Tài liệu Skkn xây dựng bài tập dạy học theo định hướng phát triển năng lực của học sinh

Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN 1. Tên sáng kiến: XÂY DỰNG BÀI TẬP DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CỦA HỌC SINH Chủ đề: ĐIỆN, ĐIỆN TỪ - MÔN VẬT LÝ 2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Môn Vật lí 11, 12 3. Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ năm 2014 đến 2015. 4. Tác giả:  Họ tên: Cao Văn Kiên  Năm sinh: 1980  Nơi thường trú: Thị trấn Cồn - Hải Hậu – Nam Định  Trình độ chuyên môn: Cử nhân Vật lí.  Chức vụ công tác: GV Vật lí, tổ trưởng tổ Vật lí - Công nghệ.  Nơi làm việc: Trường THPT A Hải Hậu  Địa chỉ liên hệ: Cao Văn Kiên – TDP 4 - Thị trấn Yên Định - Hải Hậu – Nam Định  Điện thoại: 0915072161. 5. Đơn vị áp dụng sáng kiến: Tên đơn vị: Trường THPT A Hải Hậu. Địa chỉ: TDP 6 -Thị trấn Yên Định - Hải Hậu - Nam Định. Điện thoại: 03503.877089 Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 1/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 XÂY DỰNG BÀI TẬP DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CỦA HỌC SINH Chuyên đề: ĐIỆN, ĐIỆN TỪ Giáo viên: Cao Văn Kiên Tổ Vật lí - Công nghệ, trường THPT A Hải Hậu I. Điều kiện, hoàn cảnh tạo ra sáng kiến - Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng KT-KN của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. - Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực. - Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. - Đẩy mạnh ứng dụng CNTT-TT trong dạy và học”. - Đổi mới căn bản hình thức và phương pháp thi, KT và ĐG kết quả GD, ĐT, bảo đảm trung thực, khách quan. - Việc thi, KT và ĐG kết quả giáo dục, đào tạo cần từng bước theo các tiêu chí tiên tiến được xã hội và cộng đồng giáo dục thế giới tin cậy và công nhận. - Phối hợp sử dụng kết quả ĐG trong quá trình học với ĐG cuối kỳ, cuối năm học; ĐG của người dạy với tự ĐG của người học; ĐG của nhà trường với ĐG của gia đình và của xã hội”. (Theo tinh thần của Nghị quyết 29) II. Thực trạng (trước khi tạo ra sáng kiến) - Chương trình dạy học truyền thống có thể gọi là chương trình giáo dục “định hướng nội dung” dạy học hay “định hướng đầu vào”. Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 2/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 - Ưu điểm: truyền thụ cho người học một hệ thống tri thức khoa học và hệ thống. - Chú trọng việc truyền thụ hệ thống tri thức khoa học theo các môn học đã được quy định. - Chưa chú trọng đầy đủ đến chủ thể người học cũng như khả năng ứng dụng tri thức đã học trong những tình huống thực tiễn. - Mục tiêu đưa ra một cách chung chung, không chi tiết. - Việc quản lý chất lượng giáo dục ở đây tập trung vào “điều khiển đầu vào” là nội dung dạy học trong việc truyền thụ hệ thống tri thức khoa học theo các môn học đã được quy định. - Không còn thích hợp vì: + Việc quy định cứng nhắc những nội dung chi tiết trong chương trình dạy học dẫn đến tình trạng nội dung chương trình nhanh chóng bị lạc hậu so với tri thức hiện đại. + Kiểm tra đánh giá chủ yếu dựa trên khả năng tái hiện tri thức mà không định hướng vào khả năng vận dụng tri thức. + Phương pháp dạy học mang tính thụ động ít chú ý đến khả năng ứng dụng nên sản phẩm giáo dục là những con người mang tính thụ động, hạn chế khả năng sáng tạo và năng động. - Chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực hay còn gọi là dạy học “định hướng kết quả đầu ra” (xu hướng giáo dục quốc tế). - Đảm bảo chất lượng đầu ra của việc dạy học, phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 3/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 tiễn nhằm chuẩn bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp. - Nhấn mạnh vai trò của người học với tư cách chủ thể của quá trình nhận thức. - Việc quản lý chất lượng dạy học chuyển từ việc điều khiển “đầu vào” sang điều khiển “đầu ra” tức là kết quả học tập của học sinh. - Không quy định những nội dung dạy học chi tiết mà quy định những kết quả đầu ra mong muốn của quá trình giáo dục, trên cơ sở đó đưa ra những hướng dẫn chung về việc lựa chọn nội dung, phương pháp, tổ chức và đánh giá kết quả dạy học nhằm đảm bảo thực hiện được mục tiêu dạy học tức là đạt được kết quả đầu ra mong muốn. - Ưu điểm: tạo điều kiện quản lý chất lượng theo kết quả đầu ra đã quy định, nhấn mạnh năng lực vận dụng của học sinh. - Mặt khác việc truyền thụ kiến thức vật lí của đa số giáo viên vẫn còn nhiều lý thuyết sách giáo khoa, việc vận dụng các kiến thức trong sách với kiến thức thực tế còn yếu và ít, học sinh biết nhiều kiến thức nhưng vận dụng thì lại lúng túng. Trên cơ sở đó, tôi xin trình bày một số kinh nghiệm và cách làm trong quá trình giảng dạy. III. Giải pháp III. 1- TÓM TẮT NỘI DUNG GIẢI PHÁP 1. Phần một: Cơ sở lý luận 2. Phần hai: Nội dung 2.1. Nhóm năng lực sử dụng kiến thức 2.2. Nhóm năng lực về phương pháp 2.3. Nhóm năng lực trao đổi thông tin 2.2. Nhóm năng lực cá thể Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 4/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 III. 2- NỘI DUNG 1. Phần một: Cơ sở lý luận Trong Tâm lý học, năng lực là một trong những vấn đề được quan tâm nghiên cứu bởi nó có ý nghĩa thực tiễn và lý luận to lớn bởi "sự phát triển năng lực của mọi thành viên trong xã hội sẽ đảm bảo cho mọi người tự do lựa chọn một nghề nghiệp phù hợp với khả năng của cá nhân, làm cho hoạt động của cá nhân có kết quả hơn,...và cảm thấy hạnh phúc khi lao động". Trong nền Tâm lý học Liên xô từ năm 1936 đến 1941 có rất nhiều các công trình nghiên cứu về những vấn đề năng lực, có thể điểm qua một số các công trình nổi tiếng của các tác giả như: Năng lực toán học của V.A.Crutetxki, V.N. Miaxisốp; năng lực văn học của Côvaliốp, V.P. Iaguncôva... những công trinh nghiên cứu này đưa ra được các định hướng cơ bản cả về mặt và thực tiễn cho các nghiên cứu sau này của dòng Tâm lý học Liên xô trong những nghiên cứu về năng lực. Từ điển tiếng Việt của Viện Ngôn ngữ học NXB Từ điển Bách khoa 2007 do nhóm Ngọc-Xuân-Quỳnh biên soạn các từ "năng lực" và "phẩm chất' được hiểu như sau: - Năng lực: Sức làm ra, phát ra của con người, sự vật, máy móc,... - Phẩm chất: Tính chất riêng tốt, xấu của một sự vật. Theo từ điển tiếng Việt xuất bản năm 1992 do Hoàng Phê chủ biên thì: - "Năng lực" có hai nghĩa: 1. Khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hoạt động nào đó. 2. Phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao. Hiểu theo nét nghĩa thứ nhất, năng lực là một khả năng có thực, được bộc lộ ra thông qua việc thành thạo một hoặc một số kĩ năng nào đó của người học. Hiểu theo nét nghĩa thứ hai, năng lực là một cái gì đó sẵn có ở dạng tiềm năng của người học có thể giúp họ giải quyết những tình huống có thực trong cuộc sống. Từ hai nét nghĩa trên, chúng ta có thể hiểu năng lực là một cái gì đó vừa tồn tại ở dạng tiềm năng, vừa là một khả năng được bộc lộ thông qua quá trình giải quyết những tình huống có thực trong cuộc sống. Khía cạnh hiện thực của năng lực là cái mà nhà trường phổ thông có thể tổ chức hình thành và đáng giá học sinh. Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 5/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 - "Phẩm chất" có nghĩa là: Cái làm nên giá trị của người hay vật. Như vậy, "năng lực' và "phẩm chất" vừa riêng rẽ lại vừa bao hàm nhau. Theo giải nghĩa của từ điển thì "năng lực" là "phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao" và "phẩm chất" là "cái tạo nên giá trị con người". Trước đây, ta từng đánh giá "hạnh kiểm" học sinh căn cứ vào việc thực hiện các nhiệm vụ của học sinh ghi trong Điều lệ trường phổ thông. Đó cũng là đánh giá năng lực và phẩm chất. Theo quan niệm của chương trình giáo dục phổ thông của Quebec (Canada) thì " Năng lực là sự kết hợp một cách linh hoạt và có tổ chức kiến thức, kĩ năng với thái độ, tình cảm, giá trị, động cơ cá nhân...nhằm đáp ứng hiệu quả một yêu cầu phức hợp của hoạt động trong bối cảnh nhất định...". Với cách hiểu này thì việc học sinh chỉ có kiến thức, kĩ năng và thái độ không được xem như là có năng lực mà cả ba yếu tố này phải được người học vận dụng trong một tình huống nhất định thì mới phát triển thành năng lực. Ngoài ra, còn một số cách hiểu về khái niệm "năng lực" như sau: - Năng lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể. - Năng lực là các kĩ năng và khả năng nhận thức vốn có ở cá nhân hay có thể học được...để giải quyết các vấn đề đặt ra trong cuộc sống. Năng lực cũng hàm chứa trong nó tính sẵn sàng hành động, động cơ, ý chí và trách nhiệm xã hội để có thể sử dụng thành công và có trách nhiệm các giải pháp trong những tình huống thay đổi. Có thể nhận thấy điểm chung cốt lõi của các cách hiểu trên về khái niệm "năng lực" chính là khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng và thái độ để giải quyết một tình huống có thực trong cuộc sống. Từ đó chúng ta có thể nhận định năng lực của học sinh phổ thông chính là khả năng vận dụng, kết hợp kiến thức, kĩ năng và thái độ đẻ thực hiện tốt các nhiệm vụ học tập, giải quyết có hiệu quả những vấn đề có thực trong cuộc sống của các em. Các năng lực chung cốt lõi: + Năng lực sử dụng kiến thức: Sử dụng kiến thức vào việc sử dụng kiến thức xung lượng của lực vào việc giải thích các vấn đề thực tế liên quan. Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 6/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 + Năng lực trao đổi thông tin: Thực hiện các trao đổi, thảo luận với bạn để tìm ra vấn đề cần nghiên cứu. + Năng lực cá thể: Kết hợp được các kiến thức trong việc gải các bài toán về tương tác, sử dụng kiến thức đã học vào việc giải thích các tình huống thực tế. + Năng lực phương pháp: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán cho phù hợp với học tập vật lí. Các năng lực chuyên biệt của môn Vật lí + Năng lực tự học; + Năng lực giải quyết vấn đề; + Năng lực sáng tạo; + Năng lực tự quản lí; + Năng lực giao tiếp; + Năng lực hợp tác; + Năng lực sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT); + Năng lực sử dụng ngôn ngữ; + Năng lực tính toán. 2. Phần hai: Nội dung 2.1. Nhóm năng lực sử dụng kiến thức * Gồm các mức độ sau: a. K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lý vật lí căn bản, các phép đo, các hằng số vật lí. b. K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí. c. K3: Sử dụng kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập. - Suy luận từ giả thuyết để rút ra kết quả; - Suy luận từ kiến thức cũ để đưa ra kiến thức mới; - Sử dụng kiến thức cũ làm căn cứ đề xuất giả thuyết; - Tính toán công thức làm cơ sở lý thuyết cho phép đo. Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 7/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 d. K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp,..) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tế - Nhiệm vụ, nhu cầu bản thân: ăn uống, đi lại,… - Các hoạt động thực tiễn trong gia đình: làm bếp, đồ gia dụng… - Các vấn đề chung, cấp thiết: môi trường, năng lượng,… * Nhận xét: Nội dung kiến thức trong phần này chủ yếu là các kiến thức sách giáo khoa, học sinh tiếp nhận các tri thức từ các định luật, định lý, mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí,...rồi vận dụng vào các dạng bài tập cụ thể. Trên cơ sở đó có gắn vào các tình huống thực tế. * Các ví dụ minh hoạ VD 1: Trong đoạn mạch xoay chiều R, L, C nối tiếp, biểu thức nào sau đây không được suy ra từ định luật Ôm? U U I I0  0 Z. Z . A. B. C. U  I.Z . D. i u Z. Hướng dẫn Tại thời điểm t, theo định luật Ôm ta có: i u Z - Nhận xét: Định luật Vật lí. (Trong nội dụng phần Điện, Điện từ còn có rất nhiều các định luật như định luật Jun Len-xơ, Fa-ra-đây, Am-pe, Len-xơ,…) VD 2: Cuộn thứ cấp của một máy biến áp có 1000 vòng, từ thông trong lõi sắt biến thiên với tần số 50 Hz và có giá trị cực đại là 0,5 mWb. Giá trị hiệu dụng của suất điện động cảm ứng xuất hiện trên cuộn thứ cấp bằng bao nhiêu ? Hướng dẫn Áp dụng công thức: E0 = NBS = N.max  E E0 2 Thay số: E =  157,1 V. - Nhận xét: Mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí. Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 8/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 VD 3: Trong một mạch điện xoay chiều dòng điện xoay chiều chạy qua một   i  5 2 cos 100t  (A) 3  đoạn mạch có biểu thức , t tính bằng giây (s). Vào thời 1 điểm t = 300 s thì dòng điện chạy trong đoạn mạch có cường độ A. cực tiểu. B. bằng không. C. cực đại. D. bằng cường độ hiệu dụng. Hướng dẫn 1   1 i  5 2 cos 100.   300 3  = 5 2  Thay t = 300 s vào biểu thức dòng điện ta có: A - Nhận xét: Mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí (suy luận từ giả thuyết để rút ra kết quả). VD 4: Cho mạch điện xoay chiều AB gồm điện trở R, tụ điện C và cuộn cảm thuần L ghép nối tiếp. Gọi điện áp tức thời và điện áp hiệu dụng hai đầu từng phần tử R, L, C và đầu đoạn mạch lần lượt là: u R, uC, uL, uAB; UR, UC, UL, UAB. Hệ thức đúng là: A. UAB = UR + UC + UL. B. uAB = uR + uL + uC. 2 2 C. u = u R  (u L  u C ) . D. u = u + u – u . AB AB R L C Hướng dẫn Tại thời điểm t (lúc này tính chất của dòng điện xoay chiều như dòng điện một chiều) nên ta có: uAB = uR + uL + uC - Nhận xét: Mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí (suy luận từ kiến thức cũ để đưa ra kiến thức mới). VD 5: Cho mạch điện xoay chiều gồm: tụ điện, cuộn dây thuần cảm và biến trở R ghép nối tiếp. Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch bằng U không đổi. Khi điện trở của biến trở bằng R 1 hoặc R2 người ta thấy công suất tiêu thụ trong đoạn mạch trong hai trường hợp bằng nhau và hệ số công suất của mạch khi đó lần lượt là cos1, cos2. Tỉ số giữa cos1 và cos2 ? Hướng dẫn 2 Từ công thức (SGK): P  I R , kết hợp với công thức: Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định I U R cos  Z và Z Trang 9/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 U2 P .cos 2 R  Do P1 = P2, U không đổi nên cos2  R  cos 1 R1  cos 2 R2 - Nhận xét: Mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí (sử dụng kiến thức cũ làm căn cứ đề xuất giả thuyết). VD 6: Điện năng được truyền từ trạm phát điện đến tải tiêu thụ bằng đường dây một pha. Để giảm hao phí trên dây tải từ α1% đến α2% thì cần tăng điện áp truyền tải ở trạm phát lên bao nhiêu lần? Biết rằng công suất truyền đến tải tiêu thụ không đổi Hướng dẫn Gọi P là công suất của tải tiêu thụ; P 1 P2 lần lượt là công suất nơi phát lúc đầu và lúc sau. Đặt α1% = a1 và α2% = a2 Công suất hao phí lúc đầu: P = P1 - P = a1P1  P = P1(1 - a1) (1) a P1  RI12  1 P 1  a1 Và: (2) Tương tự, lúc sau ta có: P = P2(1 - a2) a P1  RI 22  2 P 1 a2 Và: (3) (4) P2 1  a1 U 'I 2cos U 'I 2    P 1  a UI cos  UI1 1 2 1 Từ (1) và (3) ta có: U ' I1 1  a1  . U I2 1  a 2  (5) P1 I12 R a a  2  1 : 2 Từ (2) và (4) ta có: P2 I 2 R 1  a1 1  a 2 Hay: I1 a (1  a 2 )  1 I2 a 2 (1  a1 ) Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định (6) Trang 10/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 Kết hợp (5) và (6) ta có độ tăng điện áp cần tìm: U' a1 (1  a1 )  U a 2 (1  a 2 ) * Lưu ý: Bài toán có thể thay đổi cách diễn đạt "...Để giảm hao phí trên dây tải từ α1% đến α2%..." thành "...Để tăng hiệu suất truyền tải từ H 1 lên đến H2... " thì ta có: U' (1  H1 )H1  U (1  H 2 )H 2 H1 = 1 - a1; H2 = 1 - a2  - Nhận xét: Mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí (tính toán công thức làm cơ sở lý thuyết cho phép đo) VD 7: Dưới đây là một số thông số kĩ thuật của xe đạp điện YAMAHA ICATS H3 - Quãng đường đi được khi pin đầy: 50 km; - Tốc độ tối đa: 30 km/h; - Ắc quy chì: 48 V - 15 Ah; - Điện năng tiêu hao cho mỗi lần nạp: 0,75 kWh; - Hiệu suất động cơ điện: 80%; - Khối lượng xe: 46 kg. a. Hãy nêu ý nghĩa của thông số 15 Ah trên ắc quy. b. Một học sinh có khối lượng 45 kg đi xe đó và xe chạy đều với vận tốc 6 m/s, lực cản chuyển động bằng 0,025 tổng trọng lượng người và xe. Hãy tìm công mà động cơ điện đã thực hiện trong 20 phút và cường độ dòng điện qua cuộn dây động cơ. c. Đi mô tô 100 km tiêu thụ hết 2,5 lít xăng. Giá mỗi lít xăng 17000 đồng, giá mỗi kWh điện là 1800 đồng. Tính xem dùng xe nào kinh tế hơn? d. Ở góc độ bảo vệ môi trường hãy so sánh mức độ ô nhiễm do hai loại xe gây ra. (Đề thi HSG Vật lí lớp 9, năm học 2014-2015, tỉnh Nam Định) Hướng dẫn a) + 15 Ah là dung lượng của ắc quy. b) Vì xe đạp điện chạy đều nên lực kéo bằng lực cản: Fk = Fcản = 0,025.10.m = 0,025.10.(46 + 45) = 22,75 N - Trong 20 phút xe đạp đi được quãng đường: s = v.t = 6. 1200 = 7200 m - Động cơ xe đạp đã thực hiện một công: Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 11/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 A1 = Fk. s = 22,75. 7200 = 163800 J - Công mà dòng điện đã thực hiện là: A1 A = 0,8 = 204750 J - Ta có: A = UIt  I A Ut . - Vậy cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây động cơ là: I 204750  3,55 A 48.1200 c) Đi xe mô tô 100 km tiêu tốn hết 2,5 lít xăng hay: 2,5.17000 = 42500 đồng - Đi xe đạp điện 100 km phải nạp ắc quy 2 lần, điện năng tiêu hao là: 0,75.2 = 1,5 kWh. Số tiền điện phải chi: 1,5.1800 = 2700 đồng Vậy xe đạp điện kinh tế hơn. d) Ở góc độ bảo vệ môi trường thì đi xe đạp điện ưu việt hơn vì: - Xe đạp điện không thải ra khí độc hại như đi xe mô tô; - Xe đạp điện ít gây tiếng ồn hơn xe mô tô. - Nhận xét: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp,..) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tế. VD 8: Từ trạm phát điện đặt tại vị trí M, điện năng được truyền tải đến nơi tiêu thụ N, cách M 180 km bằng hai dây dẫn. Biết đường dây có điện trở tổng cộng 80  (coi dây tải điện là đồng chất, có điện trở tỉ lệ thuận với chiều dài đường của dây). Do sự cố, đường dây bị rò điện tại điểm Q (hai dây tải điện bị nối tắt bởi một vật có điện trở có giá trị xác định R). Để xác định vị trí Q, trước tiên người ta ngắt đường dây khỏi máy phát và tải tiêu thụ sau đó dùng nguồn điện không đổi 12 V, điện trở trong không đáng kể, nối vào hai đầu của hai dây tải điện tại M. Khi hai đầu dây tại N để hở thì cường độ dòng điện qua nguồn là 0,40 A, còn khi hai đầu dây tại N được nối tắt bởi một đoạn dây có điện trở không đáng kể thì cường độ dòng điện qua nguồn là 0,42 A. Tìm khoảng cách MQ? (Đề thi tuyển sinh đại học môn Vật lí năm 2012) Hướng dẫn Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 12/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 0,4A  - Áp dụng định luật Ôm cho mạch: 12 R  2R MQ  R  30  2R MQ Ta có: RMQ + RQN = 40   RQN = 40 – RQM (1) (2) 12 Áp dụng định luật Ôm cho mạch: 0,42 A = 0,42  Thay (1) và (2) vào (3) ta được: R.2R QN  2R MQ R  2R QN (3) 12 (30  2R MQ ).2(40  R MQ )  2R MQ (30  2R MQ )  2(40  R MQ ) . Giải phương trình với ẩn RMQ = x bằng máy tính Casio500Plus ta có: x = RMQ = 10 . R MQ MQ 10 1 1     MQ  .180  45 km. 4 - Vậy ta có R MN MN 40 4 - Nhận xét: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp,..) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tế. 2.2. Nhóm năng lực về phương pháp * Gồm các mức độ sau: P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí. P2: Mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra quy luật vật lí trong hiện tượng đó. - Quan sát hiện tượng diễn ra trong thí nghiệm và mô tả lại; - Quan sát quá trình xảy ra trong tự nhiên và chỉ ra các quy luật vật lí chi phối hiện tượng. P3: Thu thập, đánh giá lựa chọn và đánh giá thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí. P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí. P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí. P6: Chỉ ra được điều kiện lý tưởng trong vật lí. Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 13/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 P7: Đề xuất được giả thuyết, suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được. P8: Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lý kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét. P9: Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và tính đúng đắn kết quả được khái quát hoá từ thí nghiệm này. * Nhận xét: Nội dung kiến thức cơ bản của phần này nói về hiện tượng vật lí, các thí nghiệm minh hoạ lại các định luật hoặc đo đạc, tính toán một đại lượng trên cơ sở các thiết bị sẵn có. Để thực hiện tốt nội dung này giáo viên phải tìm tòi, cập nhật các kiến thức thực tế, tìm những ví dụ (có thể mang tính thời sự), những kiến thức ngoài sách giáo khoa,... * Các ví dụ minh hoạ VD 1: Trong khi đang đứng trên để ngắm cảnh vườn quốc gia Sequoia (California, Mỹ), một người phụ nữ thấy tóc mình dựng đứng lên và em gái bà đã chụp cho bà bức ảnh. Năm phút sau, chị em bà rời khỏi bệ, sét đã đánh vào bệ đó, làm chết một người và làm bị thương bảy người. Cái gì đã làm cho tóc người phụ nữ dựng đứng lên ? * Bài học rút ra là: Nếu bạn đang đi trên đường, đi dã ngoại mà tự nhiên thấy tóc trên đầu bạn dựng đứng lên thì tốt hơn hết là bạn tìm nơi ẩn nấp ngay vì ngay trên đầu bạn đang có một đám mây tích điện cao có thể phóng ra tia lửa điện khi có điều kiện thích hợp, và tất nhiên không nên đứng lại nơi đó để chụp ảnh. Trên cơ sở đó tìm các câu chuyện, sự kiện tương tự Câu chuyện 1: Vào một buổi chiều, tranh thủ lúc trời nắng, bà con nông dân ở xã Nam Thành, huyện Yên Thành, Nghệ An ra đồng gặt lúa. Đến 16h, trời bất ngờ đổ mưa dông và sấm sét, 11 người chạy vào lều canh dưa hấu giữa đồng để trú mưa. Một luồng sét bất ngờ đã đánh trúng khiến họ bị văng ra khỏi lều hậu quả là làm cho 3 người chết tại chỗ và 8 người bị thương rất nặng . Cùng thời điểm đó, tại xã Khánh Thành, sét cũng đánh trúng ba nông dân là bà Nguyễn Thị Chính (53 tuổi), Phan Thị Văn (42 tuổi) khiến họ chết trên ruộng lúa và chị Lê Thị Biên (30 tuổi) bị thương nặng. Thông tin, cho thấy, lều canh dưa mà 11 nông dân ở xã Khánh Thành trú được lợp bằng mái tôn, còn những người khác bị sét đánh trúng khi đang gặt lúa ngoài đồng, nhiều khả năng có mang theo dụng cụ gặt lúa. Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 14/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 Vậy tại sao lại dẫn tới hậu quả đáng tiếc như vậy? Những người dân đã không có những kiến thức cơ bản về Vật lí nói chung và “sét” nói riêng. Nếu hiểu biết hơn, họ đã không tụ tập đông người tại nơi có vị trí cao như là chòi canh và bị sét đánh thẳng xuống. Câu chuyện 2: Chiếc Airbus A380, loại máy bay thương mại lớn nhất thế giới, bị tia sét khủng khiếp đánh ngang trong một đêm bão táp ở London, Anh. Khi chiếc máy bay tới Heathrow, một ngọn sét đáng ghê rợn xé toạc bầu trời, ngay trên đầu các phi công. Tia sét mạnh đã đánh xuyên qua thân chiếc máy bay Airbus A380 trước khi tiếp tục hành trình đánh xuống mặt đất. Điều đáng kinh ngạc là chiếc máy bay Airbus A380 của hãng hàng không Emirates xuất phát từ Dubai nói trên đã hạ cánh an toàn vài phút sau đó mà không hề hấn gì, dù chỉ là một vết xước. Toàn bộ 500 hành khách và phi hành đoàn đều an toàn. Từ đó ta có thể nhận thấy rằng, thân máy bay phải chứa kim loại để bản thân nó có thể thực hiện vai trò cột thu lôi, cho phép điện từ tia sét truyền qua nó. Nếu không có kim loại trong thân máy bay thì máy bay có thể nổ khi bị sét đánh. Máy bay là một vật dẫn kín, rỗng ở bên trong. Theo kiến thức phần điện trường đã được học thì điện tích chỉ phân bố ở bên ngoài vật dẫn và điện trường bên trong vật dẫn bằng 0. Từ đó có thể kết luận với học sinh như sau: khi có các cơn giông đang đe dọa, người có hiểu biết sẽ tìm một hốc ở bên trong một vỏ dẫn điện, ở đó điện trường bằng 0. Một ô tô có thể là phương tiện gần như là lý tưởng để tránh sét. VD 2: Các thao tác cơ bản khi sử dụng đồng hồ đa năng hiện số (hình vẽ) để đo điện áp xoay chiều cỡ 120 V gồm: a. Nhấn nút ON OFF để bật nguồn của đồng hồ. b. Cho hai đầu đo của hai dây đo tiếp xúc với hai đầu đoạn mạch cần đo điện áp. c. Vặn đầu đánh dấu của núm xoay tới chấm có ghi 200, trong vùng ACV. d. Cắm hai đầu nối của hai dây đo vào hai ổ COM và V. e. Chờ cho các chữ số ổn định, đọc trị số của điện áp. g. Kết thúc các thao tác đo, nhấn nút ON OFF để tắt nguồn của đồng hồ. Thứ tự đúng các thao tác là A. a, b, d, c, e, g. B. c, d, a, b, e, g. Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 15/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 C. d, a, b, c, e, g. D. d, b, a, c, e, g. (Đề thi tuyển sinh đại học năm 2014) Hướng dẫn Dựa vào hướng dẫn trong SGK, chọn đáp án B. VD 3: Máy (đồng hồ) đo điện hiện số đa năng thường dùng để đo các đại lượng vật lí nào? Hướng dẫn - Dựa vào hướng dẫn, cách sử dụng đồng hồ ta có: - Đồng hồ đo các đại lượng sau: + Hiệu điện thế xoay chiều và một chiều; + Cường độ dòng điện một chiều hoặc xoay chiều; + Đo điện trở; - Ngoài ra một số máy còn đo được điện dung, công suất, nhiệt độ….. VD 4: Khi làm thí nghiệm để đo từ trường Trái Đất ở một vị trí bằng la bàn tang (Bài 37. SGK Vật lí 11, CT Nâng cao), người ta thu được kết quả như sau: - Thí nghiệm với số cuộn dây N12 = 200 vòng, d = 210 mm  Lần thí I’ (mA) I’’ (mA) nghiệm 1 33,43 33,45 450 2 33,45 33,41 450 3 33,51 33,43 450 a. Tính các giá trị BT sau mỗi lần làm thí nghiệm rồi giá trị trung bình BT . b. Biết rằng từ trường của Trái Đất ở đây có phương nằm ngang và có hướng về Bắc. Khi đặt ở đây một dây dẫn thẳng, dài mang dòng điện I = 16 A theo phương Tây – Đông thì tại điểm cách dây dẫn 8,0 cm về phía trên sẽ có từ trường là bao nhiêu? Hướng dẫn NI I'  I'' BT  4.10 7 d tan   Kết quả: Áp dụng: I = 2 và Lần thí I’ nghiệm (mA) 1 33,4 I’’ (mA)  33,45 450 Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định I BT(T) (mA) 33,4 4,00.10 – Trang 16/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 3 33,4 5 33,5 1 2 3  B 33,41 33,43 450 450 4 33,4 3 33,4 7 5 4,00.10 – 5 4,00.10 – 5 BT1  BT2  BT3 3 = 4,00.10 – 6 T ; BT = 0  Từ trường của Trái Đất ở nơi làm TN là: BT = 4,00.10 – 5(T) b)Từ trường của dây dẫn sinh ra tại điểm phía trên, cách dây 8,0 cm: Áp r dụng quy tắc cái đinh ốc 1 ta xác định được: Bd có: + phương nằm ngang + chiều: hướng Nam + độ lớn: Bd = 2.10 – 7 2.107.16 I 2 r = 8.10 = 4,00.10 – 5 T Từ trường tổng hợp tại điểm cách dây dẫn 8,0 cm phía trên là: r r r r B  Bd  BT  0 VD 5: Trên pin điện thoại có một thông số 3000 mAh (như pin của điện thoại Bphone). Em hãy cho biết ý nghĩa của thông số trên. Hướng dẫn Dung lượng của pin (hay ta thường gọi là dòng của pin) được đo bằng đơn vị miliampe giờ (mAh). Thí dụ pin có dung lượng 3000 mAh tức là nó có thể cung cấp một dòng điện 1000 mA (1 A) cho thiết bị sử dụng trong ba giờ (3 h). Chỉ số này giúp bạn so sánh độ mạnh của các loại pin. Pin có mAh càng lớn thì càng mạnh. * Cũng cần lưu ý cho học sinh về khái niệm độ bền (tuổi thọ) của pin: Là do cấu tạo và quá trình nạp, xả. VD 6: Cho các dây nối, một bóng đèn dây tóc có hiệu điện thế định mức 12 V, một bình acquy có suất điện động 12 V và điện trở trong rất bé, một ôm kế, một vôn kế, một ampekế và một nhiệt kế. Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để xác định nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi sáng bình thường. Hệ số nhiệt độ điện trở của vônfam làm dây tóc đã biết. Hướng dẫn Điện trở của vật dẫn kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ theo quy luật: Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 17/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 R  R 0 (1  t) (1) Như vậy nếu xác định được điện trở của dây tóc ở nhiệt độ đèn làm việc bình thường và ở nhiệt độ nào đó thì có thể suy ra nhiệt độ của nó khi sáng bình thường. Giả sử ở nhiệt độ trong phòng (ứng với nhiệt độ t1) điện trở của dây tóc là: R1 R1  R 0 (1  t1 )  R 0  1  t1 (2) Khi đèn sáng bình thường, giả sử hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua đèn tương ứng là U và I thì điện trở của bóng đèn khi đó là: U R2  I (3) Thay các biểu thức (2) và (3) vào (1), ta nhận được:  R1 1 U R2  (1  t 2 )  t 2   (1  t1 )  1 1  t1   IR1  (4) Từ đó có thể đưa ra phương án thí nghiệm theo trình tự như sau: + Đọc trên nhiệt kế để nhận được nhiệt độ trong phòng t1. + Dùng ôm kế để đo điện trở của dây tóc bóng đèn khi đèn chưa thắp sáng để nhận được điện trở R1. Khi dùng ôm kế như vậy sẽ có một dòng nhỏ đi qua dây tóc nhưng sự thay đổi nhiệt độ của dây tóc khi đó là không đáng kể. + Mắc mạch điện cho đèn sáng bình thường, trong đó ampe kế mắc nối tiếp và vôn kế mắc song song với bóng đèn. + Đọc số chỉ của vôn kế ampe kế để nhận được U và I. + Thay các số liệu nhận được vào công thức (4) để tính nhiệt độ của dây tóc. VD 7: Cho các dụng cụ sau: - Một đèn 220 V - 15 W; - Một đèn 220 V - 100 W; - Một khoá đơn; - Dây nối. Hãy mắc một mạch điện sao cho: Khi K đóng thì đèn này sáng , đèn kia tối và khi K ngắt thì hai đen sáng tối ngược lại. Giải thích hiện tượng này. Hướng dẫn Mắc mạch điện như hình vẽ: - Khi K đóng thì đèn 15 W sẽ tắt và đèn 100 W sẽ sáng bình thường. - Khi K mở thì đèn 15 W sẽ sáng, còn đèn 100 W sẽ gần như không sáng vì: Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 18/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 Ud2 Từ công thức: R = p 220 V- 15 W Suy ra: R1  3200  , R2  484  Vì đèn 1 và đèn 2 nối tiếp nên ta có: 220V- 100W K U1 R1  U2 R 2 Suy ra U1  190 V  Ud1 nên đèn 15 W sáng gần như bình thường còn U2  30 V << Ud2 nên đèn 100 W gần như không sáng. Ngoài ra còn có nguyên nhân điện trở tăng do nhiệt độ làm cho hiện tượng càng rõ rệt hơn. 2.3. Nhóm năng lực trao đổi thông tin * Gồm các mức độ sau: X1: Trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí và cách diễn tả đặc thù bằng vật lí. X2: Phân biệt được những mô tả các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ đời sống và ngôn ngữ vật lí. X3: Lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau. X4: Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kỹ thuật, công nghệ. X5: Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm…). X6: Trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí. X7: Thảo luận được kết quả công việc của mình và các vấn đề dưới góc nhìn vật lí. X8: Tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí. * Nhận xét: Nội dung phần này cơ bản nói về đối tượng là học sinh. Sau khi tiếp nhận kiến thức, phương pháp thì học sinh có thể trao đổi, tranh luận,...với nhau. Trên cơ sở đó, học sinh có thể trao đổi kiến thức, tư duy nghiên cứu, phương pháp tiếp cận cũng như xử lý thông tin. Nội dung này giúp cho học sinh ngoài cách Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 19/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 biết vận dụng kiến thức vào thực tế thì học sinh còn có thêm được kĩ năng hoạt động nhóm, hoạt động trải nghiệm thực tế,... * Các ví dụ minh hoạ VD 1: Chủ đề: Pin và Acquy (Bài 11 _ Vật lí 11, CT NC GV chia nhóm để thảo luận về các vấn đề: - Sự hình thành hiệu điện thế điện hoá; - Các loại pin, acquy, UPS,...; - Cách bảo quản và sử dụng hiệu quả. VD 2: Khi học bài: "Dòng điện trong chất khí" (Bài 22 _ Vật lí 11, CT NC), giáo viên có thể chia nhóm, yêu cầu học sinh chuẩn bị các nội dung sau: - Sự hình thành sét; - Các loại sét; - Cách phòng, chống sét. VD 3: Một trạm hạ áp cấp điện cho một nông trại để thắp sáng các bóng đèn sợi đốt (coi là điện trở thuần) cùng loại có điện áp định mức 220 V. Nếu dùng 500 bóng thì chúng hoạt động đúng định mức, nếu dùng 1500 bóng thì chúng chỉ đạt 81% công suất định mức. Coi điện trở của bóng đèn không đổi, điện áp ra ở cuộn thứ cấp của máy hạ áp là U không đổi. Giá trị của U là A. 233 V. B. 310 V. C. 220 V. D. 250 V. Hướng dẫn - Gọi điện trở của mỗi đèn là R0, điện trở của dây dẫn là Rd. Điện áp hiệu dụng ở nơi phát là U. R R 0 n Ta có: + Các đèn mắc song song nên: + Và U = Ud + Uđ - Khi mắc 500 đèn, ta có: R1  R0 500 Và U = U1d + U1 = U1d + 220  U1d = U - 220 Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định Trang 20/30