Thiết kế chủ đề stem “đèn học thay đổi cường độ sáng” theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh trung học cơ sở

Nguyễn Trúc Vy Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Theo Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 [1] Tăng cường lực tiếp cận Cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư (cịn gọi cách mạng cơng nghiệp 4.0), Thủ tướng Chính phủ có yêu cầu phải thay đổi mạnh mẽ sách, nội dung, phương pháp giáo dục dạy nghề nhằm tạo nguồn nhân lực có khả tiếp nhận xu cơng nghệ sản xuất mới, cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo STEM bên cạnh ngoại ngữ, tin học chương trình giáo dục phổ thơng Theo Chương trình phổ thơng tổng thể năm 2018 [2] Bộ Giáo dục Đào tạo ban hành kèm thông tư 32/2018/TT-BGDĐT đề cập: “Giáo dục STEM mơ hình giáo dục dựa cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng kiến thức khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể” Giáo dục STEM coi trọng nhiều quốc gia giới quan tâm đổi giáo dục phổ thông Việt Nam Chương trình phổ thơng 2018 xây dựng tảng phát triển lực, gắn với nhu cầu phát triển đất nước, tiến thời đại khoa học công nghệ xã hội nhằm hình thành phát triển HS lực cốt lõi Trong chương trình 2018, “tính mở” điểm mới, đưa định hướng chung yêu cầu cần đạt, nội dung, phương pháp đánh giá để tạo hội cho GV phát huy tính chủ động, linh hoạt sáng tạo thực chương trình Giáo dục STEM chương trình phổ thơng 2018, khuyến khích thực lồng ghép trình thực dạy học chương trình mơn: Khoa học, KHTN, Tốn, Cơng nghệ, Tin học,… Điều thể qua việc giáo dục STEM nhắc đến chương trình mơn học Trong chương trình mơn KHTN [3] có đề cập “cần kết hợp giáo dục STEM dạy học nhằm phát triển cho HS khả tích hợp kiến thức, kĩ lĩnh vực KHTN, công nghệ, kĩ thuật, tốn vào giải số tình thực tiễn” Một phương thức triển khai giáo dục STEM môn học thông qua chủ đề STEM Trong Cơng văn số 5555/BGDĐT – GDTrH ngày 08/10/2014 [4] có đề cập đến việc thực chuyên đề học tập HS thay cho việc dạy học thực theo bài/tiết sách giáo khoa Theo đó, tổ/nhóm chun mơn vào chương trình sách giáo khoa hành, lựa chọn nội dung để xây dựng chuyên đề dạy học phù hợp, đồng thời xác định lực phẩm chất hình thành cho HS chuyên đề xây dựng Nguyễn Trúc Vy Khóa luận tốt nghiệp Trong khóa luận này, chủ đề STEM thiết kế lồng ghép dạy học môn KHTN cấp THCS hướng vào vấn đề thực tiễn tình trạng suy giảm thị lực người nói chung HS nói riêng Theo báo cáo thống kê, năm 2015, toàn giới có khoảng 253.000.000 người bị khiếm thị [5] Các nhà nghiên cứu dự báo, số tăng nhanh tương lai gây gánh nặng cho xã hội Tình trạng suy giảm thị lực gây nhiều bất tiện sống sinh hoạt ngày Thực tế, thị lực suy giảm dần nhiều nguyên nhân Trong đó, điều kiện chiếu sáng không đạt chuẩn tác động nhiều đến suy giảm thị lực mắt thiếu ánh sáng nguyên nhân dẫn tới mỏi mắt, tiếp xúc với nhiều ánh sáng gây kích ứng mắt, làm việc mơi trường q ánh sáng làm cho mắt phải căng để nhìn [6] Điều cho thấy việc bố trí ánh sáng, bố trí loại đèn nơi làm việc, sinh hoạt cho phù hợp với điều kiện chiếu sáng hoạt động khác cần ý xem trọng Như vậy, làm để cường độ sáng nơi học tập sinh hoạt thay đổi dễ dàng thuận tiện? Trong chủ đề “Đèn học thay đổi cường độ sáng”, HS nghiên cứu chế tạo mơ hình đèn học điều chỉnh mức độ sáng khác nhau, từ điều chỉnh bật – tắt số bóng đèn cho phù hợp HS sử dụng linh kiện điện tử đơn giản đèn LED, công tắc, dây điện, nguồn pin chiều,… để chế tạo mơ hình Việc xây dựng tiến trình chủ đề STEM thực dựa qui trình dạy học tích cực qui trình tìm tịi khám phá, qui trình Trial,… đó, tiến trình chủ đề STEM theo qui trình thiết kế kĩ thuật (EDP) giúp nhấm mạnh yếu tố công nghệ kĩ thuật Vì vấn đề nêu trên, khố luận tập trung tìm hiểu dạy học phát triển lực kết hợp thiết kế chủ đề giáo dục STEM “Đèn học thay đổi cường độ sáng” theo qui trình EDP để dạy học mơn KHTN cho HS THCS lớp Mục đích nghiên cứu Thiết kế chủ đề STEM “Đèn học thay đổi cường độ sáng” theo định hướng triển lực dạy học môn KHTN cho HS THCS Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Hoạt động dạy học số nội dung kiến thức mạch nội dung Điện khối - môn KHTN cấp THCS 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Kiến thức chủ đề “Đèn học thay đổi cường độ sáng”; - Lí luận tổ chức dạy học STEM, qui trình thiết kế kĩ thuật; Nguyễn Trúc Vy Khóa luận tốt nghiệp - Chương trình mơn KHTN; - Cơ sở lí luận dạy học phát triển lực Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu lí thuyết qui trình thiết kế kĩ thuật, giáo dục STEM chương trình dạy học theo định hướng phát triển lực - Phân tích mạch nội dung yêu cầu cần đạt môn KHTN, Công nghệ, Toán, Tin học thiết kế chủ đề Đèn học thay đổi cường độ sáng Thiết kế hồ sơ dạy học chủ đề STEM “Đèn học thay đổi cường độ sáng” theo - định hướng phát triển lực: ✓ Kế hoạch dạy học; ✓ Phương tiện/ tài liệu hỗ trợ dạy học: thí nghiệm, video, tranh ảnh, phiếu tập, thông tin thêm; ✓ Công cụ thu nhận đánh giá kết học tập HS - Tham khảo ý kiến chuyên gia Phương pháp nghiên cứu 5.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu sở lí luận giáo dục STEM dựa qui trình thiết kế kĩ thuật - Nghiên cứu sở lí luận dạy học theo định hướng phát triển lực - Nghiên cứu kiến thức liên quan đến chủ đề Đèn học thay đổi cường độ sáng chương trình mơn học KHTN tài liệu tham khảo 5.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Nghiên cứu vấn đề thực tiễn chủ đề 5.3 Phương pháp hỏi ý kiến chuyên gia - Gửi khảo sát bảng hỏi - Ghi nhận kết khảo sát - Phân tích đánh giá kết khảo sát Cấu trúc khố luận Ngồi phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo phụ lục, khố luận trình bày bao gồm chương: Chương 1: Cơ sở lí luận Chương 2: Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề Đèn học thay đổi cường độ sáng Chương 3: Tham khảo ý kiến chuyên gia Nguyễn Trúc Vy Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG - CƠ SỞ LÍ LUẬN Tổng quan STEM giáo dục STEM STEM viết tắt khoa học (Science), công nghệ (Technology), kĩ thuật (Engineering), tốn học (Mathematics) Khơng giống loại hình giảng dạy truyền thống, dạy học theo định hướng STEM kết hợp hai hay nhiều môn học thông qua vận dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán học để giải vấn đề thực tế sống dựa vào kinh nghiệm HS [7] - “Giáo dục STEM cách tiếp cận liên ngành q trình học, khái niệm học thuật mang tính nguyên tác lồng ghép với học giới thực, HS áp dụng kiến thức khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn vào bối cảnh cụ thể, giúp kết nối trường học, cộng đồng, nơi làm việc tổ chức toàn cầu, để từ phát triển lực lĩnh vực STEM góp phần vào cạnh tranh kinh tế mới.” [8] - “Giáo dục STEM mơ hình giáo dục dựa cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng kiến thức khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể.” [9] - “Giáo dục STEM quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học trở lên, nội dung học tập đuợc gắn với thực tiễn, phương pháp dạy học theo quan diểm dạy học định hướng hành động.” [10] “Tích hợp STEM hiểu cách tiếp cách dạy học nội dung thực hành tri thức liên ngành bao gồm khoa học và/hoặc toán thơng qua tích hợp thực hành kĩ thuật thiết kế kĩ thuật công nghệ phù hợp.” [11] Nhìn chung, có nhiều quan điểm giáo dục STEM, nhiên quan điểm cho giáo dục STEM tiếp cận liên môn quan tâm đến vấn đề thực tiễn Trong khóa luận này, tiếp cận quan điểm giáo dục STEM theo Chương trình phổ thơng tổng thể 2018 [2]: “Giáo dục STEM mơ hình giáo dục - dựa cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể” Mục tiêu giáo dục STEM gồm phát triển phát triển lực cốt lõi định hướng nghề nghiệp cho HS Nguyễn Trúc Vy Khóa luận tốt nghiệp Định hướng giáo dục STEM Chương trình GDPT 2018 Trong tài liệu Tìm hiểu chương trình phổ thơng tổng thể 2018 [12] có đề cập đến giáo dục STEM: “Trong Chương trình GDPT 2018, giáo dục STEM vừa mang ý nghĩa thúc đẩy lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học vừa thể phương pháp tiếp cận liên môn, phát triển lực phẩm chất người học.” - Chương trình GDPT 2018 có đầy đủ mơn học STEM như: Tốn, KHTN (Khoa học tiểu học; KHTN THCS; nhóm mơn khoa học: Vật lí, Hóa học Sinh học THPT), Cơng nghệ, Tin học Các mơn học đóng vai trị quan trọng việc thực giáo dục STEM - Việc hình thành nhóm mơn: (1) nhóm mơn khoa học xã hội; (2) nhóm mơn KHTN; (3) nhóm mơn cơng nghệ nghệ thuật với qui định chọn môn học từ nhóm mơn học trên, nhóm chọn môn học đảm bảo tất HS học mơn học STEM - Vị trí, vai trị mơn Cơng nghệ mơn Tin học Chương trình GDPT nâng cao rõ rệt, điều thể rõ tư tưởng giáo dục STEM - Có chủ đề STEM chương trình mơn học tích hợp giai đoạn giáo dục môn Tự nhiên Xã hội, Công nghệ, Tin học tiểu học; môn KHTN THCS - Các chuyên đề học tập STEM, nghề nghiệp STEM lớp 10, 11 12 lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học; hoạt động trải nghiệm hình thức câu lạc nghiên cứu khoa học, có hoạt động nghiên cứu STEM - “Tính mở” điểm chương trình phổ thơng tổng thể 2018, GV chủ động linh hoạt việc xây dựng kế hoạch dạy học nhân dựa kế hoạch nhà trường Tính mở chương trình cho phép xây dựng số nội dung giáo dục STEM thơng qua chương trình địa phương, kế hoạch giáo dục nhà trường, hoạt động giáo dục xã hội tổ chức, triển khai hình thức chương trình, hoạt động STEM - Định hướng đổi phương pháp giảng dạy nêu Chương trình GDPT tổng thể phù hợp với giáo dục STEM cấp dạy học tích hợp theo chủ đề liên mơn, vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn Nội dung tích hợp giáo dục STEM Theo Chương trình giáo dục tổng thể 2018 [2], dạy học tích hợp “là định hướng dạy học giúp HS phát triển khả huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thuộc Nguyễn Trúc Vy Khóa luận tốt nghiệp nhiều lĩnh vực khác để giải có hiệu vấn đề học tập sống, thực trình lĩnh hội tri thức rèn luyện kĩ năng”, với cách hiểu vậy, việc tổ chức giáo dục STEM mà huy động kiến thức lĩnh vực khác theo định hướng dạy học tích hợp Theo Nguyễn Thanh Nga cộng sự: “Giáo dục STEM phương pháp tiếp cận, khám phá giảng dạy học tập hai hay nhiều môn học STEM, chủ đề STEM nhiều môn học khác nhà trường” [13] Theo Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải cộng sự: “Dạy học tích hợp STEM giúp cho trình học diễn cách tự nhiên,các vật tượng thực tế khơng cịn bị chia tách thành phần riêng biệt vấn đề xã hội vấn đề phức tạp mà để giải người học phải huy động kiến thức từ nhiều lĩnh vực Thông qua nhiệm vụ cần thực hiện, HS nhận mối liên hệ mơn học” [14] Mối quan hệ miêu tả sơ đồ hình 1.1 Hình 1.1 Mối liên quan Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học [14] Qui trình thiết kế kĩ thuật (Engineering design process) 1.4.1 Tiến trình chủ đề STEM theo qui trình thiết kế kĩ thuật Có nhiều phương thức để triển khai giáo dục STEM dạy học phát triển lực nhà trường, đó, việc triển khai phương thức giáo dục STEM theo qui trình thiết kế kĩ thuật (Engineering design process) giúp nhấn mạnh yếu tố cơng nghệ kĩ thuật Qui trình thiết kế kĩ thuật mô tả cách mà kĩ sư sử dụng để giải vấn đề Qui trình thiết kế kĩ thuật có nhiều biến thể mức độ phức tạp khác ttùy thuộc vào tình cụ thể, nhiên mơ hình qui trình thiết kế kĩ thuật Nguyễn Trúc Vy Khóa luận tốt nghiệp NASA (NASA Engineering design process) [15] xem mô hình điển hình bao qt Hình 1.2 Mơ hình qui trình thiết kế kĩ thuật NASA [15] Qui trình bắt đầu việc đặt câu hỏi, hình dung giải pháp, thiết kế kế hoạch, tạo kiểm tra, thử nghiệm mơ hình, sau thực cải tiến Các giai đoạn mô tả cụ thể sau: (1) Đặt câu hỏi (Ask): HS xác định vấn đề, yêu cầu, đòi hỏi cần đáp ứng, vấn đề phải giải (2) Tưởng tượng (Imagine): HS suy nghĩ giải pháp ý tưởng nghiên cứu (3) Lập kế hoạch (Plan): HS phác thảo mẫu thiết kế có khả chọn mẫu thiết cuối để tiến hành thực mô hình (4) Sáng tạo (Create): HS xây dựng mơ hình, sản phẩm phù hợp với yêu cầu thiết kế (5) Kiểm tra (Test): HS tiến hành thử nghiệm; thu thập phân tích liệu; đánh giá giải pháp thơng qua phân tích điểm mạnh, điểm yếu thiết kế thực hiện, tìm thấy trình thử nghiệm (6) Cải tiến (Improve): Căn vào kết kiểm tra, thử nghiệm, HS thực cải tiến thiết kế, xác định thay đổi thực giải thích thay đổi Chi tiết cụ thể hóa qui trình thiết kế kĩ thuật, tài liệu tập huấn Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học [16] Vụ giáo dục trung học có đề xuất qui trình tổ chức dạy học chủ đề STEM theo bước: Nguyễn Trúc Vy Khóa luận tốt nghiệp Hình 1.3 Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM [16] Trong tiến trình dạy học này, việc nghiên cứu kiến thức việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức chương trình GDPT ứng với vấn đề cần giải học, mà HS người chủ động nghiên cứu SGK, tài liệu bổ trợ, tiến hành thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) hướng dẫn GV; vận dụng kiến thức học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế Thông qua q trình học tập đó, HS rèn luyện nhiều kĩ để phát triển phẩm chất, lực Tiến trình dạy học chủ đề STEM tuân thủ theo qui trình thiết kế kĩ thuật nêu trên, nhiên khơng thiết thực theo trình tự bước (hết bước đến bước kia) mà có bước thực song hành, tương hỗ lẫn nhau, cụ thể việc “nghiên cứu kiến thức nền” thực đồng thời với “đề xuất giải pháp”; “chế tạo mơ hình” thực đồng thời với “thử nghiệm đánh giá”, bước vừa mục tiêu vừa điều kiện để thực bước Vì vậy, học STEM tổ chức theo hoạt động trình bày tài liệu tập huấn Xây Nguyễn Trúc Vy Khóa luận tốt nghiệp dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Vụ giáo dục trung học tóm tắt bảng 1.1 Bảng 1.1 Các pha hoạt động dạy học chủ đề STEM [16] Pha hoạt động Mục đích Sản phẩm học tập dự kiến Nội dung Cách thức hoạt động Xác định Tìm hiểu Bài ghi chép GV giao nhiệm vụ tiêu chí sản tượng, thơng tin (nội dung, phương phẩm; phát sản phẩm, tượng, sản pháp, cách thực vấn công nghệ; phẩm, công hiện, yêu cầu sản đề/nhu cầu đánh giá, đặt nghệ; đánh giá, phẩm phải hoàn Hoạt động câu hỏi đặt câu hỏi thành); HS thực Xác tượng, tượng, sản nhiệm vụ (qua thực định vấn đề sản phẩm, phẩm, công nghệ… nghệ công tế, tài liệu, video; cá nhân nhóm); Báo cáo, thảo luận (thời gian, địa điểm, cách thức); phát hiện/phát biểu vấn đề (GV hỗ trợ) Hình thành Nghiên cứu Xác định ghi GV giao nhiệm vụ kiến thức đề xuất giải pháp Hoạt động Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp nội dung SGK, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức đề xuất giải pháp/thiết thông tin, liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế kế (nêu rõ u cầu đọc/nghe/nhìn/làm để xác định ghi thơng tin, liệu, giải thích, kiến thức mới); HS nghiên cứu SGK, tài liệu, thí nghiệm (cá nhân nhóm); báo cáo, thảo luận; GV điều chỉnh, “chốt” kiến thức hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm Nguyễn Trúc Vy Lựa Hoạt động Lựa chọn giải Khóa luận tốt nghiệp chọn Trình bày, Giải pháp/bản GV giao nhiệm vụ giải pháp/bản giải thích, thiết kế (nêu rõ yêu cầu HS bảo vệ giải lựa chọn/hồn trình bày, báo cáo, thiết kế pháp/bản thiện thiết kế để lựa chọn giải thích, bảo vệ giải pháp/bản thiết kế); HS báo cáo, hoàn thiện thảo luận; GV điều hành, nhận xét, đánh pháp giá hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/bản thiết kế mẫu thử nghiệm Chế tạo Lựa chọn Dụng cụ/thiết thử nghiệm dụng cụ/thiết bị/mơ hình/đồ mẫu thiết kế bị thí vật… chế Hoạt động nghiệm; chế tạo thử Chế tạo tạo theo mẫu nghiệm, đánh mẫu, thử thiết kế; thử giá nghiệm nghiệm đánh giá điều chỉnh GV giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm để chế tạo/lắp ráp…); HS thực hành chế tạo, lắp ráp thử nghiệm; GV hỗ trợ HS trình thực Trình bày, Trình bày chia sẻ, đánh thảo luận giá sản phẩm nghiên cứu Hoạt động Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Dụng cụ/thiết bị/mơ hình/đồ vật…đã chế tạo + trình bày báo cáo GV giao nhiệm vụ (mơ tả rõ u cầu sản phẩm trình bày); HS báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dụng cụ/thiết bị/mơ hình/đồ vật… chế tạo) theo hình thức phù hợp (trưng bày, triển lãm, sân khấu hóa); GV đánh giá, kết luận, cho 10 Viên pin mạch điện hình 1.a có vai trị nguồn điện, cung cấp dịng điện cho bóng đèn hoạt động Khi ta giữ nguyên mạch điện hình 1.a gỡ hai viên pin đèn không sáng b Vai trò nguồn điện mạch điện gì? Cung cấp dịng điện cho thiết bị điện hoạt động c Nguồn điện thường có cực, kí hiệu nào? Nguồn điện thường có cực, cực dương kí hiệu (+), cực âm kí hiệu (-) Bài 4: Vẽ lại sơ đồ chiều dòng điện mạch điện bên Mạch điện Sơ đồ Bài 5: Khi lắp mạch để cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn, Nam đề nghị mắc ampe kế hình 5.a Minh khơng chịu nói phải mắc ampe kế hình 5.b Theo em, cách lắp mạch đúng? Em có lưu ý cho Nam Minh mắc ampe kế khơng? Hình 5.a Hình 5.b Cách lắp mạch lắp hình 5.a Khi mắc ampe kế phải mắc chốt (+) ampe kế với cực dương nguồn điện nối tiếp với thiết bị điện cần đo Bài 6: Trong thực hành mơn Vật lí, giáo u cầu Hoa đo hiệu điện hai đầu bóng đèn Bạn học lớp gợi ý cho Hoa cách PL76 mắc mạch hình bên Em giúp Hoa tìm mạch để đo hiệu điện hai đầu bóng đèn Hình 6.a Hình 6.b Cách lắp mạch lắp hình 6.b PL77 Hình 6.c Phụ lục 4.10 ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ BÁO CÁO CHỦ ĐỀ: ĐIỆN TRỞ I Điện trở Điện trở dây dẫn đại lượng biểu thị mức độ cản trở dòng điện nhiều hay dây dẫn Đơn vị: Ohm (ôm), kí hiệu Ω Điện trở đoạn dây dẫn phụ thuộc vào độ dài l dây, tiết diện S dây phụ thuộc vào vật liệu làm dây (hay điện trở suất ρ dây) o Cơng thức tính điện trở đoạn dây dẫn 𝑅=𝜌 𝑙 𝑆 Thuật ngữ điện trở dùng để vật dẫn điện mạch điện Ngồi cịn chế tạo điện trở kĩ thuật với trị số xác định, loại linh kiện điện phổ biến mạch điện, thiết bị, máy móc điện, điện tử Hình ảnh loại điện trở phổ biến PL78 Kí hiệu điện trở sơ đồ mạch điện: Điện trở tương đương (𝑅𝑡đ ) đoạn mạch gồm nhiều điện trở điện trở thay cho điện trở đó, ch với hiệu điện cường độ dịng điện chạy qua đoạn mạch có giá trị trước o Cơng thức tính điện trở tương đương đoạn mạch: Dạng mạch Sơ đồ mạch điện Mạch nối tiếp 𝐑 𝐭đ = 𝐑 𝟏 + 𝐑 𝟐 Mạch 𝟏 𝟏 𝟏 = + 𝐑 𝐭đ 𝐑 𝟏 𝐑 𝟐 song song II Cơng thức tính Thí nghiệm tính cản trở dịng điện điện trở ❖ Mục đích thí nghiệm Khảo sát mức độ cản trở dịng điện điện trở ❖ Dụng cụ thí nghiệm Biến trở Bóng đèn Nguồn điện Dây điện Khóa K PL79 ❖ Các bước tiến hành Bước 1: Lắp mạch điện hình: Bước Điều chỉnh chạy C vị trí gần A Đóng khóa K quan sát độ sáng đèn Bước 3: Di chuyển từ từ chạy C xa đầu A, quan sát độ sáng bóng đèn ❖ Hiện tượng quan sát – Kết thí nghiệm Điện trở lớn, bóng đèn sáng yếu ❖ Kết luận Điện trở có tác dụng cản trở dòng điện mạch Điện trở lớn cường độ dòng điện mạch giảm PL80 Phụ lục 4.11 ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ BÁO CÁO CHỦ ĐỀ: ĐỊNH LUẬT OHM I Thực hành thí nghiệm xây dựng định luật Ohm ❖ Mục đích thí nghiệm Khảo sát mối liên hệ cường độ dòng điện mạch, điện trở, hiệu diện hai đầu đoạn mạch a Mối liên hệ cường độ dòng điện hiệu điện hai đầu ❖ Dụng cụ thí nghiệm Nguồn điện Các dây dẫn Biến trở chạy Ampe kế Khóa K Vơn kế ❖ Các bước tiến hành Sơ đồ mạch điện Bước 1: Lắp mạch điện sơ đồ trên, ban đầu khóa để mở Bước 2: Đóng khóa K, di chuyển chạy C để thay đổi cường độ dòng điện hiệu điện mạch Bước 3: Quan sát ampe kế, vôn kế ghi lại giá trị cường độ dòng điện qua dây dẫn hiệu điện hai đầu dây PL81 Bước 4: Lặp lại thí nghiệm nhiều lần Bước 5: Tính tỉ số 𝐔 𝐈 nhận xét ❖ Kết thí nghiệm Cường độ Lần đo Hiệu điện U (V) dòng điện I (A) 1,5 0,1 3,0 4,5 0,2 Tỉ số 𝐔 𝐈 Kết luận 15 Khi cường độ dòng điện 15 0,3 15 thay đổi hiệu điện thay đổi tỉ số 𝐔 𝐈 khơng đổi Cường độ dòng điện 𝐼 tỉ 6,0 0,4 15 lệ thuận với hiệu điện 𝑈 hai đầu dây b Mối liên hệ cường độ dòng điện điện trở dây ❖ Dụng cụ thí nghiệm Nguồn điện Vơn kế Các dây dẫn có điện trở biết Dây điện Khóa K ❖ Các bước tiến hành Sơ đồ mạch điện PL82 Bước 1: Lắp mạch điện sơ đồ trên, ban đầu khóa K để mở Điện trở R tượng trưng cho đoạn dây dẫn có điện trở xác định Bước 2: Lần lượt thay dây dẫn khác vào mạch Đóng khóa K Bước 3: Quan sát ampe kế ghi lại giá trị cường độ dòng điện qua dây dẫn giá trị điện trở dây dẫn tương ứng Bước 4: Tính tích I R nhận xét ❖ Kết thí nghiệm Lần đo Điện trở Cường độ dây dẫn R (Ω) 100 dịng điện I (A) Tích 𝐈 𝐑 Kết luận 0,60 60,00 Khi thay đổi R, cường độ dòng điện thay đổi, III 200 0,31 62,00 300 0,20 60,00 400 0,15 60,00 tích I R khơng đổi Cường độ dịng điện 𝐼 chạy qua dây dẫn tỉ lệ nghịch với điện trở 𝑅 dây Định luật Ohm Phát biểu: Cường độ dòng điện 𝐼 chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện 𝑈 hai đầu dây, tỉ lệ nghịch với điện trở 𝑅 dây Biểu thức: 𝐼= PL83 𝑈 𝑅 Phụ lục 4.12 ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ BÁO CÁO CHỦ ĐỀ: MẠCH ĐIỆN SONG SONG – NỐI TIẾP I Mạch điện song song mạch điện nối tiếp Hình ảnh thực tế Sơ đồ mạch điện Mạch điện nối tiếp Mạch điện song song PL84 II Thực hành thí nghiệm đo cường độ dịng điện đoạn mạch nối tiếp ❖ Mục đích thí nghiệm Đo cường độ dịng điện vị trí khác đoạn mạch nối tiếp ❖ Dụng cụ thí nghiệm Nguồn điện Ampe kế Đèn Dây điện Đèn Khóa K ❖ Các bước tiến hành Bước 1: Lắp mạch theo sơ đồ mạch điện Bước 2: Lần lượt mắc ampe kế vào vị trí 1, 2, Bước 3: Ghi nhận giá trị cường độ dịng điện đo vị trí 1, 2, tương ứng Bước 4: Nhận xét ❖ Kết thí nghiệm a Vẽ lại sơ đồ mạch điện PL85 c Bảng số liệu Vị trí ampe kế Vị trí Vị trí Vị trí Nhận xét Trong đoạn mạch mắc nối Cường độ dòng điện I1 = 0,3A I2 = 0,3A I3 = 0,3A tiếp, cường độ dịng điện có giá trị vị trí khác nhau: I1 = I2 = I3 III Thực hành thí nghiệm đo cường độ dịng điện đoạn mạch song song ❖ Mục đích thí nghiệm Đo cường độ dịng điện qua mạch nhánh rẽ đoạn mạch song song ❖ Dụng cụ thí nghiệm Nguồn điện Ampe kế Đèn Dây điện Đèn Khóa K ❖ Các bước tiến hành Bước 1: Lắp mạch theo sơ đồ mạch điện Bước 2: Mắc ampe kế nối tiếp với mạch để đo CĐDĐ qua mạch Ghi nhận giá trị đo Bước 3: Lần lượt mắc ampe kế nối tiếp với đèn 1, đèn để đo CĐDĐ qua mạch rẽ tương ứng Ghi nhận giá trị đo Bước 4: Nhận xét PL86 ❖ Kết thí nghiệm a Vẽ lại sơ đồ mạch điện c Bảng số liệu Vị trí ampe kế Cường độ dịng điện Nhận xét Mạch rẽ I1 = 0,26A Trong đoạn mạch mắc song I2 = 0,24A mạch tổng I = 0,50A cường độ dòng điện mạch rẽ: I = I1 + I2 Mạch rẽ Mạch song, cường độ dòng điện Đối với đoạn mạch gồm hai đèn mắc nối tiếp, hiệu điện hai đầu đoạn mạch tổng hiệu điện đèn: U = U1 + U2 Hiệu điện hai đầu đèn mắc song song hiệu điện hai đầu điểm nối chung: UMN = U1 = U2 PL87 Phụ lục 4.13 ĐÁP ÁN PHIẾU BÀI TẬP VẬN DỤNG ĐIỆN TRỞ, ĐỊNH LUẬT OHM, ĐOẠN MẠCH MỘT CHIỀU Tình 1: Trong phịng thí nghiệm, nhân viên kĩ thuật cần điện trở 𝐑 = 𝟏𝟎𝛀 làm dây constantan có điện trở suất 𝛒 = 𝟎, 𝟓 𝟏𝟎−𝟔 𝛀𝐦, có tiết diện đường kính 𝟎, 𝟐𝐦𝐦 a Nhân viên kĩ thuật cần cắt đoạn dây dài bao nhiêu? b Khi có dịng điện 50mA chạy qua, điện hay đầu dây bao nhiêu? a Ta có: R = ρ l S 1 ρ 0,5.10−6 Suy l = R S = 10 (3,14 0,00012 ) = 0,62 m b U = I R = 50 10−3 10 = 0,5𝑉 Tình 2: Trong dịp trung thu, Lan muốn làm lồng đèn điện cho em trai Lan dự định sử dụng nguồn pin tiểu 3V bóng đèn có hiệu điện định mức 2,5V, cường độ dòng định mức 0,3A với mạch điện hình: a Đèn có hoạt động bình thường khơng? Vì sao? Đèn khơng hoạt động bình thường (đèn sáng bình thường bị chạy) hiệu điện hai đầu bóng đèn vượt hiệu điện định mức đèn b Để bảo vệ đèn không bị cháy, Lan lắp thêm vào mạch điện trở nối tiếp với đèn Em vẽ lại sơ đồ mạch điện lúc cho biết điện trở lắp vào cần PL88 có trị số tối thiểu để đèn sáng bình thường Biết hoạt động bình thường, điện trở đèn thay đổi không đáng kể Để đèn sáng bình thường: Uđèn = Uđm = 2,5V Khi đó: Umạch = Uđèn + UR Imạch = Iđèn = IR ; Suy ra: R = UR IR = 0,5 0,3 = Ω c Khi mua điện trở, cửa hàng hết loại điện trở mà Lan cần Cửa hàng cịn lại điện trở có trị số 5,1Ω; 1,2Ω; 1Ω (số lượng không giới hạn) Em giúp Lan đề xuất cách để lắp mạch điện cho đèn sáng bình thường Vẽ lại sơ đồ mạch điện tương ứng tính 𝑅𝑡𝑑 trường hợp 1 1 = ′+ ′+ ′ R tđ R R R Suy ra: R tđ = R′ = 5,1 1 = + R12 R1 R Suy ra: R12 = ≈ 1,7Ω 1,2 = 0,6 Ω R tđ = R12 + R = 0,6 + = 1,6Ω PL89 Tình 3: Nam chế tạo mơ hình nhà thông minh để tham dự Cuộc thi Sáng tạo niên nhi đồng cấp thành phố Mơ hình gần hoàn thành, cần lắp hệ thống đèn chiếu sáng sơ mạch hình Tuy nhiên lắp nguồn điện vào bóng đèn bị cháy Nam nghĩ nguyên nhân chọn nguồn pin chưa phù hợp a Em giúp Nam tìm giá trị hiệu điện nguồn pin phù hợp Biết bóng đèn sử dụng loại có Uđm = 2,8V, Iđm = 6mA b Nếu Nam sử dụng nguồn pin 6V Nam phải lắp thêm vào đoạn mạch điện trở R có trị số bao nhiêu? Biết vị trí lắp điện trở hình Hinh Hình a Umạch = U12 = U34 = U1 + U2 = 2,8 + 2,8 = 5,6V Vậy nguồn điện thích hợp để mắc vào mạch cần có hiệu điện 5,6V b Umạch = U12 + UR = 6V Suy ra: UR = 0,4V Ta có: Imạch = IR = I12 + I34 = I12 + I34 = 0,006 + 0,006 = 0,012A Vậy R = UR IR = 0,4 0,012 = 33,33Ω Nam cần mắc thêm vào mạch điện trở có giá trị 33,33Ω PL90