Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học: Vận dụng Triz xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dùng cho dạy học Vật lý phần “Từ trường và cảm ứng điện từ” lớp 11 trung học phổ thông nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH ******************

NGUYỄN THỊ THU THẢO

VẬN DỤNG TRIZ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DÙNG

CHO DẠY HỌC VẬT LÝ PHẦN “TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN

TỪ” LỚP 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NHẰM BỒI DƯỠNG TƯ DUY

SÁNG TẠO CHO HỌC SINH

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học môn vật lý

Mã số: 60 14 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. PHẠM THỊ PHÚ

Thành phố Hồ Chí Minh – 2010

LỜI CẢM ƠN

Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn :

- Cô Phạm Thị Phú - PGS.TS Đại Học Vinh - người đã trực tiếp

hướng dẫn tận tình và động viên khuyến khích để tác giả hoàn

thành luận văn thạc sĩ này.

- Quý thầy cô trong tổ phương pháp giảng dạy, khoa vật lý, thư

viện, phòng khoa học công nghệ sau đại học, trường Đại học Sư

Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh, thư viện khoa học tổng hợp đã tạo

điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành khóa học và luận văn thạc sĩ.

- Ban giám hiệu và các thầy cô trong tổ vật lý các trường THPT

Nguyễn Hữu Tiến, trường PTTH Nguyễn Hữu Cầu, trường THPT

Nguyễn Huệ đã tạo điều kiện và góp ý chân thành cho tác giả trong

khi làm luận văn này.

Tác giả

Nguyễn Thị Thu Thảo

MỤC LỤC

2TLỜI CẢM ƠN2T .................................................................................................................................. 7

2TMỤC LỤC2T ....................................................................................................................................... 8

2TDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT2T ............................................................................................. 10

2TMỞ ĐẦU2T ....................................................................................................................................... 11

2T1. Lý do chọn đề tài2T .................................................................................................................... 11

2T2. Mục đích nghiên cứu2T .............................................................................................................. 12

2T3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu2T......................................................................................... 12

2T4. Phạm vi nghiên cứu2T ................................................................................................................ 12

2T5. Giả thuyết khoa học2T ................................................................................................................ 12

2T6. Nhiệm vụ nghiên cứu2T.............................................................................................................. 12

2T7. Phương pháp nghiên cứu2T ........................................................................................................ 13

2T8. Cấu trúc luận văn2T .................................................................................................................... 14

2TCHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT2T ........................................................................ 15

2T1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể của quá trình dạy và học vật lý ở trường THPT trong giai đoạn hiện nay2T ...................................................................................................................................... 15

2T1.1.1. Mục tiêu chung của giáo dục phổ thông2T ....................................................................... 15

2T1.1.2. Mục tiêu nhiệm vụ cụ thể và của hoạt động dạy học vật lý ở trường THPT. [14],[24] 2T ... 15

2T1.2. Bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học vật lý2T ............................................... 17

2T1.2.1. Khái niệm tư duy2T .......................................................................................................... 17

2T1.2.2. Khái niệm sáng tạo [5]2T .................................................................................................. 19

2T1.2.3. Khái niệm tư duy sáng tạo [4]2T ....................................................................................... 19

2T1.2.4. Các biện pháp phát triển tư duy sáng tạo của học sinh2T ................................................... 20

2T1.3. Thực trạng thực hiện mục tiêu bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy môn vật lý ở trường THPT hiện nay2T ................................................................................................................ 22

2T1.4. Ý tưởng góp phần nâng cao hiệu quả thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lý ở trường THPT giai đoạn hiện nay2T ............................................................................................................................. 23

2T1.5. Phương pháp luận sáng tạo khoa học kỹ thuật 2T ...................................................................... 24

2T1.5.1. Vài nét về lịch sử của TRIZ [4], [11]2T ............................................................................ 24

2T1.5.2. Đối tượng, mục đích, lợi ích của phương pháp luận sáng tạo2T ........................................ 24

2T1.5.3. Tổng quan cách tiếp cận xây dựng phương pháp luận sáng tạo - TRIZ [4]2T ................... 25

2T1.5.4. Nội dung cơ bản của TRIZ2T ............................................................................................ 27

2T1.6. Vận dụng TRIZ vào việc bồi dưỡng tư duy và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông. 2T ............................................................................................. 33

2T1.6.1. Bài tập sáng tạo về vật lý ở trường phổ thông2T .............................................................. 33

2T1.6.2. Mối quan hệ giữa TRIZ và BTST ở môn vật lý2T ............................................................. 34

2T1.6.3. Phương pháp xây dựng BTST về vật lý dựa vào các nguyên tắc của TRIZ 2T .................... 35

2T1.6.4. Sử dụng BTST vật lý để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh theo các nguyên tắc của TRIZ2T....................................................................................................................................... 36

2TCHƯƠNG 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO PHẦN “TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” LỚP 112T ..................................................................................................... 41

2T2.1. Mục tiêu dạy học phần “Từ trường và cảm ứng điện từ”2T ...................................................... 41

2T2.2. Tóm tắt nội dung cơ bản phần “từ trường và cảm ứng điện từ” 2T ............................................ 41

2T2.3. Tìm hiểu thực trạng dạy và học bài tập phần “Từ trường và cảm ứng điện từ” ở một số trường THPT TP Hồ Chí Minh2T .................................................................................................. 43

2T2.3.1. Thực trạng xuất bản2T ...................................................................................................... 43

2T2.3.2. Nhận thức của GV về BTST2T ......................................................................................... 44

2T2.3.3. Sử dụng BTST vào dạy học vật lý2T ................................................................................. 44

2T2.4. Vận dụng TRIZ xây dựng bài tập sáng tạo phần “từ trường và cảm ứng điện từ” 2T ................. 45

2T2.5.2. BTST trong tiết học luyện tập giải bài tập vật lý2T ........................................................... 69

2T2.5.3. BTST trong tiết học ôn tập tổng kết hệ thống hóa kiến thức2T .......................................... 72

2T2.5.4. BTST trong tiết học thực hành thí nghiệm vật lý2T ........................................................... 75

2T2.5.5. BTST trong hoạt động ngoại khóa2T ................................................................................ 75

2T2.5.6. BTST trong kiểm tra, thi tuyển HS giỏi2T ......................................................................... 76

2TCHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM2T .................................................................................... 78

2T3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm2T ........................................................................................... 78

2T3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm2T ......................................................................................... 78

2T3.3. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm2T ......................................................................................... 79

2T3.4. Nội dung thực nghiệm sư phạm2T ........................................................................................... 79

2T3.4.1. Công tác chuẩn bị2T ......................................................................................................... 79

2T3.4.2. Tiến hành thực nghiệm2T ................................................................................................. 79

2T3.5. Kết quả thực nghiệm2T ............................................................................................................ 80

2T3.5.1. Tiêu chí đánh giá2T .......................................................................................................... 80

2T3.5.2. Đánh giá kết quả2T ........................................................................................................... 80

2TKẾT LUẬN2T .................................................................................................................................... 86

2TPHỤ LỤC2T ...................................................................................................................................... 88

2TPHỤ LỤC 12T ................................................................................................................................ 88

2TPHỤ LỤC 22T ................................................................................................................................ 97

2TPHỤ LỤC 32T .............................................................................................................................. 102

2TPHỤ LỤC 42T .............................................................................................................................. 106

2TTÀI LIỆU THAM KHẢO2T ............................................................................................................ 128

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BT: Bài tập

BTVL: Bài tập vật lý

BTLT: Bài tập luyện tập

BTST: Bài tập sáng tạo

GV: Giáo viên

HS: Học sinh

PPLST: Phương pháp luận sáng tạo

SGK: Sách giáo khoa

SGKVL11CB: Sách giáo khoa vật lý 11 cơ bản

SGKVL11NC: Sách giáo khoa vất lý 11 nâng cao

SBTVL11CB: Sách bài tập vật lý 11 cơ bản

SBTVL11NC: Sách bài tập vật lý 11 nâng cao

THPT: Trung học phổ thông

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Xã hội loài người đã và đang trải qua 4 thời kỳ văn minh : nông nghiệp, công nghiệp, thông tin

và sáng tạo. Bước vào thế kỉ 21, một trong những yếu tố quan trọng để thành công về kinh tế và dần

trở thành yếu tố duy nhất chính là nguồn nhân lực năng động, sáng tạo, có khả năng độc lập giải

quyết vần đề và ra quyết định. Nhiệm vụ đào tạo ra nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu thời đại đặt

trọng trách lên vai ngành giáo dục và đào tạo. Để thực hiện nhiệm vụ ấy, ở các trường học, ngoài

việc trang bị kiến thức, kỹ năng và phương pháp chuyên môn, việc rèn luyện tư duy sáng tạo (quá

trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định) ngày càng trở nên cấp thiết và quan trọng.

Trước đây sáng tạo được xem như một yếu tố thần bí, bẩm sinh, thiên phú thì hiện nay khoa

học về sáng tạo đã đúc kết nhiều thành tựu giúp mỗi người bình thường đưa ra và thực hiện ý tưởng

mới, có ích. Trên thế giới có nhiều trường đại học và các công ty dạy và học tư duy sáng tạo như

một môn học riêng với mục đích đào tạo ra những người biết sáng tạo một cách hiệu quả.

Ở các trường học nước ta, phương pháp luận sáng tạo chưa được chú ý đúng mức trong quá

trình giáo dục và đào tạo. Việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh không được quan tâm chú ý

nhiều và được thực hiện gián tiếp thông qua việc học các môn học. Ở môn vật lý, một trong những

hoạt động giúp rèn luyện tư duy và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh là hoạt động giải bài

tập. Tuy nhiên phương pháp suy nghĩ chủ yếu vẫn là phương pháp thử và sai, thiếu định hướng,

thiếu phương pháp khoa học gây ra sự lãng phí lớn và kém hiệu quả. Hơn nữa hệ thống bài tập vật

lý trong chương trình hầu hết là những bài toán đã được phát biểu đúng, với những dữ kiện cho sẵn

đủ gợi ý cho học sinh sử dụng một vài công thức hay định luật nào đó. Các bài tập như thế chỉ mang

tính luyện tập giúp học sinh tái hiện các kiến thức và phương pháp đã biết, không phải là bài tập

thực tế trong cuộc sống đa dạng mà các em có thể gặp. Do đó việc giải bài tập như thế chưa rèn

luyện và khơi gợi được tư duy sáng tạo cho học sinh, chưa làm học sinh hứng thú trong học tập và

thấy được ích lợi của việc học vật lý trong đời sống. Đa số học sinh và kể cả sinh viên ra trường

lúng túng khi gặp các vấn đề thực trong cuộc sống, không biết cách suy nghĩ, áp dụng kiến thức

nào, áp dụng như thế nào để giải quyết, không liên kết được kiến thức đã học vào thực tế công việc

và cuộc sống.

Để có kết quả, việc rèn luyện tư duy sáng tạo phải được thực hiện một cách thường xuyên ngay

khi học sinh còn ngồi trên ghế nhà trường. Học sinh phải được rèn luyện phương pháp suy nghĩ

khoa học và hiệu quả để giải quyết vấn đề. Phương pháp luận sáng tạo với hạt nhân là “lý thuyết

giải bài toán sáng chế” (theory of inventive problem solving, viết tắt từ tiếng nga chuyển sang kí tự

lating là TRIZ) do Genrikh Saulovich Altshuller (người Nga) sáng lập cung cấp cho quá trình tư

duy một công cụ hữu hiệu giúp định hướng suy nghĩ có hiệu quả cao. Đó chính là chìa khoá mở ra

cho người học cánh cửa dẫn đến việc điều khiển quá trình suy nghĩ có định hướng và khoa học dẫn

đến sự sáng tạo. Bên cạnh việc dạy TRIZ như một môn học riêng, ta hoàn toàn có thể áp dụng TRIZ

vào quá trình dạy các môn học khác, chẳng hạn như vật lý để từng bước giúp định hướng và điều

khiển tư duy người học. Vì thế trong dạy học vật lý, việc áp dụng TRIZ để xây dựng hệ thống các

bài tập sáng tạo (BTST) nhằm rèn luyện cho học sinh cách suy nghĩ giải quyết vấn đề theo các thủ

thuật, quy luật của TRIZ giúp học sinh phát triển tư duy sáng tạo, gắn kết được kiến thức được học

vào các bài toán thực tế của cuộc sống.

Trong phạm vi đề tài luận văn Thạc sỹ, tôi xin đề cập đến việc vận dụng các nguyên tắc (thủ

thuật) và quy luật của TRIZ để xây dựng hệ thống các BTST tạo phần “Từ trường và cảm ứng điện

từ” và đề xuất các phương án sử dụng BTST đã xây dựng nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học

sinh.

Do đó tôi chọn đề tài : “Vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dùng cho dạy học

vật lý phần “Từ trường và cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT, nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học

sinh.”

2. Mục đích nghiên cứu

Vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống BTST phần “Từ trường và cảm ứng điện từ” Vật lý 11 và

đề xuất phương án sử dụng trong dạy học.

3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Học sinh lớp 11 THPT;

- Đối tượng nghiên cứu: Quá trình dạy và học bài tập Vật lý;

4. Phạm vi nghiên cứu

- Bài tập sáng tạo dùng cho phần “ Từ trường và cảm ứng điện từ ” lớp 11 THPT.

5. Giả thuyết khoa học

- Có thể vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống BTST phần “Từ trường và cảm ứng điện từ” đảm

bảo yêu cầu về tính khoa học, sư phạm, khả thi trong điều kiện hiện nay của trường THPT nước ta.

- Việc sử dụng TRIZ hướng dẫn HS giải BTST trong các bài học vật lý truyền thống sẽ góp phần

bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh, nâng cao chất lượng dạy học.

6. Nhiệm vụ nghiên cứu

6.1. Tìm hiểu phương pháp luận sáng tạo khoa học kỹ thuật (TRIZ).

6.2. Tìm hiểu khái niệm bài tập sáng tạo về vật lý, mối quan hệ giữa BTST và TRIZ với việc bồi

dưỡng tư duy sáng tạo cho HS trong dạy học.

6.3. Phân tích mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức kỹ năng và nghiên cứu nội dung kiến thức

chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT.

6.4. Tìm hiểu thực tế dạy và học bài tập chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” ở một số trường

THPT TP HCM.

6.5. Vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống các BTST môn Vật lý phần “Từ trường và cảm ứng điện từ”

lớp 11 THPT.

6.6. Đề xuất các phương án sử dụng hệ thống BTST đã xây dựng để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho

học sinh.

6.7. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT nhằm xác định mức độ phù hợp, tính khả thi

và tính hiệu quả của dạy và học hệ thống BTST phần “Từ trường và cảm ứng điện từ”.

7. Phương pháp nghiên cứu

7.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu tài liệu về mục tiêu dạy học vật lý trong giai đoạn hiện nay, việc rèn luyện tư duy,

năng lực sáng tạo cho học sinh.

- Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp luận sáng tạo khoa học kỹ thuật (TRIZ).

- Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bài tập (định tính và định

lượng).

7.2. Phương pháp điều tra

- Dự giờ, phiếu điều tra.

7.3. Phương pháp thực nghiệm

- Thực nghiệm Vật lý

- Thực nghiệm sư phạm

7.4. Đóng góp mới của đề tài

+ Về lý luận

- Đề tài nghiên cứu lý thuyết về phương pháp luận sáng tạo nhằm áp dụng vào việc bồi dưỡng

tư duy sáng tạo cho học sinh.

- Nghiên cứu mô hình vận dụng một số nguyên tắc của TRIZ để xây dựng BTST về vật lý

dùng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh, trong đó sử dụng các nguyên tắc: nguyên tắc phân

nhỏ, kết hợp, đảo ngược, thay thế sơ đồ cơ học, linh động, vạn năng, chuyển sang chiều khác, sử

dụng trung gian.

- Nghiên cứu mô hình vận dụng một số nguyên tắc của TRIZ để đặt câu hỏi định hướng tư duy

cho học sinh trong việc giải bài tập nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh, trong đó sử dụng

các nguyên tắc: nguyên tắc phân nhỏ, kết hợp, đảo ngược, thay thế sơ đồ cơ học, phẩm chất cục bộ,

liên tục tác động có ích, giải thiếu hay thừa, chuyển sang chiều khác, linh động, vạn năng, dự

phòng, sử dụng trung gian, phản trọng lượng.

+ Về thực tiễn

- Xây dựng hệ thống 20 BTST về vật lý phần “từ trường và cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT.

- Đề xuất 6 phương án sử dụng BTST trong dạy học vật lý phần “ Từ trường và cảm ứng điện

từ” để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh.

- Giúp học sinh gắn kết kiến thức đã học với việc giải quyết các bài toán thực tế, hứng thú

trong học tập vật lý.

- Giúp học sinh được tiếp cận với phương pháp luận sáng tạo (TRIZ) để nâng cao hiệu quả tư

duy sáng tạo.

8. Cấu trúc luận văn

- Mở đầu (5 trang)

- Nội dung: 3 chương.

Chương 1. Cơ sở lý luận xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học vật lý ở

trường THPT theo phương pháp luận sáng tạo (TRIZ). (34 trang)

Chương 2. Xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo phần “Từ trường và cảm ứng điện từ” lớp

11. (47 trang)

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm. (11 trang)

- Kết luận. (2 trang)

- Tài liệu tham khảo.

- Phụ lục.

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT

1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể của quá trình dạy và học vật lý ở trường THPT trong giai đoạn hiện nay

1.1.1. Mục tiêu chung của giáo dục phổ thông

Hội nghị Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam lần 2, khoá VIII đã chỉ rõ mục

tiêu giáo dục trong giai đoạn mới là: “Nhiệm vụ và mục tiêu cơ bản của giáo dục nhằm xây dựng

những con người gắn bó với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội, có đạo đức trong sáng, ý

chí kiên cường xây dựng và bảo vệ Tổ quốc, tham gia tích cực vào sự nghiệp công nghiệp hoá và

hiện đại hoá đất nước, giữ gìn phát huy các giá trị văn hoá dân tộc, có năng lực tiếp thu văn hoá

nhân loại, phát huy tiềm năng của dân tộc và con người Việt Nam, có ý thức cộng đồng và phát huy

tính tích cực của cá nhân, làm chủ tri thức và khoa học và công nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có

kỹ năng thực hành giỏi, có tác phong công nghiệp, có tính tổ chức kỷ luật, có sức khoẻ, là những

người thừa kế xây dựng chủ nghĩa xã hội vừa hồng vừa chuyên…”.[11]

Dựa vào mục tiêu chung này mà nhà trường THPT đã xây dựng các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể

trong các hoạt động dạy học và giáo dục của nhà trường. Mục tiêu của hoạt động dạy học Vật lý

trong trường THPT cũng không nằm ngoài mục tiêu chung đã được xác định, dựa vào mục tiêu

chung này mà mục tiêu cụ thể của việc dạy học Vật lý được đề ra.

1.1.2. Mục tiêu nhiệm vụ cụ thể và của hoạt động dạy học vật lý ở trường THPT. [14],[24]

Mục tiêu kiến thức

+ Cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức vật lý cơ bản, khoa học, hiện đại bao gồm:

- Các khái niệm về các sự vật, hiện tượng và quá trình vật lý thường gặp trong đời sống, kỹ thuật.

- Các đại lượng, định luật và các nguyên lý vật lý cơ bản.

- Những nội dung chính của một số thuyết vật lý quan trọng nhất.

- Những ứng dụng phổ biến của vật lý trong đời sống, kỹ thuật.

- Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và những phương pháp đặc thù của vật lý.

Mục tiêu kỹ năng

- Biết quan sát các hiện tượng và quá trình vật lý trong tự nhiên, trong đời sống hằng ngày và

trong các thí nghiệm, biết điều tra, sưu tầm, thu thập thông tin cần thiết cho việc học môn vật lý.

- Sử dụng các dụng cụ đo phổ biến trong vật lý, có kỹ năng lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm

vật lý đơn giản.

- Biết phân tích, tổng hợp và xử lý các thông tin thu được để rút ra kết luận, đề ra dự đoán về các

mối quan hệ, bản chất của các hện tượng vật lý, đề xuất các phương án thí nghiệm để kiểm tra dự

đoán.

- Vận dụng kiến thức để mô tả và giải thích các hiện tượng, quá trình vật lý, giải các bài tập vật

lý và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống và sản xuất ở mức độ phổ thông.

- Sử dụng các thuật ngữ vật lý, đồ thị để trình bày rõ ràng và chính xác những hiểu biết cũng như

những kết quả thu được qua thu thập và xử lý thông tin.

- Rèn luyện tư duy, phát triển năng lực sáng tạo và khả năng tự học, khả năng hoạt động độc lập

của học sinh.

Mục tiêu thái độ

+ Giáo dục đạo đức cho học sinh và kĩ thuật tổng hợp cho học sinh, bao gồm :

- Có hứng thú học vật lý, yêu thích, tìm tòi khoa học, trân trọng những đóng góp của vật lý học

trong sự tiến bộ của xã hội và công lao của các nhà khoa học.

- Có thái độ khách quan, trung thực, tác phong tỉ mỉ, chính xác, cẩn thận, có tinh thần hợp tác

trong việc học môn vật lý, áp dụng các hiểu biết đạt được.

- Có ý thức vận dụng các hiểu biết của vật lý vào đời sống kĩ thuật nhằm cải thiện điều kiện sống

và học tập, bảo vệ môi trường sống tự nhiên.

Nhiệm vụ cụ thể

Từ những mục tiêu cụ thể đã đề ra, các nhiệm vụ cụ thể của hoạt động dạy học vật lý bao gồm:

- Nhiệm vụ thứ nhất là cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức vật lý , khoa học, hiện đại và

các kĩ năng kĩ xảo vật lý.

- Nhiệm vụ thứ hai là góp phần cùng các môn học khác rèn luyện tư duy, bồi dưỡng năng lực

sáng tạo và khả năng tự học cũng như khả năng hoạt động độc lập của học sinh. Để thực hiện nhiệm

vụ này, người giáo viên phải nắm vững quá trình nhận thức, hiểu rõ các phẩm chất tư duy sáng tạo

của các hoạt động tự lực và phương pháp bồi dưỡng chúng. Đồng thời phải có nghệ thuật kết hợp

việc rèn luyện này với quá trình dạy học vật lý.

- Nhiệm vụ thứ ba là góp phần giáo dục thế giới quan và nhân cách, đạo đức cho học sinh.

- Nhiệm vụ thứ tư là giáo dục kỉ thuật tổng hợp cho học sinh.

 Các mục tiêu và nhiệm vụ trên có mối liên hệ biện chứng với nhau và được thực hiện đồng

thời trong hoạt động dạy học vật lý ở nhà trường. Tuy nhiên hiện nay nhiều giáo viên hầu như chỉ

tập trung chú ý đến việc cung cấp hệ thống kiến thức và các kỹ năng vật lý cho học sinh và không

chú ý đúng mức đến các mục tiêu còn lại, đặc biệt là nhiệm vụ bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học

sinh. Trong khi đó xã hội ngày nay với tốc độ phát triển quá nhanh của khoa học công nghệ và

lượng tri thức khổng lồ đòi hỏi những con người có trí tuệ năng động và tư duy sáng tạo như

T.Edison đã nói: “Nhiệm vụ quan trọng nhất của nền văn minh là dạy con người biết suy nghĩ.”

Chính vì thế mà việc nghiên cứu để thực hiện mục tiêu nhiệm vụ bồi dưỡng tư duy sáng tạo là điều

hết sức cần cấp thiết trong giai đoạn hiện nay của giáo dục và đào tạo.

1.2. Bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học vật lý

1.2.1. Khái niệm tư duy

Theo tâm lý học, tư duy là quá trình phân tích và tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát

hoá trên con đường tìm ra cái mới.[30]

Nói rõ hơn, tư duy là một quá trình nhận thức phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối

liên hệ và quan hệ có tính chất quy luật của sự vật, hiện tượng trong hiện thực khách quan phổ biến

U* Các đặc điểm của tư duy trong học tập vật lý U[14; tr.40, tr.41, tr.43]

giữa chúng.[14, tr.40]

 Tư duy chỉ bắt đầu từ tình huống có vấn đề.

Vấn đề là một câu hỏi, một nhiệm vụ mà bằng kiến thức và kinh nghiệm cũ học sinh chưa thể trả

lời hay giải quyết được. Tình huống có vấn đề là trạng thái tâm lý trong đó học sinh nhận thức được

vấn đề và có nhu cầu giải quyết vấn đề đó.

Trong quá trình dạy học giáo viên tổ chức cho học sinh thấy được vấn đề và mong muốn giải

quyết nó thì quá trình tư duy bắt đầu. Có nhiều hình thức tham gia của học sinh vào bài học như làm

việc với sách giáo khoa, tài liệu tham khảo, thảo luận nhóm, tham gia các trò chơi vật lý, tự lực giải

bài tập, làm những thí nghiệm đơn giản. Chính các hoạt động cụ thể này sẽ kích thích hứng thú học

tập cho học sinh và trên cơ sở đó hoạt động tư duy diễn ra mạnh mẽ.

 Tư duy có tính khái quát và gián tiếp

Tư duy khái quát vì nó phản ánh thuộc tính chung, mối liên hệ chung cho các sự vật hiện

tượng.Tư duy gián tiếp vì nó phải sử dụng công cụ là ngôn ngữ.

 Tư duy có quan hệ mật thiết với ngôn ngữ

Ngôn ngữ là phương tiện của tư duy vì ngay từ khâu mở đầu của tư duy là tình huống có vấn đề

đến quá trình thực hiện các thao tác tư duy và sản phẩm của tư duy là các khái niệm, phán đoán, suy

lý đều phải sử dụng ngôn ngữ. Do đó rèn luyện ngôn ngữ cho học sinh rất quan trọng, nhất là ngôn

ngữ của các khái niệm, đại lượng, định luật vật lý. Việc nắm vững kiến thức không chỉ diễn ra trong

đầu học sinh mà phải được phát biểu ra bằng lời thông qua việc mô tả các hiện tượng vật lý, giải

thích chúng, tìm ra trong đó các đại lượng đặc trưng và các định luật chi phối chúng. Cần tránh việc

chỉ yêu cầu học sinh trả lời những câu hỏi đơn giản như phát biểu định nghĩa, định luật…Trong các

bài tập vật lý cần chú trọng đến việc phân tích hiện tượng, phân tích các dữ kiện và phân tích kết

quả đạt được.

 Tư duy không tách rời nhận thức cảm tính

Tư duy thường bắt đầu từ nhận thức cảm tính và trong quá trình tư duy phải sử dụng nguồn tài

liệu do nhận thức cảm tính thu nhận được. Ngược lại kết quả của tư duy làm cho nhận thức cảm tính

nhạy bén hơn. Vì thế việc rèn luyện và kích thích năng lực quan sát của học sinh là điều quan trọng.

Sự quan sát diễn ra dưới định hướng của giáo viên và thường là quan sát hình ảnh, hình vẽ, sơ đồ,

mô hình thí nghiệm vật lý.

 Tư duy là một quá trình với các thao tác trí tuệ cụ thể

Tư duy là một quá trình vì nó có nảy sinh, diễn biến và kết thúc. Tư duy có những thao tác cụ thể

như phân tích và tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hoá và cụ thể hoá. Vì thế cần rèn

luyện các thao tác tư duy trên các đối tượng vật lý. Giáo viên cần có những biện pháp giúp học sinh

chủ động tư duy và biết phương pháp tư duy hiệu quả trong quá trình dạy kiến thức và rèn luyện kĩ

U* Cơ sở vật chất và tinh thần của tư duy [28]

năng cho học sinh. Bên cạnh đó cần rèn luyện cho học sinh tư duy biện chứng.

Cơ sở vật chất và tinh thần của tư duy bao gồm: cơ sở sinh lý thần kinh, sức khỏe và nhu cầu vật

chất.

Cơ sở sinh lí thần kinh của tư duy là sự hoạt động của vỏ đại não. Hoạt động của bộ não cần sự

cung cấp dưỡng chất và năng lực nên phải có sức khoẻ dồi dào bao gồm: sức khoẻ thể chất, tinh

thần và sức khoẻ tâm lí xã hội.[25, tr.74]. Do đó tuỳ theo điều kiện thể lực và điều kiện sống mà mỗi

người cần rèn luyện sức khoẻ, đảm bảo điều kiện cho hoạt động tư duy tốt.

Cơ sở tinh thần của tư duy bao gồm sự tôn trọng, không khí làm việc thoải mái, có sự động viên,

khen thưởng hợp lý.

Vì thế khi tiến hành xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo và dạy học vật lý, giáo viên cần chú ý

đến tính thực tế của bài tập với học sinh đang dạy, tạo không khí làm việc thoải mái, đặc biệt là hết

sức tôn trọng ý tưởng của các em, động viên khen thưởng kịp thời những ý tưởng sáng tạo. Giáo

viên rèn luyện cho học sinh tôn trọng ý tưởng của nhau, không cười giễu, chê bai ý tưởng của bạn

U*Các loại tư duy

mình.

Có thể chia tư duy thành ba loại cơ bản: [28, tr.62]

- Tư duy logic hình thức (tư duy logic): Tư duy logic dựa trên luật bài trung và tam đoạn luận.

Luật bài trung quy định A là A chứ không thể vừa là A vừa không là A được. Tam đoạn luận trước

hết khẳng định một tính chất α chung cho mọi phần tử thuộc tập hợp A; sau đó khẳng định một phần

tử a thuộc tập hợp A và kết luận phần tử A cũng có tính chất α. Tư duy logic chỉ dùng cho đối tượng

ở trạng thái yên tĩnh, nếu đối tượng vận động thì phải dùng tư duy logic biện chứng (gọi là tư duy

biện chứng)

- Tư duy biện chứng: bác bỏ luật bài trung, chấp nhận A vừa là A vừa không là A. Đó là chân lí

của sự vận động. Vì vận động là thường xuyên, yên tĩnh chỉ là tạm thời nên tư duy biện chứng đóng

vai trò quan trọng trong suy nghĩ của con người.

- Tư duy hình tượng: là kiểu tư duy mà sản phẩm tạo ra bằng hư cấu, bằng tưởng tượng ra những

đối tượng theo quan điểm thẫm mĩ nhất định giúp hình dung ra các sự vật, hiện tượng, con người

với khả năng vốn có của chúng.

Từ ba loại tư duy cơ bản trên, xét về mức độ độc lập, người ta chia tư duy ra thành bốn bậc: [14,

tr.65]

- Tư duy lệ thuộc: suy nghĩ dựa dẫm vào tư duy người khác.

- Tư duy độc lập: tư duy của những người có chính kiến riêng trong một lĩnh vực nào đó.

- Tư duy phê phán: chỉ người có tư duy độc lập và biết phán xét sự việc bằng khả năng quan sát,

phân tích và tổng hợp.

- Tư duy sáng tạo: tư duy của ngững người biết phê phán sự việc và đề ra những giải pháp mới

nhằm phát huy ưu điểm và khắc phục các thiếu sót.

1.2.2. Khái niệm sáng tạo [5]

Sáng tạo là hoạt động tạo ra cái gì đó đồng thời có tính mới và tính ích lợi

+ Tính mới: là sự khác biệt của đối tượng cho trước với đối tượng cùng loại trước đó về mặt thời

gian (đối tượng tiền thân);

+Tính ích lợi: chỉ thể hiện khi đối tượng cho trước hoạt động theo đúng chức năng trong phạm vi

áp dụng.

Trong dạy học người ta có thể phân biệt sáng tạo ở hai cấp độ là sáng tạo cái mới đối với bản

thân và sáng tạo cái mới đối với nhân loại. Trong quá trình học tập vật lý của học sinh sáng tạo chủ

yếu là sáng tạo tự nhiên ở cấp độ thứ nhất. Sáng tạo để nắm vững các kiến thức vật lý như các khái

niệm, định luật, vận dụng kiến thức vật lý để giải bài tập, lập các mô hình vật lý, các thiết bị ứng

dụng nguyên lý vật lý…, sáng tạo để cải tiến những cái cũ. Như vậy sự sáng tạo trước hết là sự lao

động bền bỉ với cảm hứng nhất định. Không có lao động nhận thức để tích luỹ dữ kiện thì không có

sáng tạo [14, tr.42]. Vì thế muốn sáng tạo học sinh phải được trang bị kiến thức khoa học đầy đủ và

chính xác và phải luyện tập tự mình làm việc, tự mình suy nghĩ giải quyết các vấn đề một cách

thường xuyên và đúng hướng.

1.2.3. Khái niệm tư duy sáng tạo [4]

Tư duy sáng tạo là quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định.

Nói cách khác tư duy là quá trình suy nghĩ để đưa người giải:

+ Từ không biết cách đạt mục đích đến biết cách đạt mục đích hoặc;

+ Từ không biết cách tối ưu đạt mục đích đến biết cách tối ưu để đạt mục đích trong một số

cách đã biết.

Khi học sinh gặp một vấn đề mà chưa biết cách để giải hoặc biết một số cách giải nhưng chưa

biết cách tối ưu để giải sẽ giúp học sinh bắt đầu một quá trình tư duy sáng tạo.

1.2.4. Các biện pháp phát triển tư duy sáng tạo của học sinh

- Để rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh có thể có những cách sau đã được nêu ra: [23]

a) Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới

Tổ chức nhận thức vật lý theo chu trình sáng tạo sẽ giúp học sinh trên con đường hoạt động sáng

tạo dễ nhận biết được chỗ nào có thể suy nghĩ dựa trên hiểu biết đã có, chỗ nào phải đưa ra kiến

thức mới, giải pháp mới. Việc tập trung sức lực vào chỗ mới sẽ giúp học sinh hoạt động sáng tạo có

hiệu quả, rèn luyện tư duy trực giác nhạy bén, phong phú.

b) Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết

Dự đoán có vai trò rất quan trọng trên con đường sáng tạo khoa học. Dự đoán chủ yếu dựa vào

trực giác, kinh nghiệm và kiến thức sâu sắc về một lĩnh vực nào đó. Có thể có các cách dự đoán sau

trong giai đoạn đầu của hoạt động nhận thức:

- Dự đoán dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có;

- Dự đoán dựa trên sự tương tự;

- Dự đoán dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có quan hệ

nhân quả;

- Dự đoán dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn biến đổi đồng thời, cùng tăng hay cùng

giảm mà dự đoán về mối quan hệ nhân quả giữa chúng;

- Dự đoán dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình;

- Dự đoán dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức đã biết sang một lĩnh vực

khác;

- Dự đoán về mối quan hệ định lượng.

c) Luyện tập đề xuất phương án để kiểm tra dự đoán

Để kiểm tra dự đoán, giả thuyết có phù hợp với thực tế không, phải suy luận ra hệ quả có thể

quan sát trong thực tế và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng. Quá trình rút ra hệ quả thường áp dụng

suy luận logic hay suy luận toán học. Sự suy luận này phải đảm bảo đúng quy tắc, quy luật, không

phạm sai lầm. Những quy tắc và quy luật đó đều đã biết nên không đòi hỏi sự sáng tạo thật sự. Vấn

đề đòi hỏi sự sáng tạo ở đây là đề xuất được phương án kiểm tra hệ quả đã rút ra được.

d) Giải các bài tập sáng tạo

 Mục đích của hoạt động giải bài tập vật lý trong quá trình dạy học:

- Bài tập vật lý (BTVL) là một phương tiện, phương pháp dạy học truyền thống đặc thù của môn

vật lý; BTVL có chức năng giáo dưỡng, phát triển tư duy và giáo dục kỹ năng tổng hợp. BTVL có

thể sử dụng trong tất cả các yếu tố cấu trúc của quá trình của quá trình dạy học từ việc tạo tình

huống có vấn đề, xây dựng kiến thức hình thành kỹ năng mới đến củng cố ôn tập hệ thống hoá kiến

thức và kiểm tra đánh giá kiến thức kỹ năng của học sinh. Tuy nhiên trong luận văn này chúng tôi

muốn xem xét BTVL với chức năng là phương tiện bồi dưỡng tư duy học sinh, đặc biệt là tư duy

sáng tạo.

 BTVL nào thực hiện được chức năng bồi dưỡng tư duy sáng tạo? Có nhiều cách phân loại

BTVL tuỳ thuộc vào mục đích phân loại. Trong đề tài này, với mục đích xây dựng và sử dụng

BTVL để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh, chúng tôi chọn cách phân loại theo phương pháp

luận sáng tạo (PPLST).

 Phân loại bài tập vật lý

- Trong sáng tạo học, theo yêu cầu rèn luyện kỹ năng tư tuy sáng tạo cho học sinh, dựa vào tính

thực tế của nội dung bài toán người ta phân ra hai loại bài tập:

+ Bài toán cụ thể được phát biểu đúng (bài toán đúng): là những bài toán có hai phần: giả thiết và

kết luận. Phần giả thiết trình bày những cái cho trước, đủ để giải bài toán, phần kết luận chỉ ra mục

đích cần đạt cụ thể. Đây là loại bài toán giáo khoa mà học sinh đang được rèn luyện phổ biến hiện

nay. Những bài toán này chỉ mới có tác dụng chủ yếu trong việc củng cố kiến thức lý thuyết, rèn

luyện kỹ năng vận dụng. Vì thế về mặt tư duy bài tập này chỉ có tác dụng tái hiện kiến thức và

phương pháp đã biết khi các em áp dụng những cách giải quen thuộc được cung cấp, các công thức

đã được gợi ý trong giả thiết đã cho để giải, chưa có tác dụng nhiều trong việc phát triển tư duy sáng

tạo.

+ Bài tập sáng tạo (tình huống vấn đề xuất phát): phần giả thiết có thể thiếu hay thừa, hay vừa

thiếu vừa thừa, phần kết luận nêu mục đích chung chung, không rõ ràng, không chỉ ra cụ thể đi tìm

cái gì, không gợi ý các công thức hay định luật cần sử dụng rõ ràng qua giả thiết cho trước. Loại bài

tập này có tác dụng rèn luyện các phẩm chất của tư duy sáng tạo: tính linh hoạt, tính mềm dẻo, độc

đáo và nhạy cảm. Loại bài tập này chưa có nhiều trong thực tiễn dạy học vật lý.

V.G Razumoxki phân biệt hai loại bài tập sáng tạo tương ứng với hai pha quan trọng trong quá

trình sáng tạo khoa học vật lý đó là từ sự kiện cảm tính tới việc xây dựng mô hình giả thuyết trừu

tượng và giai đoạn chuyển từ một tiên đề lý thuyết và những quy luật nhất định của hiện tượng sang

việc kiểm tra bằng thực nghiệm. Giai đoạn thứ nhất đòi hỏi sự giải thích hiện tượng trả lời câu hỏi

tại sao? Giai đoạn thứ hai đòi hỏi thực hiện một hiện tượng hiện thực đáp ứng yêu cầu đã cho, nghĩa

là trả lời câu hỏi làm thế nào? Tương ứng với hai trường hợp đó là hai loại bài tập là bài tập nghiên

cứu và bài tập thiết kế chế tạo.

 Bài toán đúng (bài toán giáo khoa) chỉ giúp cho HS luyện tập, tái hiện kiến thức đã biết, chưa

có tác dụng nhiều trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo. Do đó để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho

học sinh trong dạy học vật lý cần sử dụng các bài tập sáng tạo (BTST) vật lý.

1.3. Thực trạng thực hiện mục tiêu bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy môn vật lý ở trường THPT hiện nay

Tinh thần cơ bản của đổi mới giáo dục hiện nay là phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo

của học sinh trong học tập. Tuy nhiên có thể nói rằng việc thực hiện mục tiêu bồi dưỡng tư duy sáng

tạo cho học sinh vẫn còn đang trì trệ và chưa được quan tâm đúng mức. Có nhiều nguyên nhân của

tình trạng này có thể kể đến như :

- Giáo viên vẫn chủ yếu sử dụng các phương pháp dạy học truyền thống để truyền tải hết nội

dung kiến thức cho học sinh với cái đích nhắm tới là tỉ lệ học sinh đậu tốt nghiệp trung học phổ

thông và đại học cao. Do đó nhiệm vụ quan trọng của giáo viên là truyền tải hệ thống kiến thức vật

lý chính xác, khoa học đến học sinh và rèn luyện kỹ năng vật lý chủ yếu là kỹ năng giải bài tập với

các dạng bài tập luyện tập phổ biến thường gặp ở các kì thi. Giáo viên chưa thấy được sự cấp thiết

của mục tiêu dạy học mà chúng ta đang kỳ vọng hiện nay.

- Chương trình học và khối lượng kiến thức vật lý cần truyền tải cho học sinh là quá lớn so với

thời lượng hạn chế dành cho môn học. Chính áp lực này đã gây cản trở cho giáo viên trong việc đổi

mới phương pháp dạy học để bồi dưỡng tư duy sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy vật lý.

- Một khó khăn nữa là sĩ số lớp học quá đông, có thể lên đến 40, 50 HS mỗi lớp, giáo viên khó tổ

chức các hoạt động học tập bồi dưỡng tư duy sáng tạo và qua tâm đến hiệu quả đối với từng em.

- Cơ sở vật chất còn thiếu thốn, đa số các trường không có phòng học bộ môn hay nếu có thì

phòng ốc nhỏ và thiếu thốn các phương tiện thí nghiệm, ví dụ như các bộ dụng cụ ít dẫn đến việc

mỗi nhóm làm khá đông học sinh, các em không tham gia đầy đủ vào các bài tập thí nghiệm được

mà thường chỉ đứng xem hay lơ là. Hơn nữa chất lượng các đồ dùng không tốt cũng gây khó khăn

cho việc triển khai các bài tập thí nghiệm, bài tập gắn với thực tế.

- Một khó khăn cụ thể nữa là việc rèn luyện tư duy sáng tạo cần có những bài tập sáng tạo. Tuy

nhiên hệ thống bài tập giáo viên cho học sinh làm hiện nay đa số là bài tập luyện tập, hệ thống bài

tập sáng tạo chưa nhiều và cũng không được chú trọng trong sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham

khảo hay đề cương của các trường. Hơn nữa giáo viên cũng chưa được phổ biến phương pháp bồi

dưỡng tư duy sáng tạo có hiệu quả, đó chính là phương pháp luận sáng tạo TRIZ với các thủ thuật

sáng tạo đang được áp dụng trên thế giới.

1.4. Ý tưởng góp phần nâng cao hiệu quả thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lý ở trường THPT giai đoạn hiện nay

Như vậy nhiệm vụ cấp bách và mang tính chiến lược hiện nay trong giáo dục đào tạo là rèn luyện

và bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh nhằm đào tạo ra những người biết cách suy nghĩ và giải

quyết vấn đề một cách khoa học và hiệu quả. Trong những biện pháp đã trình bày, hoạt động giải

các bài tập sáng tạo là một hoạt động giúp bồi dưỡng tư duy thường xuyên và hiệu quả. Tuy nhiên

đa số giáo viên chỉ mới dừng lại ở việc cho học sinh tự suy nghĩ để giải các bài tập mà chưa cung

cấp cho các em con đường, cách thức để suy nghĩ cho hiệu quả. Giáo viên có thể tổng hợp và đưa ra

rất nhiều các dạng bài tập trong chương trình để học sinh có thể giải các bài tập tương tự, việc làm

đó giúp học sinh có kết quả tốt trong các kì kiểm tra hay trong khi giải các bài tập giáo khoa quen

thuộc. Tuy nhiên cách làm như thế chưa thật sự hiệu quả đối với việc phát triển tư duy sáng tạo cho

học sinh, giúp các em biết cách suy nghĩ và giải quyết khi gặp các vấn đề thật trong cuộc sống, đó

chính là các bài tập sáng tạo.

Hơn nữa hiện nay bài tập sáng tạo không có nhiều, có thể nói là rất ít và cũng không được sử

dụng rộng rãi, không được áp dụng chính thức trong chương trình dạy học Vật lý. Vì thế mà ý tưởng

xây dựng nên các bài tập sáng tạo sử dụng vào dạy học vật lý là thiết thức góp phần vào việc thực

hiện nhiệm vụ quan trọng của quá trình dạy học vật lý nói riêng và dạy học nói chung, đó là bồi

dưỡng tư duy sáng tạo.

Giáo viên chưa được cập nhật nhiều về các phương pháp giúp tư duy sáng tạo khoa học và hiệu

quả. Học sinh chủ yếu giải bài tập dựa vào kinh nghiệm cá nhân với cách suy nghĩ tự nhiên mò

mẫm chưa hiệu quả, chưa thể điều khiển được quá trình suy nghĩ của mình sao cho đúng hướng theo

một cơ chế định hướng nhất định. Vì thế mà các em mất nhiều thời gian để suy nghĩ, ý tưởng phát ra

là ngẫu nhiên mà chính bản thân người giải cũng không hiểu tại sao mình nghĩ ra như vậy. Do đó

điều cần thiết và rất có ích cho các em trong việc phát triển tư duy sáng tạo chính là việc được cung

cấp một phương pháp và công cụ giúp tư duy theo cơ chế định hướng để đi đến lời giải.

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu về các phương pháp sáng tạo : phương pháp não

công, phương pháp đối tượng tiêu điểm, phương pháp các câu hỏi kiểm tra, phương pháp phân tích

hình thái, phương pháp luận sáng tạo (lý thuyết giải bài toán sáng chế TRIZ)….TRIZ là phương

pháp luận tìm kiếm những giải pháp kĩ thuật mới, cho những kết quả khả quan ổn định khi giải các

bài toán khác nhau, thích hợp cho việc dạy và học của đông đảo quần chúng. [11, tr.27]

Xuất phát từ nhiệm vụ bức thiết đề ra cho quá trình dạy học, từ những hạn chế đang gặp trong

việc thực hiện nhiệm vụ ấy và từ vịêc tìm hiểu môn phương pháp luận sáng tạo (TRIZ) trang bị cho

người học những công cụ để tư duy sáng tạo, chúng tôi cho rằng việc vận dụng TRIZ để xây dựng

nên hệ thống bài tập sáng tạo dùng cho dạy học vật lý và dùng hệ thống bài tập đó để bồi dưỡng tư

duy sáng tạo của học sinh sẽ góp phần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS thực hiện nhiệm vụ phát

triển tư duy trong dạy học môn vật lý ở trường phổ thông.

1.5. Phương pháp luận sáng tạo khoa học kỹ thuật

1.5.1. Vài nét về lịch sử của TRIZ [4], [11]

Khoa học về tư duy sáng tạo đã được đặt nền móng từ thế kỷ thứ ba nhưng chưa được chú ý và

phát triển. Đến cuối thế kỉ 19, đầu thế kỷ 20 các nhà tâm lý học bắt đầu nghiên cứu về tâm lý sáng

tạo khoa học và kỹ thuật nhưng cách tiếp cân và nghiên cứu này đối với tư duy sáng tạo gặp nhiều

khó khăn không vượt qua được nên không đưa thêm được những kết quả mới về mặt nguyên tắc, vì

gốc của vấn đề tư duy sáng tạo lại nằm bên ngoài tâm lý.

Từ các thông tin về sáng chế (là các giải pháp kỹ thuật có tính mới và đem lại lợi ích) được

công nhận cấp bằng tác giả hay patent chính xác và tin cậy, người ta tìm ra nhiều thủ thuật dùng cho

tư duy sáng tạo khoa học kỹ thuật. Các thủ thuật này giúp các nhà sáng chế định hướng suy nghĩ và

đưa ra các ý tưởng độc đáo trong nhiều trường hợp. Tuy nhiên việc sử dụng còn phức tạp và chưa

thể khai thác hiệu quả. Từ những năm 40 của thế kỷ này, người ta đưa ra những phương pháp tích

cực hoá tư duy, có mục đích là tăng năng suất phát ý tưởng. Đến nay con số các phương pháp đã lên

tới ba mươi, có thể kể đến các phương pháp tiêu biểu: phương pháp não công, phương pháp đối

tượng tiêu điểm, phương pháp các câu hỏi kiểm tra, phương pháp phân tích hình thái…Tuy nhiên

các phương pháp này chỉ mới hạn chế được một phần nhược điểm của phương pháp thử và sai, còn

khá nhiều hạn chế.

Từ 1946, G.S.Altshuller bắt đầu nghiên cứu xây dựng lý thuyết giải bài toán sáng chế (TRIZ).

TRIZ về mặt nguyên tắc khác với phương pháp thử và sai cùng các phương pháp tích cực hoá tư

duy. Tiên đề cơ bàn của TRIZ là: các hệ kỹ thuật phát triển tuân theo các quy luật khách quan, nhận

thức được. Chúng được phát hiện và sử dụng một cách có ý thức để giải bài toán sáng chế.

Sáng tạo học, cụ thể là TRIZ hình thành và phát triển ở Nga, sau đó lan ra nhiều nước khác. Đặc

biệt ở Mĩ, từ năm 1991 TRIZ phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng. Ở nước ta những hoạt động liên

quan đến khoa học về tư duy sáng tạo mới thực sự bắt đầu vào cuối thập kỉ 70 và còn mang tính tự

phát, không thuộc hệ thống giáo dục. “Trung tâm sáng tạo khoa học kỹ thuật” do Phan Dũng sáng

lập đã hoạt động có hiệu quả.

1.5.2. Đối tượng, mục đích, lợi ích của phương pháp luận sáng tạo

Đối tượng mà môn học nghiên cứu và hoàn thiện là tư duy sáng tạo - quá trình suy nghĩ giải

quyết vấn đề và ra quyết định của mỗi người.

Mục đích: trang bị cho người học hệ thống các phương pháp và kỹ năng cụ thể, giúp họ nâng cao

năng suất, hiệu quả và về lâu dài tiến tới điều khiển tư duy sáng tạo của họ.

Các ích lợi: nếu giải quyết các vấn đề không tốt và đưa ra quyết định sai, ta phải trả giá về thời

gian sức khoẻ, phương tiện vật chất…Phương pháp luận sáng tạo giúp định hướng đúng và khoa

học trong việc giải quyết các vấn đề.

1.5.3. Tổng quan cách tiếp cận xây dựng phương pháp luận sáng tạo - TRIZ [4]

1.5.3.1. Phương pháp thử và sai

* Phương pháp thử và sai là cách suy nghĩ tự nhiên của mỗi người để giải quyết vần đề và ra

quyết định, người suy nghĩ hiếm khi suy nghĩ về cách suy nghĩ của mình và tìm cách cải tiến chúng.

Khi gặp vấn đề, chủ thể thường nghĩ ngay đến việc áp dụng các các ý tưởng sẵn có trong trí nhớ.

Sau khi phát hiện ra những “phép thử” đó là “sai”, người giải tiến hành các phép thử khác. Chính

kiến thức và kinh nghiệm riêng của người giải luôn luôn có khuynh hứng đưa người giải đi theo con

đường mòn đã hình thành trong quá khứ. Nếu phép thử đó sai, người giải trở nên mất tự tin và các

phép thử tiếp theo nhiều khi mang tính chất hú hoạ, mò mẫm. Thông thường người giải sẽ tốn khá

nhiều phép thử - sai khi gặp bài toán khó mà chưa chắc đã có thể tìm ra lời giải.

* Ưu nhược điểm của phương pháp thử và sai:

Phương pháp thử và sai thích hợp với những bài toán có số phép thử khá nhỏ và trả giá cho mỗi

phép thử có thể chấp nhận được.Ưu điểm lớn nhất của phép thử và sai là nó chính là cơ chế của sự

tiến hoá và phát triển trong tự nhiên, xã hội, tư duy cho đến thời gian gần đây.

* Nhược điểm của phương pháp thử và sai là lãng phí lớn về thời gian, chất xám, các tiêu chuẩn

đánh giá “đúng”, “sai” mang tính củ quan và ngắn hạn, năng suất phát ý tưởng thấp, nhược điểm lớn

nhất là thiếu cơ chế định hướng tư duy về phía lời giải.

Chính do tính ì tâm lý và các kinh nghiệm đã có luôn có xu hướng đưa người giải về lối mòn cũ

hay phát ý tưởng mò mẫm thiếu định hướng mà không biết có đi đến lời giải hay không. Tuy

phương pháp thử và sai trước đến nay vẫn được sử dụng rộng rãi, quen thuộc và cũng đã có nhiều

thành tựu nhưng đó chưa phải là phương pháp tối ưu giúp hoàn thiện tư duy của mỗi người. Cần

phải có một công cụ lao động giúp suy nghĩ hiệu quả hơn thay cho suy nghĩ thử và sai tự nhiên và

thô sơ. Đó chính là cơ chế định hướng giúp người giải định hướng đúng để đi đến lời giải. Khi có

công cụ trong tay thì việc tư duy giải quyết vấn đề không phải chỉ dành cho thiên tài mà chia đều

cho mọi người bình thường, ai cũng có thể đi đến lời giải một cách khoa học.

1.5.3.2. Ý tưởng cơ bản và nguồn gốc TRIZ – lý thuyết giải bài toán sáng chế

Phương pháp thử và sai với nhiều nhược điểm không đáp ứng yêu cầu của sự phát triển và giải

quyết các vấn đề hiện đại. Hiện nay trên thế giới có khá nhiều phương pháp luận sáng tạo được xây

dựng trên cơ sở tiếp cận khác nhau như: phương pháp não công, phương pháp đối tượng tiêu điểm,

phương pháp phân tích hình thái và lý thuyết giải bài toán sáng chế (viết tắt theo tiếng Nga và

chuyển sang kí tự latinh có nghĩa là TRIZ).

Ý tưởng cơ bản dẫn đến việc xây dựng TRIZ là khoa học có nhiệm vụ phát hiện ra các quy luật,

khoa học sáng tạo cũng không nằm ngoài quy tắc chung đó. Sáng tạo tạo ra sự phát triển nên đi tìm

các quy luật sáng tạo là đi tìm quy luật của sự phát triển. Quan niệm đi tìm quy luật sáng tạo không

phải là các quy luật tâm sinh lý mà là đi tìm quy luật của sự phát triển nói chung nhằm xây dựng cơ

chế định hướng trong tư duy sáng tạo. Sự phát triển của nền văn minh chủ yếu do việc con người sử

dung công cụ lao động ngày càng hoàn thiện dựa trên các phát minh khoa học liên quan đến các quy

luật khách quan chứ không phải do các quy luật tâm sinh lý của con người. Như vậy việc nghiên

cứu các quy luật khách quan về sự phát triển sẽ giúp sáng chế ra hệ thống công cụ cho tư duy sáng

tạo. Tuy nhiên quy luật tâm sinh lý cũng rất quan trọng đối với việc thiết kế và sử dụng phương

pháp luận sáng tạo.

* Các nguồn kiến thức và thành tựu của nhiều bộ môn khoa học kĩ thuật được TRIZ kế thừa:

Tâm lý học sáng tạo Tâm lý học sáng tạo Thông tin patent

Điều khiển học Sự tiến hoá và phát triển của các hệ sinh học

Lý thuyết thông tin

Lịch sử phát triển của khoa học và công

Lý thuyết ra quyết định

Các phương pháp dự báo

T R I Z

Các kiến thức khoa học cần cho người sáng Phê bình các phương pháp sáng tạo đã có

Phép biện chứng

- Phép duy vật biện chứng cung cấp phương pháp luận nghiên cứu các quy luật chung nhất về sự

phát triển trong cả ba lĩnh vực : tự nhiên, xã hội, tư duy.

- Các thông tin về patent là những thông tin tin cậy về sự phát triển.

- Các lý thuyết hệ thống, thông tin, điều khiển học, ra quyết định, các phươn pháp dự báo cung

cấp thông tin về sự phát triển trong nhiều lĩnh vực làm cơ sở cho TRIZ.

- Các yếu tố tâm sinh lý phù hợp với người sử dụng TRIZ cần được quan tâm. Vì thế tâm lý học

sáng tạo là một trong những nguồn kiến thức của TRIZ.

- Những sáng chế khoa học mức cao thường sử dụng các hiệu ứng khoa học độc đáo ít người

biết đến. Vì thế TRIZ còn đặt mục đích xây dựng cơ sở kiến thức, các phương tiện giúp nhà sáng

chế tra cứu và sử dụng hiệu ứng khoa học một cách thuận tiện.

- Ngoài ra TRIZ còn phê phán các phương pháp luận sáng tạo khác nhằm thừa kế ưu điểm và

khắc phục các khuyết điểm.

 Có thể nói cho đến thời điểm hiện nay phương pháp luận sáng tạo dựa trên TRIZ là một lý

thuyết lớn với hệ thống công cụ tương đối hoàn chỉnh trong khoa học sáng tạo bao gồm 9 quy luật

phát triển hệ thống, 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản dùng khắc phục các mâu thuẫn kỹ thuật, 11 biến

đổi mẫu dùng khắc phục các mâu thuẫn vật lý, hệ thống 76 chuẩn dùng để giải bài toán sáng chế,

chương trình giải các bài toán. Ngoài ra người sử dụng còn có thể tổ hợp những thành phần này lại

theo vô vàn cách để có sự đa dạng vô tận.

1.5.4. Nội dung cơ bản của TRIZ

1.5.4.1. Một số khái niệm cơ bản [4]

Trong phương pháp luận sáng tạo (PPLST) và trong luận văn này, chúng tôi sử dụng các thuật

ngữ với nội hàm tương ứng như sau:

- Phương pháp luận là hệ thống các phương pháp;

- Sáng tạo: hoạt động tạo ra bất cứ cái gì có đồng thời tính mới và tính ích lợi.

+ Tính mới: là sự khác biệt của đối tượng cho trước với đối tượng cùng loại trước đó về mặt

thời gian (đối tượng tiền thân).

+ Tính ích lợi: chỉ thể hiện khi đối tượng cho trước hoạt động theo đúng chức năng trong phạm

vi áp dụng.

* Để đánh giá đối tượng cho trứớc có phải là sáng tạo hay không TRIZ đưa ra chương trình

gồm 5 bước sau:

1. Chọn đối tượng tiền thân;

2. So sánh đối tượng cho trước với đối tượng tiền thân;

3. Tìm “tính mới” của đối tượng cho trước;

4. Trả lời câu hỏi: “Tính mới đem lại lợi ích gì? Trong phạm vi áp dụng nào?”

Cơ sở triết học của TRIZ là phép biện chứng duy vật với ba quy luật cơ bản: quy luật phủ định

của phủ định, quy luật chuyển những thay đổi về lượng thành những thay đổi về chất, quy luật

thống nhất và đấu tranh giữa các mặt đối lập.

Sáng tạo là sự phát triển vừa có tính vừa có tính ích lợi. Bài toán sáng tạo là bài toán nảy sinh khi

có mâu thuẫn trong hệ thống, giải bài toán sáng tạo là phát hiện mâu thuẫn và giải quyết mâu thuẫn

để đưa hệ thống sang trạng thái thống nhất mới (tính mới), đáp ứng nhu cầu của người giải – chủ thể

sáng tạo (tính ích lợi). TRIZ tìm ra những công cụ cụ thể giúp chủ thể phát hiện mâu thuẫn và giải

quyết mâu thuẫn trong bài toán sáng tạo.

TRIZ phân biệt ba loại mâu thuẫn:

- Mâu thuẫn hành chính là mâu thuẫn giữa “biết mục đích cần đạt” nhưng “không biết cách đạt

mục đích”. Mâu thuẫn này tạo ra sự không thống nhất: người giải không có được cái mình muốn có

– đây là bài toán vấn đề (bài toán sáng tạo) của người giải, mâu thuẫn này chính là mâu thuẫn bề

ngoài (bề nổi). [25]

- Mâu thuẫn kỹ thuật phát biểu: bằng cách làm quen biết này để giải bài toán thì một mặt A nào

đó của đối tượng tốt lên (được lợi) nhưng lại kéo theo mặt B của đối tượng bị xấu đi (bị hại); có thể

mô hình hoá mâu thuẫn kỹ thuật: A↑→B↓ [25]

Để giải quyết mâu thuẫn kỹ thuật cần lưu ý:

+ Khi đưa ra lời giải để làm mặt A tốt lên, cần tìm hiểu xem có mặt nào khác (mặt B) xấu đi

không;

+ Nếu cái xấu đi chấp nhận và bù trừ được thì người giải có thể sử dụng cách làm quen biết;

+ Nếu mặt B xấu đi không thể chấp nhận được thì phải tìm cách khác để được cả A lẫn B. Ngay

cả khi B có thể chấp nhận được người giải vẫn có thể sáng tạo ra cách mới để không có cái thiệt,

cái xấu đi.

- Mâu thuẫn Vật lý là mâu thuẫn sâu sắc hơn. Đó là mâu thuẫn mà hệ thống vừa phải có mặt đối

lập (Đ) để đem lại lợi ích này vừa phải có mặt đối lập (-Đ) để đem lại lợi ích khác trong khi hai mặt

đối lập này loại trừ nhau. Giải quyết mâu thuẫn này sẽ làm cho Đ và –Đ chung sống hoà bình và bổ

trợ cho nhau.

- Tư duy sáng tạo là quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định.

Nói cách khác tư duy là quá trình suy nghĩ để đưa người giải:

+ từ không biết cách đạt mục đích đến biết cách đạt mục đích hoặc

+ Từ không biết cách tối ưu đạt mục đích đến biết cách tối ưu để đạt mục đích trong một số cách

đã biết.

- Như vậy có thể hiểu tư duy là quá trình suy nghĩ còn sáng tạo là giải quyết vấn đề và ra quyết

định.

- Đổi mới: là quá trình thực hiện tạo ra cái mới sao cho hệ liên quan tiếp nhận cái mới đó một

cách đầy đủ, ổn định và bền vững để hệ liên quan hoạt động tốt hơn trước.

- Các bài toán có thể được phân loại theo cách khác nhau, trong luận văn này chúng tôi đề cấp

đến hai loại bài toán:

+ Bài toán cụ thể được phát biểu đúng hay gọi tắt là bài toán đúng: bài toán có hai phần là giả

thiết và kết luận. Phần giả thiết trình bày những cái cho trước, đủ để giải bài toán. Phần kết luận chỉ

ra đúng mục đích cần đạt một cách cụ thể. Giải bài toán đúng là quá trình suy nghĩ đi từ giả thiết

đến kết luận. Bài toán này thường gặp trong các sách giáo khoa, sách bài tập nên còn gọi là bài toán

giáo khoa, bài toán sách vở.

+ Tình huống vấn đề xuất phát: người giải phải tự phát biểu bài toán; phần giả thiết có thể thiếu

hay thừa hay là vừa thiếu vừa thừa; phần kết luận nêu mục đích chung chung, không chỉ ra cụ thể đi

tìm cái gì.

Tương tự theo cách phân loại này, trong dạy học vật lý nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS,

có hai loại bài tập: bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo.

1.5.4.2. Các thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo cơ bản

Thủ thuật là thao tác tư duy đơn lẻ, chỉ ra hướng mà người giải cần suy nghĩ. Các thủ thuật có vai

trò trong PPLST như vai trò của chữ cái trong ngôn ngữ, các nguyên tố hóa học trong hoá học…Các

thủ thuật cơ bản tổ hợp lại với nhau tạo nên những ý tưởng sáng tạo phức tạp hơn. TRIZ có 40 thủ

thuật (nguyên tắc) sáng tạo cơ bản. Trong khuôn khổ đề tài, phù hớp với vận dụng TRIZ dạy học

BTVL chúng tôi giới thiệu 9 nguyên tắc được sử dụng trong đề tài: (các nguyên tắc còn lại xem phụ

lục 4, từ trang PL21 đến PL33)

1. Nguyên tắc phân nhỏ

* Nội dung: Phân nhỏ bài toán là chia đối tượng (bài toán) thành các thành phần độc lập nhau,

tăng mức độ phân nhỏ hơn nữa hoặc làm đối tượng trở nên tháo lắp được.

* Nhận xét: Đối tượng ở đây là bài toán hay một phần bài toán cần giải quyết. Phân nhỏ là chia

đối tượng không thể giải quyết một lần thành từng phần nhỏ hơn cho vừa sức. Đôi khi sự phân nhỏ

làm đối tượng thay đổi tính chất như đường cong phân nhỏ thì trở thành những đoạn thẳng.

* Ví dụ:

- Muốn xây dựng công thức tính quãng đường đi trong chuyển động thẳng biến đổi đều từ đồ thị,

ta phân thời gian thành những khoảng ∆t rất nhỏ và xem rằng trong những khoảng thời gian đó vật

chuyển động thẳng đều.

- Muốn tìm lực Lorenzt tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong thanh kim loại, ta phân

nhỏ lực từ tác dụng lên đoạn kim loại mang dòng điện thành nhiều lực tác dụng lân từng hạt mang

điện trong đoạn dây đó.

2. Nguyên tắc tách khỏi

* Nội dung: Khi bài toán hay đối tượng có nhiều phần, trong đó có những phần không cần thiết

trong việc giải bài toán, ta có thể tách những phần đó ra khỏi đối tượng hay chỉ tách phần cần thiết

ra khỏi đối tượng để giải quyết.

* Nhận xét: Bài toán thông thường khá phức tạp và có nhiều thành phần, khi giải quyết một vấn

đề nào đó ta chỉ cần một phần hay một số tính chất nào đó của đối tượng để quan tâm tới và sử dụng

để giải quyết.

* Ví dụ:

- Để nghiên cứu lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đặt trong từ trường, ta có thể sử dụng khung

dây chữ nhật nhưng chỉ đặt sao cho cạnh dưới khung nằm giữa 2 nhánh nam châm chữ U. Khi đó

lực từ tác dụng lên cạnh dưới này mạnh hơn nhiều so với lực từ tác dụng lên các cạnh còn lại nên ta

xem như chỉ quan sát lực từ tác dụng lên một đoạn dây mang dòng điện. Như vậy ta đã tách riêng

một cạnh khung ra để nghiên cứu lực từ.

- Khi nghiên cứu từ trường tại một điểm do nhiều nam châm hay dòng điện gây ra, ta tách ra và

chỉ tính đến cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra một cách độc lập rồi sau đó mới tổng hợp các

cảm ứng từ.

3. Nguyên tắc kết hợp

* Nội dung: Bài toán đã cho có nhiều thành phần, cần phải kết hợp các đối tượng đồng nhất, bổ

sung cho nhau hay các đối tượng dùng cho hoạt động kế cận khi giải bài toán.

* Nhận xét: Khi được kết hợp đối tượng thường có thêm chức năng mới. Trong thực tế, các đối

tượng thường tồn tại đan xen nhau nên khả năng kết hợp của chúng luôn có và cần được chú ý khai

thác.

* Ví dụ:

Bút chì kết hợp với cục tẩy, điện thoại di động kết hợp ngày càng nhiều chúc năng…

Máy phát điện dùng sức gió làm roto quay kết hợp với bộ phận quay điều chỉnh hướng gió để quạt

luôn hướng trực tiếp về phía có gió.

Một vòng dây điện không gây ra từ trường đều nhưng nếu kết hợp nhiều vòng thành ống dây thì

có từ trường đều trong ống.

4. Nguyên tắc phản trọng lượng

* Nội dung: Có thể bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách kết hợp nó với đối tượng khác để

tạo lực nâng, thông thường kết hợp với môi trường có lực nâng của chất lỏng, chất khí.

* Nhận xét: Tinh thần của nguyên tắc là đối tượng có những nhược điểm mà kết hợp với đối

tượng khác có ưu điểm bù trừ cho nhược điểm đó. Để bù trừ tiết kiệm nhất trước hết phải chú ý khai

thác nguồn dự trữ có sẵn trong hệ, trong tự nhiên, đôi khi tạo nên tính chất mới.

* Ví dụ:

- Các tàu đệm từ dùng lực nâng của từ trường giúp tàu không ma sát với đường ray nên tàu có thể

chạy với vận tốc cao.

- Đệm không khí dùng lực nâng của không khí để loại bỏ ma sát giữa cá vật và bề mặt đệm dùng

trong các thí nghiệm vật lý.

- Dùng mặt phẳng nghiêng để di chuyển các vật năng lên cao, một phần trọng lượng của vật được

cân bằng nhờ lực nâng (phản lực) của mặt phẳng nghiêng, do đó chỉ cần kéo hay đẩy vật với một

lực nhỏ hơn trọng lượng của vật.

5. Nguyên tắc đảo ngược

* Nội dung: Với bài toán đã cho, thay vì làm theo yêu cầu bài toán thì có thể làm ngược lại để từ

đó loại bỏ đi phần ngược lại đó, hay làm thành phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường

bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại đứng yên thành chuyển động, lật ngược đối tượng để tạo ra

tính chất mới cho đối tượng.

* Nhận xét: Khi giải bài toán cho trước (bài toán thuận) cần xem xét đến khả năng giải bài toán

ngược và khả năng đem lại lợi ích của lời giải bài toán ngược trong những điều kiện cụ thể để tận

dụng nó, lật ngược vấn đề để xem xét nhằm tăng tính bao quát , toàn diện, khắc phục tính ì tâm lý.

* Các ví dụ:

- Khi làm các bài toán chứng minh (bài toán thuận) có thể xem xét khả năng chứng minh phản

chứng (giả sử kết quả ngược lại để dẫn đến điều vô lý).

- Trong việc thử nghiệm xe : các bánh xe đặt trên trục lăn. Ống thổi khí động học: máy bay đứng

yên, không khí chuyển động. Khi giải một số bài tập chuyển động của vật so với nhà ga có thể xem

vật đứng yên còn nhà ga thì chuyển động…

- Trong việc tạo ra dòng điện cảm ứng: cuộn dây quay trong từ trường nam châm đứng yên có thể

thay bằng nam châm quay còn cuộn dây đứng yên.

6. Nguyên tắc linh động

* Nội dung: Các thành phần khác nhau trong bài toán có thể có các vai trò, chức năng khác nhau

trong từng giai đoạn, cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài để chúng

tối ưu trong từng giai đoạn làm việc.

* Nhận xét: Cần bao quát toàn diện quá trình làm việc của đối tượng để làm cho đối tượng tối ưu

hơn trong từng giai đoạn làm việc. Muốn thế cấu trúc đối tượng phải có các mối liên kết “mểm

dẻo”, có nhiều trạng thái để từng phần đối tượng có khả năng dịch chuyển với nhau. Từ đó giúp đối

tượng có thể có nhiều vai trò, tiết kiệm không gian, nguyên vật liệu. Nguyên tắc linh động phản ánh

khuynh hướng phát triển nên có tính định hướng cao, dùng trong việc đặt bài toán, phê bình cái đã

có và dự báo. Về tư duy sáng tạo, cần khắc phục tính ì tâm lý để suy nghĩ, cách tiếp cận trở nên linh

động, tránh giáo điều, cứng nhắc.

* Các ví dụ:

- Máy phát điện dùng sức gió có bộ phận xoay để cách quạt quay về phía có gió thổi tới trực tiếp.

- Dao rọc giấy, dao gập khi không dung đến có thể xếp vào phần cán giúp cất giữ, di chuyển an

toàn. Tương tự bút bi, bút chì có thể bấm ngòi đưa ra hay thụt vào.

- Giá đỡ micro giúp điều chình micro phù hợp ngang tầm với người nói, micro không dây, micro

thu nhỏ gắn vào áo.

7. Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa

* Nội dung: Nếu bài toán khó nhận được hiệu quả cần thiết 100% thì nên nhận ít hơn một chút,

lúc đó bài toán có thể đơn giản và dễ giải hơn.

* Nhận xét: Tinh thần chung là không nên quá cầu toàn, chờ đợi điều kiện lý tưởng, nếu bài toán

là khó thì có thể giảm bớt đòi hỏi làm bài toán dễ hơn dù kết quả không thật như ý muốn hay làm

bài dễ hơn bằng cách đưa về trường hợp đặc biệt để tìm ra những gợi ý có giá trị cho việc giải bài

toán khó.

* Các ví dụ:

- Nguyên tắc này có ý nghĩa với học sinh khi các em đào sâu thêm bài toán, tạo ra bài toán mới

để giải và tìm ra kiến thức tổng quát. Ví dụ khi tìm hiểu công thức tính momen của lực từ tác dung

lên khung dây trường hợp khung vuông góc với đường sức từ hay song song với đường sức từ theo

sách giáo khoa, học sinh tiếp tục tìm công thức trong trường mặt phẳng khung không song song

cũng không vuông góc với đường sức từ, từ đó suy ra công thức tổng quát.

- Khi giải bài toán về mạch điện trong đoạn mạch có R, vì có dòng điện qua R thay đổi nhưng

nếu chỉ tính sự thay đổi không đáng kể trong thời gian cho phép, ta xem R là hằng số.

- Khi giải bài tập về quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí nhất định, ví dụ như khí trong

bóng đèn, khi nhiệt độ tăng thì bóng đèn giản nở nhưng không đáng kể, ta có thể xem đó là quá

trình đẳng tích để bài toán đơn giản hơn.

8. Nguyên tắc sử dụng trung gian

* Nội dung: Khi giải bài toán, cần sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp tác động lên đối

tượng cần xem xét.

* Nhận xét: Tuy trung gian thường phiền phức và tốn kém hơn song do điều kiện lịch sử cụ thể

không thế giải quyết vấn đề một cách trực tiếp. Khi điều kiện cho phép thì trung gian này nên bỏ.

Trong khi sử dụng tìm kiếm trung gian, cần chú ý tận dụng nguồn dự trữ có sẵn trong hệ, không mất

tiền.

* Các ví dụ:

- Máy biến thế dùng để chuyển đổi điện thế phù hợp với từng loại thíêt bị.

- Khi chỉ có một ổ cắm mà muốn dùng cùng lúc hai, ba thiết bị ta dùng ổ cắm trung gian.

- Role điều khiển mạng điện từ xa dùng nam châm điện để điều khiển sự đóng ngắt mạch điện.

9. Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học

* Nội dung: Khi giải bài toán, có thể thay thế sơ đồ cơ học bằng điện,quang,nhiệt, âm hay mùi vị,

sử dụng điện trường hay từ trường trong tương tác với đối tượng.

* Nhận xét: Nguyên tắc phản ánh khuynh hướng phát triển: từ “cơ học” chuyển sang không cơ

học (dùng điện từ, ánh sáng..). Vì thế có thể dựa vào thay thế sơ đồ cơ học để dự báo sự phát triển

của đối tượng.

* Các ví dụ:

- Cần cẩu dùng móc thay bằng cần cẩu dùng nam châm điện.

- Xe chạy bằng bánh xe, bằng xích chuyển sang chạy trên đệm từ.

- Nhốt các hạt mang điện bằng từ trường.

1.6. Vận dụng TRIZ vào việc bồi dưỡng tư duy và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông.

1.6.1. Bài tập sáng tạo về vật lý ở trường phổ thông

Ua) Bài tập có nhiều cách giải

Có thể nhận biết BTST với các dấu hiệu sau:

Bài tập loại này rèn luyện cho học sinh thói quen nhìn nhận vấn đề dưới nhiều góc độ, kích thích

Ub) Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi

tính sáng tạo và khắc phục tính ì tâm lý.

Loại bài tập này thường có nhiều câu hỏi, câu hỏi một là bài tập luyện tập, câu hỏi tiếp theo có

hình thức tương tự nhưng nếu vẫn áp dụng phương pháp giải như trên thì sẽ dẫn đến bế tắc vì nội

Uc) Bài tập thí nghiệm

dung câu hỏi đã có sự biến đổi về chất.

Bài tập thí nghiệm vật lý bao gồm bài tập thí nghiệm định tính và bài tập thí nghiệm định lượng.

Bài tập thí nghiệm định tính yêu cầu thiết kế thí nghiệm theo mục đích cho trước, thiết kế một dụng

cụ vật lý hay yêu cầu làm thí nghiệm theo chỉ dẫn và quan sát, giải thích hiện tượng xảy ra. Bài tập

thí nghiệm định lượng gồm bài tập đo đạc các đại lượng vật lý tìm ra các mối liên hệ định lượng,

Ud) Bài tập cho thiếu, thừa hay sai dữ kiện

các quy tắc, quy luật vật lý giữa các đại lượng.

Bài tập này có tác dụng rèn luyện tư duy phê phán, tư duy sáng tạo cho học sinh. Khi giải bài tập

này học sinh cần phát hiện những điều chưa hợp lý và có sự lí giải hợp lí, tự cung cấp số liệu cho dữ

Ue) Bài tập nghịch lý, ngụy biện

kiện thiếu hay chỉ ra chỗ sai và tìm ra giải pháp tối ưu cho đề toán hết sai.

Bài tập chứa đựng một sự nguỵ biện nên dẫn đến nghịch lí : kết luận rút ra mâu thuẫn với thực

tiễn hay mâu thuẫn với nguyên tắc, định luật đã biết. Bài tập này giúp bồi dượng tư duy phê phán,

Uf) Bài toán hộp đen

phản biện cho học sinh giúp cho tư duy có tính nhạy bén.

Bài toán này gắn liền với việc nghiên cứu đối tượng mà cấu trúc bên trong chưa biết, dựa vào các

dữ kiện “đầu vào” và “đầu ra” mà phân tích, tổng hợp để đưa ra mô hình cấu trúc bên trong. Tính

chất của quá trình tư duy giải bài toán hộp đen giống như quá trình tư duy của người kĩ sư nghiên

cứu chiếc đồng hồ mà không được tháo rời chiếc đồng hồ ra. Anh ta dựa vào hoạt động và sự vận

hành của đồng hồ để đưa ra mô hình cấu trúc bên trong và điều chỉnh mô hình ấy đến khi nó hoạt

động như chiếc đồng hồ thật. Do đó bài toán có tác dụng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh.

Những dấu hiệu này là những dấu hiệu bề ngoài định hướng cho GV trong việc xây dựng các

BTST trong dạy học vật lý. Tuy nhiên, TRIZ mà nội dung cơ bản là các nguyên tắc sáng tạo là công

cụ quan trọng để xây dựng các BTST, đồng thời định hướng tư duy HS trong việc giải BTST nhằm

bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong dạy học.

1.6.2. Mối quan hệ giữa TRIZ và BTST ở môn vật lý

Vì sao có thể dùng TRIZ trong việc xây dựng và sử dụng BTST trong dạy học vật lý? Đối tượng

của TRIZ là vấn đề (bài toán sáng chế) tức là tình huống người giải biết mục đích cần đạt nhưng

không biết cách đạt đến mục đích đó hoặc không biết cách tối ưu đạt đến mục đích trong một số

cách đã biết. Bài toán có mức độ khó khác nhau tuỳ thuộc phạm vi tính mới và tính ích lợi: cá nhân,

tập thể, quốc gia, toàn cầu hay thậm chí cả vũ trụ, phạm vi càng rộng thì bài toán cáng khó, tính

sáng tạo càng cao.

Bài tập sáng tạo về vật lý có nội hàm nêu trên có bản chất tương tự với vấn đề( bài toán) của

TRIZ, chỉ khác ở phạm vi và mức độ sáng tạo. Đa số các sáng chế đều dựa trên các nguyên tắc của

vật lý học, đó chính là những nội dung kiến thức cơ bản được vận dụng giải bài toán sáng tạo về vật

lý.Vận dụng các nguyên tắc của TRIZ để xây dựng BTST, để hướng dẫn HS tư duy giải BTST, qua

đó bồi dưỡng kĩ năng tư duy sáng tạo cho học sinh.

1.6.3. Phương pháp xây dựng BTST về vật lý dựa vào các nguyên tắc của TRIZ

Dựa vào chu trình sáng tạo khoa học trong vật lý, sự tương tự về bản chất giữa quá trình nhận

thức của HS khi học vật lý và của nhà khoa học nghiên cứu vật lý, quan hệ giữa TRIZ và bài tập

sáng tạo, phương pháp xây dựng BTST về vật lý được đề xuất như sau [21]:

+ Lựa chọn một hoặc một số bài tập cơ sở (có thể là bài tập luyện tập hay bài tập sáng tạo);

+ Giải các bài tập cơ sở dạng tổng quát;

+ Phân tích các hiện tượng vật lý, giả thiết, kết luận cũng như lời giải và kết quả bài tập;

+ Vận dụng cá nguyên tắc sáng tạo để xây dựng các bài tập mới bằng cách trả lời các câu hỏi sau:

- Có thể phát biểu bài tập theo cách khác không? Có thể bỏ bớt dữ kiện của bài tập không? Có thể

thay đổi dữ kiện của bài tập không? (vận dụng nguyên tắc phân nhỏ để phân chia các dữ kiện và

nguyên tắc linh động để từng phần của đối tượng có thể dịch chuyển linh hoạt với nhau, thay đổi

các phần của đối tượng, nguyên tắc giải thiếu hay thừa để thay đổi, lược bớt hay thêm vào dữ kiện);

- Có thể thay đổi dữ kiện trong bài tập để hiện tượng vật lý mô tả trong bài tập mâu thuẫn với các

định luật vật lý không? Có thể thay đổi yêu cầu của bài toán ngược lại không? (nguyên tắc đảo

ngược : hành động ngược lại với yêu cầu của đề bài)

- Có thể thay đổi các thông số vật lý của đối tượng trong bài tập để biến nó thành bài tập khác

không? ( nguyên tắc thay đổi các thông số lý hoá của đối tượng)

- Có thể cụ thể hoá bài tập không? (nguyên tắc phân nhỏ)

- Có thể chuyển bài tập thành bài tập tổng quát hơn không? Có thể kết hợp các bài tập thành bài

tập tổng quát hơn không? Có những bài tập nào khác liên quan được sử dụng thêm để xây dựng bài

tập mới không? (nguyên tắc kết hợp: kết hợp các đối tượng đồng nhất hay kế cận dùng cho các hoạt

động kế tiếp)

- Có thể làm cho bài tập dễ hơn không? (nguyên tắc giải thiếu hay thừa, nguyên tắc tách khỏi để

tách phần gây phiền phức hay ngược lại tách phần duy nhất cần thiết, tinh chất cần thiết ra khỏi đối

tượng)

- Bài tập ứng dụng trong thực tiễn như thế nào? (nguyên tắc vạn năng: kết hợp một số chức năng

trên một đối tượng)

- Có thể dùng ứng dụng của bài tập đó để phát biểu thành bài tập mới không? (nguyên tắc linh

động, nguyên tắc kết hợp)

+ Đánh giá về tính sáng tạo ( tính mới và tính ích lợi của bài tập đã biến đổi so với bài tập cơ sở

(tính mới và tính ích lợi được xem xét dưới góc độ bồi dưỡng tư duy sáng tạo và óc thực tiễn cho

HS). Khẳng định tính sáng tạo của bài tập đã xây dựng.

Có thể sơ đồ hóa các bước thực hiện như sau

Đánh giá tính sáng tạo BTST Lựa chọn BTCS

Giả thiết Nguyên tắc sáng tạo Biến đổi giả thiết

Yêu cầu Nguyên tắc sáng tạo Biến đổi yêu cầu Giải BTCS dạng tổng quát

Hiện tượng vật lý Nguyên tắc sáng tạo Ứng dụng của hiện tượng

1.6.4. Sử dụng BTST vật lý để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh theo các nguyên tắc của TRIZ

1.6.4.1. Vận dụng TRIZ định hướng tư duy HS trong giải BTST về vật lý

Luận văn này xin đề cập đến các câu hỏi kiểm tra của G.Polya (1945) dùng để giải các bài tập

UA. Hiểu cách đặt vấn đề của bài toán:U Cái gì chưa biết? Cái gì cho trước? Điều kiện bài toán

toán học trong các trường phổ thông như sau:

thể hiện ở chỗ nào? Có thể làm thoả mãn điều kiện không? Điều kiện có đủ xác định cái chưa biết

không? Hay là không đủ? Hay là thừa? Hay là mâu thuẫn? Hãy vẽ hình, đưa vào những kí hiệu thích

UB. Lập kế hoạch giải:U Cần phải đi tìm mối liên hệ giữa cái cho trước và những cái đã biết. Nếu

hợp. Hãy phân chia điều kiện thành từng phần. Cố gắng ghi chúng lại.

chưa làm được ngay điều ấy, sẽ rất có ích khi xem xét thêm những bài toán phụ trợ. Cuối cùng cần

đi đến kế hoạch giải bài toán.

- Trước đây bạn đã gặp bài toán này chưa? Dù ở dạng khác một chút? Bạn có biết bài toán họ

hàng với bài toán này không? Bạn có biết định lý nào có ích cho bài toán này không?

- Hãy xem xét kỹ cái chưa biết. Cố gắng nhớ lại bài toán quen thuộc có cùng hoặc gần giống về

cái chưa biết.

- Giả sử có bài toán họ hàng với bài toán? Có thể sử dụng nó được không? Sử dụng kết quả hay

phương pháp giải? Có cần đưa thêm yếu tố phụ trợ nào để giải bài toán không?

- Có cách nào phát biểu bài toán không? Khác nữa? Hãy quay trở về với định nghĩa?

- Nếu không giải được bài toán đã cho, hãy cố gắng giải bài toán gần giống nó. Có thể nghĩ ra

bài toán tương đồng dễ hơn không? Bài toán chung hơn? Đặc biệt hơn? Bài toán tương tự? Có thể

giải một phần bài toán được không?

- Hãy giữ lại phần dữ kiện bài toán, phần còn lại bỏ đi: cái chưa biết lúc đó xác định ở mức độ

nào? Nó thay đổi thế nào? Có thể lấy được gì có ích từ những cái đã cho? Có thể thâm dữ kiện gì để

xác định cái chưa biết? Có thể thay đổi cái chưa biết hoặc điều kiện bài toán hoặc nếu cần thiết thay

đổi điều kiện và cái chưa biết để điều kiện mới và cái chưa biết mới gần nhau hơn? Bạn đã sử dụng

UC. Thực hiện kế hoạch giải:U Bạn hãy kiểm tra từng bước đi của mình? Bạn có thấy rõ bước bạn

tất cả những điều kiện chưa? Bạn đã thật sự chú ý tới những khái niệm trong bài toán chưa?

UD. Tổng kếtU (nghiên cứu lời giải nhận được)

vừa quyết định là đúng không? Có thể chứng minh điều đó như thế nào?

- Có thể kiểm tra lại kết quả giải được không? Quá trình giải?

- Có thể nhận kết quả bằng cách khác không?

- Có thể sử dụng kết quả này hay cách giải này cho bài toán khác không?

Phương pháp này hướng người giải bài toán đi theo đúng hướng, gợi ý sử dụng các thủ thuật

nguyên tắc sáng tạo.Tuỳ theo nội dung của bài tập và mục đích sư phạm của việc giải bài tập, có ba

kiểu định hướng tư duy cho học sinh [23, tr.113]

a) Hướng dẫn tìm tòi qui về kiến thức và phương pháp đã biết

Khi tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết không thấy ngay mối quan hệ với những kiến thức, quy

tắc, định luật đã biết mà cần phải tìm tòi bằng phân tích, tổng hợp, so sánh để tìm ra dấu hiệu tương

tự với cái đã biết nhưng chưa có phương pháp và quy trình hữu hiệu.

Trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập, GV cần dùng các câu hỏi định hướng tư duy

giúp HS nhận ra phương pháp tương tự để giải quyết vấn đề. Câu hỏi có dạng:

- Bài toán cho những dữ kiện nào?

- Phân tích các dữ kiện bài toán cho (nguyên tắc phân nhỏ)?

- Yêu cầu của bài toán là gì? Yêu cầu này có giống với những yêu cầu của bài toán nào đã biết?

Khác nhau chỗ nào?

- Những định luật, công thức, quy tắc vật lý có lợi cho bài toán tương tự đã giải, có thể áp dụng

cho bài toán này không? Cần thêm điều kiện nào để có thể áp dụng? Có thể thõa điều kiện đó

không? Có thể tìm thay thế bằng điều kiện gần giống đó không? Có thể bỏ qua điều kiện đó không

(nguyên tắc giải thiếu hay thừa)?

b) Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần

Kiểu hướng dẫn này thường được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới. Ở đây không thể hoàn

toàn sử dụng kiến thức đã biết bằng suy luận logic mà đòi hỏi sự sáng tạo thật sự. Các câu hỏi định

hướng tư duy của GV phải hướng vào việc sử dụng các nguyên tắc sáng tạo để giải quyết vấn

đề.Câu hỏi có dạng:

- Có thể phân nhỏ các dữ kiện hay yêu cầu ra hơn được không?

- Có thể tách riêng các yếu tố dữ kiện cần thiết (tách riêng một phần yêu cầu) để giải quyết bài

toán không? (tách khỏi)

- Có thể tiến hành ngược lại các yêu cầu của đề mà vẫn đi đến kết quả mong muốn không? (đảo

ngược)

- Có thể sử dụng các dữ kiện với ý nghĩa, công dụng khác nhau không? (linh động)

- Có thể thay đổi dữ kiện đi bằng cách tác động lên dữ kiện và sử dụng hiệu ứng của nó lúc

chuyển pha không? (chuyển pha)

- Có thể thay đổi trang thái đối tượng và sử dụng trạng thái mới của đối tượng không? (thông số

lý hóa)

- Có thể kết hợp các dữ kiện lại thành một dữ kiện khác không? (kết hợp)

- Có thể giảm yêu cầu bài toán đơn giản hơn? Bỏ qua một số các dữ kiện mâu thuẩn, các điều

kiện bài toán để nhận kết quả gần đúng không? (giải thiếu hay thừa)

- Kết quả nhận được, cách giải, các bước giải có ngắn gọn, đơn giản sử dụng các nguồn dự trữ

không mất tiền không? (liên tục tác động có ích, tự phục vụ)

 Việc tập dượt này sẽ giúp các em HS tích luỹ kinh nghiệm trong việc vận dụng các nguyên tắc

sáng tạo khi giải quyết vấn đề.

c) Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

Đối với học sinh khá và giỏi, GV có thể chỉ hướng dẫn phương hướng chung để giải quyết vấn

đề, HS sẽ tự vạch kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch đó. Câu hỏi có dạng:

- Kết quả cần đạt là gì?

- Có những cách nào dẫn đến kết quả đó? Với những dữ kiện đề cho có thể sử dụng cách nào?

- Cần tìm thêm những điều kiện nào? Có thể tạo ra các điều kiện ấy không?

Nếu lớp không chỉ có HS khá giỏi thì GV kết hợp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát với tìm

tòi sáng tạo từng phần để các em có thể tham gia ở các giai đoạn khác nhau giải quyết vấn đề.

Như vậy để học sinh được rèn luyện các nguyên tắc sáng tạo khi tư duy giải quyết vấn đề, GV

cần sử dụng hệ thống câu hỏi định hướng nhắm vào việc sử dụng các thủ thuật sáng tạo của TRIZ.

Tuỳ theo mức độ khó của bài toán và trình độ học sinh mà GV có thể lựa chọn và kết hợp các cách

hướng dẫn nêu trên cho hiệu quả và phù hợp.

1.6.4.2. BTST nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong các loại bài học vật lý ở trường phổ thông

BTST vật lý có thể được sử dụng một cách đa dạng trong các tất cả các giai đoạn khác nhau của

quá trình dạy học vật lý để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh.

BTST được sử dụng vào tiết học xây dựng kiến thức mới: trong đó BTST có thể được đưa ra như

một tình huống có vấn đề hay một bài tập để học sinh chuẩn bị trước ở nhà và trình bày trong tiết

học, hay có thể là một số bài tập dưới dạng những câu hỏi để học sinh tư duy trong quá trình học.

Cùng với việc đưa ra bài tầp, giáo viên gợi ý bằng các câu hỏi định hướng tư duy giúp học sinh có

thể vận dụng các thủ thuật sáng tạo để giải quyết vấn đề.

BTST được sử dụng làm bài tập về nhà để học sinh củng cố mà mở rộng kiến thức, rèn luyện

cách thức làm việc nhóm, tra cứu tham khảo các tài liệu và người xung quanh, áp dụng kiến thức đã

học vào thực tế.

BTST được sử dụng trong tiết luyện tập, ôn tập : bài tập này có thể được giáo viên đưa ra với

nhiều hình thức khác nhau như các câu hỏi vui, các bài tập mà HS cần vận dụng nhiều kiến thức của

chương để giải quyết, các bài tập dạng sơ đồ tư duy để học sinh có thể có thể hệ thống hoá tổng

quát kiến thức chương…

BTST được dùng trong tiết thực hành thí nghiệm: thật ra tiết thực hành thí nghiệm quy định

trong chương trình SGK đã vạch sẵn các bước tiến hành thí nghiệm cho học sinh, không cần đến sự

sáng tạo. Tuy nhiên giáo viên có thể biến đổi tiết học ấy thành việc giải các BTST với các dụng cụ

của phòng thí nghiệm và dụng cụ tự chế tạo thêm của học sinh. Có thể giáo viên yêu cầu HS thiết kế

thí nghiệm để đo đạc đại lượng nào đó, nghĩ ra cách cải tạo một dụng cụ nào đó, hay phát triển tiếp

thí nghiệm SGK để đo một đại lượng khác chẳng hạn…

BTST được dùng trong hoạt động ngoại khoá: đa số là các bài tập ứng dụng kiến thức kĩ năng

vật lý để thiết kế các mô hình, sản phẩm thực tế, các trò chơi vật lý giúp các em hứng thú và thấy

được ích lợi của việc học vật lý, có một sân chơi để các em phát triển khả năng tư duy sáng tạo và

các kỹ năng hành động trong thực tế.

Ngoài ra BTST củng có thể được dùng kết hợp vào kiểm tra hay thi tuyển HS giỏi bên cạnh các

bài tập luyện tập thông thường, như vậy các em sẽ tránh được việc học vẹt, làm bài theo khuôn mẫu

mà không hiểu rõ vấn đề. Qua đó GV cũng đánh giá được mức độ độc lập và sáng tạo của học sinh

trong tư duy.

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Bồi dưỡng tư duy HS đặc biệt là tư duy sáng tạo là nhiệm vụ quan trọng của dạy học – là mục

đích cuối cùng của giáo dục, dạy học. Trong môn vật lý ở trường phổ thông, BTST là phương tiện

hiệu quả bồi dưỡng tư duy sáng tạo. TRIZ là khoa học về quá trình tư duy sáng tạo. Nội dung cơ

bản của TRIZ là các quy luật của tư duy sáng tạo, con đường tư duy để đi đến các sáng chế. Sáng

tạo cần ở mọi lúc mọi nơi cho mọi đối tượng chứ không chỉ là độc quyền của nhà khoa học. Sáng

tạo có quy luật chung và có thể rèn luyện được. Sáng tạo và tư duy sáng tạo cần điều kiện vật chất

và điều kiện tinh thần: cơ thể khỏe mạnh, môi trường cởi mở thân thiện là điều kiện cần cho tư duy

sáng tạo. Để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS, GV, nhà trường và gia đình cần hợp tác để tạo các

điều kiện cần thiết nêu trên.

Nhiệm vụ này chưa được chú ý và quan tâm đúng mức ở các trường học. Một trong những biện

pháp giúp bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong dạy học vật lý là sử dụng BTST về vật lý và xây dựng

câu hỏi định hướng tư duy cho HS dựa trên các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ.

Hệ thống BTST vật lý hiện nay chưa nhiều và phổ biến, vì thế GV cần vận dụng lý thuyết

TRIZ để xây dựng BTST.

Phương pháp xây dựng và sử dụng BTST được vận dụng vào chương 2 để xây dựng hệ thống

BTST phần “Từ trường và cảm ứng điện từ” và đề xuất cụ thể việc sử dụng các bài tập ấy vào trong

dạy học vật lý nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS.

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO PHẦN “TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” LỚP 11

2.1. Mục tiêu dạy học phần “Từ trường và cảm ứng điện từ”

Phần này trình bày mục tiêu dạy học chương “Từ trường và cảm ứng điện từ” dành chung cho

chương trình chuẩn và chương trình nâng cao cần thiết cho xây dựng các BTST, riêng phần nào

chương trình chuẩn không có được in nghiêng để phân biệt.

a) Mục tiêu dạy học chương “Từ trường”

- Nêu được từ trường tồn tại ở đâu và có tính chất gì, nêu được các đặc điểm của đường sức từ

của nam châm thẳng, nam châm chữ U, dòng điện thẳng dài và ống dây có dòng điện chạy qua.

- Xác định độ lớn, phương chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường gây bởi dòng

điện thẳng dài, tại tâm vòng dây tròn và tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua.

- Xác định vecto lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đặt trong từ

trường đều.

- Xác định cường độ, phương chiều của lực Lorenxơ tác dụng lên một điện tích q chuyển động

với vận tốc trong mặt phẳng vuông góc với đường sức từ của từ trường đều.

- Phân biệt chất sắt từ cứng và sắt từ mềm.

b) Mục tiêu dạy học chương “Cảm ứng điện từ”

- Nêu được dòng điện Fu-cô là gì, tác dụng có lợi và cách hạn chế tác dụng bất lợi của dòng điện

Fu-cô.

Φ =

BS α cos

- Nêu được hiện tượng tự cảm là gì.

=

= −

Blv θ sin

. - Vận dụng công thức tính từ thông

ce

ce

∆Φ ∆ t

, - Vận dụng các hệ thức

- Tính được suất điện động cảm ứng trong trường hợp từ thông qua mạch kín biến đổi đều theo

thời gian.

- Xác định chiều của dòng điện cảm ứng theo định luật Len-xơ.

- Tính được suất điện động tự cảm trong lòng ống dây khi dòng điện qua ống dây biến đổi đều

theo thời gian.

- Tính được năng lượng từ trường trong ống dây.

2.2. Tóm tắt nội dung cơ bản phần “từ trường và cảm ứng điện từ”

Nội dung tóm tắt kiến thức phần “từ trường và cảm ứng điện từ” vật lý 11 được trình bày theo sơ

đồ 2.1

Định nghĩa, nguồn gốc, tính chất cơ Đường sức từ của dây dẫn thẳng, vòng dây tròn và ống dấy mang

Đường sức từ giữa 2 nhánh nam châm chữ U Đường sức từ

Từ trường đề

Từ trường

Vectơ cảm ứng từ

Vectơ cảm ứng từ của dòng điện trong dây dẫn thẳng dài, ở tâm vòng dây tròn, trong lòng ống dây (phương, chiều, độ lớn)

Lực từ tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện

Lực Lo-ren-xơ Chuyển động của hạt mang điện trong từ trường đều

Từ trường của Trái đất

Từ thông

Định luật cảm ứng điện từ

Định luật Len-xơ

Hiện tượng cảm ứng điện Dòng điện Fu-cô Cảm ứng điện từ

Suất điện động cảm ứ

Từ thông iê

Hiện tượng tự cảm Suất điện động tự cảm

Năng lượng từ trường trong ống dây

 Nội dung phần từ trường và cảm ứng điện từ bao gồm những kiến thức mà học sinh rất thường

gặp những ứng dụng của chúng trong thực tế cuộc sống như từ trường của nam châm, dòng điện (có

thể ứng dụng tạo nam châm điện) , từ trường của Trái Đất, lực Loren-xơ (ứng dụng trong ống phóng

điện tử), lực từ từ tác dụng lên khung dây (ứng dụng trong động cơ điện), hiện tượng cảm ứng điện

từ (ứng dụng trong máy phát điện, máy biến thế…). Những ứng dụng này gần gũi, phù hợp với khả

năng của học sinh, có thể xây dựng thành các bài tập sáng tạo giúp học sinh thấy sự gắn kết giữa

kiến thức đã học và thực tế đời sống. Vì thế chúng tôi lựa chọn phần “từ trường và cảm ứng điện từ”

để xây dựng bài tập sáng tạo. Những phần khác giáo viên nên lựa chọn những nội dung kiến thức

mà các ứng dụng của nó trong đời sống và kỹ thuật gần gũi và vừa sức với học sinh để học sinh

thích thú và có thể thực hiện được.

2.3. Tìm hiểu thực trạng dạy và học bài tập phần “Từ trường và cảm ứng điện từ” ở một số trường THPT TP Hồ Chí Minh

Mục tiêu điều tra: tìm hiểu thực trạng dạy học BTST trong dạy học vật lý ở một số trường THPT

hiện nay, nhân thức của GV về BTST, lý thuyết TRIZ.

Phương tiện điều tra: phiếu điều tra (phụ lục 2), tìm hiểu các tài liệu về BTVL lớp 11, trao đổi

trực tiếp với GV.

Thời gian: đầu học kì 2 năm học 2009 – 2010

Đối tượng: 20 giáo viên vật lý ở các trường THPT Nguyễn Hữu Cầu và Nguyễn Hữu Tiến,

trường THPT Nguyễn Huệ, khu vực ngoại thành.

Thông qua việc tìm hiểu thực trạng dạy vật lý của giáo viên ở một số trường THPT bằng phiếu

điều tra, trao đổi trực tiếp và dự giờ một số tiết dạy, tác giả rút ra một số nhận xét về việc dạy học

bài tập vật lý như sau: (bảng kết quả điều tra trình bày ở phụ lục 2)

2.3.1. Thực trạng xuất bản

Qua tìm hiểu, chúng tôi nhận thấy các sách và tài liệu xuất bản trên thị trường về BTST hiện nay

như sau:

- Sách chuyên khảo về BTST: chưa có.

- Sách bài tập nói chung: các sách bài tập vật lý lớp 11 hiện nay rất nhiều, nhưng đa số bài tập

trong các sách đều là các bài tập luyện tập theo các chủ đề, các dạng kiến thức cần sử dụng, các

BTST chiếm tỉ lệ rất ít hoặc không có (ví dụ như trong sách bài tập vật lý 11 nâng cao của nhà xúât

bản giáo dục, phần từ trường và cảm ứng điện từ, có khoảng 2 BTST trong số 106 bài; sách bài tập

vật lý 11 nâng cao của nhà xúât bản giáo dục, phần từ trường và cảm ứng điện từ, không tìm thấy

BTST nào…). Các sách viết về bài tập định tính và câu hỏi thực tế thì có nhiều BTST hơn nhưng số

sách này lại quá ít. BTST có xuất hiện rải rác ở các sách bài tập vật lý khác với số lượng rất ít và

không hệ thống.

- Tuyển tập các đề thi Olympic các cấp: các bài tập khó, chuyên sâu vào các kiến thức vật lý và

toán học nhưng đa số vẫn là các bài toán giáo khoa, rất ít BTST ( một số đề chỉ một BTST, một số

đề không có).

2.3.2. Nhận thức của GV về BTST

Có 65% giáo viên quan tâm đến việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo thường xuyên và 35% giáo viên

quan tâm đến việc này thỉnh thoảng, các phương tiện bồi dưỡng tư duy chủ yếu là cho học sinh giải

các bài tập vật lý nhiều dạng khác nhau, mức độ dễ đến khó. Tuy nhiên nguồn bài tập chủ yếu là lấy

từ SGK và đề cương nội bộ của trường hay sách bài tập khác, 20% trả lời số BTST rất ít và 80% trả

lời không có BTST nào. Điều này cho thấy đa số GV xác định được mục đích, yêu cầu của tíêt dạy

bài tập vật lý là bên cạnh việc củng cố và mở rộng kiến thức vật lý cơ bản đã học, vận dụng các

kiến thức đó vào giải bài tập vật lý thì mục tiêu quan trọng của tiết bài tập vật lý là hình thành và

phát triển tư duy sáng tạo cho HS. Tuy nhiên GV chưa nhận thức và phân biệt rõ giữa các bài tập

luyện tập và bài tập sáng tạo, chưa chú ý nhiều đến các BTST trong dạy học vật lý. Đa số GV sử

dụng bài tập chỉ thiên về vai trò kiểm tra đánh giá kiến thức của học sinh, các bài tập luyện tập quen

thuộc thường trình bày ở SGK, sách bài tập hay đề cương bài tập nhằm áp dụng các công thức, định

luật, quy tắc vật lý kết hợp với giải các phương trình để ra kết quả theo cách cách giải quen thuộc

được trình bày chi tiết và hệ thống.

- Nhiều GV chưa quan tâm đến vai trò của BTST trong bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS, chưa

có hệ thống nhiều BTST, chưa biết soạn BTST và các câu hỏi định hướng tư duy cho HS. Những

khó khăn mà giáo viên đưa ra khi sử dụng bài tập sáng tạo phần nhiều là không có sẵn các bài tập

sáng tạo, thời gian dạy học và trình độ học sinh hạn chế. 100% giáo viên sử dụng nguồn bài tập từ

SGK, sách bài tập và đề cương. 40% GV cho rằng chỉ cần dùng bài tập luyện tập và 60% GV cho

rắng cần kết hợpp giữa bài tập luyện tập và BTST.

- Chỉ có 10% GV biết đến TRIZ nhưng không quan tâm, còn lại 90% GV chưa biết về TRIZ.

100% GV chưa vận dụng các nguyên tắc của TRIZ để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. GV

chưa biết hoặc chưa quan tâm nhiều đến lý thuyết TRIZ với các thủ thuật sáng tạo giúp cho quá

trình tư duy hiệu quả hơn. Vì thế phương pháp giúp học sinh tư duy khi giải bài tập vật lý cũng là

phương pháp thử và sai.

2.3.3. Sử dụng BTST vào dạy học vật lý

- Hệ thống bài tập vật lý học sinh được rèn luyện hiện hay đa số là các bài tập luyện tập, chưa gắn

kết nhiều với thực tế, chủ yếu là rèn luyện kĩ năng áp dụng các định luật, công thức vật lý và giải

phương trình toán học chứ chưa có tác dụng nhiều trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo, chưa là học

sinh thích thú và thấy đựơc lợi ích của môn học với đời sống.

- Khi dạy bài tập, GV thường chú ý nhiều đến các biến đổi toán học mà ít phân tích định hướng

tư duy cho HS, chưa có thái độ khách quan tôn trọng tư duy của các em. Quá trình giải bài tập chưa

tuân theo chiến lựơc giải bài tập tổng quát.

- BTST chưa được sử dụng phong phú vào các hình thức dạy học khác nhau từ tiết dạy bài mới,

tiết bài tập, tổng kết ôn tập, thí nghiệm thực hành hay hoạt động ngoại khoá và cả bài tập về nhà.

- Chưa có hệ thống câu hỏi định hướng tư duy cho các BTST.

 Như vậy nhìn chung là các bài tập vật lý đang được sử dụng trong dạy học vật lý vẫn chủ yếu

là bài tập luyện tập, GV chỉ mới dừng lại ở việc cung cấp cho các em phương pháp (các bước giải)

các bài tập thường gặp theo những con đường được vạch ra. Khi giải bài tập HS vẫn dùng phương

pháp suy nghĩ tự nhiên thử và sai và cũng chỉ mới dừng ở việc áp dụng các kiến thức vật lý đơn lẻ,

giải phương trình tìm ra kết quả bài tập vật lý. Vì thế chúng ta cần có một hệ thống các BTST và hệ

thống câu hỏi định hướng tư duy được sử dụng trong dạy học vật lý để bồi dưỡng tư duy sáng tạo

cho HS.

2.4. Vận dụng TRIZ xây dựng bài tập sáng tạo phần “từ trường và cảm ứng điện từ”

Theo phương pháp đã trình bày ở chương 1, tác giả tiến hành xây dựng hệ thống BTST phần

“Từ trường và cảm ứng điện từ” lớp 11 gồm 20 bài. Với mỗi bài tập, nội dung và thứ tự được trình

bày như sau:

- Bài tập cơ sở

- Nguyên tắc sáng tạo đựơc sử dụng để chuyển bài tập cơ sở thành BTST

- Bài tập sáng tạo

- Nguyên tắc sáng tạo được sử dụng để giải BTST

- Câu hỏi định hướng tư duy cho HS

UBài tập 1

- Lời giải tóm tắt

* BTCS1: Dùng loại dây đồng đường kính 0,5mm, bên ngoài có phủ một lớp sơn cách điện mỏng

quấn quanh một hình trụ để tạo thành một ống dây, Ống dây có 5 lớp nối tiếp nhau sao cho dòng

điện trong tất cả các vòng dây của các lớp đều cùng chiều. Các vòng dây của mỗi lớp được quấn sít

nhau. Hỏi nếu cho dòng điện cường độ 0,15A chạy qua các vòng dây thì cảm ứng từ bên trong ống

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

dây bằng bao nhiêu? (bài 4.37 trang 50 sách bài tập vật lý 11 nâng cao (BTVL 11 NC))

- Nguyên tắc kết hợp bài toán trên với ứng dụng của nam châm điện ta chuyển thành BTST1

* BTST 1 (Bài tập chế tạo nam châm điện )

Hiện nay trên đường phố tình trạng rải đinh gây nguy hiểm rất nhiều cho người lưu thông. Trong

chương trình “hoa cuộc sống” của HTV, có một số người tình nguyện thu nhặt đinh trên đường. Họ

có thể dùng tay hoặc nam châm để nhặt đinh, tuy nhiên khi nhặt đinh bằng nam châm xong họ phải

dùng tay để gỡ số đinh đó ra gây bất tiện và nguy hiểm cho tay. Với một sợi dây đồng đủ dài, một

thanh thép, acqui (hay pin) bạn có thể tạo ra dụng cụ nhặt đinh tiện lợi hơn. Trình bày phương án

thiết kế và thực hiện một thí nghiệm biểu diễn.

* U Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

- Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học (thay thế việc nhặt đinh bằng các tay bằng dụng cụ có thể nhặt

đinh nhờ tác dụng từ), nguyên tắc linh động (dụng cụ này có thể vừa hút đinh được, vừa nhả đinh ra

U* Câu hỏi định hướng tư duy

được nên đó phải là nam châm điện)

- Có thể dùng vật gì nhặt đinh thay cho tay? Vật đó có thể tìm nhặt đinh ngay cả khi ta không

nhìn thấy mẫu đinh không?

- Vật ấy có thể vừa nhặt đinh và nhả đinh ra khi không cần dùng tay gỡ ra không? Muốn làm điều

đó thì vật phải có tính chất gì?

U* Lời giải tóm tắt

- Chế tạo vật ấy như thế nào? Vẽ sơ đồ chế tạo và giải thích hoạt động.

Vật vừa có thể hút vừa nhả đinh là nam châm điện. Ta dùng dây dẫn quấn quanh một thanh thép

thành một ống dây. Lưu ý các vòng dây cách điện với nhau, giữa các lớp vòng dây có thể chen thêm

lớp giấy cách điện cho an toàn. Hai đầu dây dẫn nối với hai cực của pin hay ăcquy thông qua một

công tắc. Kết hợp nam châm vừa quấn với một thanh dài sao cho ta có thể cầm thanh đó để nhặt

đinh dễ dàng. Khi bật công tắt thì nam châm hút đinh và khi ngắt điện thì nam châm tự nhả đinh ra

vào giỏ rác.

UBài tập 2

Hình 2.1

* BTCS 2: Một ống dây điện trên hình 2.1 bị hút về phía thanh nam châm. Hãy chỉ rõ cực của

U*Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

nam châm. (bài 4.34 trang 49 sách bài tập vật lý 11 nâng cao (BTVL11 NC)).

- Nguyên tắc phân nhỏ (chia nhỏ các thành phần cấu tạo nên ống dây), nguyên tắc linh động (thay

nam châm thẳng thành nam châm chữ U) ta chuyển thành BTST2

* BTST 2: nhận biết các cực của nam châm

Cho nam châm chữ U bị mất ký hiệu cực Nam và Bắc. Với 1 dây đồng đủ dài, một acqui, đinh sắt

trong tay. Hãy ghi đúng tên các cực lên nam châm này để tiện sử dụng.

* U Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học (dùng tác dụng từ của dòng điện để nhận biết các cực nam

châm), nguyên tắc kết hợp (kết hợp các thành phần thành một ống dây mang dòng điện), nguyên tắc

U* Câu hỏi định hướng tư duy

linh động ( có thể nhận biết các cực nam châm bằng tác dụng từ lên dòng điện thẳng hay ống dây).

- Có thể dùng những cách nào để nhận biết cực Nam và cực Bắc của nam châm?

- Nam châm có thể tác dụng lên những vật vào? Khi quan sát được tác dụng của nam châm bạn

có thể suy ra chiều của đường sức từ hay các cực của nam châm không? Bạn có thể tạo ra các vật ấy

không?

- Với điều kiện bài toán bạn có thể dùng cách nào?

- Hãy nêu cách tiến hành nhận biết các cực nam châm và làm thí nghiệm để ghi tên các cực cho

U* Lời giải tóm tắt

đúng.

Có thể phân biệt 2 cực nam châm dựa vào tác dụng của nam châm lên một nam châm khác hay

lên dòng điện, hạt mang điện chuyển động. Theo đề, ta có thể tạo ra một dòng điện thẳng hay một

nam châm điện để nhận biết các cực nam châm chữ U.

- Nếu đặt dòng điện vào giữa 2 nhánh nam châm chữ U sao cho dòng điện vuông góc với mặt

phẳng chưa các đường sức từ và trục đối xứng của nam châm, quan

sát chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây, chiều dòng điện (ra khỏi cực

dương của pin theo dây dẫn vào cực âm của pin), ta suy ra chiều

của đường sức từ, từ đó suy ra cực Nam và Bắc của nam châm theo

quy tắc bàn tay trái. C

- Nếu dùng dây dẫn quấn quanh thỏi thép thành nam châm điện,

D

B cho dòng điện đi qua, biết chiều dòng điện, dùng quy tắc nắm tay  phải ta xác định được chiều của B trong lòng ống dây, từ đó suy ra

N

S

cực nam và cực Bắc của ống dây. Nếu đặt đầu Nam của nam châm A lại gần một cực của nam châm chữ U mà thấy chúng đẩy nhau thì

đó là cực Nam. Trường hợp mà ta cả 2 đầu ống dây đều bị một cực

của nam châm chữ U hút là do nam châm luôn hút lõi thép, từ

Hình 2.2 trường của nam châm điện chưa đủ lớn để lực đẩy thắng lực hút ấy.

UBài tập 3

Khi đó ta phải tăng cường độ dòng điện để từ trường nam châm điện mạnh hơn.

* BTCS3: Cho một khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD gồm 200 vòng dây, cạnh AB nằm ngang

treo vào một lực kế , cạnh AB đặt trong từ trường đều của nam châm chữ U, các đường sức từ giữa

hai nhánh nam châm nằm ngang và vuông góc với cạnh AB như hình 2.2 (chỉ có cạnh AB dài 8cm

nằm giữa 2 nhánh nam châm). Ban đầu lực kế chỉ 0,3N, cho dòng điện qua dây dẫn, ta thấy lực kế

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

chỉ 0,4N, cường độ dòng điện qua dây dẫn là 0,5A Xác định cảm ứng từ trong lòng nam châm.

- Nguyên tắc kết hợp (kết hợp giữa bài tập tính cảm ứng từ tổng quát với việc tính cảm ứng từ

giữa 2 nhánh của một nam châm chữ U).

- Nguyên tắc sử dụng đối tượng trung gian (dùng cách đo lực từ tác dụng lên một đoạn dây để

tính cảm ứng từ, dùng các dụng cụ đo cường độ dòng điện, đo lực).

* BTST 3: (đo cảm ứng từ giữa 2 nhánh nam châm chữ U)

Cho một nam châm hình chữ U, một khung dây, lực kế, ắcquy, ampe kế, các giá đỡ, (đồng hồ đo

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

điện đa năng). Hãy đo độ lớn cảm ứng từ trong lòng nam châm.

Nguyên tắc kết hợp (kết hợp các dữ kiện để có thể đo lực từ tác dụng lên cạnh khung dây),

U* Câu hỏi định hướng tư duy

nguyên tắc sử dụng trung gian (đo lực từ suy ra cảm ứng từ).

Bài tập này có gì tương tự với BTCS3 không? Có thể áp dụng cách giải của BTCS3 để giải bài

U* Lời giải gợi ý

tập này không? Áp dụng như thế nào?

=

B

Từ trường giữa 2 nhánh nam châm là từ trường đều. Muốn đo B ta có thể dùng công thức

F Il α sin

o P. đo chiều đoạn dây, để đơn giản ta đặt dây dẫn vuông góc với cảm ứng từ B để α = 90P

. Do đó ta có thể dùng lực kế để đo lực từ, ampe kế đo cường độ dòng điện và thước để

Ta có thể treo khung dây vào một đầu lực kế, một đầu dây của khung được nối với acquy, đầu

còn lại mắc nối tiếp với ampe kế và nối với cực kia của acquy (hay biến thế nguồn), đặt sao cho

cạnh dưới của khung nằm ngang và vừa lọt vào vùng không gian giữa 2 nhánh nam châm chữ U.

Nam châm đặt sao cho B nằm trong mặt phẳng nằm ngang và vuông góc với cạnh khung. Quan sát

ghi nhận số chỉ của lực kế FR1 R. Bật công tắc ắcquy cho dòng điện qua khung, quan sát ghi nhận số

=

B

chỉ của lực kế FR2 R. Suy ra lực từ F = FR1 R- FR2 R. Ghi nhận số chỉ Ampe kế, đo chiều dài cạnh dưới của

F Il

. khung. Tính

Thay đổi dòng điện qua khung bằng cách điều chỉnh hiệu điện thế của biến thế nguồn, đo lại các

giá trị I, và F. Tính lại giá trị B. Thực hiện 3 lần để lấy giá trị trung bình. Chú ý: cách này phải dùng

lực kế nhạy. Chú ý tới dòng điện qua khung quá lớn có thể làm đoản mạch. Với khung dây phòng

UBài tập 4

-2 * BTCS 4: Một khung dây hình chữ nhật ABCD đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 5.10P

PT.

thí nghiệm có thể sử dụng với hiệu điện thế cỡ 9V.

Cạnh AB của khung dài 5cm. Dòng điện trong khung có cường độ 2A. Tính giá trị lớn nhất của

momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung trong 2 trường hợp:

a. cạnh AB của khung vuông góc còn cạnh BC song song với đường sức từ.

b. cạnh BC của khung vuông góc còn cạnh BC song song với đường sức từ.

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

(bài trang 165 sách giáo khoa 11 nâng cao (SGK11NC))

- Nguyên tắc kết hợp (kết hợp lý thuyết về chuyển động quay của khung mang dòng điện trong

từ trường với sự quay của động cơ trong thực tế).

- Nguyên tắc phản đối xứng: chuyển hình ảnh khung dây hình chữ nhật thành dạng bất kỳ, từ

trường đều B thay bằng từ trường không đều.

BTST 4: (chế tạo động cơ điện)

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

Bạn hãy chế tạo một động cơ điện một chiều đơn giản.

- Nguyên tắc phản đối xứng: chuyển hình ảnh khung dây hình chữ nhật thành dạng bất kỳ và từ

trường đều B thay bằng từ trường không đều.

- Nguyên tắc vạn năng: pin có tác dụng tạo ra dòng điện trong khung quay, đồng thời có thể làm

trục quay. Nam châm tạo ra từ trừơng đồng thời có thể kết hợp với pin làm trục quay chắc chắn, làm

điểm tiếp xúc với đầu khung dây.

- Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: khung có thể quay quanh trục nằm ngang chuyển sang trục

thẳng đứng.

- Nguyên tắc sử dụng đối tượng trung gian: không nối trực tiếp hai đầu khung với dây dẫn vào

nguồn mà đặt cạnh khung tiếp xúc với 2 tiếp điểm dẫn điện được, nối 2 tiếp điểm đó với nguồn để

khi khung quay, 2 cạnh khung luôn tiếp xúc với 2 điểm đó nên có dòng điện đồng thời không làm

rối dây.

- Nguyên tắc liên tục tác động có ích: không cần sử dụng đối tượng trung gian mà cho hai đầu

khung tiếp xúc trực tiếp với hai cực của pin (không dính chặt) để dòng điện qua và khung có thể

U* Câu hỏi định hướng tư duy

quay.

- Đặt khung dây mang dòng điện vào vùng không gian có từ trường, đặt khung như thế nào để

khung có thể quay? Lực tác dụng làm khung quay lúc đó là lực nào? Khung có thể quay liên tục

không? Vì sao?

- Nếu khung dây không có dạng chữ nhật mà có dạng bất kì thì khung có thể quay không?

- Muốn cho dòng điện qua khung phải nối hai đầu khung với hai cực của pin, bạn sẽ nối như thế

nào? Nếu bạn dùng dây dẫn nối trực tiếp vào khung thì sẽ có bất lợi gì khi khung quay không?

Muốn khác phục bất lợi đó bạn có thể làm cách nào để cho dòng điện qua khung?

- Bạn có thể không cần dùng dây nối mà cho hai đầu khung tiếp xúc trực tiếp với hai cực pin

không? Lúc đó làm sao để khung có thể quay?

- Bạn hãy thiết kế và thực hiện chế tạo một động cơ điện (một khung dây quay trong từ trường

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

khi có dòng điện đi qua).

pin

Dây kim

+

Nam châm

Hình 2.3

Đặt các viên nam châm bên dưới, đặt một cực của pin lên nam châm, làm 1 khung dây đồng hình

dạng bất kì sao cho một đầu khung tiếp xúc với cực dương của pin, đầu còn lại tiếp xúc với các nam

châm (cực âm của pin) và các điểm tiếp xúc của 2 đầu khung này phải dẫn điện. Khi đó đẩy lệch

UBài tập 5

khung một chút là khung có thể quay liên tục trong từ trường. Minh hoạ: hình 2.3.

* BTCS 5: Hình 2.4 là cấu tạo của một đinamo xe đạp (bộ phận thường gắn ở sát bánh trước).

Giải thích cơ chế hoạt động của đi-na-mô xe đạp.

Cuộn dâ Nam châm

S N

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

Lõi thép Bánh xe Vỏ kim i l Hình 2.4 Hình 2.5

- Nguyên tắc linh động: Thay vì bánh xe quay làm nam châm quay ta có thể làm quay nam châm

bằng cánh quạt quay; nguyên tắc tự phục vụ: sử dụng nguồn năng lượng dự trữ có sẵn trong thiên

thiên: gió; Nguyên tắc đảo ngược: thay vì nam châm quay có thể cho khung dây quay.

* BTST 5: cảm ứng điện từ (bài toán hộp đen)

Các bóng đèn gắn ở xe đạp không dùng pin. Khi ta chạy xe , bánh xe quay thì đèn sáng lên. Bạn

hãy suy luận về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đèn. Từ đó hãy thiết kế máy phát điện hoạt

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

động nhờ gió? Trình bày ý tưởng của bạn và chế tạo sản phẩm theo ý tưởng đó.

- Nguyên tắc linh động: thay vì dùng bánh xe làm quay nam châm thì dùng sức gió làm quay

cánh quạt gắn với nam châm, cánh quạt có thể quay trực tiếp về phía có gió để hứng gió; nguyên tắc

U* Câu hỏi định hướng tư duy

kết hợp: kết hợp cánh quạt quay với nam châm.

- Đi-na-mô xe đạp là máy phát điện loại nào? Phần cảm là gì? Phần ứng là gì? Tại sao không cần

bộ góp?

- Làm thế nào để nam châm có thể quay khi gió thổi vào?

- Nếu dùng cánh quạt để hứng gió làm quay nam châm thì làm thế nào để cánh quạt luôn hướng

về phía có gió?

- Bạn hãy thiết kế một máy phát điện mini nhờ gió để làm sáng một bóng đèn led nhỏ và thực

hiện ý tưởng đó.

- UGV giới thiệu mô hình trạm phong điệnU:

Đuôi Roto

Trụ

Các máy phát điện lợi dụng sức gió (dưới đây gọi tắt là 0Ttrạm phong điện0T) đã được sử dụng nhiều

ở các nước châu Âu, Mỹ và các nước công nghiệp phát triển khác. Nước Đức đang dẫn đầu thế giới

về công nghệ phong điện.

Ưu điểm dễ thấy nhất của phong điện là không tiêu tốn nhiên liệu, không gây ô nhiễm môi trường

như các nhà máy nhiệt điện, dễ chọn địa điểm và tiết kiệm đất xây dựng, khác hẳn với các nhà máy

thủy điện chỉ có thể xây dựng gần dòng nước mạnh với những điều kiện đặc biệt và cần diện tích rất

lớn cho hồ chứa nước.Các trạm phong điện có thể đặt gần nơi tiêu thụ điện, như vậy sẽ tránh được

chi phí cho việc xây dựng đường dây tải điện. Hình 2.5 mô tả cấu tạo cơ bản của hệ thống phong

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

điện

- Khi bánh xe quay là rôtô của đinamô áp với bánh xe đạp cũng quay theo, vì thế nam châm gắn

với trục bánh xe của đinamô cũng quay theo. Vì thế từ thông xuyên qua lõi thép của ống dây biến

thiên, kết quả là trong ống dây ( nối kín với bóng đèn) có một dòng điện cảm ứng. Dòng điện này

làm đèn sáng.

- Nếu không dùng sức quay của bánh xe đạp làm nam châm quay ta có thể dùng sức gió. Khi đó

ta có thể làm một cánh quạt để hứng gió, trục quay của quạt gắn với nam châm và đặt nam châm

này vào giữa một thỏi thép có quấn cuộn dây, hai đầu cuộn dây nối kín ra ngoài với một bóng đèn.

Khi quạt được gió thổi quay thì từ thông qua lõi thép biến thiên là trong ống dây xuất hiện dòng

điện cảm ứng làm đèn sáng.

- Mặt khác ta có thể cho nam châm không chuyển động quay

mà chuyển động tịnh tiến, hoặc nam châm đứng yên còn cuộn

UBài tập 6

dây thì chuyển động.

Hình 2.6

* BTCS 6: Đặt kim nam châm gần đầu 1 ống dây, thấy kim nam châm định hướng như hình 2.6.

Hãy cho biết cực nào là cực dương, cực âm của nguồn điện. (bài tập 8 trang 185 sách bài tập định

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

tính và câu hỏi thực tế) [12]

- Nguyên tắc phân nhỏ: không cho sẵn bố cục đã bố trí như hình vẽ mà phân nhỏ cho các bộ phận

riêng lẻ để học sinh tự thiết kế.

- Nguyên tắc dùng đối tượng trung gian: xác định cực của pin thông qua xác định từ trường của

ống dây.

* BTST 6

Có ăcquy bị mất ký hiệu các cực. Với một cuộn dây đồng và một kim nam châm có thể quay

quanh trục thẳng đứng, một thỏi thép, hãy trình bày cách xác định cực của ăcquy. Thực hiện thí

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

nghiệm đó.

- Nguyên tắc tách khỏi: chú ý tính chất cần thiết của cực dương và cực âm pin là dòng điện có

chiều đi từ cực dương sang cực âm trong mạch ngoài; nguyên tắc kết hợp: dây đồng và đinh tạo ra

một ống dây mang dòng điệnnam châm điện; nguyên tắc quan hệ phản hồi: dựa vào sự định hướng

của kim nam châm để suy ra cực nam, bắc của ống dây; nguyên tắc sử dụng trung gian: xác định

U* Câu hỏi định hướng tư duy

cực ống dây để suy ra chiều dòng điện, các cực của pin.

- Khi ăcquy được nối với mạch ngoài, để biết được đâu là cực dương, cực âm, ta cần biết yếu tố

nào?

- Có thể tạo ra dòng điện ở mạch ngoài có những dạng thế nào?

- Làm thế nào để biết chiều dòng điện qua mạch ngoài khi chỉ có một nam châm thử có thể quay

quanh trục?

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

- Bạn có thể dùng cách nào trong những cách đã đề ra?

Có thể giải bài này theo 2 cách:

Cách 1: Liên tưởng đến thí nghiệm của Ơxtect, nối 2 đầu dây dẫn vào 2 cực ăcquy cho dòng điện

đi qua dây dẫn thẳng, đặt kim nam châm gần đó, quan sát sự định hướng của kim nam châm, suy ra

chiều đường sức từ ở vị trí đặt nam châm. Từ đó dùng quy tắc nắm tay phải suy ra chiều dòng điện

và các cực của ăcquy. Cách này cần làm thật nhanh vì có hiện tượng đoản mạch dễ làm hỏng ăquy.

Nếu có thể nên nối tiếp dây dẫn với một điện trở bào vệ trước khi mắc vào 2 cực ăcquy.

Cách 2: Quấn dây dẫn quanh đinh sắt để tạo thành nam châm điện, nối hai đầu dây với hai cực

của pin. Đặt nam châm thử nằm trên trục của ống dây, cho dòng điện qua ống, quan sát sự định

hướng của kim nam châm. Nếu đầu bắc của nam châm nằm gần ống thì đầu ống dây là cực Nam,

suy ra chiều vectơ cảm ứng từ trong ống dây. Dùng quy tắc nắm tay phải suy ra chiều dòng điện. Từ

U Bài tập 7

đó nhận biết đâu là cực dương, cực âm của pin.

A B * BTCS 7: Một lõi sắt gồm 2 thanh A và B nối với nhau bằng thanh sắt thứ

3. Người ta quấn dây trên 2 thanh A và B để tạo ra nam châm hình chữ U. Hỏi

khi đó phải quấn dây theo chiều nào trên 2 thanh sắt? Hãy chỉ rõ cực Nam, cực

Bắc của nam châm? (bài 4.62 trang 55 sách bài tập vật lý 11 nâng cao)

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

(SBTVL11NC) Hình 2.7

- Nguyên tắc phân nhỏ: chia các thanh sắt đã được ghép nối ra thành các thanh riêng lẻ; nguyên

tắc sao chép copy: dùng hình vẽ mô tả cách tạo nam châm chữ U.

* BTST7: tạo nam châm chữ U

Cho các lõi sắt, cuộn dây đồng đủ dài, 1 pin hoặc ăcquy, bạn hãy chế tạo nam châm hình chữ U.

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

Mang sản phẩm chế tạo được đến lớp, giải thích cách làm.

- Nguyên tắc kết hợp: kết hợp các thanh sắt và dây dẫn tạo nam châm chữ U; nguyên tắc sao chép

copy: dùng hình vẽ thay thế đối tượng thật để tính toán, suy luận cách tạo nam châm, đâu là cực

nam, cực Bắc; nguyên tắc dự phòng: các dây dẫn phải cách điện với nhau để tránh chập mạch. Do

đó giữa các lớp quấn dây thường chêm giấy để cách điện. Số vòng dây phải đủ lớn để không có

đoản mạch và từ trường mạnh; nguyên tắc đổi chiều xem xét: thay vì quấn trên 2 thanh A,B có thể

quấn trên thanh ngang bên dưới; nguyên tắc liên tục tác động có ích: quấn trên một lõi sắt thay vì

U* Câu hỏi định hướng tư duy

quấn trên cả 2 lõi sắt mất thời gian hơn.

- Với thanh sắt và dây dẫn và pin, làm thế nào để tạo ra nam châm.

- Từ trường nam châm chữ U có đặc điểm gì?

- Làm cách nào để kiểm tra cực Nam, cực Bắc của nam châm chữ U

- Có những cách quấn dây nào để tạo nam châm chữ U?

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

- Bạn chọn cách quấn dây nào?

- Quấn dây trên một lõi sắt nhiều vòng, nhiều lớp theo một chiều, Giữa các lớp phết thêm lớp

vecni cách điện. Cho hai đầu dây nối với hai cực của nguồn. Chiều dòng điện trong mạch ngoài từ

cực dương sang cực âm của nguồn.

- Dùng quy tắc nắm tay phải suy ra chiều vectơ cảm ứng từ và suy ra đâu là cực Nam, cực Bắc.

Nối 2 thanh sắt khác vào 2 bên đầu thanh sắt đã quấn dây tạo nam châm chữ U. Đầu được nối với

đầu nam là cực nam của nam châm chữ U.

- Dùng mạt sắt, nam châm thử để kiểm tra từ trường giữa hai nhánh nam châm chữ U.

- Có thể quấn dây vào hai thanh sắt tạo thành hai nhánh nam châm chữ U với chiều quấn thích

hợp để đầu nhanh bên này là cực Nam, đầu nhanh bên kia là

cực Bắc.

+

UBài tập 8

-

α

* BTCS8: Cho một đoạn dây dẫn AB nằm ngang được treo

bằng 2 sợi dây thẳng đứng đặt trong từ trường đều của nam

N

châm chữ U ,các đường sức từ giữa hai nhánh nam châm thẳng

đứng như hình 2.8. Cho dòng điện qua đoạn dây dẫn, ta thấy

dây treo lệch so với phương thẳng đứng một góc α. Xác định

S

lực từ tác dụng lên đoạn AB. Biết thanh AB có khối lượng m,

dây treo có khối lượng không đáng kể. (câu C1 trang 125 SGK

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

Hình 2.8 vật lý 11 cơ bản)

- Nguyên tắc đảo ngược: không yêu cầu tính lực từ tác dụng mà yêu cầu tính cảm ứng từ giữa 2

nhánh nam châm chữ U; nguyên tắc giải thiếu hay thừa: che giấu bớt dữ kiện và kiến thức gợi ý cần

để giải bài toán; nguyên tắc chứa trong: dữ kiện cần có chứa trong các dữ kiện được cho.

* BTST8

Với các dụng cụ một thước đo độ, thước đo chiều dài, một cái cân, một ămpe kế, acquy, thanh

kim loại và dây dẫn. Hãy thiết kế thiết bị đo cảm ứng từ của nam châm chữ U, tạm gọi là từ trường

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

kế.

- Nguyên tắc kết hợp: kết hợp các thành phần tạo ra từ trường kế; nguyên tắc thực hiện sơ bộ:

tính toán trước các giá trị cố định của từ trường kế; nguyên tắc sao chép copy: dùng hình vẽ thay thế

đối tượng thật để tính toán, suy luận, vẽ sơ đồ cách đo cảm ứng từ giữa hai nhánh nam châm chữ U;

nguyên tắc dự phòng: đề phòng hiện tượng đoản mạch làm hỏng cầu chì acquy; nguyên tắc đổi

U* Câu hỏi định hướng tư duy

chiều xem xét: có thể xem xét lực từ hướng thẳng đứng hay nằm ngang.

- Có thể tính được độ lớn cảm ứng từ thông qua tác dụng của lực từ không? Cần biết những yếu

tố nào để tính được B?

- BTCS 8 có gì tương tự với bài tập này không? Tương tự ở điểm nào? Có thể áp dụng cácg giải

đó cho bài tập này không? Cần thêm điều kiện gì? Có thể làm thoả điều kiện đó không?

- Có thể phát biểu bài toán thành bài toán đơn giản hơn để giải không?

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

- Trình bày sơ đồ thí nghiệm và cách tiến hành đo cảm ứng từ giữa hai nhánh nam châm chữ U.

- Nối hai đầu thanh kim loại với dây dẫn cho tiếp xúc với nhau có thể truyền điện được. Cân khối

lượng m của thanh kim loại và 2 dây nối, đo chiều dài thanh kim loại l. Treo hai dây dẫn lên giá đỡ

sao cho thanh kim loại nằm giữa hai nhanh nam châm chữ U như hình vẽ trên, thanh vuông góc với

các đường sức từ. Treo một sợi dây dọi thẳng đứng. Nối 2 đầu dây với 2 cực nguồn điện, trên đó

nối tiếp một ampe kế và biến trở. Thanh kim loại bị đẩy lệch về một bên. Đặt vào hệ thống thước đo

độ đo góc lệch giữa dây treo và phương thẳng đứng.

- Khi đó theo điều kiện cân bằng các lực tác dụng lên thanh

kim loại, ta có độ lớn lực từ là

= F P

tan

= mgα

tan

α

α

 T

α

 F

=

B

- Đọc số chỉ Ampe kế để biết cường độ dòng điện I

tanmg Il

- Tính B theo công thức

=

k

mg Il

α Đặt , cố định giá trị này cho thiết bị. B thay đổi theo

 P

Hình 2.9 góc α. Ứng với các giá trị góc tương ứng trên thước đó độ, ta ghi các

UBài tập 9

giá trị của B. Thiết bị đặt vào nam châm nào có góc lệch α, ta sẽ đọc được giá trị B tương ứng.

* BTCS9: Thí nghiệm xác định công thức tính độ lớn của cảm ứng từ của từ trường đều với cân

lực từ trong bài 28/144 SGKVL11NC.

Làm thí nghiệm với bộ cân lực từ trong phòng thí nghiệm, khung dây gồm 800 vòng dây , cạnh

dưới của khung nằm giữa 2 nhánh nam châm có chiều dài 4cm. Ban đầu điều chỉnh cân thăng bằng

thì lực kế chỉ 0,4 N. Khi cho dòng điện I=0,8 A qua dây dẫn của khung thì cân bị lệch, điều chỉnh

cân thăng bằng trở lại thì lực kế chỉ 0,6A. Tính độ lớn cảm ứng từ giữa 2 nhánh nam châm.

* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

- Nguyên tắc đảo ngược: Không cho số vòng dây mà yêu cầu tính được số vòng dây để suy ra

chiều dài dây; nguyên tắc giải thiếu hay thừa: không cho đầy đủ các dữ kiện có sẵn mà học sinh

phải tự tìm lấy; nguyên tắc vạn năng: dùng cân lực từ có thể xác định đựơc chiều dài dây mà không

cần tháo khung dây ra.

* BTST 9: (Bài tập thí nghiệm với cân lực từ)

Cho một khung dây đã biết số vòng, một khung dây không biết số vòng nhưng bạn đang muốn

làm ra một khung dây giống hệt như thế, vì thế bạn cần tính toán chiều dài dây điện để quấn

khung. Với bộ cân lực từ có trong phòng thí nghiệm, bạn hãy xác định chiều dài dây cần thiết.

* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

- Nguyên tắc linh động: dùng cân lực từ không để xác định lực từ hay cảm ứng từ mà để xác định

số vòng dây; nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: không đo chiều dài, đếm số vòng dây thông qua hệ

thống cân lực từ; nguyên tắc sử dụng trung gian: phải dùng một khung dây khác đã biết số vòng để

đo cảm ứng từ giữa 2 nhánh nam châm; nguyên tắc giải thiếu hay thừa: không thể đo chiều dài trực

tiếp của dây bằng thước đo chính xác thì có thể đo thông qua các đại lượng khác, tuy không chính

xác 100%; nguyên tắc liên tục tác động có ích: nếu tháo khung dây ra để đo chiều dài thì tốn thời

gian và có thể quấn lại khung sẽ không được như lúc đầu.

* Câu hỏi định hướng tư duy

- Muốn đo được chiều dài dây bạn có thể làm những cách nào ?

- Bạn chọn cách nào làm để đơn giản và tốn ít thời gian hơn?

- Muốn đo số vòng dây của khung bạn có thể làm cách nào?

- Có thể đo được số vòng dây bằng cân lực từ không? Muốn thế bạn cần biết những yếu tố nào?

Những dụng cụ nào để đo?

- Trình bày cách đo chiều dài dây dẫn của bạn.

* Lời giải gợi ý tóm tắt

- Đo cảm ứng từ B giữa 2 nhánh nam châm điện có dòng điện đi qua:

- Treo một khung dây đã biết số vòng vào đòn cân phía có nam châm điện. Đặt sao cho cạnh dưới

của khung nằm ngang và vuông góc với đường sức từ giữa hai nhánh nam châm.

- Cho dòng điện I’qua nam châm, ghi nhận giá trị I’.

- Điều chỉnh các quả nặng sao cho cân thăng bằng. Ghi số chỉ của lực kế FR1

- Cho dòng điện I qua khung, ghi nhận giá trị của I. Suy ra dòng điện qua các cạnh dưới khung

có cường độ NI. Điều chỉnh dây nối lực kế với ròng rọc bên dưới sao cho cân thăng bằng trở lại. Ghi

=

B

số chỉ mới của lực kế FR2 R. suy ra lực từ tác dụng lên cạnh dưới của khung là F = FR1 R – FR2

F NIl

- Tính B theo công thức

=

N

- Giữ nguyên dòng điện qua nam châm điện. Thay khung dây trên bằng khung dây cần đo chiều

F BIl

dài dây. Thực hiện thí nghiệm như trên. Suy ra số vòng dây

UBài tập 10

- Đo chiều dài và rộng của khung, tính chu vi khung C. Suy ra chiều dài dây L = C.N.

* BTCS 10: Hai ống dây A và B quấn cùng 1 lõi sắt như hình 2.10. Cuộn B nối thành mạch kín,

cuộn A nối với nguồn thông qua biến trở R.

a.Giữ con chạy C cố định thì trong cuộn B có dòng điện không?

b.Dịch chuyển con chạy từ M  N thì trong cuộn B có dòng điện không? Nếu có thì theo

chiều nào?

c.Thay nguồn trên bằng nguồn xoay chiều thì trong cuộn B có dòng điện không? Nếu có thì

theo chiều nào? (bài 10 trang 203 sách bài tập định tính và câu hỏi thực tế) [12, tr.203]

Hình 2 10 * Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

- Nguyên tắc đảo ngược: thay vì tác động lên cuộn sơ cấp để xem xét dòng điện xuất hiện trong

cuộn thứ cấp, ta tìm cách tác động thế nào để có dòng điện trong cuộn thứ cấp; nguyên tắc tách

khỏi: tách cuộn sơ cấp khỏi hình vẽ 2.10.

* BTST 10

Cho một lõi thép có quấn sẵn các vòng dây bằng đồng , hai

đầu dây nối với điện kế như hình 2.11. Không được thay đổi

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

gì với cuộn dây và điện kế. Bạn có thể làm kim điện kế bị lệch G không? Nếu có thì làm theo những cách nào? Thực hiện Hình 2.11 thínghiệm để kiểm chứng suy luận của bạn.

- Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: là kim điện kế lệch bằng dòng điện cảm ứng; nguyên tắc sử

dụng trung gian: làm kim điện kế lệch thông qua sử dụng cuộn dây khác hay nam châm; nguyên tắc

kết hợp: kết hợp thêm một cuộn dây hay kết hợp cuộn dây với nam châm

* UCâu hỏi định hướng tư duy

- Kim điện kế bị lệch khi nào?

- Bạn hãy kể những cách có thể làm kim điện kế bị lệch mà không tác động gì đến cuộn dây và

điện kế?

- Bạn chọn cách làm nào và hãy mô tả cách làm đó chi tiết? Giải thích

- Cách làm đó có làm kim điện kế bị lệch liên tục không? Vì sao? Muốn kim lệch liên tục thì bạn

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

có thể làm cách nào?

- Ta có thể làm lệch kim điện kế bằng cách tạo dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây.

Muốn thế ta có thể:

+ Dùng một nam châm vĩnh cửu đặt gần cuộn dây và di chuyển nam châm hay cuộn dây thật

nhanh. Từ thông qua các vòng dây của cuộn dây thay đổi làm xuất hiện dòng điện cảm ứng.

+ Dùng dây dẫn quấn thành một cuộn dây khác trên cùng lõi sắt trên, hay quấn thành các vòng

dây đặt gần cuộn dây, nối 2 đầu dây dẫn với nguồn điện không đổi thông qua một biến trở. Khi thay

đổi giá trí biến trở thì dòng điện qua dây dẫn thay đổi làm từ trường nó gây ra thay đổi. Vì thế từ

thông qua các cuộn dây thay đổi làm xuất hiện dòng điện cảm ứng. (có thể dùng dây dẫn thẳng

nhưng cường độ dòng điện qua dây nhỏ, dòng điện cảm ứng sẽ rất nhỏ không thấy rõ được sự lệch

của kim)

+ Thay nguồn điện không đổi bằng nguồn điện xoay chiều, cuờng độ dòng điện thay đổi liên tục

làm từ thông qua các vòng dây biến thiên liên tục nên trong vòng dây có dòng điện cảm ứng liên

UBài tập 11

tục. R

* BTCS 11: Thanh đồng MN có khối lượng m=2g trượt đều B không ma sát với vận tốc 2,5m/s trên 2 thanh song song cách

-4 B = 2.10P

2 PT. Bỏ qua điện trở của các thanh. Lấy g=10m/sP

P.

nhau 1 khoảng 50cm như hình 2.12. Từ trường B nằm ngang và

M N

a.Tính suất điện động cảm ứng

b.Tính lực tác dụng lên thanh MN

c.Xác định chiều và độ lớn của dòng điện cảm ứng.

Hình 2.12 d.Tính R

* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

- Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: thanh MN có thể trượt thao phương ngang

- Nguyên tắc kết hợp: kết hợp đoàn dây MN và khung dây chung thanh một dây dẫn.

- Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: sử dụng từ trường và hiện tượng cảm ứng điện từ để đo R

* BTST 11

Cho một dây dẫn kim loại có điện trở không đáng kể, một thanh kim loại MN lớn và nhẵn, một

nam châm chữ U lớn (nam châm điện) có từ trường B đã biết, một đồng hồ đo điện đa năng, thước

đo và đồng hồ. Bố trí thí nghiệm để có thể đo điện trở R của thanh MN. Đánh giá xem kết quả trên

có chính xác không, có bị ảnh hưởng sai lệch do yếu tố nào không?

* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

- Nguyên tắc kết hợp: kết hợp thanh MN và dây dẫn còn lại thanh khung dây.

- Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: ứng dụng từ trường và hiện tượng cảm ứng điện từ để tính R.

- Nguyên tắc giải thiếu hay thừa: bỏ qua ma sát giữa 2 thanh thì cho thanh này chuyển động trượt

trên thanh kia.

* Câu hỏi định hướng tư duy

- Có thể đo được điện trở của một thanh kim loại theo những cách nào?

- BTCS1 có giúp ích cho việc giải bài tập này không? Có thể áp dụng cách giải đó để giải bài tập

này không? Cần thêm điều kiện gì? Có thể làm thỏa mãn điều kiện đó không?

- Bạn sẽ đo suất điện động xúât hiện trong mạch bằng cách nào? Bạn sử dụng công thức nào?

Nêu cách tiến hành của bạn.

* Lời giải gợi ý tóm tắt

- Bẻ đoạn dây dẫn thành một khung dây chữ nhật có 3 cạnh (trong đó có một cạnh gần bằng chiều

dài của thanh MN), thanh MN gác lên khung thành cạnh thứ tư.

- Đặt khung nằm ngang, nam châm chữ U đặt sao cho cạnh MN nằm giữa 2 nhánh nam châm,

đường sức từ giữa 2 nhánh nam châm thẳng đứng vuông góc với mặt khung.

- Cắt phần khung cố định một đoạn và dùng dây dẫn mắc nối tiếp Ămpe kế vào khung để đo I.

v

= . Đo chiều dài thanh MN. Súât điện động cảm ứng suất hiện trong khung là

Kéo cho thanh MN trượt đều trên 2 cạnh khung. Đo quãng đường và thời gian thanh trượt. Suy ra

s t

ξ=

Bvl

vận tốc của thanh

ξ = I

- Điện trở thanh MN là R

Bài tập 12

* BTCS 12: Người ta quấn dây đồng xung quanh 1 lõi kim loại. Khi cho dòng điện đi qua dây

dẫn thì lõi kim loại hút viên bi sắt. Khi ngắt dòng điện, thỏi kim loại vẫn hút viên bi sắt. Thỏi kim

loại đó là vật liệu loại gì? Làm thanh nam châm thế nào để nó nhả viên bi ra ngay khi ngắt dòng

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

điện?

- Nguyên tắc đảo ngược: thay vì đề cho hiện tượng để nhận xét về vật liệu sắt hay thép thì ngược

lại học sinh tự tạo hiện tượng để nhận ra vật liệu; nguyên tắc vạn năng: có thể dùng ngay chính

thanh sắt để nhận biết sắt và thép, không cần cho thêm đối tượng thứ ba; nguyên tắc phân nhỏ:

không cho thỏi kim loại quấn dây cho dòng điện đi qua sẵn mà cho các đối tượng riêng: dây đồng,

thanh sắt và thanh thép, biến thế nguồn.

* BTST 12

Có hai thanh kim loại, một thanh sắt và một thanh thép . Với dây dẫn, nguồn điện trong tay, bạn

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

hãy tìm cách để phân biệt hai thanh.

- Nguyên tắc kết hợp: dây dẫn, nguồn điện và thỏi kim loại để từ hoá các thỏi kim loại; nguyên

tắc tách khỏi: quan sát tính chất khác nhau giữa sắt và thép liên quan đến tính chất từ; nguyên tắc

vạn năng: có thể dùng chính thanh sắt hay thép để làm vật nhận biết không cần thêm đối tượng

trung gian.

* Câu hỏi định hướng tư duy

- Bạn thấy tính chất nào khác nhau giữa sắt và thép?

- Với điều kiện bài toán bạn có thể nhận biết được sắt hay thép dựa vào tính chất khác nhau nào?

- Về tính chất từ sắt và thép khác nhau chỗ nào?

- Làm thế nào để nhiễm từ cho vật?

- Thỏi thép (thỏi sắt) sau khi nhiễm từ có tính chất nào?

- Bạn làm cách nào để biết bạn đã nhiễm từ cho thỏi sắt hay thép?

- Nêu cụ thể cách phân biệt của bạn.

* Lời giải gợi ý tóm tắt

Dùng dây đồng quấn quanh một thỏi kim loại, nối hai đầu với nguồn cho dòng điện đi qua. Dùng

thỏi này hít thử thỏi còn lại.

Để dòng điện qua một thời gian, ngắt nguồn, đưa lại gần thỏi kia, nếu thanh kim loại quấn dây

vẫn hút thanh còn lại thì đó là thép. Nếu không thì đó là thanh sắt.

UBài tập 13

B

* BTCS 13: Một thanh kim loại có khối lượng m có thể i trượt không ma sát trên 2 thanh ray nằm ngang cách nhau d G

1 khoảng d như hình 2.13. Toàn bộ nằm trong từ trường B

thẳng đứng. Một dòng điện không đổi I từ máy phát G qua

thanh ray thứ nhất, sợi dây rồi trở về thanh ray kia. Tìm

chiều và độ lớn vận tốc của sợi dây phụ thuộc theo thời Hình 2.13

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS

gian. Lúc t = 0 thì nó đang nằm yên. (bài 48P)[14, tr.41]

thành BTST

- Nguyên tắc kết hợp: kết hợp hình ảnh của thanh chuyển động với đoàn tàu ; nguyên tắc đảo

ngược: ta đi tìm điều kiện về dòng điện để tàu chạy được thay vì cho sẵn dòng điện để tìm vận tốc;

nguyên tắc giải thiếu thay thừa: không cho đầy đủ dữ kiện, yêu cầu cũng không nói rõ học sinh phải

tìm đại lượng nào, học sinh phải tự tìm điều kiện về dòng điện để xét khả năng hoạt động của đoàn

tàu.

* BTST 13

Ta hãy xét khả năng thực hiện của một thiết kế mới của tàu hỏa chạy điện, đoàn xe được đẩy

bằng lực từ do từ trường trái đất tác dụng. Lực nhỏ nhất có thể làm tàu chạy là 10kN, trục nằm

ngang của bánh xe là 2m. Biết thành phần thẳng đứng và nằm ngang của từ trường Trái đất có độ

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

lớn khoảng 10μT và 20 μT.

- Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: tàu hoả chạy bằng lực từ do từ trườpng Trái đất tác dụng lên

dòng điện; nguyên tắc giải thiếu hay thừa: học sinh tự tìm hiểu thêm dữ kiện về từ trường Trái Đất,

cần sử dụng thành phần nằm ngang hay thẳng đứng, khả năng tạo ra dòng điện như thế có được hay

không? Có tác hại gì không? Nguyên tắc dự phòng: với điều kiện để chạy được đoàn tàu như thế thì

U* Câu hỏi định hướng tư duy

có tác hại gì không?

- Làm thế nào để lực từ tác dụng lên đoàn tàu có thể làm tàu chạy?

- Thành phần nào của từ trường Trái đất có thể giúp tàu chạy về phía trước?

- Lực từ phải có giá trị bao nhiêu để làm tàu chạy? Muốn có lực từ có giá trị đó thì cần điều kiện

gì?

- Có thể tạo ra điều kiện như thế không?

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

- Với điều kiện để tàu chạy như thế có dẫn đến tác hại nào không? Khó khăn nào không?

- Ta thiết kế đoàn tàu với 2 bánh xe tiếp xúc đường ray và trục nối 2 bánh nằm ngang bằng kim

loại Cho dòng điện qua một thanh ray qua bánh xe, trục bánh xe và đường ray kia rồi trở về nguồn.

Khi đó lực từ tác dụng lên thanh ray hướng dọc theo đường ray kéo đoàn tàu chạy.

- Để tàu chạy được thì lực từ phải có giá trị tối thiểu là 10kN. Theo công thức Ampe F=BIlsinα

thì dòng điện I phải có giá trị tối thiểu là 500MA. Dòng điện có cường độ quá lớn, không thể thực

hiện được vì:

+ Công suất mất mát trên đường dây rất lớn

UBài tập 14

+ Cần dây dẫn rất lớn

* BTCS 14: Hai vòng tròn dây dẫn đặt cách nhau một

khoảng rất nhỏ. Vòng dây dẫn dưới giữ cố định, vòng trên

nối với một đầu đòn cân. Khi cho hai dòng điện cường độ

bằng nhau qua hai vòng dây thì chúng hút nhau. Đặt thêm

quả cân có khối lượng 0,1g vào đĩa cân bên kia thì cân I thăng bằng, lúc đó hai vòng dây cách nhau 2mm. Xác định

Hình 2.14 cường độ dòng điện trong mỗi vòng dây. Biết bán kính

2 vòng dây bằng 5cm. Lấy g = 10m/sP

P (bài 4 trang 157 SGK vật lý 11 nâng cao) (hình 2.14)

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

- Nguyên tắc tách khỏi: tách hai vòng dây ra khỏi hình vẽ và chỉ cho một đoạn dây dẫn dài.

- Nguyên tắc sử dụng trung gian: không cho các số liệu cụ thể về chiều dài mà chỉ cho thước đo,

hay các quả cân. HS phải tìm các ẩn số đó từ các dụng cụ.

* BTST 14:

Bạn có thể xác định cường độ dòng điện qua một dây dẫn khi không có ampe kế mà chỉ có một

cái cân đòn, các quả cân, nguồn điện, thước đo, cân đồng hồ nhạy có thể cân khối lượng chính xác

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

tới 0,1g và cả biến trở nếu bạn cần sử dụng. Bạn có thể thêm vào vật nặng khi cân.

- Nguyên tắc phân nhỏ và cầu tròn hoá: chia đoạn dây làm hai phần và bẻ thành 2 vòng dây tròn;

nguyên tắc kết hợp: đặt 2 vòng dây gần nhau và gắn một vòng dây vào đòn cân; nguyên tắc sử dụng

trung gian: đo cường độ dòng điện thông qua đo khối lượng, suy ra lực từ, từ đó tính cường độ dòng

U* Câu hỏi định hướng tư duy

điện.

- Bạn có thể tìm cường độ dòng điện I dựa vào đại lượng nào khi không có Ampe kế?

- Nếu có hai dây dẫn mang dòng điện bằng nhau đặt gần nhau thì bạn sẽ tính giá trị cường độ

dòng điện qua mỗi vòng dựa vào đại lượng và công thức nào?

- Với dụng cụ đề cho bạn có thể dùng cách nào?

- Để cân được thăng bằng khi có một lực nhỏ tác dụng ở đòn cân bên kia, bạn có thể dùng thêm

vật gì khi mà khối lượng các quả cân thì lớn và không thể cho nhiều giá trị nhỏ liên tục?

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

- Bạn hãy đề xuất thí nghiệm đo cường độ dòng điện qua dây dẫn. Giải thích thí nghiệm ấy.

- Chia dây dẫn làm hai đoạn, bẻ cong thành hai vòng dây có kích thước như nhau, hai đầu mỗi

vòng dây được mắc song song vào nguồn điện, thông qua biến trở và công tắc.

- Dùng dây treo một vòng dây vào đòn cân bên không có các quả cân. Vòng dây kia đặt song

song bên dưới như hình vẽ sao cho khoảng cách giữa chúng rất nhỏ cỡ vài mm.

- Điều chỉnh cân thăng bằng bằng các quả nặng ở đòn cân bên kia, có thể dùng thêm cát khô.

- Bật công tắc cho dòng điện qua hai vòng dây. Hai dòng điện cùng chiều hút nhau là đòn cân

lệch. Cho thêm các quả cân hay cát vào đĩa cân bên kia, để riêng với các quả cân hay cát đã có sẵn

để cân thăng bằng.

- Cân khối lượng cát thêm vào là m. Lực từ giữa hai dây dẫn mang dòng điện vằng với trọng

lượng cát thêm vào.

F = P = mg

− 7 2.10 .

2 I l

− 7 π 2 .10 .

2 I d .

=

=

F

dπ=

r

r

=

I

(với l là chu vi vòng tròn l , r là khoảng cách giữa 2 vòng Mà

d

. F r π − 7 2 .10

UBài tập 15

dây). Từ đó suy ra

* BTCS 15: Hãy nêu cách xác định từ cực của của Trái đất dựa vào sự định hướng của kim la

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

bàn.

- Nguyên tắc tách khỏi: kim nam châm thay cho la bàn; nguyên tắc linh động: xác định hướng

Đông thay cho việc xác định từ cực Bắc và Nam.

* BTST 15

Trong rừng âm u, bạn muốn đi về hướng Đông, trong túi bạn có đồng hồ, quần áo, lương thực,

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

đèn pin, một kim nam châm. Bạn làm gì để xác định hướng đi?

- Nguyên tắc sử dụng trung gian: dùng la bàn xác định hướng Bắc Nam rồi suy ra hướng Đông;

U* Câu hỏi định hướng tư duy

nguyên tắc tách khỏi: chỉ dùng kim nam châm thay cho la bàn.

+ Có thể làm những cách nào để xác định phương hướng khi không có bản đồ vị trí?

+ Có thể lựa chọn phương án nào trong tình huống hiện tại?

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

+ Làm thế nào để nhận biết hướng Đông bằng kim nam châm?

Đặt kim nam châm lên trục xoay sao cho nam châm xoay tự do quanh trục thẳng đứng.

o P về hướng đông). Trái Đất (cực Bắc của Trái Đất lệch đi một góc 11 P

Đầu màu đỏ của kim nam châm chính là cực Nam của nam châm, nó chỉ về địa cực Bắc của

Đứng nhìn về cực Bắc, giang tay phải sang ngang, tay phải chỉ

 B

hướng Đông.

 v

 vùng không gian có từ trường như hình 2.15 ( B

Bài tập 16 A e *BTCS 16: Một e đang chuyển động theo phương ngang vào

vuông góc với mặt

giấy) Hỏi e có đến đước điểm A không? Vì sao? Cho rắng trọng

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

Hình 2.15 lực tác dụng lên e không làm lệch đường đi của nó.

- Nguyên tắc đảo ngược: không xác định đường đi e mà xác định hướng của từ trường để suy ra

cực Nam, Bắc cuảa Nam châm; nguyên tắc chứa trong: sự chuyển động của e có trong đèn hình tivi;

nguyên tắc tách khỏi: sử dụng tính chất từ trường của Nam châm làm lệch chuyển động e nên hình

ảnh bị lệch về một phía.

* BTST 16

Các chữ ghi tên cực của một nam châm móng ngựa của bạn đã bị xoá mất. Tất nhiên có rất nhiều

phương pháp để xác định cực Nam và cực Bắc của nam châm, nhưng bạn có thể làm điều đó không

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

chỉ với một chiếc tivi? Và bạn sẽ làm như thế nào?

- Nguyên tắc tách khỏi: sử dụng tính chất từ trường của Nam châm làm lệch chuyển động e nên

U* Câu hỏi định hướng tư duy

hình ảnh bị lệch về một phía.

+ Có thể làm những cách nào để xác định cực nam và Bắc của nam châm?

+ Nêu cách tạo ra hình ảnh trên màn hình tivi là gì? (chỉ nêu cách đơn giản với tivi trắng đen)?

+ Công thức hay định luật nào có ích cho việc giải bài tập này?

+ Với điều kiện bài toán này bạn có thể dùng cách nào?

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

+ Trình bày cụ thể cách làm và tiến hành thí nghiệm.

Hình ảnh trên tivi được tạo ra do sự chuyển động của các e đến đập vào màn hình, Đưa nam

châm lại gần ti vi, từ trường của nam châm tác dụng lực Lorenxơ lên e làm e lệch hướng chuyển

động, vì thế hình ảnh bị lệch về một phía.

Dựa vào sự biến dạng đó ta xác định được chiều lực Lorenxơ, biết vận tốc của e hướng từ trong

ra đập vào màn hình, dùng quy tắc bàn tay trái suy ra chiều đường sức từ , cực Nam, Bắc của nam

châm.

Đối với tivi màu khi đặt hai cực nam châm chữ U gần thì hình ảnh gần 2 cực đều bị lem màu về

hai phía, nhưng có một phía dài và nhiều hơn phía còn lại cho thấy

e bị đẩy về phía đó. (Bạn có thể dùng nam châm đã biết cực thử

nghiệm và sau đó lấy kinh nghiệm xác định cực của các Nam châm

UBài tập 17

khác)

d * BTCS 17: Một dây dẫn thẳng dài đặt vuông góc với mặt phẳng

hình 2.16. Đặt gần đó một kim nam châm và luôn thấy nam châm

định hướng như hình vẽ. Hỏi dây dẫn có dòng điện không và dòng Hình 2.16 điện có chiều như thế nào?

* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

- Nguyên tắc linh động: phát hiện ra dòng điện với nhiều cách khác nhau.

* BTST 17

Trong phòng học có một đoạn dây điện đang chạy qua (đoạn dây này thuộc hệ thống điện đang

hoạt động). Bạn làm thế nào để nhận biết trên dây có dòng điện hay không (giả sử là điện một

chiều)? Hãy trình bày mọi cách bạn có thể nghĩ ra, có thể dùng mọi dụng cụ thích hợp nhưng không

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

được phép cắt dây? Cách nhận biết trên có đúng cho dòng điện xoay chiều hay không?

U* Câu hỏi định hướng tư duy

- Nguyên tắc linh động: nhận biết dòng điện với nhiều cách ứng với các tác dụng của dòng điện.

+ Dòng điện có những tác dụng gì đặc biệt để ta có thể nhận biết có dòng điện trong dây dẫn

không?

+ Làm thế nào để nhận ra được những tác dụng đó?

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

+ Dòng điện xoay chiều có gì khác điện một chiều về những tác dụng đó?

Có thể dựa vào tác dụng của dòng điện để nhận biết sự có mặt của dòng điện trong dây dẫn hay

không.

1.Đặt các kim nam châm thử bên dưới dòng điện để quan sát, nếu nam châm thử có sự định

hướng theo một hướng xác định tại một điểm thì dây dẫn có dòng điện

2.Đặt một dây dẫn thứ 2 có dòng điện lại gần dây dẫn thứ nhất, nếu chúng hút hay đẩy nhau thì

dây dẫn đó có dòng điện.

3.Dùng bút thử điện, nếu dây dẫn có dòng điện thì đèn sẽ sáng khi chạm bút vào

4.Dùng mạt sắt rắc lên bìa cứng và đặt gần dây dẫn, gõ nhẹ, nếu mạt sắt có sự sắp xếp lại thanh

đường thì trong dây dẫn có dòng điện

5.Đặt một miếng giấy chạm vào dây một thời gian, nếu giấy nóng lên thì có dòng điện.

Nếu là dòng điện xoay chều thì không dùng cách thứ 2 vì chiều hai

dòng điện thay đổi và có thể lệch pha phau nên chúng có thể hút và

đẩy nhau liên tục. Với sự thay đổi quá nhanh đó, dây dẫn không thay + đổi trạng thái hút hay đẩy kịp thời nên chúng đứng yên, không hút hay

UBài tập 18, 19,20

đẩy.

* BTCS: Cho một ống dây dài, 2 đầu ống dây dùng để nối với 2

cực của 1 ăcquy, phía dưới đặt 1 nam châm nằm ngang có thể quay Hình 2.17

quanh trục nằm ngang. Khi nối 2 đầu dây với 2 cực của acquy như hình 2.17 thì nam châm sẽ bị hút

hay đẩy? Nếu nam châm bị hút (hay đẩy) thì làm cách nào để nam châm bị đẩy ( hay hút) ? Phải

U* Các nguyên tắc được sử dụng để biến đổi BTCS thành BTST

dùng nguồn điện thế nào để nam châm bị hút và đẩy liên tục.

- Nguyên tắc sử dụng dao động cơ học: dùng bộ rung là nam châm điện.

- Nguyên tắc kết hợp: kết hợp nam châm điện với những thiết bị khác tạo ra dụng cụ có ích.

* BTST 18: (Bài tập chuông điện)

Cho dây đồng đủ dài, lõi thép và nam châm vĩnh cửu thẳng, biến thế nguồn, dây nối, hộp, thanh

gõ. Bạn hãy thiết kế mô hình chuông điện. Đề xuất cách làm chuông điện với những vật liệu bạn có

thể tìm thấy được. Tiến hành làm chuông điện theo ý tưởng đã thiết kế.

* UCác nguyên tắc dùng trong giải bài tập

- Nguyên tắc sử dụng dao động cơ học: dùng bộ rung là nam châm điện.

U* Câu hỏi định hướng tư duy

- Nguyên tắc kết hợp: kết hợp nam châm điện với những thiết bị khác tạo ra chuông điện.

- Có thể tạo ra tiếng chuông kêu bằng cách gõ liên tục vào một vật kim loại không?

- Bạn làm thế nào để làm một vật gõ liên tục vào hộp kim loại khi có dòng điện?

- Thiết bị nào có thể hút đẩy liên tục một vật khác tạo ra sự dao động?

- Bạn làm thiết bị đó như thế nào?

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

- Nêu cụ thể cách bố trí các dụng cụ để tạo ra chuông điện?

- Dùng dây quấn quanh thỏi thép thành nam châm điện. Nối 2 đầu dây nam châm với nguồn điện

xoay chiều. Bên dưới đặt nam châm vĩnh cửu trên giá đỡ như hình vẽ và, bên dưới nam châm đặt

hộp kim loại để nam châm gõ vào hộp tạo tiếng chuông.

* BTST 19 : (Bài tập Rơle)

Khi lắp đặt mạch điện có công suất lớn, nếu dùng công tắc trực tiếp thì dòng điện qua công tắc

quá mạnh và gây hỏng, làm cách nào để đóng ngắt mạch điện đó với dòng điện nhỏ qua công tắc.

Bạn lắp mạch như thế nào?

* UCác nguyên tắc dùng trong giải bài tập

- Nguyên tắc sử dụng dao động cơ học: dùng bộ rung là nam châm điện; nguyên tắc kết hợp: kết

hợp nam châm điện với những thiết bị khác tạo ra chuông điện; nguyên tắc sử dụng trung gian:

U* Câu hỏi định hướng tư duy

dùng rơle điều khiển mạch điện.

- Thiết bị nào có thể đóng kín mạch khi có dòng điện nhỏ đi qua nó?

- Role điện từ được cấu tạo từ bộ phận chính là nam châm điện. Role điện từ có thể đóng ngắt

mạch điện như thế nào?

- Không đóng ngắt mạch trực tiếp qua công tắc, bạn có thể đóng mạch gián tiếp bằng role điện từ

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

như thế nào? Nêu cách lắp mạch.

Có thể dùng role điện từ điều khiển

mạch theo sơ đồ hình 2.18 sau: R Khi đóng khoá K có dòng điện qua nam K châm là nam châm hút dính vào tiếp điểm

làm đóng mạch. Khi tắt K dòng điện qua

nam châm không còn, nam châm nhả tiếp Hình 2.18

điểm làm ngắt mạch điện.

* BTST 20: (bài tập thiết bị tạo sóng)

Dựa vào tác động của lực từ, bạn hãy dùng một dây dẫn ,lò xo, nguồn điện để chế tạo một thiết

U* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

bị tạo sóng cho một chậu nước nhỏ.

- Nguyên tắc sử dụng dao động cơ học: dùng bộ rung là nam châm điện; nguyên tắc kết hợp: kết

U* Câu hỏi định hướng tư duy

hợp nam châm điện với những thiết bị khác tạo ra chuông điện.

- Làm thế nào để nước trong chậu dao động?

- Có thể dùng nam châm điện giúp nước dao động không?

- Bố trí dụng cụ thế nào?

U* Lời giải gợi ý tóm tắt

Có thể dùng nam châm điện gây ra dao động tương tự bài tập cơ sở, cho dòng điện xoay chiều

qua nam châm điện, nam châm hút đẩy nam châm vĩnh cửu liên tục tạo ra dao động. Đặt nam châm

vĩnh cửu gần chậu nước để nó gõ vào chậu làm nước dao động.

2.5. Các hình thức sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học vật lý

2.5.1. BTST trong tiết học xây dựng kiến thức mới

BTST được sử dụng vào tiết xây dựng kiến thức mới đan xen với các bài tập hay câu hỏi thông

thường dưới hình thức khác nhau như:

+ Bài tập tình huống mở đầu

+ Bài tập thí nghiệm để tìm ra hay chứng minh kiến thức mới.

Trong tiết học GV có thể đưa ra bài tập kèm với các câu hỏi định hướng tư duy để HS làm việc

cá nhân hay nhóm. Với các bài tập thí nghiệm khó GV đưa đề bài trước để các em chuẩn bị theo

nhóm và trình bày báo cáo.

Các bài tập sáng tạo đề nghị có thể sử dụng vào tiết học kiến thức mới: 15, 17. Giáo án minh hoạ:

giáo án 1 (xem phụ lục 1, từ trang PL1 đến PL5)

2.5.2. BTST trong tiết học luyện tập giải bài tập vật lý

Trong tiết luyện tập giải bài tập vật lý, GV cho HS giải đan xen giữa các bà tập luyện tập quen

thuộc để củng cố kiến thức và rèn kỹ năng giải bài tập, bên cạnh đó BTST sẽ giúp HS có thể vận

dụng sáng tạo kiến thức đã học để giải quyết vấn đề, giúp HS thích thú và thấy được sự gắn kết giữa

kiến thức vật lý với việc giải quyết các vấn đề thực tế.

Các bài tập sáng tạo đề nghị có thể sử dụng vào tiết học luyện tập hay bài tập về nhà: 2,3,5,6,10.

Giáo án minh hoạ: giáo án 2

GIÁO ÁN 2: BÀI TẬP VỂ LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY MANG DÒNG ĐIỆN

UI.Mục tiêu * Kiến thức: củng cố kiến thức phương, chiều và độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dòng

điện

UII. Chuẩn bị Giáo viên: Định hướng tư duy cho học sinh bằng hệ thống câu hỏi cho trước trong phiếu bài

* Kỹ năng: - Xác định phương chiều và độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện - Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo trong giải bài tập vật lý * Thái độ - Hứng thú tư duy và sáng tạo trong giải quyết vấn đề, thấy được mối liên hệ mật thiết giữa kiến thức vật lý và đời sống, khoa học kĩ thuật. Có tinh thần làm việc nhóm, tác phong làm việc khoa học,cẩn thẩn, tỉ mỉ chính xác

tập, soạn giáo án dạy

Học sinh: Ôn lại kiến thức về phương chiều và độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện. UIV. Tiến trình giảng dạy

Hoạt động của HS HS phát biểu, phân tích đề, tóm tắt, nêu cách giải

Hướng dẫn của GV GV nêu đề bài tập: - BTCS 3. - GV yêu cầu HS phân tích các dữ đề cho, tóm tắt và nêu các công thức cần giải, các bước giải Nội dung đạt được Tóm tắt N = 200 vòng ; FR1 R = 0,3N FR2 R = 0,4N; I = 0,5A l = 8cm = 0,08m; B = ? Giải - Ban đầu lực tác dụng lên khung gồm  có trọng lực P và lực đàn hồi của lực kế  . Hai lực này cân bằng nhau nên: P = 1F FR1 - Khi cho dòng điện qua khung dây, lực kế chỉ số lớn hơn do có thêm lực từ tác dụng lên cạnh AB kéo khung xuống. Khung cân bằng nên các lực cân bằng

F 2

F 1

=

B

Il o P) B = 2,5T (với α = 90P

=

sin

nhau, ta có FR2 R= P + F  F = FR2 R – FR1  BIlsinα = FR2 R – FR1 − 

Bài tập 3’: Cho một nam châm hình chữ U, bố trí thí nghiệm sao cho cạnh dưới của khung nằm ngang trong và vuông góc với các đường sức từ của nam châm chữ U, đầu trên khung mắc vào lực kế. Khi chưa có dòng điện qua khung thì lực kế chỉ F R1 R, có dòng điện qua khung, lực kế chỉ F R2 R. Hãy tính lực từ tác dụng lên cạnh dưới khung. Từ đó suy ra cảm ứng từ của từ trường đều trong lòng nam châm. Giải Lời giải gợi ý đã trình bày ở trang 73 chương 2.

2. BTST3 GV nêu câu hỏi định hướng tư duy để HS phát biểu: Bài tập này có gì tương tự với BTCS3 không? Có thể áp dụng cách giải của BTCS3 để giải bài tập này không? Áp dụng như thế nào? Công thức nào cần thiết cho việc giải bài tập? - Hãy phát biểu bài tập trên thành dạng đơn giản hơn? Yều cầu HS nêu cách giải cụ thể

Hoạt động 1: Phân tích bài tập tình huống xuất phát - Học sinh nhận xét sự tương tự với bài tập 3, có thể áp dụng cách giải tương tự cho bài toán này? - Công thức cần thiết F BIl α Hoạt động 2: Tìm hiểu tính chất bài tập và biểu bài tập giáo khoa từ bài tình huống xuất tập phát - Có thể bố trí thí nghiệm tương tự BTCS3 để tìm B giữa 2 nhanh nam châm chữ U Hoạt động 3: Lập kế hoạch giải - Học sinh trình bày cách thực hiện Hoạt động 4: Thực thi kế hoạch - Học sinh đại diện nhóm phát biểu trình bày lời giải - Kết luận: chỉ ra cực Nam, cực Bắc của nam châm. HS phát biểu, phân tích Phân tích các lực tác dụng lên đoạn dây BTCS 8

- GV yêu cầu HS phân đề, tóm tắt, nêu cách giải dẫn, các lực này cân bằng nhau.

tích các dữ đề cho, tóm

α tắt và nêu các công thức

 T

 F

cần giải, các bước giải

 P

= mgα

tan

α

α

=

B

- Khi đó theo điều kiện cân bằng các lực tác dụng lên thanh kim loại, ta có độ lớn lực từ là α = F P tan - Đọc số chỉ Ampe kế để biết cường độ dòng điện I

tanmg Il

=

- Tính B theo công thức

α

=

B

4. BTST 8 - Công thức nào có ích cho bài toán này? - BTCS 8 có gì tương tự với bài tập này không? Tương tự ở điểm nào? Có thể áp dụng cách giải đó cho bài tập này không? Cần thêm điều kiện gì? Có thể làm thoả điều kiện đó không? - Có thể phát biểu thành bài toán đơn giản hơn không? - Hãy trình bày cách giải

- Tính B theo công thức Hoạt động 1: Phân tích bài tập tình huống xuất phát HS suy luận công thức có ích cho bài toán: F BIl α sin HS phân tích sự tương tự giữa BTST với bài toán quen thuộc trước đó. + Mục đích yêu cầu bài toán khác nhau nhưng có thể áp dụng cách giải tương tự để suy ra kết quả + Dữ kiện khác nhau nhưng có thể dùng dữ kiện này suy ra dữ kiện tương tư nhau. Hoạt động 2: Tìm hiểu tính chất bài tập và phát biểu bài tập giáo khoa từ bài tập tình huống xuất phát + Có thể suy ra B từ góc lệch α + Các đại lượng khác có thể đo được. Hoạt động 3: Lập kế hoạch giải Bài toán 3’: Cho một đoạn dây dẫn AB khối lượng m, chiều dài l nằm ngang được treo bằng 2 sợi dây thẳng đứng đặt trong từ trường đều của nam châm chữ U, các đường sức từ giữa hai nhánh nam châm thẳng đứng như hình vẽ trên. Cho dòng điện I qua đoạn dây dẫn, ta thấy dây treo lệch so với phương thẳng đứng một góc α. Tính cảm ứng từ trong lòng nam châm. Cơ sở lý thuyết của từ trường kế: tanmg Il

=

k

mg Il

- Đặt , cố định giá trị này cho

thiết bị. B thay đổi theo góc α. Ứng với các giá trị góc tương ứng trên thước đó độ, ta ghi các giá trị của B. Thiết bị đặt vào nam châm nào có góc lệch α, ta sẽ đọc được giá trị B tương ứng.

- Học sinh trình bày cách suy luận để thực hiện làm một từ trường kế. Hoạt động 4: Thực thi kế hoạch - HS hoàn chỉnh cách giải cho BTST. - HS tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ thật.

2.5.3. BTST trong tiết học ôn tập tổng kết hệ thống hóa kiến thức

GV cho HS ôn tập với cách vẽ sơ đồ tư duy hệ thống kiến thức đã học và lựa chọn để HS giải các

bài tập sử dụng kiến thức tổng hợp của chương. gồm bài tập luyện tập lẫn BTST. Các bài tập sáng

tạo đề nghị có thể sử dụng vào tiết học ôn tập tổng kết: 8,11,12,13,14. Giáo án minh hoạ: giáo án 3

GIÁO ÁN 3: ÔN TẬP TỔNG HỢP KIẾN THỨC CHƯƠNG IV

UI.Mục tiêu * Kiến thức: Củng cố kiến thức về tính chất cơ bản của từ trường, hướng của từ trường; phương chiều và độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện; thành phần nằm ngang của từ trường Trái đất. * Kỹ năng: Xác định phương chiều và độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện; xác định hướng của từ trường, sự định hướng của nam châm thử trong từ trường của nam châm chữ U, nam châm thẳng, các dạng dòng điện thẳng, tròn, ống dây. Rèn luyện kĩ năng thu thập và xử lý thông tin, vận dụng các nguyên tắc sáng tạo trong giải bài tập vật lý. * Thái độ Hứng thú tư duy và sáng tạo trong giải quyết vấn đề, thấy được mối liên hệ mật thiết giữa kiến thức vật lý và đời sống, khoa học kĩ thuật. Có tinh thần làm việc nhóm, tác phong làm việc khoa học,cẩn thẩn, tỉ mỉ chính xác UII. Chuẩn bị: Giáo viên: Chia nhóm, giao bài tập về nhà cho học sinh và một số dụng cụ thí nghiệm cần thiết, định hướng tư duy cho học sinh bằng hệ thống câu hỏi cho trước trong phiếu bài tập, soạn giáo án dạy. Học sinh: Ôn lại kiến thức chương, làm bài tập, trả lời các câu hỏi định hướng UIV. Tiến trình giảng dạy

Hướng dẫn của GV GV nêu đề:

1. BTST 14 (10 phút)

- Định hướng giúp học Nội dung đạt được Hoạt động của HS Hoạt động 1: Phân tích bài tập tình huống xuất phát - Học sinh trả lời các phương án để nhận biết phương hướng khi không có bản đồ giữa rừng: + Nhìn hướng mặt trời mọc và lặn + Dùng la bàn Hoạt động 2: Tìm hiểu

sinh giải quyết vấn đề: + Có thể làm những cách nào để xác định phương hướng khi không có bản đồ vị trí? + Có thể lựa chọn phương án nào trong tình huống hiện tại? + Làm thế nào để nhận biết hướng Đông bằng kim nam châm?

Bài tập 1’: Dùng kim nam châm để xác định các hướng Nam, Bắc, từ đó suy ra hướng Đông,Tây Giải bài tập: - Đặt kim nam châm lên trục xoay sao cho nam châm xoay tự do quanh trục thẳng đứng. - Đầu màu xanh của kim nam châm chính là cực Nam của nam châm, nó chỉ về địa cực Bắc của Trái Đất, (cực Bắc o của Trái Đất lệch đi một góc 11P P) - Đứng nhìn về cực Bắc, giang tay phải sang ngang, tay phải chỉ hướng Đông. - Tiến hành thí nghiệm với kim nam châm. - Kết luận hướng Đông.

1TGiáo viên nêu bài tập tình huống và đưa ra thiết 1T (nam châm chữ U, pin, dây đồng) 2. BTST 2. (15 phút) - Định hướng giúp học sinh giải quyết vấn đề: + Có thể làm những cách nào để nhận biết cực Nam và Bắc của nam châm? + Có thể lực chọn phương án nào trong các phương

tính chất bài tập và biểu bài tập giáo khoa từ bài tình huống xuất tập phát - Học sinh phân tích vần đề để lựa chọn phương án làm + Rừng âm u nên không thể nhìn hướng mặt trời. + Không có la bàn nhưng có kim nam châm có thể dùng như la bàn Học sinh phát biểu bài tập 1 thành bài tập 1’ Hoạt động 3: Lập kế hoạch giải - Học sinh trình bày cách thực hiện. Hoạt động 4: Thực thi kế hoạch - Học sinh đại diện nhóm phát biểu trình bày lời giải - Kết luận: chỉ ra hướng Đông Hoạt động 1: Phân tích bài tập tình huống xuất phát - Học sinh trả lời các phương án để nhận biết cực nam và bắc của nam châm + Dùng nam châm thử + Quan sát chuyển động của các hạt mang điện + Dùng dòng điện một chiều đặt trong từ trường, quan sát chiều dòng điện, chiều lực từ, suy ra chiều cảm ứng từ, cực nam, cực Bắc . Hoạt động 2: Tìm hiểu tính chất bài tập và biểu bài tập giáo khoa từ bài

tình huống xuất

án trên. + Có thể tạo ra những dạng dòng điện nào ? + Dùng cách nào để nhận biết. + Hãy phát biểu bài toán trên thành bài toán đơn giản hơn.

Bài tập 2’: Cho một dây dẫn thẳng mang dòng điện vào từ trường đều giữa 2 nhánh nam châm chữ U, quan sát chiều dong điện, chiều của lực từ. Từ đó suy ra chiều đườnng sức từ và cực Nam, Bắc của nam châm Giải bài tập 2’ + Đặt dây dẫn vào giữa 2 nhánh nam châm chữ U + Nối 2 đầu dây dẫn với 2 cực của pin + Quan sát chiều lực từ, chiều dòng điện + Dùng quy tắc bàn tay trái suy ra chiều đường sức từ, suy ra cực Nam và Bắc của nam châm. (Đường sức từ giữa 2 nhanh nam châm chữ U có chiều vào cực Nam, ra cực Bắc).

3. BTST 15 (15 phút) - Định hướng giúp học sinh giải quyết vấn đề + Có thể làm những cách nào để xác định cực nam và Bắc của nam châm? (câu hỏi này gọc sinh đã trả lời, giáo viên không hỏi mà nhắc lại) + Nêu cách tạo ra hình ảnh trên màn hình tivi là gì? (chỉ nêu cách đơn giản với tivi trắng đen)?

tập phát - Học sinh phân tích vần đề để lựa chọn phương án làm + Không có nam châm thử, không thể tạo ra hạt mang điện nhưng có thể tạo ra dòng điện + Có thể tạo ra dòng điện thẳng, tròn, ống dây… + Học sinh phát biểu bài tập 2 thành bài tập 2’ Hoạt động 3: Lập kế hoạch giải - Học sinh trình bày cách thực hiện Hoạt động 4: Thực thi kế hoạch - Học sinh đại diện nhóm phát biểu trình bày lời giải - Kết luận: chỉ ra cực Nam, cực Bắc của nam châm Hoạt động 1: Phân tích bài tập tình huống xuất phát - Học sinh xem lại câu trả lời các phương án để nhận biết cực nam và bắc của nam châm. - Hình ảnh trên tivi tạo ra do sự chuyển động của các e trong ống phóng điện tử bị làm lệch hướng bởi điện trường và từ trường. Hoạt động 2: Tìm hiểu tính chất bài tập và biểu bài tập giáo khoa từ bài tập tình huống xuất phát - Học sinh phân tích vấn đề để lựa chọn phương án làm + Không có nam châm thử, + Có thể có dòng điện trong dây dẫn phích cắm tivi nhưng là điện xoay Bài tập 3’ Đưa một nam châm chữ U lại gần màn hình Tivi ta thấy hình ảnh tivi bị biến dạng về một phía. Giải thích vì sao? Dựa vào sự biến dạng hình ảnh về một phía đó, em hãy xác định chiều đường sức từ và suy ra cực Nam, Bắc của nam châm Giải Hình ảnh trên tivi được tạo ra do sự chuyển động của các e đến đập vào màn hình, Đưa nam châm lại gần ti vi, từ trường của nam châm tác dụng lực

Lorenxơ lên e làm e lệch hướng chuyển động, vì thế hình ảnh bị lệch về 1 phía Dựa vào sự biến dạng đó ta xác định được chiều lực Lorenxơ, biết vận tốc của e hướng từ trong ra đập vào màn hình, dùng quy tắc bàn tay trái suy ra chiều đường sức từ , cực Nam, Bắc của nam châm

tiến hành

+ Công thức hay định luật nào có ích cho việc giải bài tập này? + Với điều kiện bài toán này bạn có thể dùng cách nào? + Hãy phát biểu thành bài toán đơn giản hơn. + Trình bày cụ thể cách làm và thí nghiệm.

chiều… + Hạt mang điện chuyển động có trong đèn hình Tivi, tạo ra hình ảnh trên màn hình + Lực lorent là kiến thức cần thiết giải bài tập. + Học sinh phát biểu bài tập 3 thành bài tập 3’ Hoạt động 3: Lập kế hoạch giải - Học sinh trình bày cách thực hiện Hoạt động 4: Thực thi kế hoạch - HS đại diện nhóm phát biểu trình bày lời giải - Kết luận: chỉ ra cực Nam, cực Bắc của nam châm

2.5.4. BTST trong tiết học thực hành thí nghiệm vật lý

Các bài tập trong tiết thực hành thí nghiệm đã được SGK trình bày hướng dẫn cách làm. Tuy

nhiên GV có thể dựa vào các dụng cụ đã có và bài tập thí nghiệm đã trình bày để xây dựng thêm các

BTST khác giúp phát huy hiệu quả sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đó, hay giúp HS suy nghĩ cải

tạo các thí nghiệm đã có, đề ra phương án thí nghiệm. Qua đó học sinh phát triển tư duy sáng tạo và

óc thực tế của mình.

Các bài tập sáng tạo đề nghị có thể sử dụng vào tiết học thực hành thí nghiệm : 9. Giáo án minh

hoạ: giáo án 4 (xem phụ lục 1, từ trang PL6 đến PL)

2.5.5. BTST trong hoạt động ngoại khóa

Hoạt động ngoại khoá đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển tư duy sáng tạo, óc thực tế, kỹ

năng vận dụng kiến thức vào đời sống kỹ thuật và tạo ra sự say mê thích thú cho HS học vật lý. Tuy

nhiên hoạt động này vẫn chưa được chú ý đến nhiều do thiếu thời gian, kinh phí, cơ sở vật chất và

tư liệu, giáo án giúp GV tổ chức hoạt động ngoại khoá cho HS. Vì thế BTST chính là nguồn tư liệu

giúp GV có thể đưa vào các giáo án hoạt động ngoại khoá tạo ra sự phong phú cho hoạt động học

tập của HS.

Bên cạnh đó BTST có thể dùng làm câu hỏi đố vui cho các mục sinh hoạt của câu lạc bộ vật lý,

trên báo ảnh, báo tường giúp HS yêu thích học vật lý và ứng dụng của vật lý trong đời sống. Đây là

hình thức chủ yếu để HS giải BTST.

Các bài tập sáng tạo đề nghị có thể sử dụng vào hoạt động ngoại khoá 1,4,7, 18,19,20. Giáo án

minh hoạ: giáo án 5 (xem phụ lục 1, từ trang PL9 đến PL10 )

2.5.6. BTST trong kiểm tra, thi tuyển HS giỏi

Các BTST cũng có thể được đưa vào bài kiểm tra bên cạnh các câu hỏi, bài tập luyện tập quen

thuộc. Đặc biệt là trong thi tuyể HSG thì BTST càng cho thấy sự phân hoá cao của các em về tư duy

sáng tạo, kỹ năng vận dụng kiến thức vật lý một cách sáng tạo, mới là vào giải quyết vấn đề. Đây là

hình thức chủ yếu để phát hiện HS năng khiếu vật lý. Các bài tập sáng tạo đề nghị có thể sử dụng

vào thi tuyển HS giỏi : 8,11,12,13, 14. Đề kiểm tra minh hoạ: (xem phụ lục 3, từ trang PL11 đến

PL20)

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Thông qua việc tìm hiểu mục tiêu dạy học, và nội dung chương “từ trường” và “cảm ứng điện

từ” và vận dụng lý thuyết TRIZ, chúng tôi đã tiến hành xây dựng được các BTST và đề xuất cách sử

dụng các bài tập ấy vào các hình thức học tập vật lý khác nhau tạo sự đa dạng phong phú trong dạy

học vật lý giúp học sinh gắn kết kiến thức và thực tế, yêu thích học vật lý và đặc biệt là phát triển tư

duy sáng tạo.

Giáo viên THPT có thể sử dụng các nguyên tắc sáng tạo để xây dựng BTST về vật lý từ các

BTCS quen thuộc trong các SGK, sách bài tập, tạo ra các BTST phong phú đưa vào các giáo án dạy

học của mình. Khi tiến hành xây dựng các BTST chúng tôi nhận thấy rằng từ các BTLT, nhờ các

nguyên tắc sáng tạo, chúng ta có thể xây dựng ra nhiều BTST phong phú và ý nghĩa thực tế, gắn kết

được vật lý và đời sống, kỹ thuật, có thể tạo sự hứng thú cho học sinh hơn. Các BTST có thể đưa

vào các hình thức dạy học khác nhau một cách tự nhiên với số lượng và mức độ khó phù hợp.

Hệ thống câu hỏi tư duy phù hợp giúp HS hướng đến việc sử dung các nguyên tắc sáng tạo là

thật sự cần thiết với các BTST. Vì thế cần phải có hệ thống câu hỏi tư duy đi kèm với mỗi BTST.

Mặt khác các lời giải gợi ý tóm tắt cần được xem xét nhiều cách khác nhau, lường trước nhiều cách

giải có thể có của bài toán. Khi HS giải có thể sẽ xuất hiện những phương án mới, GV nghiên cứu

và đưa những phương án ấy vào các BTST của mình để hoàn chỉnh chúng hơn nữa.

Các BTST cùng hệ thống câu hỏi định hướng tư duy đã soạn được lựa chọn để đưa vào các

giáo án và tiến hành thực nghiệm sư phạm giúp tìm hiểu sự phù hợp, khả thi và hiệu quả của các bài

tập và các phương án sử dụng đề xuất.

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm

- Đánh giá mức độ phù hợp của hệ thống bài tập sáng tạo, của việc vận dụng nguyên tắc sáng

tạo Triz trong khi giải các bài tập với trình độ học sinh lớp 11 trung học phổ thông khi học chương

“từ trường” và “cảm ứng điện từ”

+ Học sinh lớp 11 THPT trình độ trung bình, khá có thể học các BTST đã xây dựng không?

- Đánh giá tính khả thi của việc sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo vào dạy học vật lý chương “từ

trường” và “cảm ứng điện từ” nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh dựa trên các nguyên tắc

sáng tạo của TRIZ.

+ Giáo viên THPT có năng lực chuyên môn trung bình trở lên có dạy được bài tập sáng tao

không?

+ Thời gian dùng cho việc dạy bài tập sáng tạo có quá dài so với thời gian phân phối chương

trình theo quy định không?

+ Cơ sở vật chất của trường lớp và điều kiện của học sinh có đáp ứng được yêu cầu cho việc dạy

BTST không?

+ Điểm số đánh giá trình độ học tập của học sinh dựa vào việc giải các bài tập sáng tạo có khách

quan không? Có thể dùng BTST để kiểm tra đánh giá trình độ học sinh không?

- Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng hệ thống BTST vào dạy học vật lý chương “từ trường” và

“cảm ứng điện từ” nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh dựa trên các nguyên tắc sáng tạo

của TRIZ.

+ BTST có nâng cao chất lượng dạy và học của học sinh không? Có giúp học sinh tư duy sáng

tạo hơn không?

+ BTST có làm học sinh và giáo viên hứng thú trong dạy và học vật lý hơn không?

+ Có thể bồi dưỡng cho học sinh các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ không?

3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm

- Thực nghiệm được tiến hành với học sinh lớp 11A2 và 11A3 và 11A1 ban Cơ Bản A năm học

2009-2010 trường THPT Nguyễn Hữu Tiến khi bắt đầu học chương “từ trường”, trong đó lớp 11A1

và 11A2 được chọn là lớp thực nghiệm và 11A1 là lớp đối chứng.

- Trước khi tiến hành thực nghiệm, tôi đã tìm hiểu về khả năng chất lượng học tập của các lớp

thông qua các biện pháp sau:

+ Trao đổi với giáo viên trực tiếp giảng dạy vật lý ở các lớp này ( trong đó lớp 11A2 và 11A3 là

2 lớp do tôi đang trực tiếp dạy)

+ So sánh điểm số môn vật lý của học sinh các lớp ở học kì 1.Kết quả tìm hiểu cho thấy học lực

của lớp 11A2 và 11A1 là tương đương nhau, lớp 11A3 thì yếu hơn.

3.3. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm

Quá trình thực nghiệm sư phạm có các nhiệm vụ:

- Đưa các BTST vào dạy học vật lý chương “từ trường” và “cảm ứng điện từ”.

3.4. Nội dung thực nghiệm sư phạm

3.4.1. Công tác chuẩn bị

- Giáo án giảng dạy, dụng cụ thí nghiệm cần thiết, máy ảnh, quay phim.

- Trao đổi và xin phép ban giám hiệu triển khai kế hoạch thực nghiệm.

- Trao đổi với giáo viên trực tiếp dạy lớp 11A2 và tổ trưởng chuyên môn về mục đích, nhiệm vụ,

nội dung thực nghiệm, mượn lớp để làm 2 bài kiểm tra đối chứng.

- Chuẩn bị nội dung các bài kiểm tra, thang điểm.

3.4.2. Tiến hành thực nghiệm

Thực nghiệm được tiến hành với lớp 11A2 và 11A3 với các giáo án và hướng dẫn sau:

Giáo án 1: Bài 27 “Phương chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện”. (xem phụ

lục 1, từ trang PL1 đến PL5)

Giáo án 2: Bài tập về phương chiều và độ lớn của lực từ. (mục 2.4 chương 2)

Giáo án 3: Ôn tập tổng kết chương IV “Từ trường”. (mục 2.4 chương 2)

Giáo án 4: Thực hành: “Xác định thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất”. (xem phụ lục

1, từ trang PL6 đến PL9)

Giáo án 5: Dành cho hoạt động ngoại khoá, học sinh báo cáo bài tập chế tạo máy phát điện hay

động cơ điện đơn giản và những ứng dụng của chúng. (xem phụ lục1, từ trang PL9 đến PL10)

* Hướng dẫn tham gia hoạt động ngoại khóa của câu lạc bộ Vật lý do trường tổ chức dành cho

học sinh khối 10,11.

* Tiến hành bài kiểm tra số 1: kiểm tra cuối chương từ trường. (xem phụ lục 3, từ trang PL16

đến PL18)

* Tiến hành bài kiểm tra số 2: kiểm tra cuối chương cảm ứng điện từ (có thể dùng phát hiện

tuyển chọn học sinh giỏi vật lý). (xem phụ lục 3, từ trang PL18 đến PL20)

3.5. Kết quả thực nghiệm

3.5.1. Tiêu chí đánh giá

* Đánh giá thái độ học tập của học sinh, sự phù hợp của các BTST

- Quan sát không khí lớp học.

- Thống kê số lượng học sinh tham gia xây dựng bài.

- Kiểm tra ý thức làm bài tập về nhà và tinh thần làm việc nhóm của học sinh.

- Phát phiếu tham dò ý kiến học sinh.

* Đánh giá tính khả thi của quá trình dạy học

- Thời gian giáo viên và học sinh chuẩn bị cho việc dạy và học.

- Khả năng giảng dạy của giáo viên, thái độ của giáo viên bộ môn khi dự giờ qua phiếu thăm dò

ý kiến.

- Khả năng tiếp thu và hoạt động của học sinh khi vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để giải

quyết các BTST.

* Đánh giá chất lượng học tập của học sinh và hiệu quả của quá trình

- Thống kê và so sánh điểm số học sinh trong từng lớp qua bài kiểm tra số 1 và số 2 với điểm số

thi học kì 1, so sánh giữa các lớp với nhau.

- Đánh giá chấm điểm các sản phẩm ngoại khoá.

3.5.2. Đánh giá kết quả

- Qua ghi nhận lại diễn biến các giờ thực nghiệm, chúng tôi có một số kết quả sau:

Giáo án 1 (GA1): GA1 sử dụng BTST 17 đặt ở phần kiểm tra bài cũ, HS được gọi nêu được 1

phương án, các HS còn lại hăng hái tham gia phát biểu và nêu ra được 4 phương án tiến hành: dùng

mạt sắt, dùng nam châm thử, dùng bút thử điện, dùng dây dẫn điện khác đặt song song gần dây dẫn

đang xem xét.

GV gợi ý thêm cách nhận biết khác do tác dụng nhiệt của dòng điện.

- Đặt một miếng giấy chạm vào dây một thời gian, nếu giấy nóng lên thì có dòng điện.

Số HS giơ tay phát biểu ở lớp 11A2 và 11A3 là hơn 30 em.

Giáo án 2,3: Với các câu hỏi định hướng tư duy, HS nhận ra sự tương tự giữa cách giải BTST

với BTCS quen thuộc. HS tham gia phát biểu khá nhiều khi trả lời các câu hỏi định hứơng tư duy.

Số lượng HS giơ tay phát biểu ở mỗi lớp là trên 15 em một lần gọi.

Các nhóm có thể giải hoàn chỉnh BTST.

Giáo án 4: Các nhóm chuẩn bị bài tốt, trả lời đúng các câu hỏi định hướng tư duy và thiết kế các

thí nghiệm hợp lý.

Tiết thực hành trên lớp thu hút học sinh, không có học sinh lơ là khi tiến hành thí nghiệm.

Giáo án 5: HS các nhóm tham gia các BTST trong hoạt động ngoại của lớp khoá hăng hái, đầy

đủ, làm ra nhiều sản phẩm ứng dụng. HS có sản phẩm tham dự hoạt động ngoại khoá chung của nhà

trường và đạt giải hai, đó là sản phẩm máy phát điện mini nhời gió của lớp 11A2.

* Đánh giá thái độ học tập của học sinh, sự phù hợp của các BTST

- Qua quan sát các giờ học thực nghiệm với giáo án và BTST cùng với các câu hỏi định hướng

tư duy được đưa vào giáo án, chúng tôi nhận thấy.

+ Học sinh lớp 11A2 và 11A3 có thái độ thích thú khi gặp các bài tập sáng tạo là các bài tập tinh

huống hay bài tập thí nghiệm. Các em làm việc nhóm sôi nổi và chuẩn bị bài khá tốt. Các bảng báo

cáo được nộp đầy đủ và khi được trình bày vấn đề thì các em có sự phân công làm việc khá đồng

đều. Các em tham gia phát biểu nhiều hơn so với các tiết học trước đó và mạnh dạn nêu ra các lời

giải sáng tạo độc đáo và thể hiện được suy nghĩ độc lập. BTST thu hút được sự chú ý của các em có

học lực trung bình trở lên.

* Đánh giá tính khả thi của quá trình dạy học

- Thời gian để GV chuẩn bị cho giáo án với các BTST có nhiều hơn so với các giáo án với bài

tập thông thường vì GV phải lựa chọn tìm kiếm bài tập và nghiên cứu về cách giải nhiều hơn. Tuy

nhiên khi đã có hệ thống BTST và có kinh nghiệm trong việc đặt câu hỏi định hướng tư duy, GV có

thể rút ngắn hơn thời gian ấy.

- Học sinh rất thích thú lắng nghe các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ khi GV trình bày nó thông

qua các câu chuyên vui, tranh biếm hoạ vào 5 phút giờ chuyển tiết. Các em bước đầu có quan tâm

đến sự định hướng suy nghĩ của mình.

- Phiếu dự giờ và đóng góp ý kiến cho thấy các GV bộ môn lý và ban giám hiệu trường THPT

Nguyễn Hữu Tiến khá quan tâm và thích thú với việc bồi dưỡng tư tuy sáng tạo của HS qua các

BTST. Trong đó 7 phiếu dự giờ đều đánh giá tiết dạy loại tốt, HS tích cực, bài dạy có sáng tạo, kích

thích được sự tư duy ở HS.

*Đánh giá chất lượng học tập của học sinh và hiệu quả của quá trình

Sau khi tiến hành thực nghiệm với các giáo án đã soạn, cho HS làm các BTST chế tạo các sản

phẩm thực tế ứng dụng của từ và cảm ứng điện từ, chấm điểm sản phẩm và cách trình bày báo cáo

của các nhóm, cho HS làm 2 bài kiểm tra ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, chấm điểm, chúng

tôi tiến hành xử lý kết quả theo phương pháp thống kê toán học. Công việc bao gồm :

- Lập bảng thống kê điểm số, tần số, tần súât ở lớp thực nghiệm và đối chứng.

,

,

Với fi là số HS đạt điểm Xi, n là số HS tham gia bài kiểm tra, Xi là điềm số.

2 X S S V ,

10

X

-Tính các tham số thống kê :

f X i

i

= ∑

1 n = 1 i

+ Điểm số trung bình của các lớp

2

−

X

)

2

∑

=

S

f X ( i i −

n

1

2

−

X

)

∑

=

S

+ Phương sai :

f X ( i i −

n

1

=

V

100%

+ Độ lệch chuẩn :

S X

: V cho biết mức độ phân tán của số liệu. + Hệ số biến thiên :

Các bảng xử lý kết quả:

Bảng 3.1: bảng thống kê điểm số kết quả bài kiểm tra

Bài Nhóm Điểm 1 4 5 6 2 3 7 8 9 10

KT HS số

1 2 Bài ĐC 40 4 2 2 10 11 8 0 0

1 0 2 TN 80 4 5 8 10 22 26 4 0

0 3 Bài ĐC 40 1 6 2 8 12 7 1 0

2 0 0 TN 80 4 4 10 8 24 24 6 0

Bảng 3.2: Bảng phân phối tần suất (TS) và tần suất luỹ tích (TSLT)

2 3 1 4 5 6 7 8 9 10

5 5 Tần ĐC 1 18 23 15 8 4 1 0

số (80)

2 8 TN 0 18 44 52 12 16 8 0 nRi

(160)

TS ĐC 1,25 6,25 6,25 22,5 28,75 18,75 10,0 5,0 1,25 0

TN 0 1,25 5 11,25 28,75 31,25 5 11,25 6,25 0 ω RiR(%)

TSTL ĐC 1,25 7,5 13,75 36,25 65 83,75 93,75 98,75 100

Fi(%) TN 0 1,25 6,25 17,5 46,25 77,5 82,5 93,75 100

Bảng 3.3: Bảng tham số thống kê

2 SP

X

Nhóm Số HS S V(%)

ĐC 80 5,0 2,30 1,52 30,4

TN 160 5,75 2,39 1,55 26,8

Phân phối tần suất

Thực nghiệm

Đối chứng

i x m ể i đ t ạ đ S H % ố S

35 30 25 20 15 10 5 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Điểm số

Phân phối tần số luỹ tích

i

X

i

120

100

80

Thực nghiệm

60

Đối chứng

40

20

0

ớ ư d m ể i đ t ạ đ S H % ố S

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Điểm số

Dựa vào đồ thị phân phối tần suất và phân phối tần suất luỹ tích có thể rút ra những nhận xét

sau

Phân phối điểm bài kiểm tra của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng có dạng giống với đường

phân phối chuẩn cho thấy điểm số tập trung nhiều ở mức trung bình và trình độ học tập của học

sinh trong lớp khá đồng đều.

- Điểm trung bình của bài kiểm tra của HS lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng, lớp thực

nghiệm có nhiều HS đạt điểm từ trung bình khá trở lên nhiều hơn lớp đối chứng.

- Đường phân phối tần súât luỹ tích của lớp thực nghiệm nằm lệch về bên phải và phía dưới

lớp đối chứng cho thấy phần trăm HS có điểm số dưới điểm Xi của lớp đối chứng cao hơn lớp thực

nghiệm cho thấy điểm số HS lớp đối chứng thấp hơn, HS lớp thực nghiệm có điểm cao tập trung

nhiều hơn. Kết quả học tập lớp thực nghiệm tốt hơn lớp đối chứng.

* Kiểm định giả thuyết thống kê

Gọi HRo R là giả thiết thống kê: sự khác nhau giữa X RTN R và X RĐC Rlà do ngẫu nhiên với mức ý

nghĩa α = 0,05.

Gọi H1 là đối giả thiết: sự khác nhau giữa X RTNR và X RĐC Rlà thực chất .

2

2

−

+

−

TN

ÐC

(

(

1)

n

S

X

X

n TN

ÐC

=

=

Để tiến hành kiểm định chúng tôi tính đại lượng kiểm định t theo công thức :

t

S

p

+

ÐC −

− S

n

2

p

n n TN ÐC + n n TN

ÐC

1) S TN n TN

ÐC

trong đó

Từ đó ta tính được: SRp R = 1,53 và t = 3,58

Tra bảng tìm giá trị tới hạn tRαR trong bảng phân phối t, ứng với mức ý nghĩa α=0,05 và bậc tự do

f = nR1 R+nR2 R-2 ta thấy tRαR = 1,64

RTNR > X RĐC R) là thực chất do vịêc sử dụng các giáo án và bài tập sáng tạo trong dạy học vật lý mà có

Như vậy t > tRαR nên ta bác bỏ giả thiết HRo R. Do đó sự khác nhau giữa X RTNR và X RĐC R(cụ thể X

được.

* Kết luận

- Điểm trung bình của lớp thực nghiệm cao hơn điểm trung bình của lớp đối chứng là thực chất

do các bài tập sáng tạo được sử dụng vào dạy học vật lý mang lại, không phải do ngẫu nhiên.

- Hệ số biến thiên giá trị điểm số của nhóm thực nghiệm nhỏ hơn nhóm đối chứng cho thấy sự

chênh lệch giữa các HS trong lớp thực nghiệm ít hơn lớp đối chứng do các em hứng thú, hiểu bài rõ

hơn.

- Đồ thị tần suất luỹ tích cho thấy chất lượng điểm số của các bài kiểm tra của nhóm thực nghiệm

tốt hơn nhóm đối chứng cho thấy hiệu quả của các bài tập sáng tạo giúp các em tiếp thu bài tốt và

giải quyết các vấn đề tốt hơn.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Qua việc tiến hành thực nghiệm sư phạm và xử lý kết quả thực nghiệm, chúng tôi rút ra một số

kết luận sau:

- BTST tạo ra sự thích thú và yêu thích vật lý cho HS, đặc biệt với HS khá giỏi. BTST đã xây

dựng cùng câu hỏi định hướng tư duy là vừa sức với HS, các em có thể giải quyết các vấn đề một

mình hoặc làm việc nhóm với các bài tập khó hơn hay đòi hỏi lắp ráp, chế tạo dụng cụ. Thời gian

để HS chuẩn bị và làm các BTST phù hợp nên HS, các chi phí cho việc làm BTST cũng vừa sức HS

có thể hoàn thành các nhiệm vụ GV giao về BTST.

GV có trình độ trung bình trở lên có thể nghiên cứu và sử dụng BTST vào dạy học vật lý. Tuy

nhiên ở giai đoạn đầu, chưa có hệ thống BTST, GV chưa quen với việc vận dụng các nguyên tắc

sáng tạo để xây dựng BTST và đặt câu hỏi định hướng tư duy nên việc soạn giáo án sử dụng BTST

là khá mất thời gian vàa công sức. Tuy nhiên nếu đã có hệ thống bài tập cùng sự chung tay của

nhiều người thì thời gian ấy sẽ rút ngắn lại và giáo án phong phú giúp HS yêu thích học vật lý và

GV say mê sáng tạo các bài tập vật lý.

Có thể bồi dưỡng cho HS các nguyên tắc sáng tạo thông qua các mẫu chuyện, tranh vẽ hay các

ứng dụng thực tế trong đời sống. GV có thể tiến hành việc này ở các giờ chuyển tiết giúp HS thư

giãn. Sau đó và việc thực hành vận dụng các nguyên tắc đó vào giải BTST qua các câu hỏi định

hướng tư duy, trong các suy nghĩ giúp tìm ra kiến thức mới, trong các ứng dụng vật lý được đề

cập…

Các BTST đã xây dựng và đề xuất vào các hình thức dạy của tiết thực nghiệm là phù hợp với

thời lượng lên lớp của các giờ học. Sử dụng BTST vào dạy học vật lý giúp nâng cao chất lượng dạy

học thông qua việc so sánh điểm số các bài kiểm tra của lớp thực nghiệm và đối chứng, Đồng thời

qua sự quan sát và bản câu hỏi điều tra cho thấy BTST tạo ra sự yêu thích quan tâm của HS, giúp

các em có thể vận dụng kiến thức vào thực tiễn. BTST giúp cho các hình thức học tập Vật lý được

phong phú, đa dạng hơn. Tuy nhiên BTST không thể hoàn toàn thay thế các bài tập luyện tập. BTST

chỉ phát huy tác dụng khi HS nắm vững kiến thức cơ bản. Do đó cần sử dụng đan xen một cách hợp

lý giữa BTST và bài tập luyện tập để đem lại hiệu quả tốt nhất.

KẾT LUẬN

Trong thời đại ngày nay, tư duy sáng tạo là yếu tố hàng đầu và then chốt của người lao động

giỏi và là nguồn lực quý giá của mỗi quốc gia tạo ra sự phát triển vượt bậc. Bồi dưỡng tư duy sáng

tạo chính là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông. Chính vì thế

nhiệm vụ này phải được nghiên cứu và đầu tư đúng mức, khoa học nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo

cho HS hiệu quả.

Bên cạnh các biện pháp giúp bồi dưỡng tư duy sáng tạo khác, BTST là một phương tiện hữu hiệu

và thiết thực. Mặt khác lý thuyết TRIZ với các công cụ hữu hiệu giúp định hướng tư duy hiệu quả

để giải quýêt vấn đề đang được dạy và vận dụng ở nhiều nước phát triển là chìa khoá dẫn đến việc

điều khiển tư duy sáng tạo trong dạy học vật lý nói riêng và dạy học nói chung. Do đó việc vận

dụng TRIZ xây dựng và sử dụng BTST vào dạy học vật lý để bồi dưỡng tư duy HS là việc cần được

tiến hành chung tay và ủng hộ từ các GV, các nhà nghiên cứu giáo dục và các nhà quản lý giáo dục.

Trong đề tài này, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu về tư duy sáng tạo, các đặc điểm và biện pháp

giúp bồi dưỡng tư duy sáng tạo, nghiên cứu về lý thuyết TRIZ (bước đầu là 40 thủ thuật sáng tạo),

BTST về vật lý, mối liên hệ giữa TRIZ và BTST, đề xuất phương pháp xây dựng các BTST từ các

bài tập cơ sở đã có, đề xuất biện pháp và các hình thức giúp sử dụng BTST vào dạy học vật lý phần

“từ trường và cảm ứng điện từ” lớp 11. Qua đó đề tài đã giải quyết được các vấn đề như sau:

* Về mặt lý luận

- Làm rõ vai trò và các biện pháp giúp bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS trong dạy học vật lý.

- Phân tích các thủ thuật sáng tạo của TRIZ trong việc định hướng tư duy sáng tạo.

- Phân tích vai trò của BTST và tác dụng của nó trong dạy học vật lý.

* Về mặt nghiên cứu ứng dụng

- Đề xuất phương án xây dựng các BTST và phương pháp, hình thức sử dụng BTST vào dạy học

vật lý.

- Xây dựng được 20 BTST phần “từ trường và cảm ứng điện từ”, xây dựng hệ thống câu hỏi định

hướng tư duy cho HS trong quá trình giải bài tập. Các bài tập và câu hỏi này được xây dựng dựa vào

các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ.

- Đề xuất các phương án sử dụng BTST đã xây dựng vào các hình thức dạy học khác nhau và áp

dụng một số bài tập đã soạn vào các giáo án thực nghiệm sư phạm nhắm đánh giá tính khoa học và

thực tiễn của hệ thống BTST đã xây dựng, khả năng và hiệu quả của các hình thức, biện pháp đã sử

dụng.

Một số khó khăn khi áp dụg BTST vào dạy học vật lý:

- Lý thuyết về TRIZ với các thủ thuật sáng tạo mới được áp dụng và chưa được phổ biến rộng rãi,

đa số GV chưa quan tâm và tìm hiểu lý thuyết này.

- Số BTST còn ít và chưa được hệ thống ở các SGK, sách bài tập, đề cương của các trường. Vì thế

đòi hỏi GV phải tự xây dựng hệ thống bài tập. Việc này cần nhiều thời gian, công sức.

Chúng tôi kiến nghị các nhà quản lý giáo dục tổ chức tập húân cho GV về lý thuyết TRIZ, việc

xây dựng và sử dụng hệ thống BTST trong dạy học. Với sự chung tay và sáng tạo của nhiều người

chúng ta sẽ có được hệ thống BTST vật lý giúp bồi dưỡng tư duy sáng tạo hiệu quả, tạo ra sự yêu

thích, hứng thú cho HS khi học vật lý, gắn kết kiến thức đã học vào đời sống, kỹ thuật.

Vận dụng BTST vào dạy học vật lý theo các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ góp phần nâng cao

chất lượng dạy học, đặc biệt là bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS, góp phần vào công cuộc đổi mới

phương pháp dạy học ở trường THPT. Đề tài mới chỉ là sự nghiên cứu bước đầu của việc vận dụng

TRIZ cũng như BTST vào dạy học vật lý, do đó chưa hoàn thiện và cần được nghiên cứu thêm

nhiều hơn để việc vận dụng được hiệu quả và phát triển. Thời gian tới tôi tiếp tục nghiên cứu để xây

dựng và hoàn thiện hơn các BTST phần từ trường và cảm ứng điện từ, mở rộng sang các phần khác

của vật lý phổ thông, vận dụng vào các hình thức dạy học khác nhau, tạo sự quan tâm và ủng hộ từ

các GV đồng nghiệp để BTST được sử dụng đồng bộ trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo của HS.

Hơn nữa BTST không thể hoàn toàn thay thế các bài tập luyện tập. BTST chỉ phát huy tác dụng khi

HS nắm vững kiến thức cơ bản. Do đó cần nghiên cứu sử dụng đan xen một cách hợp lý giữa BTST

và bài tập luyện tập để đem lại hiệu quả tốt nhất.

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1

GIÁO ÁN 1 PHƯƠNG CHIỀU CỦA LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN

UI.Mục tiêu *Kiến thức : - Trình bày phương của từ trường tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện - Phát biểu quy tắc bàn tay trái dùng để xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện *Kỹ năng - Vận dụng quy tắc bàn tay trái để xác định lực từ - Thiết kế và bố trí thí nghiệm để xác định phương chiều của lực từ, thấy được mối liên hệ giữa

phương chiều của lực từ với phương chiều của cảm ứng từ và chiều dòng điện

*Thái độ - Hứng thú với các thí nghiệm vật lý nhằm tìm ra kiến thức, sáng tạo trong thí nghiệm - Có tinh thần làm việc nhóm, tác phong làm việc khoa học,cẩn thẩn, tỉ mỉ chính xác UII. Chuẩn bị *Giáo viên :

- Chia nhóm, giao bài tập về nhà cho học sinh và một số dụng cụ thí nghiệm cần thiết - Định hướng tư duy cho học sinh bằng hệ thống câu hỏi cho trước trong phiếu bài tập

* Học sinh :

- Đọc SGK, ôn lại kiến thức về từ trường đã học ở lớp 9 - Làm bài tập, trả lời các câu hỏi định hướng - Tiến hành thí nghiệm thử các ý tưởng đã soạn

UIII. Kiểm tra bài cũ (10 phút) Câu hỏi kiểm tra :

1.Từ trường là gì? Tính chất cơ bản của từ trường ? 2.Làm thế nào để phát hiện ra vùng không gian có từ trường hay không có từ trường? 3.Thế nào là từ trường đều? Trong các hình vẽ sau, hình nào có từ trường đều? Từ trường đều ở

đâu?

4. BTST 17

GV cho học sinh trả lời và các em khác bổ sung cách giải khác. GV ghi nhận ý kiến lên bảng và yêu cầu HS khác phân tích các ý kiến có đúng không? Khả thi không?

Sau đó GV kết lại các ý tưởng có thể tiến hành. UIII. Tiến trình giảng dạy

Hoạt động của học sinh

Nội dung đạt được

Hướng dẫn của giáo viên Hoạt động 1: Tìm hiểu phương của lực từ (10 phút) - Giáo viên nhận xét chung về câu trả lời và bố trí thí nghiệm, trình bày của các nhóm. Chọn nhóm có bài báo cáo tốt lên báo cáo. - Đặt vấn đề: - Một tính chất cơ bản của từ

làm động

   ,B I F ,

:

và

 B

 I

⊥

  , ) B I

(

- 2 học sinh đại diện nhóm lên trình bày thí nghiệm và nêu nhận xét về phương lực từ - Các nhóm còn lại theo dõi Dự kiến : - Mục đích thí nghiệm : tìm hiểu phương của lực từ có đặc điểm gì? +Bố trí thí nghiệm +Thực hiện thí nghiệm, chỉ ra phương của lực từ, phương của đường cảm ứng từ và phương của đoạn dây mang dòng điện + Biểu diễn các vecto bằng mô hình mũi tên trực quan cho cả lớp cùng quan sát  + Rút ra mối liên hệ về phương của F so với phương của  F -Các nhóm khác nêu ý kiến nhận xét, thắc mắc - Nhóm trình bày cử học sinh trả lời - Học sinh ghi nhận kết quả

trường là tác dụng lực từ lên dòng điện đặt trong nó. Lực từ tác dụng lên dòng điện có rất nhiều ứng dụng lý thú trong đời sống và khoa học kỉ thuật như : làm tàu đệm từ chạy với tốc độ hơn 100km mà không ma sát với đường ray, làm tàu thuỷ chạy dưới nước, cơ quay…Vậy lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có đặc điểm gì về phương, chiều và độ lớn ? Trước tiên chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về phương của lực từ. - Yêu cầu 2 học sinh đại điện nhóm được chọn lên trình bày -Giáo viên gọi các nhóm khác nêu ý kiến nhận xét phần trình bày và thắc mác nếu có và nhóm trình bày trả lời . Nếu học sinh không hỏi, giáo viên có thể hỏi để học sinh trả lời. - Các câu hỏi + Lực từ tác dụng lên cạnh nào của khung dây? + Ta quan sát lực từ tác dụng lên đoạn dây nào ? Vì sao? -Giáo viên hợp thức hoá kiến thức về phương của lực từ.

UI. Phương của lực từ - Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và cảm ứng từ tại điểm khảo sát.

⊥

 F

  B I , )

(

- Học sinh các nhóm phát biểu. + Chiều lực từ phụ thuộc chiều của   B và I

   ,B I F ,

 + Muốn kiểm tra thì đổi chiều B bằng cách đổi cực nam châm, quan sát chiều   . Sau đó đổi chiều của I của F bằng cách đổi cực 2 đầu khung dây cắm vào  nguồn, quan sát chiều của F - 2 học sinh đại diện lên trình bày - Dự kiến : + Mục đích thí nghiệm : tìm hiểu chiều của lực từ phụ thuộc yếu tố nào? + Bố trí thí nghiệm + Thực hiện thí nghiệm, chỉ ra chiều của lực từ + Đổi cực nam châm, chỉ ra chiều của lực từ + Đổi cực dòng điện, chỉ ra chiều của lực từ bằng mô + Biểu diễn các vecto hình mũi tên trực quan cho cả lớp cùng quan sát sau mỗi thí nghiệm + Rút ra kết luận chiều lực từ phụ thuộc yếu tố nào? - Học sinh của nhóm trình bày trả lời + Quy tắc bàn tay trái + Phát biểu quy tắc bàn tay trái + Mô tả quy tắc đó với các mô hình đã biểu diễn - Học sinh trả lời các thắc mắc - Học sinh ghi nhận

Hoạt động 2: Tìm hiểu quy tắc xác định chiều lực từ (15phút) - Giáo viên đặt vấn đề: + Chiều lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện phụ thuộc những yếu tố nào? +Làm thế nào để kiểm tra sự phụ thuộc đó? - Giáo viên yêu cầu 2 học sinh đại diện nhóm thứ 2 lên trình bày thí nghiệm + Giáo viên hỏi : - Có thể dùng quy tắc nào để xác định lực từ, phát biểu quy tắc đó - Giáo viên cho các nhóm khác nêu ý kiến nhận xét phần trình bày và thắc mắc - Yêu cầu học sinh nhóm trình bày hay các nhóm khác trả lời Giáo viên hợp thức hoá kiến thức về quy tắc bàn tay trái, học sinh ghi nhận

UII. Chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện - Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có chiều được xác định theo quy tắc bàn tay trái:

* Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng o điện, ngón cái choãi ra 90P P chì chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện.

-Cá nhân học sinh phát biểu

Câu hỏi củng cố : 1. Đoạn dây AB nằm trong mặt phẳng hình vẽ, chiều của lực từ và chiều dòng điện như hình vẽ, vậy ta suy ra đường sức từ: A. Nằm trong mặt phẳng hình vẽ, chiều từ trái sang phải B. Nằm trong mặt phẳng hình vẽ, chiều từ phải sang trái C. Vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hướng từ trước ra sau D. Vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hướng từ sau ra trước

 I

 B

2. Lắp đặt cực dương và cực âm của pin thế nào để xe chuyển động về phía lá cờ?

 B

3. Bố trí thí nghiệm như hình vẽ, cho dòng điện chạy qua thì hiện tượng gi xảy ra với khung dây?

Hoạt động 3 : Củng cố và tổng kết giờ học (10 phút) -Giáo viên nêu câu hỏi củng cố bài - Bài tập thứ 3 giáo viên yêu cầu học sinh bố trí thí nghiệm để kiểm chứng

-

- Giáo viên cho điểm các nhóm và cá nhân - Yêu cầu học sinh làm bài báo cáo theo nhóm để chuẩn bị cho tiết học sau bài 28 “Cảm ứng từ. Định luật Ampe” theo mẫu báo cáo được phát.

+

PHIẾU HỌC TẬP BÀI TẬP CHUẨN BỊ CỦA NHÓM …

Gồm : ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… UI. Bài tập Cho các dụng cụ thí nghiệm sau : lực kế , lò xo, biến thế nguồn có thể biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng 1 chiều với hiệu điện thế có giá trị lớn nhất là 12V, các dây nối, khung dây, chân đế và giá đỡ, nam châm chữ U. Em hãy bố trí thí nghiệm để tìm hiểu phương và chiều của lự từ theo các ý sau : a. Phương của lực từ có đặc điểm gì? Nó có liên hệ gì với phương của cảm ứng từ và dòng điện ? b.Chiều của lực từ phụ thuộc yếu tố nào? Nêu quy tắc dùng xác định lực từ. UII. Câu hỏi gợi ý định hướng tư duy 1. Khi nào có lực từ do từ trường đều tác dụng lên đoạn dòng điện? ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 2. Khi cho dòng điện qua khung dây và đặt vào giữa 2 nhánh nam châm chữ U, có lực từ tác dụng lên khung không? Lực từ tác dụng lên cạnh nào của khung? ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………… 3. Làm thế nào để chỉ quan sát được lực từ tác dụng lên 1 cạnh của khung thôi, còn lực từ tác dụng lên các cạnh khác không đáng kể. ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… 4. Bố trí thí nghiệm để thấy phương của lực từ và nhận xét : phương của lực từ liên hệ thế nào với phương của cảm ứng từ và đoạn dòng điện? 5. Bố trí thí nghiệm để thấy chiều của lực từ và nhận xét : + Chiều của lực từ phụ thuộc yếu tố nào? Làm thế nào để biết chiều lực từ phụ thuộc yếu tố đó hay không? + Quy tắc dùng xác định chiều của lực từ là gì? UIII. Báo cáo nhóm 1.Mục đích thí nghiệm : ………………………………………………………………………………………… 2.Bố trí và tiến hành thí nghiệm ( minh hoạ bằng hình) ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… 3.Kết quả thí nghiệm +Kết luận đặc điểm về phương của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… + Nêu quy tắc xác định chiều của lực từ đoạn dòng điện ………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………

GIÁO ÁN 4 THỰC HÀNH XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN NẰM NGANG CỦA TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT UI.Mục tiêu * Kiến thức: - Tìm hiểu hoạt động của la bàn tang. - Củng cố kiến thức về từ trường trong ống dây, khung dây tròn, dây dẫn thẳng, nguyên lý chồng chất

từ trường, sự định hướng của nam châm thử trong từ trường.

* Kỹ năng: - Sử dung la bàn tang hay dung cụ tự chế để đo từ trường Trái Đất - Vận dụng nguyên lý chồng chất từ trường - Thiết kế và bố trí thí nghiệm để đo từ trường Trái Đất * Thái độ: - Hứng thú với các hí nghiệm vật lý nhằm tìm ra kiến thức, sáng tạo ra thí nghiệm - Có tinh thần làm việc nhóm, tác phong làm việc khoa học,cẩn thẩn, tỉ mỉ chính xác UII. Chuẩn bị: Giáo viên: - Chia nhóm, giao bài tập về nhà cho học sinh và một số dụng cụ thí nghiệm cần thiết. - Định hướng tư duy cho học sinh bằng hệ thống câu hỏi cho trước trong phiếu bài tập. - Soạn giáo án dạy Học sinh: - Đọc SGK bài thực hành thí nghiệm đo thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất. - Trả lời các câu hỏi định hướng. - Thiết kế và tiến hành thí nghiệm thử các ý tưởng đã soạn. UIII. Kiểm tra bài cũ (10 phút) Câu hỏi kiểm tra: 1.Nêu đặc điểm về phương chiều và công thức tính độ lớn của vecto cảm ứng từ do vòng tròn mang

dòng điện gây ra ở tâm của nó.

2. Nếu ta đặt một kim nam châm nhỏ có thể quay quanh trục thẳng đứng ngay tâm của vòng dây nằm trong mắt phẳng thẳng đứng thì nam châm thử sẽ định hướng vuông góc với mặt phẳng vòng dây không? Vì sao? UIV. Tiến trình giảng dạy

Hướng dẫn của giáo viên

Hoạt động của học sinh

- 2 học sinh đại diện nhóm trình bày phần thiết kế thí nghiệm theo các mục trong bảng báo cáo (Mục đích, cơ sở lý thuyết, phương án thí nghiệm, báo cáo kết quả ) - Học sinh các nhóm còn lại lắng nghe, phát biểu ý kiến - Học sinh nhóm trình bày trả lời, học sinh các nhóm khác bổ sung.

Hoạt động 1: Thiết kế thí nghiệm tự chế đo từ trường Trái Đất (10phút) Giáo viên nêu bài tập tình huống : Với la bàn, ampe kế, vôn kế, dây dẫn đủ dài và nguồn điện (pin) trong tay, bạn hãy đề xuất cách xác định từ trường trái đất. Tiến hành đo thành phần nằm ngang của từ trường trái đất ở sân trường của bạn. (BTST) - Giáo viên chọn nhóm có bài tập làm tốt nhất trình hay sáng tạo để trình bày trước lớp. - Giáo viên cho các nhóm khác nêu ý kiến nhận xét hay thắc mắc Hoạt động 2: Tiến hành đo từ thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất với dụng cụ của phòng thí nghiệm - Giáo viên giới thiệu la bàn tang và cách sử dụng. - Cho học sinh các nhóm lắp thí nghiệm,

- Học sinh các nhóm lắp thí nghiệm, thực

hiện thí nghiệm theo chỉ dẫn của SGK - Học sinh ghi nhận kết quả thí nghiệm vào bảng báo cáo

thực hiện thí nghiệm theo chỉ dẫn của SGK, ghi nhận kết quả thí nghiệm. - Giáo viên quan sát các nhóm làm việc - Giáo viên xem kết quả của các nhóm và nhận xét về kết quả, phần trả lời câu hỏi, tinh thần làm việc của các nhóm trong tíêt học, cho điểm các nhóm (chú ý nhiều đến tính sáng tạo của các nhóm trong thiết kế thí nghiệm). Hoạt động 3: Củng cố dặn dò Giáo viên nêu câu hỏi củng cố: 1.Tại sao dùng la bàn tang ta không thể xác định thành phần thẳng đứng của từ trường Trái Đất? 2.Có thể dùng dòng điện xoay chiều để tạo từ trường trong cuộn dây của la bàn tang được không? Vì sao? Bài tập về nhà: Hãy thiết kế thí nghiệm giúp đo thành phần thẳng đứng của từ trường Trái Đất. (BTST)

PHIẾU HỌC TẬP BÀI TẬP CHUẨN BỊ CỦA NHÓM …

Gồm : ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………

UI. Bài tập Với la bàn, ampe kế, vôn kế, dây dẫn đủ dài và nguồn điện (pin) trong tay, bạn hãy đề xuất cách xác

định từ trường trái đất. Tiến hành đo thành phần nằm ngang của từ trường trái đất ở sân trường của bạn.

UII. Câu hỏi gợi ý định hướng tư duy 1.Khi đặt một kim la bàn trên mặt đất thì kim nam châm trong la bàn sẽ định hướng như thế nào khi

không có từ trường do các vật khác gây ra và có từ trường do vật khác gây ra ? …………………………………………………………………………………………………..

2. Khi biết độ lớn và chiều của ảm ứng từ (trong mặt phẳng nằm ngang) do vật khác gây ra, ta làm thế nào để biết tính thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất? Suy ra điều chỉnh cảm ứng từ do vật khác gây ra như thế nào để cách tínhh đơn giản nhất? ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

3.Tạo ra từ trường do vật khác ( không phải từ trường Trái Đất ) gây ra bằng cách nào? Xác định chiều

và độ lớn cảm ứng từ do vật đó gây ra tại nơi đặt kim la bàn như thế nào ? ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… UIII. Báo cáo nhóm 1.Mục đích thí nghiệm : ………………………………………………………………………………………………… 2.Cơ sở lý thuyết ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………… 2.Bố trí và tiến hành thí nghiệm ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………… 3.Kết quả thí nghiệm Bảng kết quả : IV. Thí nghiệm đo thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất với la bàn tang ở phòng thí nghiệm ( làm trong tiết học ở lớp) 1.Cơ sở lý thuyết ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 2.Bố trí và tiến hành thí nghiệm ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 3.Kết quả thí nghiệm Bảng kết quả 1: -3 Cuộn dây NR12 R = 200 vòng, đường kính d = 160.10P

I’ (mA)

I’’ (mA)

o Pm, β = 45P I (mA)

BRT R(T)

Lần thí nghiệm 1 2 3

+

+

B

1

B T

3

T

=

B T

B T 2 3 −

max

min

B T

B T

=

∆

=

B

B T

T

− 7 π 4 .10 . NI β d tan

=

± ∆

=

..............

B

2 B

B T

T

T

Bảng kết quả 2 : -3 Cuộn dây NR23 R = 100 vòng, đường kính d = 160.10P

Lần thí nghiệm 1 2 3

I’ (mA)

I’’ (mA)

o Pm, β = 45P I (mA)

BRT R(T)

+

+

B

1

B T

3

T

=

B T

B T 2 3 −

max

min

B T

B T

∆

=

B

T

± ∆

=

=

..............

B

T

T

2 B B T Bảng kết quả 3: -3 Cuộn dây NR13 R = 300 vòng, đường kính d = 160.10P

I’’ (mA)

o Pm, β = 45P I (mA)

Lần thí nghiệm 1 2 3

I’ (mA)

BRT R(T)

+

+

B

1

B T

3

T

=

B T

B T 2 3 −

max

min

B T

B T

∆

=

B

T

=

± ∆

=

..............

2 B

T

B T

T

B

- Nhận xét :

………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………

GIÁO ÁN 5 HỌC SINH BÁO CÁO THỰC HÀNH CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN, MÁY PHÁT ĐIỆN ĐƠN GIẢN HAY NAM CHÂM ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG

UI. Mục tiêu * Kiến thức: - Củng cố kiến thức về lực tác dụng lên khung dây mang dòng điện, định luật cảm ứng điện từ trong

ống dây, từ trường của dòng điện do ống dây dài gây ra (nam châm điện).

* Kỹ năng - Rèn luyện kỉ năng vận dụng nguyên tắc quan hệ phản hồi để giải bài toán (bài toán hộp đen). - Rèn luyện kĩ năng thiết kế chế tạo các thiết bị phục vụ đời sống từ những kiến thức khoa học (vật lý). - Rèn luyện kĩ năng báo cáo trình bày thí nghiệm, kĩ năng làm việc nhóm * Thái độ - Hứng thú với các thí nghiệm ứng dụng kiến thức vật lý trong đời sống , kỉ thuật, thấy được lợi ích của

việc học vật lý, mối liên hệ giữa kiến thức vật lý và đời sống, kỉ thuật

- Có tinh thần làm việc nhóm, tác phong làm việc khoa học,cẩn thẩn, tỉ mỉ chính xác UII. Chuẩn bị: Giáo viên: - Chia nhóm, giao bài tập về nhà cho học sinh và một số dụng cụ thí nghiệm cần thiết HS đựơc chọn trong các BTST 1,4,7, 18,19,20 - Định hướng tư duy cho học sinh bằng hệ thống câu hỏi cho trước trong phiếu bài tập Học sinh: - Xem lại kiến thức trong sánh giáo khoa về lực từ tác dụng lên khung dây, định luật cảm ứng điện từ

và các ví dụ về máy phát điện, động cơ điện, từ trường của dòng điện qua ống dây.

-Trả lời các câu hỏi định hướng -Thiết kế và tiến hành thí nghiệm chế tạo các sản phẩm theo các ý tưởng đã soạn - Tham khảo các thông tin trên mạng Internet UIII. Tiến trình giảng dạy Giáo viên yêu cầu từng nhóm trình bày báo cáo sản phẩm nhóm mình làm được, biểu diễn hoạt động

của sản phẩm, ứng dụng của sản phẩm

Giáo viên yêu cầu các nhóm khác đặt câu hỏi nếu chưa rõ về nguyên lý hoạt động của sản phẩm. Sau

đó giáo viên đặt câu hỏi để nhóm trình bày trả lời

Giáo viên yêu cầu nêu công việc từng thành viên đã làm đóng góp cho sản phẩm Sau khi các nhóm trình bày xong, giáo viên nhận xét và cho điểm từng nhóm - Phần trình bày báo cáo (3đ)

+ Nêu đúng các nguyên lý hoạt động (1đ) + Trình bày trên giấy sạch đẹp (1đ) + Thuyết trình lưu loát rõ ràng, chính xác (1đ)

- Tính khoa học của sản phẩm (5đ) + Có sản phẩm trình bày (2đ) + Sản phẩm hoạt động được (2đ) + Sản phẩm hoạt động tốt (1đ)

- Hình thức và ứng dụng (2đ)

+ Sản phẩm hình thức đẹp (1đ) + Sản phẩm có ứng dụng hay (1đ)

UIV. Tổng kết bài học

Giáo viên nhận xét giờ học, chọn sản phẩm tham gia hoạt động ngoại khoá của trường về ứng dụng vật lý.

PHỤ LỤC 2

PHIẾU THĂM DÒ Ý KIẾN HỌC SINH

Các em học sinh thân mến! Nhằm giúp việc học vật lý của các em trở nên hứng thú và bổ ích hơn, gắn kết kiến thức vật lý học ở trường với thực tế đời sống và khoa học kĩ thuật nhiều hơn và bước đầu đưa các em đến với phương pháp tư duy sáng tạo hiệu quả hơn : sử dung các nguyên tắc sáng tạo khi suy nghĩ và giải quyết vấn đề, cô đã đưa vào chương trình học chương “từ trường” và “cảm ứng điện từ” các bài tập sáng tạo bên cạnh bài tập giáo khoa quen thuộc mà các em vẫn rèn luyện trước đây. Sau khi học và làm các bài tập sáng tạo (BTST) ấy, so sánh với các bài tập giáo khoa, các em hãy cho biết ý kiến của mình một cách thành thật nhé! Xin cảm ơn các em rất nhiều! 1.BTST và câu hỏi định hướng tư duy của giáo viên có vừa sức của em không?

A.Rất khó hiểu B.Vừa sức C.Dễ

2.Theo em, thời gian để em làm BTST như thế nào?

A.Chiếm rất nhiều thời gian, không thể học môn khác B.Vừa đủ (có thể sắp xếp được) C.Ít

3.Hao phí khi làm bài tập sáng tạo như thế nào?

A.Rất nhiều B.Vừa sức C.Ít

4.Em có hứng thú khi làm BTST không?

A.Rất nhiều B. Bình thường (như làm các bài tập giáo khoa) C.Không hứng thú

5.BTST có giúp em thấy lợi ích và sự gắn kết giữa kiến thức vật lý với đời sống, khoa học kĩ thuật không?

A.Thấy nhiều B.Thấy ít C.Không thấy

6.Em có thấy vận dụng các nguyên tắc sáng tạo giúp suy nghĩ định hướng và có hiệu quả hơn không?

A.Rất nhiều B.Có ít C.Không có

7.Học BTST và sử dụng các nguyên tắc sáng tạo có giúp em khắc sâu kiến thức và hiểu bài hơn không so với bt giáo khoa? A.Có nhiều B.Có ít C.Không có

8.Các em có mong muốn được học và làm BTST ở nhiều phần học, môn học khác không?

A.Có B.Không C.Không có ý kiến

9.Em có mong muốn được tìm hiểu và rèn luyện để vận các nguyên tắc sáng tạo trong tư duy giải quyết vấn đề không?

A.Có nhiều B.Sao cũng được C.Không cần thiết

10.Vui lòng nêu ý kiến đóng góp của em về BTST và việc vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để tư duy giải quyết vấn đề khi học vật lý …………………………………………………………………………………………………

KẾT QUẢ ĐIỀU TRA (Điều tra 80 HS lớp thực nghiệm)

Lựa chọn A. Rất khó hiểu B. Vừa sức C. Dễ

Số người Tỉ lệ % 6,25% 68,75% 25%

5 55 20

6

7,5%

Câu 1. BTST và câu hỏi định hướng tư duy của giáo viên có vừa sức của em không? 2.Theo em, thời gian để em làm BTST như thế nào ?

71

88,75%

3.Hao phí khi làm bài tập sáng tạo như thế nào ?

3 0 70 10 44

3,75 % 0 87,5% 12,5% 55%

4. Em có hứng thú khi làm BTST không ?

25

31,25%

11 60 20 0 26

13,75% 75% 25% 0 32,50%

A.Chiếm rất nhiều thời thể học gian, không môn khác B.Vừa đủ ( có thể sắp xếp được) C. Ít A. Rất nhiều B.Vừa sức C. Ít A. Rất nhiều B. Bình thường (như làm các bài tập giáo khoa) C. Không hứng thú A.Thấy nhiều B.Thấy ít C. Không thấy A. Rất nhiều B.Có ít

39

48,75%

5.BTST có giúp em thấy lợi ích và sự gắn kết giữa kiến thức vật lý với đời sống, khoa học kĩ thuật không ? 6. Em có thấy vận dụng các nguyên tắc sáng tạo giúp suy nghĩ định hướng và có hiệu quả hơn không?

11

13,75%

38

47,5%

C.Không có A. Có nhiều B. Có ít C. Không có A. Có B. Không C. Không có ý kiến

24 12 65 10 5

30% 15% 81,25% 12,5% 6,25%

7.Học BTST và sử dụng các nguyên tắc sáng tạo có giúp em khắc sâu kiến thức và hiểu bài hơn không so với bt giáo khoa ? 8.Các em có mong muốn được học và làm BTST ở nhiều phần học, môn học khác không?

A. Có nhiều B. Sao cũng được C. Không cần thiết

62 10 8

77,5% 12,5% 10%

9.Em có mong muốn được tìm hiểu và rèn luyện để vận các nguyên tắc sáng tạo trong tư duy giải quyết vấn đề không?

PHIẾU THĂM DÒ Ý KIẾN GIÁO VIÊN VỀ BTST VÀ CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ NHẮM RÈN LUYỆN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH

Kính thưa quý thầy cô ! Một trong những nhiệm vụ quan trọng và cấp bách hàng đầu hiện nay của giáo dục là rèn luyện tư duy

sáng tạo cho học sinh!

Việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh được thực hiện đa phần thông qua hoạt động giải bài tập. Tuy nhiên bài tập vật lý hiện nay đa số là bài tập giáo khoa quen thuộc (cho sẵn và vừa đủ các dữ kiện gợi ý cho việc sử dụng một số kiến thức nào đó để giải) không giống với các bài toán thực tế mà các em có thể gặp trong cuộc sống (những bài toán ấy không có sẵn đầy đủ và rõ ràng các dữ kiện, không gợi ý cho việc dùng kiến thức nào để giải…gọi là các bài toán tình huống xuất phát)

Ví dụ như:

-3

BTGK: Cho một đoạn dây dài 5cm mang dòng điện có cường độ I = 2A đặt vào trong vùng không gian có từ trường đều, đoạn dây vuông góc với các đường sức từ, ta đo được lực từ tác dụng lên đoạn dây là F = 2.10P

PN.Hãy tính cảm ứng từ của từ trường.

BTST: Em hãy nghĩ cách đo cảm ứng từ giữa 2 nhánh nam châm chữ U với một khung dây dẫn, một

lực kế rất nhạy, một đồng hồ đo điện đa năng.

Mặt khác, phương pháp dùng để học sinh suy luận là phương pháp tự nhiên : phương pháp thử và sai chưa hiệu quả trong việc giúp các em đưa ra các ý tưởng sáng tạo để giải quyết vấn đề. Hiện nay chúng ta đang có một công cụ tư duy hiệu quả giúp mỗn người bình thường đều có thể đưa ra các ý tưởng sáng tạo : đó chính là phương pháp luận sáng tạo mà hạt nhân của nó là 40 nguyên tắc sáng tạo ( TRIZ)

Nhằm bước đầu tìm hiểu về việc sử dụng bài tập sáng tạo vào dạy học vật lý và cho học sinh vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ để suy nghĩ giải quyết vấn đề góp phần rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô qua bảng câu hỏi sau đây. Chân thành cảm ơn sự hợp tác của quý thầy cô!

Thầy cô vui lòng cho biết tên trường đang dạy: ……………………… Môn dạy: …………………………………………………………. Số năm công tác …………………………………………..

1. Các bài tập thầy (cô) yêu cầu học sinh làm thường lấy từ ( sách giáo khoa, sách bài tập sách tham khảo khác, đề cương của các trường v.v…) :

A.Sách giáo khoa B. Sách bài tập hay đề cương của trường C. Sử dụng SGK, sách bài tập và đề cương

2. Bên cạnh truyền đạt kiến thức và kĩ năng cho học sinh , thầy cô có quan tâm việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh như thế nào ?

A. quan tâm rèn luyện thường xuyên. Cách rèn luyện:…………………………………………………… B. thỉnh thoảng có rèn luyện. Cách rèn luyện ……........................................................................... C. Chưa chú ý, chỉ quan tâm đến kiến thức và các kĩ năng cần thiết của bài học, môn học

3. Trong các bài tập đó, số lượng bài tập sáng tạo như đã nói là :

A. nhiều, chiếm đa số B. gần bằng số lượng bài tập giáo khoa B. rất ít D. không có bài nào.

4.Theo thầy cô, bài tập sáng tạo có phù hợp với trình độ học sinh không?

A. có B. không

5.Theo thầy cô, bài tập sáng tạo có làm học sinh hứng thú hơn khi học vật lý không?

A. có B. không 6. Thầy cô đã biết và tìm hiểu các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ chưa ? A.rất quan tâm B. Biết nhưng không quan tâm lắm C.Chưa biết

7.Thầy cô đã có vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ giúp học sinh định hướng suy nghĩ để giải quyết các bài toán chưa?

A.có B. không

8.Thầy cô thấy hứng thú khi giảng dạy vật lý có sử dụng bài tập sáng tạo không ?

A.có B. không

9.Theo thầy cô, để rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh, nên sử dụng hệ thống bài tập như thế nào ?

A.chỉ cần bài tập luyện tập B. Bài tập sáng tạo đan xen với bài tập luyện tập Ý kiến khác:………………………………………………………………………

10.Theo thầy cô có cần thiết đưa bài tập sáng tạo vào giảng dạy và rèn luyện cho học sinh không? Vì sao?

A.có B. không Vì : ………………………………………………………………………………… 11.Theo thầy cô, khi sử dụng các BTST vào dạy học, có thể gặp những khó khăn nào ? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 12. Ý kiến đóng góp thêm của quý thầy cô về việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh:

…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

KẾT QUẢ ĐIỀU TRA

Câu

Lựa chọn

Số người Tỉ lệ %

0

0

A. SGK

0

0

1. Các bài tập thầy (cô) yêu cầu học sinh làm thường lấy từ ( sách giáo khoa, sách bài tập sách tham khảo khác, đề cương của các trường v.v…) :

20

100%

13

65%

7

35%

2. Bên cạnh truyền đạt kiến thức và kĩ năng cho học sinh , thầy cô có quan tâm việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh như thế nào ?

0

0 %

0

0

3.Trong các bài tập đó, số lượng bài tập sáng tạo như đã nói là :

0

0

B. Sách bài tập hay đề cương của trường C. Sử dụng SGK, sách bài tập và đề cương A quan tâm rèn luyện thư ờng xuyên. B. thỉnh thoảng có rèn luyện. C. Chưa chú ý, chỉ quan tâm đến kiến thức và các kĩ năng cần thiết của bài học, môn học. A. nhiều, chiếm đa số B. gần bằng số lượng bài tập giáo khoa

C. rất ít

4

20%

16 14

80% 70%

4.Theo thầy cô, bài tập sáng tạo có phù hợp với trình độ học sinh không?

6

30%

14

70%

5.Theo thầy cô, bài tập sáng tạo có làm học sinh hứng thú hơn khi học vật lý không?

6

30%

D. không có bài nào A. có B. không A.có B. không

A. rất quan tâm

0

0%

6.Thầy cô đã biết và tìm hiểu các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ chưa?

2

10%

18

90%

0

0%

20

100%

7.Thầy cô đã có vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ giúp học sinh định hướng suy nghĩ để giải quyết các bài toán chưa?

B. Biết nhưng không quan tâm lắm C.Chưa biết A. có B. không

8

40%

8.Theo thầy cô, để rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh, nên sử dụng hệ

A. chỉ cần bài tập luyện tập

thống bài tập như thế nào ?

12

60%

B. Bài tập sáng tạo đan xen với bài tập luyện tập

12

60%

10. Theo thầy cô có cần thiết đưa bài tập sáng tạo vào giảng dạy và rèn luyện cho học sinh không? Vì sao?

8

40%

A.có B.không

PHỤ LỤC 3

BÀI KIỂM TRA SỐ 1: KIỂM TRA CUỐI CHƯƠNG IV (có thể dùng tuyển chọn HS giỏi vật lý)

A.Phần trắc nghiệm (2đ) 1.Phát biểu nào dưới đây là đúng Cho một đoạn dây dẫn mang dòng điện I đặt song song với đường sức từ của một từ trường đều, chiều dòng điện ngược chiều đường sức từ. Khi đó :

A.lực từ luôn bằng 0 khi tăng cường độ dòng điện B.lực từ tăng khi tăng cường độ dòng điện C. lực từ giảm khi tăng cường độ dòng điện D. lực từ đổi chiều khi đổi chiều dòng điện

2.Khung dây hình vuông cạnh a = 20cm gồm có 10 vòng dây, dòng điện trong mỗi vòng dây có cường độ 2A. Khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,2T. Mặt phẳng khung dây chứa đường cảm ứng từ. Momen lực từ tác dụng lên khung dây có độ lớn là : B.0,016 Nm

C.0,16 Nm

D.1,6 Nm

A.0 Nm

3. Cảm ứng từ bên trong ống dây hình trụ có độ lớn tăng lên khi :

A.chiều dài hình trụ tăng lên C.số vòng dây quấn tăng lên

B.đường kính hìnmh trụ giảm đi D.cường độ dòng điện giảm đi

4. Hình vẽ nào sau đây đúng với sự định hướng của nam châm thử khi đặt nam châm thử ở một điểm gần nam châm thẳng:

S N S N

B A

S N S N

D C

B. Phần bài tập tự luận 1. Một ống dây điện trên hình vẽ 1 bị hút về phía thanh nam châm . Hãy chỉ rõ cực của nam châm. (2đ)

C

D

B

S

N

Hình 1 A

2. Cho một khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD gồm 200 vòng dây, cạnh AB nằm ngang treo vào một lực kế , cạnh AB đặt trong từ trường đều của nam châm chữ U, các đường sức từ giữa hai nhánh nam châm nằm ngang và vuông góc với cạnh AB như hình 2.2 (chỉ có cạnh AB dài 8cm nằm giữa 2 nhánh nam châm). Ban đầu lực kế chỉ 0,3N, cho dòng điện qua dây dẫn, ta thấy lực kế chỉ 0,4N, cường độ

Hình 2.2

dòng điện qua dây dẫn là 0,5A Xác định cảm ứng từ trong lòng nam châm.(2đ) 3. Cho một khung dây đã biết số vòng, một khung dây không biết số vòng nhưng bạn đang muốn làm ra một khung dây giống hệt như thế, vì thế bạn cần tính toán chiều dài dây điện để quấn khung. Với bộ cân lực từ có trong phòng thí nghiệm, bạn hãy xác định chiều dài dây cần thiết. (2đ)

4. Có ăcquy bị mất ký hiệu các cực. Với một cuộn dây đồng và một kim nam châm có thể quay quanh

trục thẳng đứng, một thỏi thép, hãy trình bày cách xác định cực của ăcquy. Thực hiện thí nghiệm đó. (2đ)

ĐÁP ÁN

Phần trắc nghiệm: 1A; 2C; 3C; 4B. Phần tự luận

Đáp án

Điểm

1.Dùng quy tắc nắm tay phải suy ra chiều của đường sức từ trong lòng ống dây, - Xác định cực Nam và Bắc của ống dây. - Xác định cực Nam, Bắc của nam châm (hai cực khác tên gần nhau nên chúng hút nhau)

0,5đ 0,5đ 1đ

 B

và lực đàn hồi của lực kế

. Hai

 1F

 2. Ban đầu lực tác dụng lên khung gồm có trọng lực P lực này cân bằng nhau nên: P = FR1 - Khi cho dòng điện qua khung dây, lực kế chỉ số lớn hơn do có thêm lực từ tác dụng lên cạnh AB kéo khung xuống. Khung cân bằng nên các lực cân bằng nhau, ta có FR2 R= P + F  F = FR2 R – FR1  BIlsinα = FR2 R – FR1 −

F 2

F 1

=



B

Il o P) B = 2,5T (với α = 90P

3. - Đo cảm ứng từ B giữa 2 nhánh nam châm điện có dòng điện đi qua: - Treo một khung dây đã biết số vòng vào đòn cân phía có nam châm điện. Đặt sao cho cạnh dưới của khung nằm ngang và vuông góc với đường sức từ giữa hai nhánh nam châm.

- Cho dòng điện I’qua nam châm, ghi nhận giá trị I’. - Điều chỉnh các quả nặng sao cho cân thăng bằng. Ghi số chỉ của lực kế FR1 - Cho dòng điện I qua khung, ghi nhận giá trị của I. Suy ra dòng điện qua các cạnh dưới khung có cường độ NI. Điều chỉnh dây nối lực kế với ròng rọc bên dưới sao cho cân thăng bằng trở lại. Ghi số chỉ mới của lực kế F R2 R. suy ra lực từ tác dụng lên cạnh dưới của khung là F = FR1 R – FR2

=

- Tính B theo công thức

B

F NIl

- Giữ nguyên dòng điện qua nam châm điện. Thay khung dây trên bằng khung dây

cần đo chiều dài dây. Thực hiện thí nghiệm như trên. Suy ra số vòng dây

0,5 0,5 0,5 0,5 (thiếu đơn vị - 0,25)

S N S N

=

N

F BIl

- Đo chiều dài và rộng của khung, tính chu vi khung C. Suy ra chiều dài dây L =

C.N.

làm

- Sử dụng thức công (0,5) - Cách đúng (1,5) cách Mỗi đều cho trọn 2đ. Nếu có ý tưởng nhưng bày trình không rõ hay sai (1đ)

4. Cách 1: Liên tưởng đến thí nghiệm của Ơxtect, nối 2 đầu dây dẫn vào 2 cực ăcquy cho dòng điện đi qua dây dẫn thẳng, đặt kim nam châm gần đó, quan sát sự định hướng của kim nam châm, suy ra chiều đường sức từ ở vị trí đặt nam châm. Từ đó dùng quy tắc nắm tay phải suy ra chiều dòng điện và các cực của ăcquy. Cách này cần làm thật nhanh vì có hiện tượng đoản mạch dễ làm hỏng ăquy. Nếu có thể nên nối tiếp dây dẫn với một điện trở bào vệ trước khi mắc vào 2 cực ăcquy. Cách 2: Quấn dây dẫn quanh đinh sắt để tạo thành nam châm điện, nối hai đầu dây với hai cực của pin. Đặt nam châm thử nằm trên trục của ống dây, cho dòng điện qua ống, quan sát sự định hướng của kim nam châm. Nếu đầu bắc của nam châm nằm gần ống thì đầu ống dây là cực Nam, suy ra chiều vectơ cảm ứng từ trong

BÀI KIỂM TRA SỐ 2: KIỂM TRA CUỐI CHƯƠNG V (Có thể dùng tuyển chọn ra học sinh giỏi vật lý )

A.Phần trắc nghiệm (2đ) 1. Từ thông qua diện tích S không phụ thuộc yếu tố nào sau đây :

A.Độ lớn cảm ứng từ C.Góc tạo bởi pháp tuyến và vectơ cảm ứng từ

B.Diện tích S đang xét D.Nhiệt độ môi trường

B.II D.Không có trường hợp nào

A.I C.III

2.Trong một vùng không gian rộng có từ trường đều, tinh tiến một khung dây phẳng kín theo những cách sau đây : I.Mặt phẳng khung vuông góc với các đường sức từ II.Mặt phẳng khung song song với các đường sức từ III. Mặt phẳng khung hợp với đường sức từ 1 góc α Trường hợp nào dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung ? 3.Độ lớn suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với :

A. tốc độ biến hiên từ thông qua mạch B. độ lớn từ thông qua mạch C. điện trở của mạch D. diện tích của mạch

4.Muốn giảm hao phí do toả nhiệt của dòng điện Fucô gây ra trên khôi kim loại, người ta thường :

A.chia khối kim loại thành nhiều lá mỏng ghép cách điện với nhau B.tăng độ dẫn điện cho khối kim loại C.đúc khối kim loại không có phần rỗng bên trong D.sơn phủ lên khối kim loại một lớp sơn cách điện

2 P. Ống dây 5.Một ống dây dài 40cm có tất cả 800 vòng dây, diện tích tiết diện ngang của ống bằng 10cmP được nối với một nguồn điện, cường độ dòng điện qua ống dây tăng từ 0 đến 4A. Nguồn điện đã cung cấp cho ống dây một năng lượng là : B.321,6J

A.160,8J

C.0,016J

D.0,032J

6.Khi tăng đồng thời cường độ dòng điện trong cả 2 dây dẫn tẳng song song lên 3 lần thì lực từ tác dụng lên một đơn vị dài của mỗi dây sẽ tăng lên

A.3lần

D.12 lần

C.9 lần

B.6lần 2 Pgồm 200 vòng dây quay đều quanh trục đối xứng trong 7. Khung dây dẫn hình chữ nhật có diện tích 20cmP một từ trường đều B = 0,2T, có cảm ứng từ vuông góc với trục quay. Trong quá trình khung dây quay, từ thông qua khung có giá trị cực đại bằng:

-2 A.8.10P

P Wb

B.4 Wb

-4 C.4.10P

D.800 Wb

trong từ trường đều thì dòng điện cảm ứng trong

P Wb  8.Một thanh km loại MN chuyển động theo hướng vectơ v mạch có chiều như trong hình vẽ. Đường sức từ :

A.Vuông góc và hướng ra phía sau mặt phẳng hình vẽ B. Vuông góc và hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ C.nằm trong mặt phẳng hình vẽ và vuông góc với hai thanh ray D.nằm trong mặt phẳng hình vẽ và song song với hai thanh ray

 v

-2

B.Phần bài tập tự luận 1.Thanh đồng MN có khối lượng m = 20g trượt đều không ma sát với vận tốc 2,5m/s trên 2 thanh song song cách nhau một khoảng 50cm như hình vẽ. Từ trường B nằm ngang và B=2.10P PT. Bỏ qua điện trở 2 của các thanh. Lấy g = 10m/sP

P. (2đ)

a.Tính suất điện động cảm ứng b.Tính lực tác dụng lên thanh MN c.Xác định chiều và độ lớn của dòng điện cảm ứng. d.Tính R

R

B

2. Khi tới một hành tinh lạ các nhà du hành vũ trụ làm thế nào để biết chắc được hành tinh đó có từ trường hay không nếu trong tay họ chỉ có một điện kế nhạy và 1 cuộn dây dẫn. (2đ) 3. Cho một dây dẫn kim loại có điện trở không đáng kể, một thanh kim loại MN lớn, nhẵn một nam châm chữ U lớn (nam châm điện) có từ trường B đã biết, một đồng hồ đo điện đa năng, thước đo và đồng hồ.Bố trí thí nghiệm để có thể đo điện trở R của thanh MN. Đánh giá xem kết quả trên có chính xác không, có bị ảnh hưởng sai lệch do yếu tố nào không? (2đ)

M N

ĐÁP ÁN

A.Phần trắc nghiệm: (4đ) 1D; 2D; 3A; 4A; 5C; 6C; 7A; 8A B.Phần tự luận

Đáp án

Điểm

P V

1. -2 a.e = Bvl = 2,5.10P b.Thanh trượt đều nêu các lực cân bằng nhau: F = P = mg = 0,2N c. F = BIl  I = 20A

=

=

d.

Ω

1, 25

R

m

ce I

2. Áp dụng định luật cảm ứng điện từ Gắn khung vào điện kế, di chuyển khung thật nhanh theo nhiều hướng khác nhau, nếu thấy kim điện kế lệch chứng tỏ có dòng điện cảm ứng nên hành tinh đó có từ trường. 3.

- Bẻ đoạn dây dẫn thành một khung dây chữ nhật có 3 cạnh( trong đó có một cạnh

gần bằng chiều dài của thanh MN), thanh MN gác lên khung thành cạnh thứ tư.

- Đặt khung nằm ngang, nam châm chữ U đặt sao cho cạnh MN nằm giữa 2 nhánh nam châm, đường sức từ giữa 2 nhánh nam châm thẳng đứng vuông góc với mặt khung. - Cắt phần khung cố định một đoạn và dùng dây dẫn mắc nối tiếp Ămpe kế vào khung để đo I. Kéo cho thanh MN trượt đều trên 2 cạnh khung. Đo quãng đường và thời

gian thanh trượt. Suy ra vận tốc của thanh

= . Đo chiều dài thanh MN. Súât điện

v

0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Định luật : 1đ Cách làm : 1đ Sử dụng các thức: công 0,5 Nêu cách làm hợp lý: 1,5đ

s t

ξ=

động cảm ứng suất hiện trong khung là

Bvl

- Điện trở thanh MN là R

ξ = I

PHỤ LỤC 4

CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CỦA TRIZ

1.Nguyên tắc cầu (tròn) hóa * Nội dung: chuyển phần thằng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành hình cầu, sử dụng con lăn, viên bi, vòng xoắn.

* Nhận xét: Một đối tượng dạng tròn (cầu) có những ưu điểm: bậc đối xứng cao, đồng đều, ít va quệt, tính bền vững cao, an toàn cao, linh động, có tính thống nhất giữa hai mặt đối lập: vô hạn và hữu hạn.

* Các ví dụ: - Khi cần di chuyển bàn tủ ghế cho dễ ta thường lắp các bánh xe tròn vào chân. - Dây dẫn thẳng mang dòng điện không tạo ra từ trường đều nhưng nếu quấn lại thành ống dây thì tạo từ trường đều trong ống dây và được dùng làm nam châm điện.

- Trong các hình dạng, hình cầu có diện tích mặt ngoài bé nhất nên đạt trạng thái bền vững nhất về mặt năng lượng như các bọt khí luôn có hình cầu. - Các ống nước nóng không làm thẳng mà thường làm những đoạn cong, mái ton không làm

thẳng mà có dạng gợn sóng để tránh gây tác hại khi giản nở ở nhiệt độ cao. 2. Nguyên tắc phản đối xứng

* Nội dung: Khi cần thiết có thể chuyển đối tượng từ hình dạng đối xứng thành không đối xứng hay ít

đối xứng hơn để tạo ra tính chất mới cho đối tượng giúp cho việc giải bài toán dễ hơn.

* Nhận xét: Từ “hình dạng” ở đây không thuần tuý có nghĩa hình học. Đối xứng hay chuyển bậc đối xứng là chuyển tròn thành ovan, chữ nhật. Vì thế thủ thuật này giúp khắc phục tính ì tâm lý cho rằng các đối tượng phải có hình dạng đối xứng.

* Ví dụ: - Máy phát điện có hệ thồng vành khuyên cho dòng điện xoay chiều, đổi sang hệ thống bán

khuyên thì cho dòng điện một chiều. - Máy biến thế có số vòng dây cuộn sơ cấp khác thứ cấp để tăng hay giảm hiệu điện thế.

3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ

* Nội dung: - Chuyển đối tượng hay môi trường bên ngoài có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. - Các thành phần khác nhau của đối tượng có chức năng khác nhau. - Mỗi thánh phần của đối tượng phải có những điều kiện thích hợp nhất mới công việc. * Nhận xét: Đối tượng đầu tiên thường đồng nhất cao đối với các thành phần. Khuynh hướng phát triển tiếp theo là: các phần tử có phẩm chất chức năng riêng nhằm phục vụ chức năng chính hay mở rộng chức năng đó. - Nguyên tắc phản ánh khuynh hướng phát triển : từ đơn giản sang phức tạp, chuyên dụng hoá, đa dạng hoá cho phù hợp nhất với môi trường và hoàn cảnh cụ thể. - Nguyên tắc này có ý nghĩa trong việc xử lý thông tin : không phải tin tức nào cũng có giá

trị như tin tức nào và dùng chung cho mọi đối tượng.

* Các ví dụ: - Điôt chỉnh lưu chỉ cho dòng điện qua theo một chiều, vì thế có thể dùng để biến đổi dòng

điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. - Dây dẫn trong từ trường chịu tác dụng của lực từ, nhưng nếu dây dẫn song song với đường sức từ thì không có lực tác dụng.

thay vì - Cầu chì bảo vệ điện làm bằng dây chì để dễ nóng chảy làm ngắt mạch điện khi dòng điện điện. đồng dùng bằng như dây dẫn dây

lớn 4. Nguyên tắc vạn năng

* Nội dung: Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của đối

tượng khác.

* Nhận xét: - Đây là trường hợp riêng của nguyên tắc kết hợp. Kết hợp nhiều chức năng trên đối tượng giúp tận dụng nguồn dự trữ trong đối tượng như tiết kiệm vật liệu, thời gian, năng lượng…

- Thường dùng trong nguyên tắc liên tục tác động có ích. - Nguyên tắc phản ánh khuynh hướng phát triển nên đóng vai trò quan trọng trong việc dự

báo, thiết kế, chế tạo. * Ví dụ: - Bút thử điện đồng thời là tuôc-nơ-vit. - Biến thế nguồn vừa tạo ra dòng xay chiều, vừa tạo ra nguồn một chiều. - Đồng hồ đo điện đa năng có thể đo R, đo U, và I.

5. Nguyên tắc chứa trong * Nội dung: - Một đối tượng đặt trong đối tượng khác hay chuyển động xuyên suốt trong đối tượng khác. * Nhận xét: - Chứa trong không chỉ đơn thuần là không gian. Đây là trường hợp riêng của phẩm chất cục bộ tạo ra trong và ngoài có chức năng riêng. - Nguyên tắc giúp tận dụng nguồn dự trữ có sẵn trong đối tượng là đối tượng có thêm tính

chất mới như gọn hơn, an toàn hơn, tiết kịêm năng lượng hơn. - Dùng chung với các nguyên tắc phân nhỏ, tách khỏi, kết hợp, vạn năng, đẳng thế, linh động,

tác động có ích. * Ví dụ: - Thước chỉ bảng, angten đất có thể thu ngắn hay kéo dài ra. - Hộp đựng đồ thí nghiệm điện được sử dụng mặt trong để làm bảng điện để lắp các mach

điện. 6. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ

* Nội dung: - Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng súât không cho phép, không mong muốn

khi làm việc, hoặc để sử dụng khi cần ứng súât ngược lại.

* Nhận xét: - “Ứng suất không đơn thuần là sự nén, hay kéo mà là bất kì tác động,ảnh hưởng nào. - Thông thường có tác động sẽ có phản tác động, cần chú ý sao cho phản tác động mang lại

lợi ích nhất. - Nguyên tắc này kết hợp với các nguyên tắc: 10-thực hiện sơ bộ, 11-dự phòng giúp đối tượng có những tính chất mới, đòi hỏi sự nhìn trước, dự báo, tưởng tượng, chuẩn bị giải pháp.

* Ví dụ: - Trong thí nghịêm về định luật III Niutơn, đầu tiên người ta cột 2 xe lại với nhau bằng dây và kẹp vào giữa một lò xo bị nén để khi đốt dây, lò xo bung ra làm 2 xe chuyển động về 2 hướng ngược nhau.

- Muốn dùng ăcquy phải nạp điện trước. - Bơm nước lên bồn cao để dùng dòng nước chảy xuống. - Để li hay vật thuỷ tinh không nứt khi đổ nước sôi vào ta cần tráng sơ li với nước nóng trước

sau đó mới đổ nhiều nước vào. 7.Nguyên tắc thực hiện sơ bộ

* Nội dung: - Thực hiện trước sự thay đổi cần có hoàn toàn hay từng phần với đối tượng. - Sắp xếp đối tượng cho trước sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất không

mất thời gain dịch chuyển. * Nhận xét :

- Có những việc dù thế nào cũng phải thực hiện nên đòi hỏi tính đến khả năng thực hiện trước một phần hoặc toàn bộ sẽ có lợi nhiều so với thực hiện ở hiện tại.

- Tinh thần chung : trước khi làm việc gì phải có sự chuẩn bị chu đáo và hoàn thiện. - Dùng chung với nguyên tắc 9-gây ứng súât sơ bộ và 11- dự phòng. * Ví dụ :

- Các chi tiết được lắp ghép sẵn để làm nhà tiền chế, lắp ghép. Bêtông đúc sẵn - Khi làm bài tập HS tóm tắt bài trước và đổi các đơn vị cần thiết - Hộp keo mua về có đặt sẵn kim nhọn để dùng chọc vào miệng chai khi dùng.

8.Nguyên tắc dự phòng * Nội dung: Bù đằp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo

động, ứng cứu an toàn. * Nhận xét: - Bất kể công việc gì đều có thể có những rủi ro do điều kiện môi trường thời gian thay đổi…nên cần phải tiên liệu trước để dự phòng.

- Mọi cái đều có phạm vi áp dụng của nó, nếu ra ngoài phạm vi này lợi có thể biến thành hại. - Khuynh hướng phát triển là làm tăng độ tin cậy của đối tượng, cẩn thận cảnh giác và chuẩn bị biện pháp đối phó từ trước.

* Các ví dụ: - Lắp đặt các loại cầu chì, van, chốt an toàn trong mạch điện, bình ga, nồi áp suất,bình chữa

cháy … - Ở các giao lộ có đèn tín hiệu, chuông báo nguy hiểm ở đường ray xe lửa, biển báo nguy hiểm gần trường học, công trường…

- Khi tiến hành các thí nghiệm vật lý phải chú ý tính an toàn : kiểm tra sơ đồ mạch điện trước khi bắt nguồn, có dụng cụ như hộp cát mềm để đỡ các vật rơi tự do…

- Khi giải các bài tập cần chú ý phạm vi áp dụng của định luật : chỉ có thể áp dụng định luật bảo toàn cơ năng giải bài toán vật rơi hay ném trường hợp không có lực cản, lực ma sát, đồ thị U-I trong định luật Ôm U= IR chỉ là đường thẳng khi R không đổi nhưng khi có dòng điện qua thì R tăng nên đồ thị không thẳng mà hơi cong… 9. Nguyên tắc đẳng thế

* Nội dung: thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng * Nhận xét: - Nghĩa đen: trong điều kiện làm việc dưới tác dụng của trọng lực, cần làm cho mọi cái xảy ra cùng độ cao, tránh nâng lên hạ xuống nhiều, mất năng lượng.

- Tuy nhiên có thể hiểu rộng hơn là khi làm việc với đối tượng cần chọn lựa những cách hoạt động có thể giữ nguyên, ít thay đổi một số đại lượng nào đó. Có những cái chung ít bị biến đổi theo thời gian và có phạm vi áp dụng lớn như các định luật bảo toàn.

* Các ví dụ: - Muốn đưa vật nặng lên cao để nhẹ nhàng người ta dùng mặt phẳng nghiêng hay băng chuyền.

- Để tìm hiểu mối liên hệ giữa các thông số trạng thái của một khối khí người ta giữ nguyên một thông số và thay đổi các thông số còn lại với các đẳng quá trình : đẳng tích, đẳng áp, đẳng nhiệt … - Công tắc điện ở xe máy đặt ở ghi đông để ngang tam tay người sử dụng, ổ cắm điện hay

biển hiệu đặt ngang tầm nhìn. 10. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác

* Nội dung: - Chuyển đối tượng có kết cấu một tầng sang nhiều tầng - Đặt đối tượng nằm nghiêng - Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước, các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc mặt sau của dịên tích cho trước.

- Những khó khăn do đối tượng chuyển động hay sắp xếp theo một chiều được khắc phục khi cho đối tượng dịch chuyển trong mặt phẳng hay không gian.

* Nhận xét: - Từ chiều cần hiểu rộng, không chỉ là chiều không gian thường thấy trong lĩnh vực xây dựng, giao thông, không gian toán học, vật lý tinh thể…

- Nguyên tắc nhắc nhở ta tận dụng những nguồn dự trữ về chiều có trong đối tượng và môi trường, rèn luyện cách nhìn nhận vấn đề từ những góc độ, khía cạnh khác nhau, đôi khi làm đối tượng có thêm tính chất mới.

* Các ví dụ: - Xe buýt, giường, tủ nhiều tầng tận dụng được không gian bên trên, cầu vượt, đường hầm. - Bảng viết có thể dùng hai mặt, áo, nón dùng được cả hai mặt. - Bộ thí nghiệm về rơi tự do, có máng dài có thể đặt thẳng đứng khi làm thí nghiệm rơi tự do, đặt nghiêng để làm mặt phẳng nghiêng khi cần đo ma sát trượt

- Khi xem xét chuyển động ném ngang, ném xiên ta có thể chọn hệ trục toạ độ để xem xét chuyển động của đối tượng theo trục Ox nằm ngang và Oy thẳng đứng rồi sau đó tổng hợp 2 chuyển động đó. 11. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học

* Nội dung: - Làm đối tượng dao động hay tăng tần số dao động - Sử dụng tần số công hưởng - Thay vì dùng các bộ rung cơ học có thể dùng các bộ rung áp điện - Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ * Nhận xét: - Thủ thuật liên quan đến kiến thức về dao động cơ học, sóng âm. - Thủ thuật nhắc ta chú ý tới những trường hợp đặc biệt như cộng hưởng, siêu âm. * Các ví dụ: - Đồng hồ cơ học, xích đu, bộ cần quét nước trên xe hơi, xe tải. - Phuộc nhún trên các xe giúp xe đỡ sốc manh khi đi qua chỗ dằn. - Muốn đo được gia tốc rơi tự do nơi đang ở ta có thể dùng con lắc đơn cho dao động điều hoà với biên độ nhỏ để đếm số lần dao động và đo thời gian, từ đó suy ra chu kì và tinh được gia tốc g. - Các nam châm điện có dòng xoay chiều đi qua giúp tạo ra các dao động cơ học sử dụng vào chuông điện.

- Hiện tượng sóng dừng trên dây giúp đo bước sóng. - Các hiện tượng cộng hưởng có thể gây ra các dao động mạnh, cần chú ý để tránh gây tác

hại như việc không hành quân qua cầu, không la lớn khi leo núi ở nơi có nhiều tuyết. 12. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ

* Nội dung : - Chuyển đối tuợng có tác động liên tục thành tác động theo chu kì, hay làm thay đổi chu kì - Sử dụng khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động * Nhận xét : -Từ tác động không nhất thiết là lực mà là bất cứ ảnh hưởng nào - Việc chuyển sang chế độ xung (ngắt quãng) đem lại tính chất mới mà chế độ liên tục không có, làm tăng tính tương hợp của hệ thống, tiết kiệm năng lượng, tăng sự đa dạng

* Các ví dụ : - Ngọn hải đang, đèn quảng cáo,đèn tin hiệu..đều có dạng nhấp nháy - Tủ lạnh, máy lạnh không chạy liên tục mà chỉ làm lạnh tới nhiệt độ nào đó rồi tự động ngắt tiết kiệm năng lượng và tự hoạt động lại khi nhiệt độ tăng

- Đèn chiếu sáng trong máy ảnh, máy quay phim không liên tục mà sử dụng đèn flash chỉ chiếu sáng đồng thời khi mở ống kính - Khi đưa võng không đưa liên tục mà chỉ cần tác động đúng chu kì dao động của võng

13. Nguyên tắc liên tục tác động có ích

* Nội dung: -Thực hiện công việc một cách liên tục ( tất cả các phần của đối tượng cần làm vịêc ở chế độ đủ tải)

-Khắc phục vận hành không tải và trung gian -Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay * Nhận xét: - Nguyên tắc phản ánh khuynh hướng phát triển, có tác dụng trong việc đánh giá, phê bình lựa chọn bài toán, dự báo về sự phát triển. Cần luôn cải tiến để tăng hiệu quả, tiết kiệm thời gian, tăng tính tương hợp * Các ví dụ : - Ăcquy phát điện lúc xe, tàu không hoạt động để thắp sáng hay khởi động xe và tích điện bù lại khi động cơ làm việc

- Đinamô xe đạp sử dụng năng lượng khi bánh xe quay để phát sáng đèn - Vỏ bọc hay đồ đựng dao kéo đồng thời cũng là đồ mài dao kéo khi ta đặt dao, kéo vào và

lấy ra. 14. Nguyên tắc vượt nhanh

* Nội dung: - Vượt qua các gai đoạn có hại hay nguy hiểm với vận tốc lớn - Vượt nhanh để có hiệu ứng cần thiết * Nhận xét: - Nếu tác động có hại thì phải vượt nhanh, tức là giảm thời gian có hại đến mức tối thiểu - Vượt nhanh đem lại tính chất hiệu ứng mới cho đối tượng . Ví dụ việc hạ nhiệt độ thật

nhanh áp dụng trong quá trình tôi hoặc chế tạo chất vô định hình

- Tinh thần chung là cần chú ý đến khả năng tăng năng súât công việc * Các ví dụ: - Máy khoan răng có tần số vòng quay lớn - Nhờ sự lưu ảnh của mắt mà trong điện ảnh các hình ảnh nếu xuất hiện liên tục trong thời gian ngắn giúp tạo ra các đoạn phim như các vật đang chuyển động thật

- Khi thực hiện thí nghiệm biểu diễn tác dụng của lực trong thời gian ngắn không làm thay đổi động lượng của vật theo công thức của định luật II Niutơn, ta đặt một tờ giấy dưới đáy li và giật mạnh tờ giấy thật nhanh, li vẫn đứng yên không bị ngã hay chuyển động

- Khi chích thì người ta đâm và rút kim thật nhanh - Khi làm thí nghiệm 2 dòng điện song song hút nhau hay đẩy nhau, ta đóng mạch trong thời gian ngắn thật nhanh vì có hiện tượng đoản mạch có thể làm hại nguồn và nóng dây dẫn vào và lấy ra. 15. Sử dụng các vật liệu hợp thành

* Nội dung: Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng vật liệu hợp thành (vật liệu mới) * Nhận xét: - Tinh thần chung là chú ý đến tính hệ thống và tính mới. * Các ví dụ: - Nhựa có cốt là sợi cacbon được dùng làm vỏ động cơ phản lực - Đinh nhựa có ưu điểm : không bị từ hoá, không bị gỉ, ăn nhanh vào gỗ…

16. Nguyên tắc biến hại thành lợi

* Nội dung: - Sử dụng các tác nhân có hại (như tác động của môi trường để thu được hiệu ứng có lợi - Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp với tác nhân có hại khác - Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa * Nhận xét:

- Chữ tăng cường ở đây hiểu là thay đổi cái có hại để nó biến thành có lợi chứ không đơn thuần chỉ là tăng cái có hại

- Lợi và hại chỉ mang tính chủ quan và tương đối. Tinh thần của nguyên tắc là lạc quan khi gặp những cái có hại. Phải đặt ra câu hỏi : Hại đối với cái gì? Trong thời gian bao lâu? Khi nào? Ở đâu? Trong điều kiện nào thì hại biến thanh lợi

* Các ví dụ : - Biến sức tàn phá của lũ thành điện năng bằng cách xây dựng các hồ chứa nước và nhà máy thuỷ điện - Dòng điện Fucô có hại trong một số trường hợp nhưng có lợi khi ta dùng để nấu chảy kim

loại, làm các điã quay trong công tơ điện mau ngừng khi không còn dòng điện đi qua - Lực ma sát có hại trong việc làm nóng các vật hay cản trở chuyển động nhưng nhiều

trường hợp cần ma sát được tăng cường như đế giày dép, bánh xe có rãnh và gai, mài dao 17. Nguyên tắc quan hệ phản hồi

* Nội dung: - Thiết lập quan hệ phản hồi - Nếu đã có quan hệ phản hồi , hãy thay đổi nó * Nhận xét: - Ở đâu có sự điều khiển thì ở đó cần chú ý quan hệ phản hồi và hoàn thiện nó - Khi thành lập quan hệ phản hồi cần chú ý tận dụng nguồn dự trữ có sẵn trong hệ để đưa ra cấu trúc tối ưu

- Nguyên tắc này phản ánh khuynh hướng phát triển : làm tăng tính điều khiển của đối tượng (tự động hoá) nên rất có ích cho việc suy nghĩ định hướng như lựa chọn bài toán, cách tiếp cận dự báo, giúp người giải rút kinh nghiệm dựa trên tác động ngược lại, tự điều chỉnh để ngày càng tiến bộ, tránh mắc lại sai lầm của mình và người khác

* Các ví dụ: - Phao xăng trong bình xăng xe máy có tác dụng chỉ ra mức xăng cho người đi xe biết không cần nhìn vào bình

- Đèn đường tự động bật khi trời tối và tắt khi trời sáng - Ấm đun nước reo lên khi nước sôi, nồi cơm điện tự ngắt chế độ nấu khi cơm vừa chín tới chuyển sang chế độ làm ấm

- Khi đặt một kim nam châm gần dây dẫn mang dòng điện thì kim nam châm bị lệch đi cho phép ta suy luận dòng điện cũng tác dụng lên nam châm, dòng điện cũng có từ tính. Từ đó tiến hành thí nghiệm với 2 dòng điện song song đặt gần nhau xem chúng có tác dụng lên nhau không (vì cả 2 đều có từ tính)

- Role tự động trong cầu dao điều khiển máy bơm nước giúp máy tự động bơm lên khi bồn

gần hết nước và tự ngắt khi bồn đầy nước. 18. Nguyên tắc tự phục vụ

* Nội dung: - Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sữa chữa - Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư * Nhận xét: - Cần chú ý tận dụng và sự dụng các nguồn dự trữ có sẵng trong hệ như trong trường, nhiệt độ môi trường, độ ẩm, không khí, phế liệu, chất thải, năng lượng dư…. Tiến tới việc xây dựng chu trình khép kín.

- Nguyên tắc phản ánh khuynh hướng phát triển : đối tượng dần tự động thực hiện công việc. Nguyên tắc này có ý nghĩa trong giáo dục và đào tạo con người biết tự học, tự rèn luyện

* Các ví dụ: - Mạch chống trộm: khi cửa mở ra mạch kín nên đèn tự sáng và chuông reo lên. - Vòi tưới rau, hoa vừa phun nước vừa tự quay vòng tưới trên diện tích rộng không cần người. - Máy nước nóng dùng năng lượng mặt trời, pin mặt trời.

- Sử dung các loại lon, chai nhựa cũ để làm đồ chơi, lồng đèn, tên lửa nước… 19. Nguyên tắc sao chép (copy)

* Nội dung: - Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, dễ vỡ, không tiên lợi thì ta sử dụng bản sao.

- Thay thế đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỉ lệ cần thiết. - Nếu không sử dụng bản sao quang học được ở vùng ánh sáng nhìn thấy thì chuyển sang sử dụng bản sao hồng ngoại, tử ngoại.

* Nhận xét: - Bản sao là phản ánh đúng các tính chất chính của đối tượng cần thiết cho việc giải bài toán. - Nếu thường xuyên dùng bản sao cần chú ý đề phòng tính ý tâm lý : coi mô hình chính là đối tượng thật dẫn đến kết luận chủ quan.

* Các ví dụ: - Thay các thí nghiệm thật nhưng không có điều kiện làm và kết quả quá sai lệch, ta có thể dùng các thí nghiệm mô phỏng trên máy tính. - Khi nghiên cứu các hiện tượng vật lý ta thường xây dựng các mô hình để nghiên cứu : như

mô hình mạng tinh thể, mô hình đường sức điện, đường sức từ.

- Giải một số bài toán vật lý bằng đồ thị. - Mô hình đầu lam mẫu giúp sinh viên nha khoa thực tập các thao tác dùng máy khoan răng, nhổ răng, tiêm thuốc và các thao tác khác.

- Mạch điện được vẽ, thiết kế và tính toán trên bản vẽ trước khi thi công trong thực tế.

20. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”

* Nội dung: Thay thế đối tuợng đắt tiến bằng đối tượng rẻ tiền có chất lượng kém hơn ( ví dụ về tuổi thọ).

* Nhận xét: - Sản phẩm rẻ hơn có những ứu điểm của nó : dùng một lần rồi bỏ khỏi mất thời gian bảo trì,

sữa chữa, đáp ứng nhu cầu đông đảo, sử dụng vật liệu nhân tạo tránh tàn phá môi trường. - Rẻ thay “đắt” tạo ra tính cháât mới : sản xuất nhan, nhiều, thay đổi mẫu mã nhanh chóng, tránh lây bệnh, vệ sinh…

- Khi tiếp cận giải quyết vấn đề không nên quá cứng nhắc, cầu toàn. Chú ý tới khả năng nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm, khai thác nguồn dự trữ có sẵn không mất tiền.

* Các ví dụ: - Ống tiêm dùng một lần, các loại chén, dĩa, khăn dùng một lần. - Khuynh hướng dùng nhựa thay cho kim loại. - Dùng cừ tràm thay cho đóng cọc bằng bêtông cốt thép.

21. Sử dụng kết cấu khí và lỏng

* Nội dung : -Thay cho các pầhn đối tượng ở thể rắn sử dụng các kết cấu khí và lỏng : nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thuỷ tĩnh, thuỷ phản lực

* Nhận xét: - Kết cấu khí và lỏng có thể có những ưu điểm hơn so với chất rắn như linh động, dễ điều khiển, môi trường xung quanh có nhiều - Thủ thuật phản ánh khuynh hướng phát triển : kết cấu rắn bị thay thế bởi kết cấu khí và

lỏng. Cần khắc phục tính ì, xem đối tượng kỉ thuật làm từ vật liệu rắn

* Các ví dụ : - Để loại bỏ ma sát người ta dùng đệm không khí với hệ thống thổi khí từ bên dưới lên bề mặt tiếp xúc.

-Các loại nệm hơi, gối hơi, phao, nệm nước -Trong máy chụp hình kỉ thuật số ta thay thấu kính thuỷ tinh bằng thấu kính chất lỏng

22. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng

* Nội dung: -Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng thay cho kết cấu khối -Cách li đối tượng với môi trường bên ngoài bằng vỏ dẻo, màng mỏng * Nhận xét: -Vỏ dẻo mang mỏng có ưu điểm : nhẹ, linh động, it tốn không gian, bảo vệ tốt, tiết kiệm nguyên vật liệu

-Màng mòng có thể được chế tạo từ nhựa cao su hay các vật liệu khác. Nó đem lại tính chất mới

* Các ví dụ: - Các loại bìa sách, lịch, phủ lớp nhưa mỏng bảo vệ, cửa, tường phủ sơn chống gỉ sét và chống thấm

- Dây dẫn kim loại phủ lớp vecni hay có vỏ bọc nhựa bảo vệ an toàn - Kính có phủ lớp nhôm, bạc để làm gương

23. Sử dụng vật liệu nhiều lỗ

* Nội dung: - Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết nhiều lỗ - Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ thì sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó * Nhận xét: - Vật liệu nhiều lỗ có nhiều ưu điểm : nhẹ, cách âm tốt, tiết kiệm. Nó có thể là chất rắn, dẻo, lỏng

- Các lỗ trống thường có không khí nên cần sử dụng nguồn dự trữ dễ kiếm từ môi trường. * Các ví dụ: - Các vách ngăn để cách âm, cách nhiệt - Lưới kim loại có thể dùng làm màn chắn tĩnh điện - Vòng nhôm dùng trong thí nghiệm lực căng mặt ngoài có nhiều lỗ nhỏ làm vòng nhẹ, ít tốn

vật liệu hơn và thí nghiệm chính xác, loại bỏ sự chênh lệch áp súât khi nhúng vòng vào nước 24. Nguyên tắc thay đổi màu sắc

* Nội dung: - Thay đổi màu sắc hay độ trong suốt của đối tượng và môi trường bên ngoài - Sử dụng chất phụ gia màu, huỳnh quang để quan sát đối tượng - Sử dụng các hình vẽ, kí hiệu màu sắc thích hợp * Nhận xét: - Từ trong suốt có thể hiểu theo nghĩa rộng là nhìn được vật bên trong, ví dụ như camera giúp quan sát trong thang máy làm thang máy trong suốt.

- Cần quy ước sử dụng màu tương ứng với cái gì để dễ bao quát và xử lý thông tin nhanh - Các kí hiệu hình vẽ thích hợp giúp suy nghĩ thoáng, thấy được mối liên hệ của các bộ phận. Nên dùng sơ đồ khối nếu có thể

*Các ví dụ: - Nam châm có 2 cực tương ứng màu xanh là cực Nam,đỏ là cực Bắc. Dây điện hay dùng màu đỏ cho cực dương, xanh cho cực âm

- Bảng hiệu, bảng chỉ đường sơn huỳnh quang để dễ nhìn trong đêm tối - Để quan sát đường truyền tia catôt, ta đặt chắn giữa đường đi của nó một vật có hình dạng nào đó, sau đó đặt một âm màn hứng có phủ bột huỳnh quang để khi tia catôt đập vào thì phát ánh sáng xanh.

25. Nguyên tắc đồng nhất * Nội dung: - Những đối tượng tương tác với đối tượng cho trước phải làm từ cùng vật liệu ( hay vật liệu gần về các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tượng cho trước

* Nhận xét: - Cần hiểu “đồng nhất” theo nghĩa rộng là làm tăng tính tương hợp không riêng gì vật liệu

- Có tính định hướng cao trong việc đặt bài toán, dự báo bước páht triển tiếp theo của đối tượng.

- Cần khai thác nguồn dự trữ có sẵn trong đối tượng * Các ví dụ: - Màn đúc để xử lý kim loại nóng chảy bằng sóng siêu âm, phần nguồn phát sóng trực tiếp tiếp xúc với kim loại nóng chảy làm từ cùng loại vật liệu với kim loại đó

- Các vật liệu ghép lại với nhau cần chú ý đến hệ số nở vì nhiệt tương đồng thì sẽ bề chặt. Ví dụ như bêtông cốt thép.

- Các loại keo từ cao su thì để dán cao su, nhựa để hàn nhựa 26. Nguyên tắc phân huỷ hay tái sinh các phần * Nội dung: - Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ trở nên không cần thiết tự huỷ hay biến dạng - Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc * Nhận xét: - Cần nhìn trước, nghĩ trước bao quát quá trính để nhận định đối tượng khi không còn vai trò để không mất chi phí duy trì và chiếm không gian, cần chú ý khai thác nguồn dự trữ bên trong

- Có tính định hướng cao, có ích cho việc đặt bài toán, dự đoán khuynh hướng phát triển * Các ví dụ: - Tên lửa nhiều tầng, dùng xong tầng nào thì vất tầng đó - Bia dùng bắc súng hay bắn cung thường phải thay sau mỗi loạt bắn. Để khác phục người ta dùng bia là nam châm điện được lắp đầy các hạt nhỏ có tính sắt từ. Khi đạn bắn trúng chỗ nào thì hạt sắt chỗ đó xù lên. Người ta ngắt và bật dòng điện lại thì lại có tấm bia mới. Các vòng bia do các đèn slide màu chiếu vào.

- Đồng hồ quả lắc, sau mỗi chu kì do ma sát mà năng lượng mất đi, vì thế phải bù đắp lượng

năng lượng mất mát đó sau mỗi chu kì để tao ra dao động duy trì 27. Nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng

* Nội dung: - Thay đổi trạng thái đối tượng - Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc - Thay đổi độ dẻo - Thay đổi nhiệt độ, thể tích * Nhận xét: - Từ trạng thái không có nghĩa chỉ là rắn, lỏng, khí, plasma. - Cần khắc phục tính ì tâm lý xem đối tượng chỉ có một trạng thái nào đó hay gặp, cần khai

thác các trạng thái khác nhau của đối tượng.

Các ví dụ: - Sắt cứng nhưng muốn dễ rèn người ta nung đỏ chúng - Muốn cắt miếng cao su dễ dàng người ta nung nóng dao - Muốn nối các ống có đường kính như nhau, người ta hơ nóng một đầu ống cho giản nở rồi

nhanh chóng đút vào ống kia. 28. Sử dụng chuyển pha * Nội dung: - Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như thay đổi thể tích, toả hay

hấp thu nhiệt lượng * Nhận xét: - Nguyên tắc này khác nguyên tắc thay đổi thông số hoá lý ở chỗ không sử dụng pha này hay pha kia mà là sử dụng những hiệu ứng diễn ra trong các quá trình đó. - Cần khắc phục tính ì tâm lý xem đối tựong luông ở trạng thái cân bằng mà không để ý

những nảy sinh trong quá trình biến đổi trạng thái để khai thác hay hạn chế. * Các ví dụ:

o PC xảy ra - Thiếc có thể tồn tại ở hai dạng :thiếc trắng và thiếc xám. Sự chuyển pha ở 18 P

- Từ pha lỏng chuyển sang pha khí thể tích tăng nhiều có thể dùng thực hiện công cơ học dùng trong máy hơi nước, động cơ đốt trong, độngc ơ phản lực.

đồng thời với việc tăng thể tích đột ngột được sử dụng trong các sáng chế kỹ thuật 29. Sử dụng sự nở nhiệt * Nội dung: - Sử dụng sự nở (hay co) của các vật liệu - Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng vài vật liệu có hệ số nở nhiệt khác nhau * Nhận xét: - Cần chú ý khai thác nguồn tạo nhiệt có sẵn như ánh nắng mặt trời, nhiệt độ môi trường. - Sự co ( hay nở ) nhiệt tạo nên sự thống nhất mới giữa các mặt đối lập như ngắn và dài, thẳng và cong, nóng và lạnh - Việc kết hợp các vật liệu có hệ số nở nhiệt khác nhau làm tăng hiệu quả và có được tính

chất mới.

* Các ví dụ: - Để tạo chân không trong ống giác hơi người ta hơ nóng để không khí bên trong nở ra, thoát bớt ra ngoài, rồi áp sát vào người. Khi nguội không khí trong ống co lại, áp súât giảm, tạo nên lực hút.

- Quả bóng bàn móp muốn làm tròn lại có thể cho vào nước sôi. - Băng kép gồm 2 miếng kim loại hệ số nở nhiệt khác nhau ghép lại với nhau. Khi nóng lên do mức độ nở không giống nhau nên nó bị bẻ cong lên đựơc dùng làm rơle nhiệt trong bàn ủi, còi báo hiệu nước sôi. 30. Sử dụng chất oxy hoá mạnh

* Nội dung : -Thay không khí thường bằng không khí giàu oxy hay bằng chính oxy. -Dùng bức xạ ion hoá tác động lên không khí hay oxy -Thay oxy giàu ozôn bằng ozôn * Nhận xét : -Oxy rát cần cho sự cháy nổ, thực hiện các phản ứng cần thiết cho sự sống : làm quá trình xảy ra nhanh hơn, tạo lớp oxit bảo vệ, chống vi trùng kị khí, cải tạo môi trường ô nhiễm

-Oxy có trong không khí, nước. Do vậy cần chú ý sử dụng nguồn dự trữ có sẵn, tăng nhịp độ sử dụng oxy : không khí-không khí giàu oxy-oxy-oxy bị ion hoá-ozôn

* Các ví dụ : -Oxy được dùng dưới dạng bình khí nén trong mỏ đốt hàn, y tế

31. Thay đổi độ trơ * Nội dung : -Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hòa. -Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất phụ gia trung hoà. -Thực hiện quá trình trong chân không. * Nhận xét: -Môi trường chân không có nhiều ưu điểm : rất sạch, cách nhiệt, cách điện tốt -Có thể sử dụng chất phụ gia không làm ảnh hưởng xấu mà có thể bổ sung cho đối tượng những tính chất mới. -Nguyên tắc này ngược với nguyên tắc sử dụng các chất oxy hoá mạnh khi cần tránh các quá

trinh oxy hoá không mong muốn.

* Các ví dụ: -Các bóng đèn hút chân không hay bơm các khí trơ. - Các bình có 2 thành đựơc hút chân không ở giữa để giữ nhiệt như bình thuỷ hay giữ lạnh.

CÁC BÀI KIỂM TRA VÀ BÁO CÁO CỦA HỌC SINH

MỘT SỐ HÌNHẢNH THỰC NGHIỆM

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1] Nguyễn An, Bùi Kim Phượng, Nguyễn Thị Bích Hạnh, Ngô Đình Qua (1996), Lý luận dạy học,

Ban Ấn Bản Phát Hành Nội Bộ trường ĐHSP TpHCM.

[2] Nguyễn Thượng Chung, Thí nghiệm thực hnàh vật lý chọn lọc tập 1, NXBGD 1984

[3] Ban tổ chức kì thi (2009), Tuyển tập đề thi Olympic 30 tháng 4, lần thứ XIV, Nxb ĐHSP.

[4] Phan Dũng (1994), Phương pháp luận sáng tạo khoa học – kỹ thuật giải quyết vấn đề và ra

quyết định, giáo trình tóm tắt, Trung tâm sáng tạo khoa học – kỹ thuật (TSK) trường ĐHKHTN –

ĐH Quốc gia TpHCM.

[5] Phan Dũng (2004), Phương pháp luận sáng tạo và đổi mới , Trung tâm sáng tạo khoa học – kỹ

thuật (TSK) trường ĐHKHTN – ĐH Quốc gia TpHCM.

[6] Phan Dũng (2005), Thế giới bên trong con người sáng tạo, Trung tâm sáng tạo khoa học – kỹ

thuật (TSK) trường ĐHKHTN – ĐH Quốc gia TpHCM

[7] Phan Dũng (2006),Tư duy logic,biện chứng và hệ thống , Trung tâm sáng tạo khoa học – kỹ

thuật (TSK) trường ĐHKHTN – ĐH Quốc gia TpHCM

[8] Phan Dũng (2007), Các thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo cơ bản phần 1 , Trung tâm sáng tạo

khoa học – kỹ thuật (TSK) trường ĐHKHTN – ĐH Quốc gia TpHCM

[9] Phan Dũng (2008), Các thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo cơ bản phần 2 , Trung tâm sáng tạo

khoa học – kỹ thuật (TSK) trường ĐHKHTN – ĐH Quốc gia TpHCM

[10] Phan Dũng (2009), Các phương pháp sáng tạo , Trung tâm sáng tạo khoa học – kỹ thuật (TSK)

trường ĐHKHTN – ĐH Quốc gia TpHCM

[11] Phan Dũng (1992), Làm thế nào để sáng tạo , Ủy ban khoa học và kỉ thuật TpHCM

[12] Đảng Cộng Sản Việt Nam (1996), văn kiện nghị quyết 2 BCHTW Đảng khoá VIII, Nxb Chính

trị Quốc gia Hà Nội.

[13] Nguyễn Thanh Hải (2002), Bài tập định tính và câu hỏi thực tế vật lý 11, Nxb Giáo dục.

[14] Nguyễn Mạnh Hùng (2001), Phương pháp dạy học Vật lí ở trường phổ thông, Khoa Vật lí

trường ĐHSP TpHCM.

[15] David Halliday, Robert Resnick , Jearl Walwer (1999): Cơ sở Vật lí tập 5, Nxb Giáo dục

[16] Vũ Thanh Khiết, Vũ Đình Túy (2008), Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi trung học phổ

thông môn vật lý, tập 3, NxbGD.

[17] Vũ Thanh Khiết, Vũ Đình Túy (2008), Các đề thi học sinh giỏi Vật lí, NxbGD.

[18] Lê Nguyên Long, An Văn Chiêu, Nguyễn Khắc Mão (2003), Giải toán Vật lí THPT một số

phương pháp, NxbGD.

[19] Lê Nguyên Long (1999), Hãy trở thành người thông minh sáng tạo, NxbGD.

[20] Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước, Bài tập sáng tạo về vật lý ở trường THPT, Tạp chí Giáo

dục số 163 kỳ 2, tháng 5/2007, trang 34-36.

[21] Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước, Nguyễn Thị Xuân Bằng, Nghiên cứu vận dụng một số

nguyên tắc sáng tạo của TRIZ xây dựng bài tập sáng tạo dùng trong dạy học môn vật lý ở trường

phổ thông, Tạp chí giáo dục

[22] Sở Giáo dục và đào tạo TPHCM, Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong(2006), Tuyển tập 10

năm đề thi Olympic 30 tháng 4 vật lý 11, Nxb GD.

[23] Hà Sơn, Khánh Linh, 200 thực nghiệm được ứng dụng trên toàn thế giới, NXB Hà Nội

[24] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Thâm, Phạm Xuân Quế - Phương pháp dạy học Vật lý ở

trường phổ thông-NXBGD 2003

[25] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học Vật

lí ở trường phổ thông, Nxb Đại học sư phạm.

[26] Nguyễn Phúc Thuận, Một số vấn đề về từ trường, NXBGD

[27] Nguyễn Đình Thước – Đại học Vinh, Tạp chí Giáo dục số 232, kỳ 2, tháng 2/2010, trang 41-

43.

[28] Nguyễn Cảnh Toàn, Nguyễn văn Lê, Châu An, Khơi dậy tiềm năng sáng tạo, NXBGD 2005.

[29] Lê Công Triêm, Một số hình thức thể hiện bài tập định tính trong DHVL, tạp ch GD 237 (kỳ

1/5/2010)

[30] Thái Duy Tuyên, vấn đề tái hiện và sáng tạo trong dạy học, Tạp chí thông tin KHGD số 83

năm 2001.

[31] V.Langué, Những bài tập hay về thí nghiệm Vật lí, NxbGD.

Tiếng Anh

[1] Serway Beichner, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics.

[2] Hewitt suchocki hewitt, conceptual Physical Science

[3] Glencoe, Science interactions course 3, Mc Graw-Hill (NewYork)

Các địa chỉ website:

2TUhttp://www.sangtaotre.org/forum/showthread.php?tid=182U2T

http://www.intechco.com/web/shownews.php?newsid=12

2TUhttp://www.google.com.vn/imgres?imgurl=http://www.saga.vnU2T

2TUhttp://www.google.com.vn/imgres?imgurlU2T

http://www.youtube.com/watch?v=qQmOZghbjbU

http://thuvienvatly.com/home/component/option,com_remository/Itemid,215/func,fileinfo/id,2398/