- Xác định được bằng thí nghiệm mối quan hệ giữa điện trở của dây dẫn với chiều dài, tiết diện và vật liệu làm dây dẫn.. - Nêu được mối quan hệ giữa điện trở của dây dẫn với độ dài, tiết[r]
(1)"SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ VÀO CHIỀU DÀI, TIẾT DIỆN VÀ VẬT LIỆU LÀM DÂY"
I Mục tiêu: 1 Kiến thức:
- Xác định thí nghiệm mối quan hệ điện trở dây dẫn với chiều dài, tiết diện vật liệu làm dây dẫn
- Nêu mối quan hệ điện trở dây dẫn với độ dài, tiết diện vật liệu làm dây dẫn
- Nêu vật liệu khác có điện trở suất khác 2 Kỹ năng:
- Có kĩ suy luận dự đốn, làm thí nghiệm kiểm tra dự đốn
- Vận dụng công thức R = l S
giải thích tượng đơn giản liên quan tới điện trở dây dẫn
- Biết vận dụng giải thích số tượng thực tế liên quan đến điện trở dây dẫn
3 Thái độ:
- Tích cực, tự giác học tập Có ý thức hợp tác nhóm - u thích môn học
4 Năng lực cần phát triển:
K2: Trình bày mối quan hệ kiến thức vật lý
K3: Sử dụng kiến thức vật lý để thực nhiệm vụ học tập K4: Vận dụng kiến thức vật lí vào tình thực tiễn
P1: Đặt câu hỏi kiện vật lý
P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn xử lý thông tin từ nguồn khác để giải vấn đề học tập vật lý
P4: Vận dụng tương tự mơ hình để xây dựng kiến thức vật lý P5: Lựa chọn sử dụng cơng cụ tốn học phù hợp học tập vật lý
P8: Xác định mục đích đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lý kết thí nghiệm rút nhận xét
P9: Biện luận tính đắn kết thí nghiệm tính đắn kết luận khái qt hóa từ kết thí nghiệm
X1: Trao đổi kiến thức ứng dụng vật lý ngôn ngữ vật lý cách diễn tả đặc thù vật lý
X5: Ghi lại kết từ họat động học tập vật lý
X6: Trình bày kết từ hoạt động học tập vật lý cách phù hợp
(2)C1: Xác định trình độ có kiến thức, kĩ năng, thái độ cá nhân học tập vật lý
C4: So sánh đánh giá - khía cạnh vật lí- giải pháp kĩ thuật khác mặt kinh tế, xã hội môi trường
II Bảng mô tả lực cần phát triển.
Nhận biết Thông hiểu Vận dụng thấp Vận dụng cao
K2: Nêu được: - Điện trở dây dẫn có tiết diện làm từ loại vật liệu tỉ lệ thuận với chiều dài dây - Đối với hai dây dẫn có tiết diện làm từ loại vật liệu
1
2
R l R l - Điện trở dây dẫn có chiều dài làm từ loại vật liệu tỉ lệ nghịch với tiết diện dây - Đối với hai dây dẫn có chiều dài làm từ loại vật liệu
1
2
R S
R S
P1: Học sinh dự kiến cách làm phụ thuộc điện trở vào chiều dài dây dẫn dự đoán cách làm phụ thuộc điện trở vào tiết diện vật liệu làm dây K3: sử dụng bảng kết TN để đưa KL: Điện trở tỉ lệ thuận với chiều dài, tỉ lệ nghịch với tiết diện phụ thuộc vào vật liệu làm dây
P9 Từ thí nghiệm HS rút kết luận:
- Điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài dây - Điện trở dây dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện dây - Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu làm dây
P4, P8, X7, X8 Nêu tiến hành thí nghiệm nghiên cứu phụ thuộc điện trở vào chiều dài dây dẫn
X1, X5, X6: Ghi lại kết thí nghiệm vào bảng bảng (SGK 20,23,26) X8, P9: Tham gia hoạt động nhóm làm TN thu thập kết thí nghiệm: Điện trở tỉ lệ thuận với chiều dài, tỉ lệ nghịch với tiết diện phụ thuộc vào vật liệu làm dây
K4, P3: Ứng dụng thực tế sử dụng dây dẫn mạng điện đơn giản
- Vận dụng mối quan hệ R, S, l để giải số tập đơn giản
C1,P5: Vận dụng công thức R=
l S
để tính bốn đại lượng có cơng thức biết ba đại lượng lại
C4: Đề xuất số giải pháp kĩ thuật nhằm sử dụng dây dẫn thuận lợi sống
III Chuẩn bị giáo viên học sinh 1- Chuẩn bị giáo viên
*Cả lớp: Ba đoạn dây dẫn có chiều dài, tiết diện, chất liệu khác *Mỗi nhóm: biến nguồn, Ampe kế có GHĐ 1,5A ĐCNN 0,1A
1 vơn kế có GHĐ 10V ĐCNN 0,1V
(3)3 dây dẫn có chiều dài, tiết diện làm vật liệu khác nhau, đoạn dây nối
Bảng (SGK - T20,23), Bảng (SGK- 26) 2- Chuẩn bị học sinh
- Nghiên cứu trước học IV HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1 Kiểm tra cũ. 2 Bài mới
TRỢ GIÚP CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS
TIẾT 01
Hoạt động 1: Tìm hiều công dụng của dây dẫn loại dây dẫn thường sử dụng (8’)
GV: đưa loại dây chuẩn bị
- Yêu cầu HS thảo luận nhóm trả lời câu hỏi
? Dây dẫn dùng để làm gì?
? Quan sát thấy dây dẫn đâu xung quanh ta
? Hãy nêu tên loại vật liệu dùng làm dây dẫn
*Xác định phụ thuộc dây dẫn vào yếu tố khác nhau
? Nếu đặt vào hai đầu dây dẫn hiệu điện U có dịng điện chạy qua hay khơng? Khi dịng điện có cường độ I hay khơng? Khi dây dẫn có điện trở xác định hay không?
GV: yêu cầu HS quan sát dây dẫn ? Các cuộn dây có điểm khác
? Hãy dự đoán xem điện trở dây dẫn có khơng
? Những yếu tố ảnh hưởng đến điện trở dây
? Để xác định phụ thuộc điện trở vào yếu tố phải làm nào?
GV chốt lại
Các nhóm HS thảo luận (dựa hiểu biết kinh nghiệm sẵn có) vấn đề:
+ Công dụng dây dẫn mạch điện thiết bị điện
+ Các vật liệu dùng làm dây dẫn HS: Dây dẫn dòng điện chạy qua
HS: dây dẫn thường làm đồng, có nhôm, hợp kim
I Xác định phụ thuộc dây dẫn vào một yếu tố khác nhau
HS: Thảo luận nhóm để trả lời câu hỏi: Các dây dẫn có điện trở khơng, sao?
HS: quan sát đoạn dây khác nêu nhận xét
- Các cuộn dây có chiều dài, tiết diện,
vật liệu làm dây dẫn khác nhau.
HS: dự đoán
(4)khác giữ nguyên yếu tố cịn lại Hoạt động 2: Tiến hành thí nghiệm
* Thí nghiệm 1: GV: yêu cầu HS nêu dự đoán theo yêu cầu C1 ghi lên bảng
các dự đốn
GV u cầu HS quan sát H7.2 (SGK) ? Nêu dụng cụ thí nghiệm
? Các bước tiến hành thí nghiệm
GV: yêu cầu HS tiến hành thí nghiệm theo bước ghi kết vào bảng (SGK - T20)
? Từ kết thí nghiệm nêu nhận xét điều dự đoán
? Nêu kết luận phụ thuộc điện trở dây dẫn vào chiều dài dây
GV chốt lại kết luận * Thí nghiệm 2:
- Dự đốn phụ thuộc điện trở dây dẫn vào tiết diện dây dẫn dây dẫn có chiều dài làm loại vật liệu?
GV: yêu cầu HS quan sát H8.3 (SGK) tự đọc thông tin phần thí nghiệm kiểm tra SGK
? Nêu dụng cụ thí nghiệm
? Các bước tiến hành thí nghiệm
GV: yêu cầu HS tiến hành thí nghiệm theo bước
B1: Với dây dẫn có tiết diện S1: Đo hiệu
điện cường độ dòng điện điền vào bảng
B2: Với dây dẫn có tiết diện S1: Đo hiệu
điện cường độ dòng điện điền vào bảng
B3: Tính R1 = ? R2 = ?
? Hãy đối chiếu kết thu với dự
II Thí nghiệm
1 Thí nghiệm 1
HS: dự đoán
C1: Dây dẫn l có điện trở R Dây dẫn 2l có điện trở 2R Dây dẫn 3l có điện trở 3R
a Thí nghiệm
HS: nêu dụng cụ bước tiến hành HS: tiến hành thí nghiệm theo nhóm, ghi kết vào bảng
dây dẫn U (V) I (A) R() chiều dài l U1 = I1 = R1 =
chiều dài 2l U2 = I2 = R2 =
chiều dài 3l U3 = I3 = R3 =
HS nêu nhận xét: Điện trở dây dẫn tỷ lệ thuận với chiều dài dây
b Kết luận
+ Điện trở dây dẫn tỷ lệ thuận với chiều dài dây.
2 Thí nghiệm 2
- HS dự đốn.
a, Thí nghiệm
- HS đọc thông tin SGK
HS: nêu dụng cụ bước tiến hành thí nghiệm
HS: hoạt động nhóm tiến hành thí nghiệm theo bước điền vào bảng
lần TN U (V) I (A) R () Với dây S1 U1 = I1 = R1 =
(5)đoán nêu
GV: Nêu kết luận phụ thuộc điện trở dây dẫn vào tiết diện dây Gv chốt lại
* Thí nghiệm 3
Cho HS quan sát đoạn dây dẫn chiều dài, tiết diện làm vật liệu khác
? Để xác định phụ thuộc điện trở vào vật liệu làm dây dẫn phải tiến hành thí nghiệm với dây dẫn có đặc điểm gì?
GV: Y/c HS Tiến hành xác định điện trở dây dẫn nhôm đồng
Lưu ý: dây dẫn có chiều dài tiết diện
? Vẽ sơ đồ mạch điện để tiến hành thí nghiệm xác định điện trở dây dẫn?
? Nêu cách tiến hành thí nghiệm?
B1: Với dây dẫn nhôm: Đo hiệu điện cường độ dòng điện điền vào bảng kết
B2: Với dây dẫn đồng: Đo hiệu điện cường độ dòng điện điền vào bảng
B3: Tính R1 = ? R2 = ?
? Rút nhận xét điện trở dây nhôm dây đồng?
? Với dây dẫn có chất liệu khác điện trở chúng nào?
? Nêu kết luận phụ thuộc điện
+ Nhận xét :
1
2
R S
R S
b, Kết luận: Điện trở dây dẫn tỷ lệ nghịch
với tiết diện dây.
3 Thí nghiệm 3:
HS quan sát
HS: Dây dẫn có chiều dài, tiết diện làm vật liệu khác
a, Thí nghiệm
2 HS lên bảng vẽ hình
R1 A
V -+ K
R2 A
V -+ K
HS: Mắc mạch điện theo nhóm tiến hành thí nghiệm với dây dẫn nhơm đồng để xác định điện trở dây dẫn - Bảng kết
lần đo U (V) I (A) R () dây nhôm U1 = I1 = R1 =
(6)trở dây dẫn vào vật liệu làm dây? Gv chốt lại kiến thức toàn * Hướng dẫn nhà:
- Học thuộc kết luận
- Về nhà làm tập phần vận dụng T21,24/SGK
HS: R1 khác R2 (R1 > R2)
HS: Với dây dẫn có chất liệu khác điện trở chúng khác
b, Kết luận: Điện trở dây dẫn phụ thuộc
vào vật liệu làm dây
TIẾT 02 Hoạt động 3: Kết luận
? Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào chiều dài, tiết diện vật liệu làm dây nào?
Hoạt động 4: Điện trở suất Cơng thức tính điện trở
GV: Sự phụ thuộc điện trở vào vật liệu làm dây dẫn đặc trưng đại lượng điện trở suất
? Điện trở suất gì? kí hiệu nào?
? Đơn vị điện trở suất gì?
GV y/c HS theo dõi bảng điện trở suất 200C số chất.
? Bạc có điện trở suất ? Con số cho biết điều
? Hãy nêu nhận xét trị số điện trở suất kim loại hợp kim bảng
? Trong số chất nêu bảng chất dẫn điện tốt nhất? Vì ? Tại dây đồng thường dùng để làm lõi dây nối mạch điện
GV: yêu cầu HS làm C2
- Nhận xét làm bạn GV đánh giá, chốt lại GV: yêu cầu HS làm C3
III Kết luận
Điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài, tỉ lệ nghịch với tiết diện phụ thuộc vào vật liệu làm dây
IV Điện trở suất Cơng thức tính điện trở
1 Điện trở suất: SGK/26
- Kí hiệu: (đọc rơ)
- Đơn vị: .m (đọc ôm mét) HS theo dõi
bạc = 1,6.10-8 .m
HS: Kim loại có điện trở suất lớn hợp kim
HS trả lời: Chất có điện trở suất nhỏ dẫn điện tốt
HS: Đồng có điện trở suất nhỏ C2: l = 1m ; S = 1m2
R = 0,50 10-6
Vậy l = 1m ; S = 1mm2 = 10-6m2
(7)GV: hỗ trợ theo gợi ý sau: ? Đọc kỹ lại đoạn viết ý nghĩa điện trở suất để tính R1 = ? ; R2 = ? ;
R3 = ?
Lưu ý: HS phụ thuộc điện trở vào chiều dài dây dẫn có tiết diện làm từ vật liệu
? Công thức tính điện trở dây
? Giải thích đại lượng công thức đơn vị chúng?
- Tích hợp GD BVMT:
+ Điện trở dây dẫn nguyên nhân làm toả nhiệt dây Q toả dây dẫn vô ích, làm hao phí điện + Mỗi dây dẫn làm chất xác định chịu I xác định
? Nếu sử dụng dây dẫn không với I cho phép gây tác hại gì? ? Nêu biện pháp bảo vệ mơi trường GV chốt lại
Hoạt động 5: Nội dung 5: Vận dụng GV: yêu cầu HS làm C4
GV: gợi ý:
- Cơng thức tính tiết diện trịn dây dẫn theo đường kính d: S=π r2
=π d
2
4 - Đổi đơn vị: 1mm = 10-6m2
- Vận dụng cơng thức tính R = ?
* Hướng dẫn nhà:
R = 0 ,50 10−6
10−6 =0,5 Ω
2 Công thức tính điện trở
Từng HS làm C3 theo bước 1,2,3 bảng (SGK)
C3: + l = 1m ; S = 1m2 R = ρ
+ l = l(m) ; S = 1m2 R
2 = ρ .l
+ l = lm ; S = 1m2 R
3 = ρ Sl
* Công thức: R =
l S
Trong đó: R điện trở () điện trở suất (m) l chiều dài (m)
S tiết diện (m2)
HS: Làm dây dẫn nóng chảy gây hoả hoạn hậu môi trường nghiêm trọng
HS : Để tiết kiệm lượng cần sử dụng dây dẫn có điện trở suất nhỏ Ngày người ta phát số chất có tính chất đặc biệt, giảm nhiệt độ chất điện trở suất chúng giảm giá trị (Siêu dẫn) việc ứng dụng vật liệu siêu dẫn vào thực tiễn cịn gặp nhiều khó khăn vật liệu siêu dẫn nhiệt độ thấp (dưới 00C rất
nhiều.)
V Vận dụng
C4: Tóm tắt : l = 4m ; d = 1mm đ = 1,7.10-8 m
R = ?
Giải
Tiết diện dây dẫn là:
S = r2 =
(d2)
2
= 3,14 14
(8)- Học thuộc kết luận biết vận dụng cơng thức tính điện trở để làm tập - Về nhà làm tập vận dụng trang 27/SGK
Điện trở dây đồng :
R= ρ. l S=
1,7 10− 8
0 , 785 10− 6=0 , 087 Ω
Đáp số: 0,087
TIẾT 03 Hoạt động 5: Nội dung 5: Vận dụng
(Tiếp)
GV: yêu cầu HS trả lời C2(SGK)
GV: yêu cầu HS làm C3
? Tìm chiều dài dây dẫn ta làm nào?
GV gợi ý:
- áp dụng định luật ơm để tính điện trở cuộn dây
- Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào chiều dài cuộn dây
- Suy chiều dài dây dẫn
GV: yêu cầu HS suy nghĩ lập luận trả lời
GV: yêu cầu HS trả lời C5 -Tóm tắt đầu
- Gợi ý :
? Tiết diện dây thứ lớn gấp lần dây thứ
? Vận dụng kết luận so sánh điện trở dây
V Vận dụng (tiếp)
C2: Khi giữ U khơng đổi, mắc bóng đèn
vào dây dẫn dài R mạch lớn Theo ĐL Ôm, I qua đèn nhỏ đèn sáng yếu khơng sáng C3: HS đọc đề bài, tìm hiểu tóm tắt
Tóm tắt:
U1 = 6V; I1 = 0,3A
Khi l2 = 4m R2 = 2 l1 = ?
Giải:
Điện trở cuộn dây là:
R1=U1
I1
=
0,3=20(Ω)
Chiều dài cuộn dây là:
Vì l ~ R => l1
l2 =R1
R2 => l1 =
R1 l2
R2
Vậy l=20
2 4=40(m)
Đáp số: 40m
C4: Vì I ~ 1/R nên I1 = 0,25I2 =1/4I2
R1 = 4.R2 Vì R ~ l nên l1 = 4.l2
C5: : HS đọc đề bài, tìm hiểu tóm tắt
Tóm tắt: S1 = 2mm2; S2 = 6mm2
R1 = ? R2 Giải
Vì điện trở dây tỷ lệ nghịch với tiết diện nên
R1
R2 =S2
S1
=6
2=3 → R1=3 R2
(9)GV:- yêu cầu HS làm C6
- Gọi HS lên bảng trình bày lời giải
- HS khác lớp trình bày vào nhận xét làm bạn
? Để tính R, vận dụng cơng thức nào? Gv gọi HS lên bảng tóm tắt giải
- Nhận xét giải bạn? - Gv đánh giá, nhận xét
- Đọc tóm tắt đầu
? Nêu cách tìm chiều dài dây? - Tìm S = ?
- Tìm l = ? từ công thức l R
S
GV Chốt lại:
* Hướng dẫn nhà:
C6 (C4/SGk/24):
HS đọc đề bài, tìm hiểu tóm tắt
tóm tắt: l1 = l2
S1 = 0,5 mm2
R1 = 5,5
S2 = 2,5mm2
R2 = ? Giải:
Ta có:
1
2
2
S R S
R R
S R S
¿0,5
2,5.5,5=1,1 Ω
Đáp số: R2 = 1,1
C7: (C5/SGK/27) a, Cho =2,8.10-8
.m, l = 2m,
S = 1mm2 = 10-6m2
Tính R= ?
Giải: Điện trở dây nhôm là
8
6
2,8.10
0, 056
10 l
R S
b, Cho l = 8m, d = 0,4mm = 4.10-4m
=0,4.10-6
.m Tính R = ?
Giải: Điện trở dây nikêlin là
6
2
4 0, 4.10 8.4
25,5
3,14.4 (10 )
l l
R
S d
c, Cho l = 400m, S = 2mm2
Tính R= ?
Giải: Điện trở dây đồng là
8
6
1,7.10 400
3,
2.10 l
R S
Đáp số: a, 0,056;
b, 25,5; c, 3,4 C8 (C6/SGK/27)
Cho =5,5.10-8
.m; R = 25
r = 0,01mm = 10-5m
Tìm l = ?
Giải: Tiết diện dây Vonfram S = r2= 3,14.(10-5) = 3,14.10-10 (m2)
(10)- Học thuộc phần kết luận Áp dụng giải thích số tượng thực tế - Về nhà làm tập 9.2 đến 9.5 SBT
10
8
25.3,14.10
0,142( )
5,5.10
l RS
R l m
S
Đáp số: 0,142m
V Câu hỏi/Bài tập kiểm tra đánh giá chủ đề.
Câu 1: Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào chiều dài,
tiết diện vật liệu làm dây?
Câu 2: Viết công thức thể phụ thuộc điện trở vào chiều
dài, tiết diện vật liệu làm dây? Giải thích đại lượng có cơng thức (Có đơn vị kèm theo)
Câu 3: Nói điện trở suất đồng 1,7.10-8
m có nghĩa thế nào? Tại dây đồng thường dùng để làm lõi dây nối mạch điện?
Câu 4: Nhà Hoa cách nhà Mai 500m Một lần, Hoa sang nhà Mai chơi, thấy bóng đèn nhà Hoa sáng nhà mình, liền hỏi bố bạn Mai: Tại sao, dùng chung điện khu dân cư mà bóng đèn nhà bác lại sáng bóng đèn nhà cháu Là bố bạn Mai, bạn giải thích nào? (Biết nhà bạn Mai gần cột điện nhà bạn Hoa)
Câu 5: Hùng có dây đồng dài 8m có điện trở R1 Nam có dây
nhơm dài 4m có điện trở R2 Hùng nói rằng, dây đồng có điện
trở lớn dây nhơm Nam Theo em, bạn Hùng nói không? Tại sao?
Câu 6: Hai dây dẫn đồng có chiều dài Dây thứ có tiết diện S1 = 0.5mm2 R1 = 8,5 Dây thứ hai có điện trở R2 =
127,5 , có tiết diện S2 :
A S2 = 0,33 mm2 B S2 = 0,5 mm2 C S2 = 15 mm2 D S2 = 0,033
mm2
Câu 7: Một dây đồng dài 100 m, có tiết diện mm2 có điện trở là
1, Một dây đồng khác có tiết diện mm2, có điện trở 17 có
chiều dài
A 000 m B 500 m C 000 m D 20 m
Câu 8: Nếu giảm chiều dài dây dẫn lần tăng tiết diện dây lên lần điện trở suất dây dẫn sẽ:
A Giảm 16 lần B Tăng 16 lần C không đổi D Tăng lần
Câu Dùng dây dẫn mắc bóng đèn vào hiệu điện đèn sáng bình thường Nếu cắt bớt dây dẫn nhiều đèn sáng mạnh Hãy giải thích sao?
Câu 10: Một dây tóc bóng đèn làm vonfram nhiệt độ phịng có điện trở 50, có tiết diện trịn đường kính 0,04mm Tính chiều dài dây tóc bóng đèn Biết 5,5.108 .m
(11)Câu 11: Một bếp điện có dây dẫn đực làm nikêlin có tiết diện đều, có điện trở suất 0,4.10-6 Ωm
a, Đặt hiệu điện 220V vào hai đầu dây ta đo cường độ dòng điện dây dẫn 2A Tính điện trở dây
b, Tính tiết diện dây Biết có chiều dài 5,5m VI Hướng dẫn ôn tập chủ đề
- Học kết luận phụ thuộc điện trở chiều dài, tiết diện vật liệu làm dây Công thức đại lượng công thức
- Vận dụng cơng thức tính điện trở dây dẫn vào làm tập Từ đó, rút cơng thức tính l, tính S biết ba bốn đại lượng công thức
