1 Phân tích nội dung kiến thức phần Điện học Vật lý 11 Trung học phổ thông

-



Véctơ cường độ điện trường là dại lượng



d ạ c irirng



cho điện trường về mặt lác



dụnc lực:

/: =



Ị

q



- Cường độ điện trường gây ru hởi điện lích điềm Q tại điểm cách nó một khoảng

r trong chân không được xác dịnh hàng hệ thức:

E --M

r

3. Cóng cùa lực điện và hiệu điện thê.

- Công của lực điện tác dụng lên một diện tích không phụ thuộc vào dạng đường đi

của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị tri của điểm đầu và điểm cuổi của đường đi

trong điện trường

- Công thức định nghĩa hiệu điện thê:



u

u



,w,v



q

- Công thức liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế trong điện trường

đều:

V_ u M

N

M N ’

Với M \ N’ là hình chiếu của M, N lên một trục trùng với một đường sức bất kỳ.

4. Tụ điện.

- Công thức định nghĩa điện dung của tụ điện:



c =—

u

- Điện dung cùa tụ điện phảng:



sS

36s-.rf.10’

- Điện dune của n tụ điện ghép song song:



c = c\ +( \ + .



’fj



- Diện dung cùa n tụ diện ghcp nối tiếp:

] _



]



1



c



c



I



c



"" c



- Năng lượng cùa tụ điện:



H _ g i' _ c ơ 2 =

,.

2



2



£

2c



- Mật độ năng lượng điện trường:



9 .10 9.8;r



2. /. 1.2 Yêu cầu về chuán kiến thức và kĩ năng Chương 1: Điện tích - Điện trường.

A. Yêu cầu về kiến thức

ì. Điện tích, định luật báo toàn điện tích. Lực tác dụng giữa các điện tích.

Thuyết electron.

Trình bày được khái niệm (KN) điện tích diem, đặc điểm tương tác giữa các

điện tích, nội dung chính cùa định luật Coulomb, ý nghĩa cùa hàng số điện

môi.

Lấy được ví dụ về tưomg tác giừa các vật được coi là điện tích điểm.

Biết cấu tạo và hoạt động của cân xoắn.

Nêu được nội dung cơ bản cùa thuyết electron.

Trình bày được cấu tạo sơ lược cùa nguycn tử về phương diện điện.

Nêu được các cách làm cho vật nhiễm điện và lấy được ví dụ minh họa.

2. Điện trirờng. Cường độ điện trường, đường sức điện.

- Trình bày được khải niệm điện trường, điện trường đều.

- Phát biểu được định nghĩa cường độ điện trườne và nêu được đặc điểm của

vectơ cường độ điện trường.

- Biết tổng hợp các vector cường độ điện trường thành phần tại I điểm.

- Nèu được khái niệm và đặc đicm dường sức diện trường.



43



3. Đ iện thề, hiệu đ iệ n th ế và cô n g cua lực diện

N ê u đ ư ợ c đ ặ c đ i c m lực tác (lụng lên d iện tíc h t r o n g đ i ệ n t r ư ờ n g đêu.



Lập được biểu thức tính côn lĩ của lực diện trong điện trường đều.

-



Phát biểu được đặc điếm của công dịch chuyển diện tích trong điện trường

bất kì.



-



Trình bàv được khái niệm, biếu thức, đặc điếm cùa thế năng của điện tích

trong điện trường, quan hệ giừa công của lực điện trường và độ giảm thế

năng của điện tích trong điện trường.



-



Trình bày được ý nghĩa, định nghĩa, đơn vị. đặc điểm cùa điện thế và hiệu

điện thế.



-



Nêu được mối liên hệ giữa hiệu điện thế và cường dộ điện trường.



-



Nêu được cấu tạo cúa tĩnh điện kế.



4. Tụ điện, năng lượng của điện trường trong tụ điện.

-



Trình bày được cấu tạo cùa tụ điện, cách tích điện cho tụ.



- Nêu rõ ý nghĩa, biểu thức, đơn vị cùa điện dung.

- Viết được biếu thức tính năng lượng điện trường của tụ điện và giải thích được

ý nghĩa các đại ỉư(/ng trong biểu thức.

B. Yêu cầu về kĩ năng

-



Xác định được phương chiều cùa lực Coulomb

Làm cho vật nhiễm điện do cọ xát.



-



Vận dụng thuyết electron đẻ giải thích các hiện tượng nhiễm điện.



-



Giải được bài toán về tương tác tĩnh điện.



-



Xác định phương, chiều, độ lớn của cường độ điệntrường tại 1 điểm do điện

tích điểm gây ra.



-



Vận dụng quy tắc hinh bình hành để xác định phương chiều của vectơ cường

độ điện trường tồng hợp.



-



Giải được bài toán ve điện trườne.



-



Giài bài toán tính công cùa lực điện trườne và thế năngđiện trường.



-



Giải bài toán tính điện thế và hiệu điện thế.



44



So sánh dược các vị trí có diện thê cao V1 các vị trí có

Í



đ iện



thố thấp trone



điện trường.

ra dược một số tụ diện trong thực tê.



-



Nhận



-



Giải bài tập tụ điện.



2. ỉ. 1.3 Tiến trìn h



hình thành kiến thức C h ư ơn g i: Đ iệ n tích - Đ iện trư ờng.



Trong Chương I: Điện tích - Diện trường, hệ thống kiến thức được hình thành

một cách Logic qua các bài học như sau:



2.1.2



Phăn tích nội dung Chương ỈU: Dòng điện trong các môi trường.



2.1.2.1. Hệ thống, kiến thức Chương III: Dòng điện trong các môi trường.

Ị. Dỏng điện trong kim loại

- Các tính chất điện cùa kim loại có thể giải thích được dựa trên sự có mặt của các

clectron tự do trong kim loại. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyền dịch có

hướng cùa các electron tự do.

- Trong khi chuyển động, các electron tự do luôn luôn va chạm với các ion dao

động quanh vị trí cân bằng ở các nút mạng và truyền một phần động năng cho

chúng. Sự va chạm nàv ỉà nguyên nhân gây ra điện trở của dâv dẫn kim loại và tác

dụng nhiệt. Điện trờ suất của kim loại tãne theo nhiệt độ.

- Hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ Tc nào đó, điện trờ cùa kim loại

(hay hợp kim) giảm dột neột đến giá trị bang không, là hiện tượng siêu dẫn.



45



2. Dòng điện trưng chắt diện phán

- Dòng diện trong chất điện phân là (lõng chuyên địch có hướng cùa các ion dương

về catôt và ion âm về anôt. Các ion trong chắt điện phân xuất hiện là do sự phân ii

cùa các phân tử chât tan trong môi trường dung mõi.

-Khi đên các điện cực thì các ion sẽ trao dôi electron với các điện cực rỏi dược giài

phóng ra ở đó, hoặc tham gia các phàn ứng phụ. Một trong các phàn ứng phụ là

phản ímg cực dương tan, phản ứng này xảy ra trong các bình điện phân có anôt là

kim loại mà muối cùa nó có mặt trong dune dịch điện phân.

- Định luật Fa-ra-đây về điện phân.

Khối lượng M của chất được giải phóng ra ờ các diện cực ti lệ với đương lượng

A

gam



của chất đó và với điện lượng q đi qua dung dịch điện phân.



Biểu thức của định luật Fa-ra-đây



., _ 1 A .

M = ~ ^ ~ 11 với F ~ 96500 (C/mol)

r n

3. Dòng điện trong chắt khi

- D ò n g đ iện



trong



c h ấ t k h í là d ò n g c h u y ể n đ ị c h c ó



hướng



c ủ a c á c ion d ư ơ n g v ề



catôt, các ion âm và electron về anôt. Khi cường dộ điện trường trong chất khí còn

yếu, muốn có các ion và electron đần điện trong chất khí cẩn phải có tác nhân ion

hoá (ngọn lửa, tia lửa điện....). Còn khi cường độ điện trường trong chất khí đù

mạnh thì có xảy ra sự ion hoá do va chạm làm cho số điện tích tự do (ion và

electron) trong chất khí tăng vọt lên (sự phóng điện tự lực). Sự phụ thuộc cùa cường

độ dòng điện trong chất khí vào hiệu điện thế giữa anôt và catôt có dạng phức tạp,

không tuân theo định luật Òm (trừ hiệu điện thế rất thấp).

- Tia lửa điện và hồ quang điện là hai dạng phóng điện tự lực trong không khí ờ

điều kiện thường. Cơ chế của tia lừa điện là sự ion hoá do va chạm khi cường độ

điện trường trong không khí lớn hơn 3.105 (V/m)

- Khi áp suất trong chất khí chi còn vào khoảng từ 1 đên 0,01 mmlỉg, trong ông

phóng điện có sự phóng điện thành mièn: ngay ờ phần mặt catôt cỏ miền tối catôt,

phần còn lại của ống cho đến anôt là cột sáng anốt.



46



-Khi áp suất trong ống giảm chrứi 10 mmllỉỉ thi mien tối catôt sẽ chiếm toàn bộ

ông, lúc đó ta có tia catôt. l ia catòt là done. electron phát ra từ catôt hay trong chân

không tự do.

4. Dòng điện trong chán không

- Dòng điện trong chân không là dòng chuyền dịch cỏ hướng của các electron bứt ra

từ catôt bị nung nóng do tác dụng của điện trường.

-Dặc điểm của dòng điện trong chân không lù nó chi chạy theo một chiều nhất định

từ anôt sang catôt.

5. Dòng điện trong bán dan

- Dòng điện trong bán dẫn tinh khiết là dòne dịch chuyển có hướng của các electron

tự do và lỗ trống.Tuv theo loại tạp chất pha vào bán dần tinh khiết, mà bán dẫn

thuộc một trong hai loại là bán dần loại n và bán dẫn loại p. Dòng điện trong bán

dần loại n chủ yếu là dòng electron, còn trong bán dẫn loại p chủ yếu là dòng các lỗ

irống.

-Lớp tiếp xúc giữa hai loại bán dần p và n (lớp tiếp xúc p - n) có tính dẫn điện chủ

yếu theo một chiều nhất định từ p sang n.

2.1.2.2 Yêu cầu về chuần kiến thức và kĩ nản %Chương ỈU: Dòng điện trong các môi

trường.

A. Yêu cầu về kiến thức

1. Dòng điện trong kim loại

- Nêu được các tính chất điện của kim loại.

- Nêu được bàn chất cùa dòng điện trong kim loại.

- Viết và giải thích được ý nghĩa các đại lượng trong biểu thức sự phụthuộc cùa

điện trở suất vào nhiệt độ.

*



P h á t b i ể u đ ư ợ c k h á i n i ệ m c ư b à n VC h i ệ n tư ự n íi s iê u d ẫ n .



- Nêu được cấu tạo cặp nhiệt độ và nêu được sự phụ thuộc của suất nhiệt điện

động vào các yêu tô.

2. Dòng điện trong chất điện phân

-



Trình bàv được nội dune thuyết điện li.

Nêu được bàn chất của dòníĩ diện tronc chát điện phân.



47



Ncu dược các hiện tượng xảy ra
'

Phát biêu được nội dung định luật l aradav. viét được biếu thức và giải thích ý

nghĩa các dại lượng.

- Nêu dược các ứng dụng cư hán cua hiện tượng diện phân.

3. Dòng điện trong chất khi

Ncu được bản chẩt của dòng điện trong chất khí.

- Nêu được điều kiện để chất khí dần điện.

- Nêu được cách tạo ra hạt tài điện trong quá trình dần điện tự lực.

-



Trả lời được câu hỏi tia lửa điện là gì. Điều kiện tạo ra tia lửa điện và ứng

dụng.



-



Trả lời được câu hỏi hồ quang diện ià gì. Điều kiện tạo ra hồ quang điện và

ứng dụng.

4. Dòng điện trong chân không



-



Nêu được bản chất và cách lạo ra dòng điện trong chân không.



- Nêu được khái niệm, bản chất và các tính chất cùa tia catôt.

- Trình bày được cấu tạo và hoạt động cùa ống phỏng điện tử

B. Yêu cầu về k ĩ năng

-



Giài thích được nguyên nhân gây điện trở trong kim loại, các hiện tượng đặc

biệt cùa kim loại



-



Giải các bài tập có liên quan đen điện trờ suất phụ thuộc vào nhiệt độ.



-



Giải các bài tập suất nhiệt điện động, giải thích sự hình thành suất nhiệt diện

động



- Giải các bài tập có liên quan đến hiện tượng điện phân, nêu được biểu hiện cơ

b à n c ủ a d ò n g đ i ệ n t r o n g c h â t đ iệ n p h â n đ e t ừ đ ó p h â n b i ệ t s o v ớ i c á c m ô i



trường khác.

-



Nhận ra được hiện tượng phóng điện trong chất khí, giải thích được sự phụ

thuộc cùa I vào u trong chất khí.



-



Phân biệt được tia lửa diện và ho quang điện.



-



Nhận ra được các thiết bị cỏ irng dụng ống phỏníi diện tử.



48



So sánh sự khác nhau trong dô thị biêu (liền sự phụ thuộc cùa cường độ đòne

điện vào hiệu điện thế cùa chất khí và chăn không.

2.1.2.3 Tiên trìn h hình thành kiên thức Chương ///. Dòng điện trong cúc mỏi

trường

Trong chương “Dòng điện trong các mồi trường” ta đi tìm hiểu các đặc tính,

cường độ dòng điện, bàn chất hạt tải điện, ứng dụng của dòng điện lần lượt trong

các môi trường khác nhau từ môi trường chất răn điển hình là kim loại, đến môi

trường chất lỏng - chất điện phàn, chất khí và chân không.

Môi

Hạt tải

Hình

Bản chất

Sự phụ

Biểu hiên của

ỏng

•

truờng

thành

dòng điện Ị thuộc cùa I

điện

dòng điện

dụng

hạt tải

vào u

điên

m

Kim loai Electron Eletron Là dòng

Dòng điện

Dân điện tôt. R Cặp

chuvền dời tuân theo

(KL)

tự do

hóa trị

nhiệt

phụ thuộc vào

có hướng

định luật Ôm, T°; Hiện tượng

tách

điện.

cùa e tự do

siêu dẫn, nhiệt

khòi

điện

nguyên ngược chiều

điện trường

tư KL

Dòng điện

Mạ

Ion+ và

Các

Là dòng

Phản ứng phụ;

Chất

ion '

phân tử chuyển dời tuân theo ĐL hiện tượng tan

điện

điện,

luyện

Ôm khi xảy

tan vào có hướng

cực dương

phân

kim,

ra hiện tượng

nước bị của ionđiều

phân li ngược chiều tan cực

chế hóa

thành

điện trường dương. Dòng

chất

ion tự ion+ cùng

điện tuân

do

chiều điện

theo ĐL

trường.

Faraday.

Dần diện tự lực Hàn

Là dòng

Không tuân

Chất khỉ Electronl Quá

điện,

on+ và

trinh

chuyên dời theo định luật khi I chạy qua

làm khí nóng lên bugi

ion'

ion hóa có hướng

Ôm. Đồ thị

các

cùa ion\ e- sự phụ thuộc hay điện trường đánh

lừa. ...

phân từ ion* .

cùa 1 vào u

trong chất khí

rẩt lớn

khí

chia làm 3

trung

giai đoạn.

hòa

Ong

Khi áp suât

Dòng điện

Electron Đôt

Là dòng

Chân

phóng

không tuân

chuyển dời

trong ống

không

nóng

điện từ,

theo định luật khoảng 10"3

có hướng

catốt

đèn

Ồm. Đồ thị

mmHg phát ra

của e' phát

làm

hình,

sự phụ thuộc tia catốt. Dòng

eletron xạ nhiệt

đèn

điện đi theo một

phát xạ ngược chiều cùa I vào u

chiều từ A sang tuýp.

nhiệt

điện trường. chia làm 2

giai đoạn.

K



49



2.2



T h ự c t r ạ n g d ạ y học phần Diện học Vật IV 11 T r u n g h ọ c p h ổ t h ô n g



Dê chuân bị cho việc xây ikrnụ uiáo trinh diộn từ phẩn Diện học chương trình

Vặt lý 1 I I rung học phô thòng nhăm nânu cao năng lục tự hục cùa học sinh, chúng

lôi tiến hành tim hiểu tình hình dạy và học phần Diện học chương trinh Vật lý 11 ở

I rường THPT Thượng Cát



Từ Liêm. Hà Nội với mục đích tìm ra các ưu nhược



diêm của thực trạng dạy học phân kicn thức này. đồng thời tìm hiểu thực trạng cùa

việc sử dụng máy tính hồ trợ dạy và học. Trườnụ THPT Thượng Cát là một ngôi

trường mới được thành lập năm 2004 thuộc ngoại thành Hà Nội. Trường được trane

bị cơ sở vật chất đầy đù, đội ngũ giáo viên trẻ, nhiệt tinh, năng động dễ dàng tiếp

cận với phương pháp giảng dạy mới, khoa học công nghệ hiện đại. Qua tìm hiểu

chúng tôi thấy:

2.2.1 Tình hình dạy của giáo viên

Các giáo viên được trao đôi đêu cho rang: Phân Điện học là một phẩn khó,

irừu lưựng lại được đưa ngay vào dầu chương trình Vật lý 11. Học sinh sau một thời

gian dài nghi hè phải bẳt đầu chương trình học với khối lượng kiến thức lớn, khó

chưa chuấn bị kịp tâm thế học tập nên kết quả không cao. Đặc biệt ờ chương I “Điện

tích - Điện trường” việc hình thành khái niệm điện trường là một môi trường vật chất

dặc biệt mà mát thường không nhìn thấy được là rất khó khăn. Các kĩ năng xác định,

tồng hợp véc tơ lực, véc tơ cường độ điện trường đối với học sinh là rất khó hình

dung và thực hiện. Ờ chương III: Kiến thức Vật lý xuyên suốt chương chù đạo là lý

thuyết giải thích bản chất dòng điện trong các môi trường, cơ sở lý luận của việc ứng

dụng sự dẫn điện trong các môi trường khác nhau, về mặt khoa học đây là một

chương hay mang đậm tính chất Vật lý, giải thích bán chất Vật lý về sự dẫn điện cùa

các môi trường khác nhau giúp học sinh hiểu thấu đáo nguyên lí sâu xa của việc ứng

dụng sự dẫn điện trone các môi trường cũa công nghệ hiện dại ngày nay.

Phương pháp dạy học mà giáo viên sứ dụng chù yếu là thuyết trình, các giờ

học bộ môn (cụ thể ờ phẩn Điện học Vật lý 11) giáo viên thường là người nêu vấn dc

sau đó thuyết trinh theo trình tự nội dung SGK, các câu hỏi được giáo viên ít chú ý tới

việc “gợi mờ” để học sinh tự tim tòi, tự lực giãi quyết vấn đề hoặc thào luận đề xuất V

kiến xây dựng bài. Với phương pháp giảng dạy nặng tính thuyết trình, không trực



50



q u a n s in h đ ộ n g n à y d ề g â y n h à m c h á n Iro n ụ h ọ c sin h . G i à n g d ạ y v à h ọ c tập b ộ m ô n



Vậl lý cân phải cỏ thí nghiệm và rèn luyện cho học sinh phương pháp thực nehiệm.

ỉ uy nhiên, khi dạy phân này giáo viên chi mò tà lại thí nghiệm bàng hình vẽ hoặc mô

tà các hiện tượng dưới hinh thức "kc chuyện" theo trinh tự SGK đã trình bày.

2.2.2 Tinh hình học của học sinh

Qua



trao đ ổ i



vớ i i n ộ i s ố h ọ c s in h và th e o d õ i t r o n g m ộ i s ổ



tiết



h ọ c c h o th ấ y :



+ Trong giờ hục: học sinh chủ yếu là người nghe thầy cô giảng giải, các câu

phát biểu trong giờ học phần lớn là những câu có nội dung nặng về tái tạo. Việc vận

dụng vốn kinh nghiệm, kiến thức đã có đề xây dựnu, hài hầu như rất hiếm.

+ v ề kĩ năng: học sinh thường tò ra iúna túng khi cần phải trình bày các vấn

dề. biểu hiện ở chồ dùng từ ngữ không chuẩn xác. chưa đúng nghĩa hoặc câu trình

bày không đúng ngữ pháp; đặc biệt học sinh e ngại bộc lộ quan điểm riêng trước

một vấn đề cần phải chọn lựa.

Khi học chương 1 “Điện tích - điện trường”, các em thường rất lúng túng khi

giải thích sự hinh thành điện tích, khỏ hình dung môi trường tồn tại xung quanh

điện tích. Đặc biệt hay nhầm lẫn, sai khi tổng hợp các véc tơ lực và cường độ điện

trường.

Khi học chương III: Dòng điện trong các môi trường đa phần các em đều cho

rằng chương này nhàm chán chi toàn lý thuyết suông và hình thức học là học vẹt,

đối phó mà chưa hiểu hết ý nghĩa Vật lý của chương học, chưa tim được liên hệ với

các ứng đụng trong thực tế.

+ Cách học cùa phần đông các em là thuộc lòng, học sinh thường tiếp thu

bài học một cách thụ động, ít động não và ít có cơ hội được tham gia vào các hoạt

động tích cực, tự lực chiếm lĩnh kiến thức.

Tóm lại. sự tiếp thu kiến thức phần Điện học của học sinh chi ờ mức hình

thức, chưa nấm vừng được các khái niệm cơ bản trong phần này; vận dụng một cách

khó khăn vào các trường hợp tương tự khi có sự Ihay đôi.

2.2.3 Tinh hình sử dụng máy tình vào dạy và học các bộ môn

Hệ thống máy tính cùa trườne chù yếu dùng đề dạy bộ môn Tin học. Chương

trinh chủ yếu đem vào giảng dạy là Tin học văn phòng. Đổ tìm hiểu nguyên nhân