Giáo án Vật lí Lớp 11 - Bài 19: Từ trường

Trường:
Tổ: 
Họ và tên giáo viên:
BÀI 19: TỪ TRƯỜNG
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Nêu được từ trường tồn tại ở đâu và có tính chất gì.
- Nêu được các đặc điểm của đường sức từ của thanh nam châm thẳng, của nam châm chữ U.
- Vẽ được các đường sức từ biểu diễn và nêu các đặc điểm của đường sức từ của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua và của từ trường đều.
2. Năng lực
a. Năng lực chung
- Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu.
- Năng lực trình bày và trao đổi thông tin.
- Năng lực nêu và giải quyết vấn đề.
- Năng lực hoạt động nhóm.
b. Năng lực đặc thù môn học
- Biết cách xác định chiều các đường sức từ của: dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài, dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn.
- Biết cách xác định mặt Nam hay mặt Bắc của một dòng điện chạy trong mạch kín.
3. Phẩm chất
- Có thái độ hứng thú trong học tập.
- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan.
- Có tác phong làm việc của nhà khoa học.	
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
1. Giáo viên
a. Phiếu học tập 
Phiếu học tập số 1
Câu 1: Nam châm là gì? 
Câu 2:Hãy kể tên các cực của nam châm? 
Câu 3:Hiện tượng gì xảy ra khi ta đưa các cực của hai thanh nam châm lại gần nhau?
Câu4: Hoàn thành yêu cầu C1,C2 trong SGK
Phiếu học tập số 2
Quan sát thí nghiệm dòng điện tác dụng lực lên nam châm, nam châm tác dụng lực lên dòng điện và thí nghiệm tương tác giữa hai dòng điện và trả lời các câu hỏi:
Câu 1:TN1: hướng dịch chuyển của các cực nam châm khi đóng khóa K?
Câu 2:TN2: Sự thay đổi của dây dẫn mang điện khi đặt gần nam châm cố định
Câu 3:TN3: Tương tác giữa hai dây dẫn mang điện song song cùng chiều, ngược chiều 
Câu 4: Lực từ có thể xuất hiện ở đâu?
Phiếu học tập số 3
Câu 1: Nhắc lại khái niệm điện trường?
Câu 2: Tương tự khái niệm điện trường, định nghĩa từ trường?
Câu 3: Làm thế nào để phát hiện ra từ trường tại một điểm trong không gian?
Câu 4: Nêu qui ước hướng của từ trường tại một điểm?
Phiếu học tập số 4
Quan sát TN từ phổ và trả lời các câu hỏi sau:
Câu 1: Nhận xét về sự sắp xếp của các mạt sắt trong TN
Câu 2: Giải thích kết quả TN
Phiếu học tập số 5
Câu 1: Nhắc lại qui tắc nắm tay phải thể hiện mối liên hệ giữa chiều dòng điện và chiều đường sức từ trong lòng ống dây đã học ở THCS
Câu 2:Qui tắc nắm tay phải có thể vận dụng với từ trường của dòng điện thẳng dài, dòng điện tròn. Đọc SGKvà hoàn thành bảng sau:
Dòng điện thẳng rất dài
Dòng điện tròn
Dạng của đường sức từ
Qui tắc xác định chiều đường sức từ
Xác định chiều đường sức ở các trường hợp sau
Phiếu học tập số 6
Từ hình vẽ đường sức từ của một số dòng điện, hãy nêu một số tính chất của đường sức từ?
Từ trường của dòng điện thẳng rất dài
Từ trường của dòng điện tròn
Phiếu học tập số 7
Hoàn thành bảng sau:
Điện trường
Từ trường
Định nghĩa
Tồn tại ở đâu?
Phương pháp phát hiện sự tồn tại?
Tính chất
So sánh tính chất đường sức điện và đường sức từ
b. Thí nghiệm chứng minh về lực tương tác tác từ và thí nghiệm từ phổ (hoặc các video thí nghiệm).
2. Học sinh
- Ôn lại kiến thức về từ trường đã học ở THCS
- SGK, vở ghi bài, giấy nháp.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1:Mở đầu: Ôn tập lại về nam châm và làm nảy sinh, phát biểu vấn đề tìm hiểu về từ trường
a. Mục tiêu:
-Giúp HS nhớ lại những kiến thức về nam châm đã học trong chương trình Vật lí THCS
- Kích thích HS tìm hiểu thêm về từ trường.
b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên
c. Sản phẩm: ý kiến của các nhóm.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện
Nội dung các bước
Bước 1
GV giúp HS nhớ lại những kiến thức về nam châm đã học trong chương trình Vật lí THCS bằng cách yêu cầu các nhóm hoàn thành phiếu học tập số 1
Bước 2
-Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm
-Báo cáo kết quả và thảo luận
+ Đại diện 1 nhóm trình bày.
+ Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
-Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh
Bước 3
GV đặt vấn đề: Trong chương trình Vật lí THCS, ta đã biết sơ lược về nam châm, từ trường. Bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta hiểu sâu hơn về từ trường, đường sức từ và từ tính của dây dẫn có dòng điện
Bước 4
HS nhận thức được vấn đề cần nghiên cứu
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Hoạt động 2.1: Tìm hiểu về từ tính của dây dẫn có dòng điện
a. Mục tiêu:
- Nắm được các trường hợp sinh ra lực từ
- Hiểu được từ tính của nam châm và dòng điện.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên
c. Sản phẩm: 
Từ tính của dây dẫn có dòng điện
- Giữa nam châm với nam châm, giữa nam châm với dòng điện, giữa dòng điện với dòng điện có sự tương tác từ. 
- Dòng điện và nam châm có từ tính.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện
Nội dung các bước
Bước 1
Sử dụng kĩ thuật mảnh ghép. 
Cả lớp chia là 3 nhóm chuyên gia và 6 nhóm mảnh ghép (mỗi nhóm mảnh ghép phải có ít nhất 3 người từ 3 nhóm chuyên gia)
Ba nhóm chuyên gia sẽ tiến hành 3 thí nghiệm (hoặc quan sát video 3 thí nghiệm):
TN1: hướng dịch chuyển của các cực nam châm khi đóng khóa K?
TN2: Sự thay đổi của dây dẫn mang điện khi đặt gần nam châm cố định
TN3: Tương tác giữa hai dây dẫn mang điện song song cùng chiều, ngược chiều
Các thành viên nhóm chuyên gia sẽ chia sẻ kiến thức tìm hiểu được với các thành viên trong nhóm mảnh ghép và hoàn thành phiếu học tập số 2
- GV quan sát và lựa chọn hai nhóm: chính xác nhất, sai sót nhiều nhất, để trình bày trước lớp.
- HS các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
- GV tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh và đưa ra nội dung kiến thức chính:
Giữa hai nam châm, giữa dòng điện với nam châm và giữa hai dòng điện đều có lực tương tác, những lực tương tác ấy gọi là lực từ. Ta nói dòng điện và nam châm có từ tính.
- Yêu cầu HS về nhà hoàn thành tiếp phiếu học tập số 3 để tìm hiểu về thêm về từ trường
Hoạt động 2.2: Tìm hiểu về đường sức từ
a. Mục tiêu:
 - Nêu được các đặc điểm của đường sức từ của thanh nam châm thẳng, của nam châm chữ U.
- Vẽ được các đường sức từ biểu diễn và nêu các đặc điểm của đường sức từ của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua và của từ trường đều.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên
c. Sản phẩm: 
Đường sức từ
1. Định nghĩa 
-Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó.
-Qui ước chiều của đường sức từ tại mỗi điểm là chiều của từ trường tại điểm đó.
2. Các ví dụ về đường sức từ
+ Dòng điện thẳng rất dài
- Có đường sức từ là những đường tròn nằm trong những mặt phẵng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dòng điện.
- Chiều đường sức từ được xác định theo qui tắc nắm tay phải: Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón tay kia khum lại chỉ chiều của đường sức từ.
+ Dòng điện tròn
- Qui ước: Mặt nam của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào đó ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, còn mặt bắc thì ngược lại.
- Các đường sức từ của dòng điện tròn có chiều đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn ấy.
3. Các tính chất của đường sức từ
- Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức.
- Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu.
- Chiều của đường sức từ tuân theo những qui tắc xác định.
- Qui ước vẽ các đường sức mau (dày) ở chổ có từ trường mạnh, thưa ở chổ có từ trường yếu.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện
Nội dung các bước
Bước 1
- GV đặt vấn đề: cũng giống như điện trường, ta không thể nhìn thấy sự tồn tại của từ trường trong không gian, để nhận biết được sự tồn tại đó, người ta phải thông qua một khái niệm khác, đó là đường sức từ
- GV định nghĩa khái niệm đường sức từ: Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó
- GV yêu cầu HS quan sát hình 19.6 để thấy sự sắp xếp kim nam châm trên một đường sức từ và chiều của đường sức từ
Bước 2
- GV giới thiệu thí nghiệm từ phổ: Rắc mạt sắt lên một tấm nhựa trong, nhẵn và đưa vào trong một từ trường.
Yêu cầu HS quan sát TN và hoàn thành phiếu học tập số 4
- GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát vở ghi để phát hiện khó khăn của HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần).
- Báo cáo kết quả và thảo luận
+ Đại diện mỗi nhóm trình bày một bài lên bảng
+ Học sinh các nhóm thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
- Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh
Bước 3
- GV yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 5
-Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm
-Báo cáo kết quả và thảo luận
+ Đại diện 1 nhóm trình bày.
+ Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
-Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh
Bước 4
GV yêu cầu HS tìm hiểu tính chất của đường sức từ
Sử dụng kĩ thuật khăn trải bàn. GV phát cho mỗi nhóm 1 phiếu học tập số 6, trên khổ A0
Mỗi HS làm việc đọc lập trong 3 phút, ghi câu trả lời của mình trên phiếu học tập
Trên cơ sở của phiếu cá nhân, các thành viên trao đổi, thảo luận và thống nhất ý kiến ghi vào phần giữa của phiếu học tập
- GV quan sát và lựa chọn hai nhóm: chính xác nhất, sai sót nhiều nhất, để trình bày trước lớp.
- HS các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
- GV tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh và nhấn mạnh lại các tính chất đường sức từ:
+ Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức từ.
+ Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu
+ Chiều của các đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định.
+ Nơi nào từ trường mạnh thì các đường sức từ vẽ mau và nơi nào từ trường yếu thì các đường sức từ vẽ thưa
Bước 5
- GV có thể tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau thông qua các tiêu chí trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động (thời gian thực hiện, số lượng ý kiến, mức độ hoàn thành, ghi chép).
- Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS
Hoạt động 3: Luyện tập
a. Mục tiêu:
HS hệ thống hóa lại kiến thức về từ trường
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên
c. Sản phẩm: Kiến thức được hệ thống và hiểu sâu hơn các định nghĩa.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện
Nội dung các bước
Bước 1
- GV yêu cầu HS làm việc nhóm hoàn thành phiếu học tập số 7 để hệ thống hóa các kiến thức đã học
Bước 2
Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm
Bước 3
 GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát vở ghi để phát hiện khó khăn của HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần).
Bước 4
- GV quan sát và lựa chọn hai nhóm: chính xác nhất, sai sót nhiều nhất, để trình bày trước lớp.
Bước 5
- HS các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
Bước 6
Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh
Hoạt động 4: Vận dụng
a. Mục tiêu:
- Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân
c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS.
d. Tổ chức thực hiện:
Nội dung 1:
- Tìm hiểu về từ trường Trái Đất
Nội dung 2:
Vận dụng kiến thức
- Làm bài tập trong SGK
V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)