Chế tạo một số thiết bị thí nghiệm dùng cho dạy học phần điện tích, điện trường Vật lý 11

Quá trình dạy học là quá trình hoạt động được tổ chức ở mức độ cao, trong đó thiết bị dạy học là yếu tố không thể thiếu. Nhưng thực trạng hiện nay cho thấy thiết bị dạy học ở hầu hết các trường THPT còn thiếu, nhất là đối với bộ môn Vật lý. Thiết bị thí nghiệm (TN) mới chỉ để giáo viên thực hiện TN biểu diễn và một số ít bài thực hành cho HS. Còn thiết bị TN phục vụ cho TN trực diện (TN đồng loạt) đều không có đủ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo một số thiết bị thí nghiệm dùng cho dạy học phần điện tích, điện trường Vật lý 11 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008 CHẾ TẠO MỘT SỐ THIẾT BN THÍ NGHIỆM DÙNG CHO DẠY HỌC PHẦN “ĐIỆN TÍCH, ĐIỆN TRƯỜNG” - VẬT LÝ 11 Phùng Mạnh Thường (Trường Phổ thông Vùng cao Việt Bắc) 1. Đặt vấn đề Quá trình dạy học là quá trình hoạt động được tổ chức ở mức độ cao, trong đó thiết bị dạy học là yếu tố không thể thiếu. Nhưng thực trạng hiện nay cho thấy thiết bị dạy học ở hầu hết các trường THPT còn thiếu, nhất là đối với bộ môn Vật lý. Thiết bị thí nghiệm (TN) mới chỉ để giáo viên thực hiện TN biểu diễn và một số ít bài thực hành cho HS. Còn thiết bị TN phục vụ cho TN trực diện (TN đồng loạt) đều không có đủ. Hơn nữa, chương trình SGK mới hầu hết được viết theo tinh thần phương pháp thực nghiệm, do vậy một yêu cầu mới đặt ra là cần phải rèn luyện cho HS khả năng tự làm TN. Trong định hướng đổi mới phương pháp dạy học có điểm nhấn mạnh: “Cần kết hợp giữa những nỗ lực trang bị của nhà nước với những cố gắng sưu tầm và tự chế tạo các thiết bị TN vật lý bằng những vật liệu và thiết bị dễ kiếm, rẻ tiền của giáo viên và học sinh” [1]. Hưởng ứng chủ trương này và qua thực tế năm đầu dạy phân ban lớp 11, chúng tôi đã gặp phải một số khó khăn khi dạy phần “Điện tích, điện trường”, từ đó, chúng tôi đề xuất chế tạo một số thiết bị TN với những vật liệu dễ kiếm, tiết kiệm được chi phí mà vẫn đảm bảo kết quả của quá trình TN. 2. Kết quả nghiên cứu 2.1. TN kiểm chứng về sự nhiễm điện do hưởng ứng và do tiếp xúc : 2.1.1. Một số hạn chế của bộ TN “Điện tích, điện trường” được trang bị cho các trường THPT năm học 2007-2008: Trong hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng, khi cho một vật đã nhiễm điện (vật cảm) lại gần một vật trung hoà điện (vật ứng) thì vật đang trung hoà về điện sẽ bị nhiễm điện. Nhưng không kiểm chứng được là với vật ứng đầu gần vật cảm sẽ nhiễm điện trái dấu với vật cảm, đầu kia nhiễm điện cùng dấu với vật cảm. Với hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc cũng không kiểm chứng được rằng sau khi nhiễm điện vật ứng nhiễm điện cùng dấu với vật cảm. Trong phụ lục sách giáo viên vật lý 11 nâng cao có trình bày phương án cho GV và HS tự chế tạoTN chứng minh về hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng và do tiếp xúc. TN này mới chỉ ra được có sự nhiễm điện khi cho một vật đã nhiễm điện lại gần hoặc tiếp xúc với một vật trung hoà điện, còn vật ứng bị nhiễm điện như thế nào so với vật cảm thì chưa kiểm chứng được. Hơn nữa hầu hết các trường mới chỉ được trang bị môt vài bộ TN chỉ đủ cho giáo viên làm TN biểu diễn mà không đủ để thực hiện TN trực diện. 2.1.2. Đề xuất phương án TN: 2.1.2.1.Chu3n bị dụng cụ: Trong TN này ta cần có một thước nhựa dẹt dài 30cm, một mảnh nilon; một ống kim loại nhẹ dài 30cm, có thể quay trên một trục quay thẳng đứng; một quả cầu được treo trên một sợi dây. Để làm trục quay cách đơn giản ta dùng một cái chai có nắp nhựa, một cái đinh 3cm cắm xuyên qua nắp nhựa của chai. Đậy nắp nhựa vào chai tạo thành trục quay. Ống kim loại có thể dùng ống chấn tử anten một đầu buộc tua len ( Hình 1). 45 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008 Quả cầu kim loại là vật khó kiếm, ở đây ta thay quả cầu bằng một đoạn ống nhôm cắt từ ống chấn tử anten dài 1cm. Ống chấn tử N T Tua len M Nắp chai bằng nhựa Chai Hình 2 Hình 1 2.1.2.2.Tiến hành TN: - Hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng: + Để tích điện cho thước nhựa ta cọ xát thước nhựa vào miếng nilon . + Đưa đầu thước T đã nhiễm điện lại cạnh đầu M của ống anten (đầu không có tua len) ta thấy đầu M của ống anten bị hút về phía thước nhựa. Chứng tỏ đầu M của ống anten đã bị nhiễm điện trái dấu với thước. Dịch chuyển thước T theo quỹ đạo là vòng tròn đường kính MN thì ống anten quay theo, có thể điều khiển cho ống quay vài vòng hoặc nhiều hơn, việc này phụ thuộc vào độ Nm của không khí (Hình 2). + Đưa nhanh đầu thước nhựa đã nhiễm điện lại gần đầu N của ống anten (đầu có tua len) thấy tua len bị đNy lệch ra xa thước nhựa. Hiện tượng này chứng tỏ đầu N bị nhiệm điện cùng dấu với thước. Chú ý rằng, sau khi đưa thước nhựa lại gần đầu N của ống anten thì thời gian tua len bị đNy rất ngắn, tuy nhiên cũng đủ để quan sát hiện tượng. - Hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc: + Dùng luôn ống anten đặt trên trục quay của TN nói trên làm giá rồi treo mNu nhôm lên giá bằng sợi chỉ khâu (hình 3). Dầu biến thế Lỗ tròn trên nắp bể Các điện cực phẳng Hình 3 46 Hình 4 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008 + Tích điện cho thước nhựa T, cho tiếp xúc với mNu nhôm treo trên giá. Sau đó tách thước ra xa mNu nhôm, rồi lại đưa thước lại gần mNu nhôm, thấy mNu nhôm bị đNy ra xa thước. Chứng tỏ mNu nhôm đã bị nhiễm điện cùng dấu với thước. Ngoài việc kiểm chứng các hiện tượng nhiễm nói trên bộ thí nghiêm này còn có thể dùng để khảo sát các hiện tượng nhiễm điện khác. Ví dụ: Cho hai thước nhựa tích điện cùng dấu, đặt một thước trên trục quay, đưa thước kia lại gần thước trên trục quay thì thấy chúng đNy nhau,… 2.2. ...