- Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính Điện học Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính Điện học. - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tên : Ban chất vật lý trong các bài tập định tính ở phần Điện học lớp 11. - Bản chất của quá trình học Vật lý là nghiên cứu các sự vật, hiện tượng trong tự nhiên. - Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính ở phần Điện học lớp 11”. - Mục đích nghiên cứu Xây dựng kỹ năng vận dụng lý thuyết để giải quyết các bài tập định tính trong chương trình Điện học và giải thích các hiện tượng vật lý thường gặp trong tự nhiên. - Đối tượng nghiên cứu Bản chất vật lý trong các bài tập định tính ở phần Điện học lớp 11. - Phạm vi nghiên cứu Điện trường Dòng điện không đổi Dòng điện trong các môi trường Từ trường 5. - Nhiệm vụ nghiên cứu Xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết và giới hạn áp dụng của chúng Tìm hiểu bản chất vật lý trong các bài tập định tính Thiết lập logic giải cho các kiểu giải quyết cho các bài tập định tính Áp dụng giải quyết các nhiệm vụ thực tiễn như giải thích các hiện tượng vật lý, giải các bài tập định tính và định lượng 6. - Gióa dục tư tưởng thông qua dạy học Vật lý. - lồng chép một phần việc kết hợp bài tập định tính và pp nvd 1.1.3 Vai trò bài tập định tính trong dạy học Vật lý Đối với người học Bài tập định tính luôn là những câu hỏi xuất phát từ các hiện tượng trong cuộc sống hàng ngày như mưa đá, bình thủy,cầu chì điện, cầu vồng…Con người nói chung luôn quan tâm những gì gần gũi với đời sống hằng ngày nhất vì vậy học sinh cũng không ngoại lệ. - Những bài tập định tính chỉ cần học sinh trả lời bằng cách diễn đạt ngôn ngữ (ít khi dùng biểu thức toán, dĩ nhiên tùy cấp độ) nên việc trả lời được thực hiện dễ dàng. - Do đó, bài tập định tính (cũng) giúp cho các em cách sắp sếp ý tưởng và trình bày những suy nghĩ của mình một cách rõ ràng mạch lạc. - Tức là không chỉ dừng lại ở giai đoạn nhận thức cảm tính mà phải đi sâu vào quá trình nhận thức lí tính.Việc giải các bài tập định tính sẽ giúp cho người học xây dựng, củng cố và phát triển phương pháp nhận thức thế giới khách quan theo đúng qui luật của quá trình nhận thức. - Việc xác định bản chất vật lí trong các bài tập định tính góp phần xây dựng phương pháp tư duy khoa học ở người học.. - Hơn nữa, việc tìm hiểu các bài tập định tính giúp ích cho phương pháp học tập của người học. - Việc giải quyết các bài tập định tính trong thực tế về lâu dài góp phần hình thành ở người học phương pháp tự học. - Đối với người dạy Từ khi bắt đầu học vật lý, bài tập định tính luôn luôn là một “tiết mục” thu hút sự chú ý và thích thú của học sinh. - Vì vậy có thể nói bài tập định tính như là bước khỏi đầu, cánh cổng mở ra cho học sinh tiếp cận ngôi nhà vật lý một cách thú vị. - Vì thế, nếu người giáo viên biết vận dụng bài tập định tính để đan xen vào tiết dạy lý thuyết hay bổ trợ cho những bài tập định lượng góp phần giúp cho học sinh có thể hiểu rõ bản chất của vấn đề. - Những sự vật, sự việc trong thực tế, các hiện tượng trong đời sống hằng ngày nằm trong các bài tập định tính sẽ giúp cho học sinh tăng cường hứng thú học tập đối với môn học, kích thích tính tìm tòi, ham hiểu biết, sự đam mê trong các em góp phần làm cho công tác giảng dạy có được những kết quả khả quan hơn. - Do đó, có thể nói rằng bài tập định tính là một phần không thể thiếu trong quá trình dạy học với mục đích phát triển toàn diện cho học sinh. - Bài tập định tính được giáo viên lồng ghép với nhiều phương pháp dạy học khác nhau, trong đó với phương pháp dạy học nêu vấn đề thì bài tập định tính phát huy được hiệu quả cao nhất của nó. - Trong quá trình dạy học, với hệ thống bài tập định tính giáo viên có vể thuận lợi hơn trong việc tổ chức, điều khiển hoạt động của học sinh bởi lẽ đã thu hút được sự chú ý, tò mò của các em vào bài học. - Nếu như các bài tập định tính đã được chọn lọc và sắp xếp một cách có hệ thống theo tiến trình bày học sao cho thể hiện được rõ ràng nội dung bài học thì sẽ mang lại hiệu quả cao nhất. - 1.2 Những nội dung kiến thức chính cần để giải quyết các bài tập định tính 1.2.1 Điện trường 1.2.2 Dòng điện không đổi 1.2.3 Dòng điện trong các môi trường 1.2.4 Từ trường Chương 2 :Hệ thống các bài tập định tính ở phần Điện học lớp 11 2.1 Điện trường ĐỊNH LUẬT CULONG Bài 4.3 Có thể dùng một vật A đã tích điện âm để làm nhiễm điện dương cho một vật dẫn B, mà không làm thay đổi điện tích của A được không? Có thể làm cho hai vật dẫn B, C nhiễm điện trái dấu nhau được không? Nội dung kiến thức cơ bản nhất để trả lời câu hỏi trên là người học phải hiểu rõ và vận dụng được thuyết electron. - Điện tích âm sẽ bị đẩy xuống đất, trên vật B chỉ còn lại điện tích dương. - Khi đó điện tích xuất hiện trên vỏ thùng sẽ theo sợi dây xích truyền xuống đất. - 4.5 Tại sao hai quả cầu kim loại nhiễm điện trái dấu lại tác dụng lên nhau một lực lớn hơn là khi chúng nhiễm điện cùng dấu,với cùng những điều kiện như nhau về vị trí và độ lớn điện tích của quả cầu? Có bao giờ hai vật dẫn nhiễm điện cùng dấu lại hút nhau không? Khi hai quả cầu nhiễm điện cùng dấu, điện tích được phân bố lại trên hai quả cầu như hình vẽ Các phần tập trung (phần lớn) điện tích ở xa nhau như hình vẽ. - Khi hai quả cầu kim loại nhiễm điện trái dấu thì các phần tập trung (phần lớn) điện tích ở gần nhau như hình vẽ Như vậy các điện tích cùng dấu lại xa nhau hơn các điện tích trái dấu. - Do đó hai quả cầu kim loại nhiễm điện trái dấu lại tác dụng lên nhau một lực lớn hơn khi chúng nhiễm điện cùng dấu. - Tuy nhiên, đối với hai quả cầu kim loại nhiễm điện trái dấu vẫn có thể hút nhau được. - Điều đó chỉ có thể xay ra khi thỏa mãn hai điền kiện: Đó là hai quả cầu kim loại và một quả cầu mang điện tích có trị số lớn hơn nhiều so với điện tích của quả cầu kia ĐIỆN TRƯỜNG, CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG, HIỆU ĐIỆN THẾ, CÔNG CỦA ĐIỆN TRƯỜNG 2.1. - Xét một điểm A nằm trong điện trường của một điện tích điểm +q.nếu bên phải điểm A đặt têm một quả cầu không tích điện thì cườn độ điện trường vầ điện thế tại điểm A biến đổi gì không? Giải Dươi tác dụng của điện trường của điện tích q, hai mặt quả cầu đối diện nhau sẽ nhiễm điện trái dấu. - Nếu quả cầu dẫn điện thì sự nhiễm điện đó là do hưởng ứng, nếu quả cầu không dẫn điện thì điện tích xuất hiện trên quả cầu là do sự phân cuacj điện môi. - Hai điện tích này sẽ tạo ra tai A hai cường độ điện trường ngược chiều nhau mà tổng hợp của chúng hướng sang phía quả cầu vì điện tích gần A hơn điện tích dương. - Vậy tại A ngoài cường độ điện trường do +q tạo ra thì còn có them một cường độ điện trường tại điểm A sẽ tăng lên. - Tương tự nghư vậy, hki các điện tích trái dấu xuất hiện trên quả cầu. - các điện tích này sẽ tạo ra tại A các điện thế khác nhau: Điện tích âm ở gần hơn sẽ tạo ra điện thê âm có giá trị lớn hơn điện thế dương do điện tích dương ở xa hơn tạo ra. - Nên tổng hợp điện thế do quả cầu tạo ra tại A mang giá trị âm. - 4.37 Hai quả cầu nhỏ A và B bằng kim loại, giống hệt nhau, có khối lượng m, được treo tiếp xúc với nhau vào cùng một diểm O bằng hai sợi dây mảnh, cách điện, không giãn, chiều dài l. - Người ta truyền một điện tích q cho quả cầu A thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho đến khi hai dây treo hợp với nhau một góc. - Chứng minh rằng không có đường sức nào của điện trường đi qua điểm giữa O của đoạn thẳng nối tâm hai quả cầu. - Khi truyền điện tích là q cho quả cầu A khi hai quả cầu A và B treo tiếp xúc nhau thì điện tích trên mỗi quả cầu là q/2, do nhiễm điện cùng dấu nên hai quả cầu đẩy nhau. - Ở vị trí cân bằng mới mỗi quả cầu sẽ nằm cân bằng dưới tác dụng của ba lực : sức căng T của dây treo, trọng lực P và lực đẩy tĩnh điện F.. - Vì điện tích hai quả cầu bằng nhau nên cường độ điện trường. - Cường độ điện trường tổng hợp tại O bằng không , nên không có đường sức của điện trường đi qua O. - 4.29 Có hai điện tích điểm, chưa biết dấu và độ lớn, nằm cách nhau một khoảng d. - Người ta xác định được vị trí của một điểm C nằm trên đường thẳng nối hai điện tích mà ở đó cường độ điện trường bằng không. - Có thể kết luận gì về tính chất của hai điện tích đó. - Nếu điểm D, có tính chất như trên, nằm ngoài đoạn thẳng nối hai điện tích thì sao? Trước hết ta có thể khẳng định rằng : hai điện tích đó phải cùng dấu, nghĩa là hoặc cùng là điện tích dương, hoặc cùng là điện tích âm. - Sau đó dựa vào vị trí của điểm C trên đoạn thảng AB nối hai điện tích ta có thể biết được quan hệ về độ lớn q1 và q2 của hai điện tích đó. - Giả sử hai điện đó đều là điện tích dương. - Và tỉ số các độ lớn của hai điện tích là:. - Trong trường hợp điểm D nằm ngoài đoạn thẳng nối hai điện tích, cũng với cách lập luận như trên thì hai điện tích phải là hai điện tích trái dấu nhau. - Và dựa vào vị trí của điểm C để xác định mối quan hệ về độ lớn của hai điện tích. - Vì cường độ điện trường tổng hợp tại D bằng không nên ta có:. - 2.9 Hai quả cầu kim loại nhỏ, mỗi quả có bán kính a, khối lượng m được nối với nhau một sợi day mảnh, mềm có chiều dài l. - Hai quả cầu nằm cách nhau một khoảng l0 (l>l0>>a) và đặt trong một điện trường đều. - Vectơ cường độ điện trường. - hướng dọc theo đường nối tâm các quả cầu. - Xáh định vận tốc các quả cầu thu được nếu chúng được buông ra không vận tốc ban đầu.. - Nhận xét: Khi các quả cầu được nối với nhau, một hệ vật dẫn được tạo ra trong điện trường. - Vì sự nhiễm điện do hưởng ứng mà các quả cầu sẽ nhiễm điện trái dấu, sau đó lại bị điện trường tác dụng lực ngược chiều mà các quả cầu sẽ chuyển động tách xa nhau. - Càng chuyển động và càng xa nhau các quả cầu nhiễm điện càng mạnh, lực điện trường tác dụng lên chúng càng lớn. - Về mặt năng lượng: Lục điện trường tác dụng sẽ tăng tốc cho các quả cầu nên công của lực điện trường sẽ được chuyển thành động năng của chúng.. - Giải Dưới tác dụng của điện trường ngoài, các quả cầu sẽ nhiễm điện trái dấu với độ lớn điện tích thay đổi theo sự biến đổi khoảng cách giữa các quả cầu. - Sự tương tác của các điện tích này với điện trường sẽ làm tăng tốc cho các quả cầu.. - Chọn trục tọa độ hướng theo vectơ cường đô điện trường, gốc tọa dộ tại trung điểm của đoạn thẳng nối hai quả cầu. - Ta sẽ tìm sự phụ thuộc của độ lớn điện tích của các quả cầu theo tọa độ của chúng. - Chọn mốc điện thế tại gốc tọa độ, khi đó ta viết được biểu thức cân bằng điện thế của hai quả cầu theo tọa độ của chúng và lưu ý rằng ta bỏ qua tương tác giuwacx các quả cầu với nhau vì chúng rất xa nhau:. - Suy ra Do đó, lực tác dụng lên mỗi quả cầu tỉ lệ với tọa độ của chúng và có độ lớn là:. - Từ hệ thức này rút ra rằng vận tốc các quả cầu sẽ đạt cực đại khi chúng tách xa nhau ra ở khoảng cách lớn nhất. - Khi đó công của lực điện trường thực hiện ở mỗi qur cầu được chuyển thành động năng của của chúng:. - Suy ra VẬT DẪN VÀ ĐIỆN MÔI TRONG ĐIỆN TRƯỜNG. - Vì vậy khi ta đưa một cái đũa nhiễm điện lạ gần mẫu giáy chảng hạn, do sự phân cực điện môi, hai phía mẫu giấy mang điện tích trái dấu, bằng nhau về độ lớn. - Cả hai phía của mẫu giấy đều chịu tác dụng của điện trường của đũa. - Khi mẫu giấy chạm vào đũa, một phần các điện tích của mẫu giấy bị trung hòa (phía mẫu giấy bị nhiễm điện tích âm chạm vào đũa) và điện tích dương của mẫu giấy chịu tác dụng của lực đẩy, làm cho mẫu giấy bị đẩy khỏi đũa. - Khi ta dùng mạt nhôm thì hiện tượng nói trên xảy ra rõ rệt hơn, bởi vì sự nhiễm điện do hưởng ứng của mạt nhôm tạo nên điện tích lớn hơn là sự phân cực trong điện môi. - Tại sao điện tích trên hai bản của tụ điện lại có độ lơn bằng nhau. - Bản dương thiếu electron nên mang điện tích dương. - Vì thế điện tích trên hai bản tụ luôn luôn bằng nau về trị số tuyệt đối.. - Điều đó chỉ có thể thực hiện được nếu điện tích âm và dương bằng nhau, vì dường sức xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở ở điện tích âm. - Nếu hai bản tụ có kích thước khác nhau, thì sự phân bố điện tích trên các bản tụ là không đôi xừng. - Tuy vậy điện tích trên các hai bản vẫn bằng nhau.. - Nhận xét: Có thể tính được điện dung của tụ điện ban đầu (khi điện môi chưa bị chảy ra ngoài), nên có thể tính được điện tích bộ tụ khi được nạp điện tới hiệu điện thế U. - Khi một số tụ điện có điện môi chảy ra (điện môi không mang theo điện tích) thì sẽ làm thay đổi điện dung của hệ, nhưng điện tích của hệ không thay đổi. - Giải Gọi C là điện dung của mỗi tụ ban đầu, khi điện môi chưa bị chảy ra ngoài, điện dung của bộ tụ là: Khi đó điện tích của bộ tụ là:. - Sau đó, với k tụ điện có điện môi chảy ra ngoài thì điện dung tương đương của chúng là : Với các tụ còn nguyên điện môi thì có điện dung tương đương là: Điện dung của bộ tụ mới là: Khi điện môi trên một số tụ chảy ra ngoài nhưng điện tích của chúng vẫn khong thay đổi, nên hiệu điện thể trên bộ tụ sẽ bằng:. - Vì vậy hiệu điện thế sẽ tăng lên một lượng: ĐỐI XỨNG CẦU Một vỏ kim loại mỏng, hình cầu, không tích điện có một điện tích điểm q nằm ở tâm của nó.. - Điện trường bên trong vỏ và bên ngoài vỏ có biểu thức như thế nào? Vỏ có ảnh hưởng gì lên điện trường do điện tích q gây ra hay không? Sư có mặt của q có ảnh hưởng gì lên sự phân bố điện tích của vỏ không? Nếu có một điện tích điểm thứ hai được giữ ngoài vỏ, điện tích ngoài này có chịu tác dụng của lực hay không? Điện tích trong vỏ có chịu tác dụng của lực hay không? Có mâu thuẫn gì với định luật thứ ba của Niutơn không? Tại sao có và tại sao không?. - Khi đặt điện tích điểm q tại tâm của mặt cầu kim loại (O,R) thì do hiện tượng điện hưởng trên mặt trong của hình cầu xuất hiện điện tích –q và trên mặt ngoài xuất hiện điện tích +q. - Các điện tích được phân bố đều do đối xứng. - Nếu điểm M ở trong mặt cầu kim loại OM=r<R thì mặt Gauss là mặt cầu (O,r) chứa điện tích +q bên trong nó và cường độ điện trường tại M:. - Nếu tại M ngoài vỏ đặt điện tích q0 thì q0 chịu tác dụng của lực điện. - Tại vị trí O đặt q, điện trường bằng không ( khi tính điện trường tác dụng lên q thì không kê dến q), điện trường bên trong một vỏ cầu tích điện luôn bằng không. - Ý nghĩa của việc xác định bản chất vật lý trong các bài tập định tính về Điện trường 2.2 Dòng điện không đổi Ý nghĩa của việc xác định bản chất vật lý trong các bài tập định tính về Dòng điện không đổi 2.3 Dòng điện trong các môi trường 6.1 Do những nguyên nhân gì mà độ dẫn điện của chất điện phân tăng khi nhiệt độ tăng? 6.2 Khi có dòng điện đi qua dung dịch điện phân ta thấy các iôn dương và iôn âm không ngừng bị trung hòa ở các điện cực ( sau khi trao điện tích cho điện cực). - những nguyên nhân gì khiến cho nồng độ iôn trong dung dịch giữ ở mức không đổi? Ý nghĩa của việc xác định bản chất vật lý trong các bài tập định tính về Dòng điện trong các môi trường 2.4 Từ trường Ý nghĩa của việc xác định bản chất vật lý trong các bài tập định tính về Từ trường Phần 3 KẾT LUẬN 3.1. - Bản chất vật lý trong các bài tập định tính 3.2. - Con đường để đi dến bản chất vật lý trong các bài tập định tính Thu thập thông tin Xử lí thông tin Rút ra bản chất – ứng dụng 3.3. - Đề xuất sư phạm Sử dụng bài tập định tính để tiến hành các hoạt động ngoại khóa Xây dựng các tình huống có vấn đề Củng cố và phát triển phương pháp tự học Sưu tầm phân loại, nghiên cứu bài tập định tính xây dựng kho tư liệu giảng dạy Mở rộng và phát triển đề tài