Tên chủ đề: Điện tích và ứng dụng Vấn đề cần giải quyết trong chủ đề này là Điện tích là gì? Làm cách nào để 1 vật nhiễm điện? Tương tác giữa các điện tích như thế nào? Từ việc yêu cầu học sinh quan sát (qua video) để mô tả lại hoặc thực hiện một số thí nghiệm về sự nhiễm điện, tương tác giữa các điện tích và tìm hiểu về cách làm cho một vật nhiễm điện, tạo được vấn đề cần giải quyết trong bài học như trên.Trên cơ sở xác định nguyên nhân nhìn thấy làm xuất hiện các hiện tượng trong các thí nghiệm khác nhau, từ đó học sinh có thể dự đoán được nguyên nhân chung làm vật nhiễm điện, cách xác định lực tương tác giữa các điện tích. Giao cho học sinh vận dụng kiến thức nói trên về điện tích trong các trường hợp để học sinh được luyện tập về kĩ năng xác định nguyên nhân làm vật nhiễm điện, gây ra tương tác điện.
Trang 1SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC
TRƯỜNG THPT
HỘI THẢO CHUYÊN ĐỀ
“ĐỔI MỚI SINH HOẠT TỔ CHUYÊN MÔN”
CHỦ ĐỀ “ĐIỆN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG”
MÔN: VẬT LÝ 11
Họ và tên:
Chức vụ: Giáo viên
Đơn vị công tác: Trường THPT
Vĩnh Yên, ngày 11 tháng 12 năm 2018
Trang 2Tên chủ đề: ĐIỆN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG (3 tiết)
I Vấn đề cần giải quyết
Nội dung kiến thức, kĩ năng trong chủ đề này xoay quanh khái niệm điện tích và tương tác điện Như vậy, vấn đề chung cần giải quyết trong chủ đề là nghiên cứu về điện tích Để thuận lợi cho việc áp dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề, có thể thiết kế nội dung dạy học của vấn đề này thành 01 chủ đề như sau:
- Tên chủ đề: Điện tích và ứng dụng
- Vấn đề cần giải quyết trong chủ đề này là "Điện tích là gì? Làm cách nào để 1 vật nhiễm điện? Tương tác giữa các điện tích như thế nào?"
Từ việc yêu cầu học sinh quan sát (qua video) để mô tả lại hoặc thực hiện một số
thí nghiệm về sự nhiễm điện, tương tác giữa các điện tích và tìm hiểu về cách làm cho một vật nhiễm điện, tạo được vấn đề cần giải quyết trong bài học như trên
Trên cơ sở xác định nguyên nhân "nhìn thấy" làm xuất hiện các hiện tượng trong các thí nghiệm khác nhau, từ đó học sinh có thể dự đoán được nguyên nhân chung làm vật nhiễm điện, cách xác định lực tương tác giữa các điện tích
Giao cho học sinh vận dụng kiến thức nói trên về điện tích trong các trường hợp để học sinh được luyện tập về kĩ năng xác định nguyên nhân làm vật nhiễm điện, gây ra tương tác điện
Mỗi nội dung được thiết kế gồm có: Khởi động – Hình thành kiến thức - Luyện tập Phần Vận dụng và Tìm tòi mở rộng được GV giao cho học sinh tự tìm hiểu ở nhà
Có thể mô tả chuỗi hoạt động học và dự kiến thời gian như sau:
Thời lượng dự kiến và địa điểm
Khởi động Hoạt động 1 Tạo tình huống vấn đề nhiễm điện của
1 vật
15 phút-Trên lớp Hình thành
kiến thức
phút-Trên lớp
Trang 3Hoạt động 3 Thuyết Electron, sự nhiễm điện của 1
vật
45 phút-Trên lớp
phút-Trên lớp
Luyện tập Hoạt động 5 Hệ thống hóa kiến thức Bài tập về
điện tích
15 phút-Trên lớp Vận dụng
Tìm tòi mở
rộng
Chuẩn bị
Giáo viên
- Thí nghiệm về: Điện tích, hiện tượng nhiễm điện của 1 vật
- Các phần mềm mô phỏng: hiện tượng nhiễm điện cho 1 vật, định luật Culông
- Mỗi nhóm 1 tờ giấy khổ A1
Học sinh
- SGK, vở ghi bài, giấy nháp
II Nội dung – chủ đề bài học
Theo chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí lớp 11, chủ đề “ĐIỆN TÍCH
VÀ ỨNG DỤNG " gồm có 3 nội dung như sau:
a) Điện tích
b) Thuyết Electron.Định luật bảo toàn điện tích
c) Định luật Culông
Nội dung kiến thức nói trên được thể hiện trong sách giáo khoa Vật lí lớp 11 hiện hành gồm 3 tiết:
Bài 1: Điện tích Định luật Culông
Bài 2: Thuyết Electron Định luật bảo toàn điện tích
Ngoài ra còn Bài đọc thêm về một số mốc thời gian đáng lưu ý trong lĩnh vực điện từ Theo Công văn Hướng dẫn thực hiện điều chỉnh nội dung dạy học số
Trang 45842/BGDĐT-VP ngày 01 tháng 9 năm 2011 của Bộ Giáo dục và Đào tạo, một số nội dung đã được tinh giảm
III Mục tiêu
1 Kiến thức
- Nắm được các khái niệm: Điện tích và điện tích điểm, các loại điện tích và các cơ chế của sự tương tác giữa các điện tích
- Phát biểu được nội dung và viết được biểu thức định luật Cu-lông về tương tác giữa các điện tích, chỉ ra được đặc điểm của lực điện giữa các điện tích điểm
- Trình bày được nội dung cơ bản của thuyết electron Từ đó trình bày được ý nghĩa của các khái niệm hạt mang điện và vật nhiễm điện
- Phát biểu được nội dung định luật bảo toàn điện tích
2 Kỹ năng
- Xác định phương chiều của lực tương tác giữa các điện tích điểm
- Vận dụng định luật Cu-lông để giải bài tập tương tác tĩnh điện
- Giải thích được các hiện tượng nhiễm điện trong thực tế
- Giải thích được tính dẫn điện, cách điện của một chất, ba hiện tượng nhiễm điện của vật
- Vận dụng giải được các bài tập đơn giản về hiện tượng nhiễm điện
3 Thái độ
- Hứng thú trong học tập, yêu thích nghiên cứu khoa học
- Yêu thích môn vật lí, tích cực xây dựng bài…
- Có tác phong cẩn thận, khoa học
4 Năng lực định hướng hình thành và phát triển cho học sinh
- Năng lực giải quyết vấn đề thông qua đặt câu hỏi khác nhau về một hiện tượng (làm cách nào 1 vật nhiễm điện và điện tích tương tác nhau như thế nào ); tóm tắt những thông tin liên quan từ nhiều nguồn khác nhau (từ các thí nghiệm khác nhau); xác định
và làm rõ thông tin, ý tưởng mới
- Năng lực tự học, đọc hiểu và giải quyết vấn đề theo giải pháp đã lựa chọn thông qua việc tự nghiên cứu và vận dụng kiến thức về điện tích để giải thích sự nhiễm điện của
1 vật, lực tương tác giữa 2 điện tích
Trang 5- Năng lực hợp tác nhóm: làm thí nghiệm, trao đổi thảo luận, trình bày kết quả thí nghiệm
- Năng lực tính toán, trình bày và trao đổi thông tin: hoàn thành các bảng số liệu khi làm thí nghiệm
- Năng lực thực hành thí nghiệm: các thao tác và an toàn thí nghiệm
IV Tổ chức các hoạt động học của học sinh
1 Ổn định tổ chức lớp ( 1 phút)
2 Hướng dẫn cụ thể từng hoạt động
Hoạt động 1: Tạo tình huống học tập về điện tích.
a) Mục tiêu hoạt động: Thông qua thí nghiệm hoặc video để tạo mâu thuẫn giữa
kiến thức hiện có của HS với những kiến thức mới
Nội dung: Xem Video và thực hiện thí nghiệm
Chuẩn bị thí nghiệm sau hoặc video ghi các thí nghiệm (nếu không có dụng cụ thí nghiệm):
- Thí nghiệm về sự nhiễm điện cho các vật và sự tương tác của vật nhiễm điện với các vật khác
- Quan sát video 2 vật nhiễm điện đặt gần nhau
b) Gợi ý tổ chức hoạt động:
GV đặt vấn đề bằng cách cho các em xem video mô phỏng, hướng dẫn các em đọc thêm SGK thực hiện nhiệm vụ học tập
Giao cho học sinh thực hiện thí nghiệm, trình bày cách tiến hành, kết quả đối với mỗi thí nghiệm và trả lời câu hỏi: " Các vật đã thay đổi như thế nào, vì sao? các vật tương tác với nhau như thế nào"
Sau khi đã ghi được cách tiến hành và kết quả đối với mỗi thí nghiệm, bằng cách đi sâu vào bản chất của sự thay đổi "nhìn thấy", học sinh có thể dự đoán được một phần khái niệm điện tích, biểu hiện của vật nhiễm điện, tương tác giữa chúng như thế nào, từ đó tạo ra mục đích và động lực để học sinh học kiến thức mới trong bài
HS ghi nhiệm vụ chuyển giao của GV vào vở, ghi vào vở ý kiến của mình Sau đó được thảo luận nhóm với các bạn xung quanh bằng cách ghi lại các ý kiến của bạn
Trang 6khác vào vở của mình Thảo luận nhóm để đưa ra báo cáo của nhóm về những dự đoán này, thống nhất cách trình bày kết quả thảo luận nhóm, ghi vào vở cá nhân các ý kiến của nhóm
Trong quá trình hoạt động nhóm, GV quan sát học sinh tự học, thảo luận, trợ giúp kịp thời khi các em cần hỗ trợ Ghi nhận kết quả làm việc của cá nhân hoặc nhóm học sinh
c) Sản phẩm hoạt động: Kết quả hoạt động nhóm và nội dung vở ghi của HS Hoạt động 2: Tìm hiểu các vấn đề về Điện tích
a) Mục tiêu hoạt động: Tìm hiểu khái niệm điện tích, điện tích điểm, phân loại
điện tích, để từ đó xem xét tương tác giữa các điện tích?
Nội dung:
+ Điện tích, điện tích điểm: đọc SGK để tìm hiểu
+ Dấu hiệu nhận biết 1 vật nhiễm điện:
+ Tương tác giữa các loại hạt mang điện
Học sinh được hướng dẫn tự nhớ lại những nội dung kiến thức đã được học ở cấp THCS, tự nghiên cứu tài liệu SGK để lĩnh hội các kiến thức có liên quan tới điện tích để trả lời câu hỏi của bài học
Hình thức chủ yếu của hoạt động của học sinh trong phần này là tự học qua tài liệu Dưới sự hướng dẫn của giáo viên (trực tiếp tại lớp, hướng dẫn tự học ở nhà, thảo luận trên lớp để "chốt" kiến thức), về điện tích
b) Gợi ý tổ chức hoạt động:
GV yêu cầu học sinh ghi lại những kiến thức đã biết về sự nhiễm điện của các vật
và tương tác giữa các vật nhiễm điện vào giấy nháp, thảo luận, thống nhất ý kiến trả lời và trình bày nội dung thống nhất ở cột K trên tờ giấy khổ A1
GV lại yêu cầu học sinh đưa ra những mong muốn của mình cần tìm những vấn đề
gì liên quan đến sự nhiễm điện của các vật để ghi vào cột W trên tờ giấy khổ A1
GV đặt vấn đề bằng cách cho các em đọc thêm SGK thực hiện nhiệm vụ học tập Hoàn thành phiếu học tập
Phiếu học tập 1
1 Cách nhận biết một vật nhiễm điện
Trang 72 Điện tích Điện tích điểm
- Điện tích:
- Điện tích điểm:
3 Tương tác điện Hai loại điện tích.
- Có hai loại điện tích là:
- Các điện tích cùng loại (dấu):
- Các điện tích khác loại (dấu):
HS ghi nhiệm vụ chuyển giao của GV vào nháp, ghi vào nháp ý kiến của mình Sau đó được thảo luận nhóm với các bạn xung quanh bằng cách ghi lại các ý kiến của bạn khác vào nháp của mình Thảo luận nhóm để đưa ra báo cáo của nhóm về những
dự đoán này, thống nhất cách trình bày kết quả thảo luận nhóm, ghi vào tờ giấy A1 các ý kiến của nhóm
Trong quá trình hoạt động nhóm, GV quan sát học sinh tự học, thảo luận, trợ giúp kịp thời khi các em cần hỗ trợ Ghi nhận kết quả làm việc của cá nhân hoặc nhóm học sinh
c) Sản phẩm hoạt động: Báo cáo kết quả hoạt động nhóm và nội dung vở ghi của
HS
I Sự nhiễm điện của các vật Điện tích Tương tác điện.
1 Sự nhiễm điện của các vật
a/ Thí nghiệm
b/ Kết luận
c/ Dựa vào hiện tượng hút vật nhẹ để xem vật có bị nhiễm điện hay không
2 Điện tích, điện tích điểm.
+ Những vật nhiễm điện gọi là những vật mang điện tích hay là một điện tích
+ Điện tích là một thuộc tính của vật và điện tích là số đo độ lớn của thuộc tính đó + Điện tích điểm: Là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét
3 Tương tác điện – Hai loại điện tích.
Nhiều thí nghiệm cho thấy các vật nhiễm điện có thể hút hoặc đẩy nhau - Đó là tương tác điện
+ Như vậy sẽ có hai loại điện tích
Trang 8Được đặt tên là điện tích dương (+) và điện tích âm (-)
+ Các điện tích cùng loại thì đẩy nhau, khác loại thì hút nhau
Hoạt động 3 : Thuyết Electron, sự nhiễm điện của 1 vật.
a) Mục tiêu hoạt động: Tạo mâu thuẫn giữa kiến thức hiện có của HS với những
kiến thức mới bằng cách cho HS quan sát video cấu tạo nguyên tử nhận xét được hạt mang điện là Êctron quyết định tính chất điện nguyên tử để đưa ra nội dung:
+ Thuyết Electron, ion(-), ion(+)
+ Các cách làm cho 1 vật nhiễm điện, vật dẫn điện vật cách điện
Học sinh được giao nhiệm vụ làm thí nghiệm (hoặc xem video ghi thí nghiệm) Dưới sự hướng dẫn của giáo viên (trực tiếp tại lớp, hướng dẫn tự học ở nhà, thảo luận trên lớp để "chốt" kiến thức), học sinh trình bày được cách làm cho 1 vật tích điện, thế nào là vật cách điện và vật dẫn điện
b) Gợi ý tổ chức hoạt động:
GV đặt vấn đề bằng cách cho các em xem video hoặc quan sát thí nghiệm, hướng dẫn các em đọc thêm SGK thực hiện nhiệm vụ học tập Khi quan sát video cấu tạo của nguyên tử và chuyển động của electron
HS ghi nhiệm vụ chuyển giao của GV vào vở, ghi vào vở ý kiến của mình Sau đó được thảo luận nhóm với các bạn xung quanh bằng cách ghi lại các ý kiến của bạn khác vào vở của mình Thảo luận nhóm để đưa ra báo cáo của nhóm về những dự đoán này, thống nhất cách trình bày kết quả thảo luận nhóm, ghi vào vở cá nhân ý kiến của nhóm
Trong quá trình hoạt động nhóm, GV quan sát học sinh tự học, thảo luận, trợ giúp kịp thời khi các em cần hỗ trợ Ghi nhận kết quả làm việc của cá nhân hoặc nhóm học sinh Có thể tham khảo các tài liệu khác và Internet
Phiếu học tập số 2
II Thuyết electron.
1 Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện Điện tích nguyên tố.
- Nguyên tử có cấu tạo gồm:
Trong đó hạt nhân có cấu tạo gồm:
- Điện tích nguyên tố:
Trang 92 Thuyết electron.
- Cơ sở của thuyết electron là gì:
- Các nội dung chính của thuyết electron:
3 Định luật bảo toàn điện tích
- Hệ cô lập về điện là hệ như thế nào?
- Định luật bảo toàn điện tích:
4 Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện.
- Điện tích tự do:
- Vật dẫn điện: Ví dụ:
- Vật cách điện Ví dụ:
5 Giải thích sự nhiễm điện của các vật
Sự nhiễm điện do tiếp xúc.
- Hiện tượng:
- Giải thích:
- Cho hai quả cầu kim loại đã tích điện q1, q2 tiếp xúc với nhau, điện tích của hai quả cầu sau khi tiếp xúc là q’1, q’2:
Sự nhiễm điện do hưởng ứng.
- Hiện tượng:
- Giải thích:
c) Sản phẩm hoạt động: Báo cáo kết quả hoạt động nhóm và nội dung vở ghi của
HS
II Thuyết Electron
1 Cấu tạo nguyên tử:
Điện tích nguyên tố: Là những hạt mang điện có độ lớn điện tích nhỏ nhât: (e), prôtôn
2 Thuyết êlectron.
+ Bình thường tổng đại số tất cả các điện tích âm và điện tích dương trong nguyên tử bằng 0 hay các nguyên tử trung hoà về điện
+ Một nguyên tử mất đi một số e thì chúng biến thành ion dương Và ngược lại nguyên tử nhận thêm e thì biến thành ion âm
Trang 10+ Khối lượng của e rất nhỏ me = 9,1.10-31 kg nên e rất linh động có thể di chuyển từ vật này sang vật khác, từ nguyên tử này sang nguyên tử khác
+ Vật nhiễm điện âm là vật có dư thừa e, vật nhiễm điện dương vật đó thiếu e
3 Định luật bảo toàn điện tích.
Trong hệ cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi
4 Vật cách điện, vật dẫn điện.
- Vật dẫn điện là vật có chứa các điện tích tự do VD: Kim loại, bazơ, a xít
- Vật cách điện là vật không chứa các điện tích tự do VD: Thủy tinh, sứ, cao su…
Sự phân biệt vật dẫn điện và vật cách điện chỉ là tương đối
5 Giải thích sự nhiễm điện.
a Sự nhiễm điện do tiếp xúc
Nếu cho một vật tiếp xúc với một vật nhiễm điện thì nó sẽ nhiễm điện cùng dấu với vật đó
b Sự nhiễm diện do hưởng ứng
Đưa một quả cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M của một thanh kim loại MN trung hòa về điện thì đầu M nhiễm điện âm còn đầu N nhiễm điện dương
Hoạt động 4: Định luật Culông
a Mục tiêu hoạt động: Nêu được cách xác định lực tương tác của 2 điện tích
b Gợi ý hoạt động
Mỗi cá nhân tự tìm hiểu, tham khảo tài liệu (SGK, Internet, ) để trả lời các câu hỏi
trong phiếu học tập cá nhân Sau đó, cả nhóm thảo luận và thống nhất câu trả lời chung để ghi vào phiếu học tập nhóm.
Phiếu học tập 3
III Định luật Coulomb Hằng số điện môi.
1 Định luật Coulomb.
a Phát biểu định luật
b Biểu thức:
c Đặc điểm:
- Điểm đặt:
Trang 11- Phương:
- Chiều
- Độ lớn:
Hình vẽ
d Điều kiện áp dụng:
2 Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính Hằng số điện môi.
- Trong một điện môi đồng tính thì lực tương tác giữa hai điện tích sẽ ……
- Ý nghĩa của hằng số điện môi ( �1):
Trong chân không = …, không khí �….
- GV theo dõi quá trình làm việc của các nhóm, có những chỉnh sửa kịp thời ( nếu có)
Báo cáo kết quả
- GV yêu cầu các nhóm bốc thăm lên báo cáo kết quả
- Giải đáp các thắc mắc (nếu có)
- GV, xác nhận ý kiến đúng ở từng câu trả lời
Đánh giá kết quả
- GV xác nhận ý kiến đúng ở từng câu trả lời
- GV chuẩn hóa kiến thức
c) Sản phẩm hoạt động: Sản phẩm của nhóm học sinh Căn cứ vào quá trình thực
hiện, các báo cáo kết quả trao đổi thảo luận để đánh giá cá nhân và nhóm học sinh
III Định luật Cu-Lông – Hằng số điện môi.
1 Định luật Cu-Lông
Nội dung định luật: Lực hút hay lực đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân
không có phương trùng với đường nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Trang 12 Biểu thức: 1 2
2
q q
F = k
r
Trong đó k = 9.10 ( 9 Nm c2 / ) 2
Đơn vị của các đại lượng:
F: Độ lớn lực Cu-lông (N);
r: Khoảng cách giữa hai điện tích(m)
q1, q2: Điện tích, đơn vị đo là culông (C)
2 Tương tác giữa các điện tích điểm trong chất điện môi.
Điện môi: Môi trường không dẫn điện
Kết quả TN: Trong môi trường điện môi đồng tính lực tương tác giữa các điện tích điểm giảm đi lần.
Với chân không 1, môi trường thông thường điện môi 1 Hằng số điện môi đặc
trưng cho tính chất điện của môi trường
Ý nghĩa: Hằng số điện môi cho ta biết lực tương tác giữa các điện tích trong điện môi sẽ nhỏ đi bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong chân không
Hoạt động 5: Hệ thống hóa kiến thức – luyện tập
A Kiến thức
* Có 3 cách nhiễm điện cho vật là:
- Nhiễm điện do cọ xát
- Nhiễm điện do tiếp xúc
- Nhiễm điện do hưởng ứng
* Điện tích điểm: Là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách mà
ta xét
* Định luật Cu – lông: Lực hút hay lực đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân
không có phương trùng với đường nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng
F = 1 2
2
q q k r
F: Độ lớn lực Cu-lông đo bằng đơn vị niu-tơn (N);
r: khoảng cách giữa hai điện tích, đơn vị là (m)
q1, q2: điện tích, đơn vị đo là culông (C)
k là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc đơn vị đo Trong hệ SI, k có giá trị: k = 9.109
2 2
N.m
* Điện môi: Là môi trường cách điện.