng dạy học: - Dây đồng có đường kính Ø=1.5 mm - Dây dẫn lõi 1 sợi có đường kính Ø=1.5 mm - Giá đỡ (Hình 2-Thí nghiệm 1) - Nam châm chữ U ( trong phòng thí nghiệm) - Nguồn điện 6V-12V DC - Biến trở - 02 Đoạn dây nối, mỗi đoạn dài khoảng 30 cm. - Mút xốp khổ 1x0.5m - Đêcan màu đỏ, xanh (1m), xanh, vàng (0.5m) 2.3. Cách làm đồ dùng dạy học: - Tạo dây đồng thành thành hình chữ U.(hình 8). - Cắt mút thành nhiều hình chữ U (hình 9). - Xếp nhiều tấm mút hình chữ U chồng lên nhau tạo thành 1 khối nam châm hình chữ U. - Dán đêcan tạo thành 2 vùng đỏ (cực bắc), xanh (cực nam) - Cắt đêcan dán vào trong lòng nam châm các đường sức từ (hình 10). - Cắt mút tạo thành mô hình dây dẫn và ống dây: Có phân cực và không phân cực nguồn điện (hình 11). Hình 8: Hình 9: Hình 10: Hình 11: 2.4. Cách sử dụng: (Minh họa qua thí nghiệm bài 27, sgk vật lí 9) * Đối với thí nghiệm 1/73: Tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dòng điện - Trước khi tiến hành thí nghiệm giáo viên có thể yêu cầu học sinh cho biết các dụng cụ cần thiết như trong hình 27.1/73, sau đó giáo viên giới thiệu từng dụng cụ được thay thế bởi mô hình tự làm - Giáo viên yêu cầu học sinh nêu mục đích thí nghiệm và dự đoán kết quả thí nghiệm - Yêu cầu học sinh chú ý quan sát thí nghiệm và trả lời câu hỏi: + Có hiện tượng gì xảy ra đối với đoạn dây đồng trong từ trường của nam châm? - Tiến hành lắp ghép và tiến hành thí nghiệm như hình 12 sau: (Đồng thời có thể chiếu hình ảnh lên bảng thông qua máy chiếu vật thể cho học sinh dễ quan sát) Hình 12 - Sau khi quan sát kết quả thí nghiệm, giáo viên lần lượt hỏi học sinh: + Có hiện tượng gì xảy ra đối với đoạn dây đồng trong từ trường của nam châm? + Hiện tượng đó chứng tỏ điều gì? + Lực tác dụng lên đoạn dây đồng do đâu sinh ra? + Yêu cầu học sinh hoàn thành phần kết luận: Từ trường tác dụng....lên đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong,.....Lực đó gọi là....... + Giáo viên lưu ý thêm cho học sinh: Nếu đoạn dây dẫn trong thí nghiệm vừa nêu trên đặt song song với các đường sức từ của nam châm thì sẽ không có lực từ tác dụng lên đoạn dây (Học sinh sẽ được học trong chương trình vật lí 11) * Đối với nội dung Quy tắc bàn tay trái: - Sau khi được tìm hiểu Lực điện từ phụ thuộc vào 2 yếu tố là: Chiều đường sức từ và chiều dòng điện, Giáo viên giới thiệu mô hình nam châm chữ U và yêu cầu học sinh thảo luận nhóm sau đó lên thể hiện nội dung quy tắc trên mô hình: Hình 13 - Giáo viên hướng dẫn, phân tích nội dung quy tắc bàn tay trái thông qua mô hình trên - Tiếp theo giáo viên có thể sử dụng mô hình trên để cho học sinh hoàn thành bài tập phần vận dụng (hình 27.3 và 27.4) * Một số lưu ý khi dạy nội dung này với mô hình trên: - Cần khai thác hết công dụng của mô hình khi truyền thụ nội dung kiến thức liên quan - Cần chọn không gian phù hợp để đặt mô hình cho tất cả học sinh đều có thể quan sát rõ. 3. Thí nghiệm 3: :Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua (qui tắc nắm tay phải) 3.1. Những khó khăn khi dạy nội dung này: - Trong bài dạy Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua vật lí lớp 9 giáo viên gặp khó khăn khi phân tích cho học sinh hiểu được quy tắc nắm tay phải. Do thiết bị chỉ dừng lại ở mức độ cho học sinh quan sát tranh ảnh. Cho nên bản thân cải tiến lại bộ thí nghiệm trên giúp học sinh quan sát trực quan: 3.2. Nguyên vật liệu để làm đồ dùng dạy học: - 0.5m dây dẫn đồng đường kính Ø=1,5 mm - Mút xốp - Đềcan, keo trong 3.3. Cách làm đồ dùng dạy học: - Cắt mút tạo thành 1 khối hình trụ dài khoảng 15 cm - Dùng keo trong quấn quanh khối mút hình trụ - Dùng dây dẫn đồng đường kính Ø=1,5 mm, quấn quanh khối mút tạo thành 01 ống dây hơn 20 vòng dây như hình 14. Dùng Đềcan dán 2 đầu dây dẫn Hình 14: 3.4. Sử dụng: - Khi dạy nội dung quy tắc nắm tay phải, giáo viên phân tích cho học sinh quan sát, sau đó cho học sinh thực hành trên mô hình trên. 4. Sử dụng mô hình để dạy một số nội dung khác trong chương điện từ học: - Giáo viên có thể giới thiệu cho học sinh thấy hình dạng của nam châm chữ U ( hình 21.1)Với mô hình (hình 10) trên để giúp học sinh thấy rõ hơn - Giáo viên có thể sử dụng mô hình sau để phân tích điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng. III. KẾT LUẬN: 1. Kết quả: - Qua thời gian sử dụng mô hình dạy học tự làm ở trên tôi nhận thấy học sinh say mê nghiên cứu nội dung bài, có hứng thú trong học tập và đã đạt hiệu quả cao hơn khi học nội dung chương Điện từ học. - Từ việc học sinh nghiên cứu lý thuyết, được thấy mô hình thật giúp các em khắc sâu kiến thức, đồng thời vận dụng được kiến thức đó vào thực tế cuộc sống và kỹ thuật. - Kết quả khảo sát sau khi học sinh học xong Chương II. Điện từ học ở năm học 2014-2015 đạt được kết quả khá cao so với cùng kì năm trước, cụ thể: Năm học Khối TS học sinh GIỎI KHÁ TB YẾU SL % SL % SL % SL % 2013-2014 9 54 6 11.1 15 27.8 20 37.0 13 24.1 2014-2015 76 14 18.4 30 39.5 30 39.5 2 2.6 2. Bài học kinh nghiệm: 2.1. Đối với giáo viên: - Để giúp HS hứng thú và đạt kết quả tốt trong việc lĩnh hội kiến thức chương điện từ học vật lí lớp 9, điều cơ bản nhất mỗi tiết dạy giáo viên phải tích cực, nhiệt tình, truyền đạt chính xác, ngắn gọn nhưng phải sử dụng đồ dùng dạy học và các mô hình tự làm khác. - Thường xuyên nhắc nhở các em yếu, động viên, biểu dương các em khá giỏi, cập nhật vào sổ theo dõi và kết hợp với giáo viên chủ nhiệm để có biện pháp giúp đỡ kịp thời, làm như vậy để cho các em có một thái độ đúng đắn, một nề nếp tốt trong học tập. - Nên cho các em học sinh yếu, ít phát biểu thường xuyên hoạt động nhóm nhỏ, lên trình bày trên lớp với các mô hình - Trong quá trình tiến hành thí nghiệm giáo viên cho 1 học sinh quan sát kết quả để thông báo cho cả lớp, hoặc giáo viên có thể sử dụng máy chiếu vật thể để phóng to hình ảnh trong lúc thí nghiệm - Cần khai thác hết công dụng của mô hình khi truyền thụ nội dung kiến thức liên quan - Cần chọn không gian phù hợp để đặt mô hình cho tất cả học sinh đều có thể quan sát rõ. - Ngoài việc tiến hành thí nghiệm trên lớp, giáo viên có thể hướng dẫn thêm cho các em học sinh về nhà tự làm đồ dùng thí nghiệm và thí nghiệm thêm tại nhà để giúp các em mở rộng và khắc sâu kiến thức. 2.2. Đối với học sinh: - Học sinh cần tìm hiểu nội dung trước ở nhà để khi lên lớp có thể hình dung được nội dung kiến thức và tập trung làm thí nghiệm hoặc quan sát thí nghiệm để tự rút ra nội dung bài học và hiểu kiến thức một cách sâu hơn. - Cần tích cực trong các hoạt động nhóm và các hoạt động báo cáo, tìm hiểu mô hình và đồ dùng dạy học - Ngoài thời gian học tập trên lớp, học sinh có thể tự làm thí nghiệm ở nhà và tự nghiên cứu trong phòng thí nghiệm hoặc học thêm qua sách báo, mạng internet để mở rộng kiến thức. Tuy đây không phải là phương pháp mới trong dạy học vật lí, nhưng với chuyên đề này đã góp phần giải quyết được những khó khăn của tôi trong quá trình dạy học vật lí ở trường THCS Vĩnh Thành, kính mong các đồng nghiệp đóng góp chân tình để chuyên đề được hoàn thiện và kết quả giảng dạy bộ môn vật lí ngày càng được nâng cao. Xin chân thành cám ơn! Người viết DUYỆT CỦA LÃNH ĐẠO Nguyễn Đức Thắng