giáo án stem vật lí 9 chủ đề hệ THỐNG báo ĐỘNG mực nước hồ CHỨA

Chủ đề: HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG MỰC NƯỚC HỒ CHỨA Tên chủ đề: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG MỰC NƯỚC HỒ CHỨA (Số tiết: tiết – Vật lí 9) Mơ tả chủ đề: Trong chủ đề này, HS thực dự án thiết kế chế tạo hệ thống báo động mực nước hồ chứa từ vật liệu đơn giản, rẻ tiền Do học sinh phải nghiên cứu vận dụng kiến thức liên môn sau: + Đoạn mạch nối tiếp, song song (Bài 4,5,6 -Vật lí 9) + Độ to âm (Vật lí 7) + Lực đẩy Acsimet (Vật lí 8) + Thiết kế vẽ kĩ thuật (Cơng nghệ 8) + Thống kê (Tốn 7) + Lập bảng chi phí sản phẩm (Tin 7) Mục tiêu: Sau hồn thành chủ đề, HS có khả năng: a Kiến thức: - Biết hệ thức cường độ dòng điện, hiệu điện thế, điện trở đoạn mạch gồm điện trở mắc nối tiếp song song - Vận dụng kiến thức mạch điện nối tiếp, song song để thiết kế hệ thống báo động mực nước hồ chứa mở rộng vào thực tiễn (mực nước hồ dâng) b Kĩ năng: - Tính tốn, thiết kế, vẽ mạch điện, chế tạo, lắp ráp sản phẩm hệ thống báo động trước nước hồ tràn - Tra cứu thông tin cần thiết nhờ việc sử dụng công nghệ thông tin; -Sử dụng phần mềm đo độ to âm (đo âm lượng); c Phát triển phẩm chất: – Có tinh thần trách nhiệm, trung thực,tương tác nhóm, lớp; – u thích mơn học chăm học tập mơn; – Có ý thức tn thủ tiêu chuẩn kĩ thuật an toàn lao động d Định hướng phát triển lực: – Năng lực nghiên cứu kiến thức khoa học thực nghiệm mạch điện nối tiếp, song song – Năng lực giải vấn đề - sáng tạo: cụ thể chế tạo hệ thống báo động trước nước hồ tràn – Năng lực giao tiếp hợp tác nhóm để thống thiết kế phân cơng thực phần nhiệm vụ cụ thể tạo sản phẩm - Năng lực thẩm mỹ trình thiết kế vẽ tạo sản phẩm - Năng lực tính tốn việc xử lí số liệu - Năng lực ngơn ngữ q trình báo cáo Thiết bị: Tổ chức dạy học chủ đề, GV hướng dẫn HS sử dụng số thiết bị sau: – Pin, đế lắp pin, điện trở, ampe kế, vôn kế, dây nối, công tắc – Một số vật liệu, thiết bị phổ thông như: giấy A0, máy tính, máy chiếu Tiến trình dạy học: Hoạt động XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG (Tiết – 45 phút) A Mục đích: HS hình thành kiến thức ban đầu đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song Nhận diện đoạn mạch mắc hỗn hợp.Tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống báo động mực nước hồ chứa tiêu chí đánh giá sản phẩm B Nội dung – GV tổ chức cho HS làm thí nghiệm lắp hai mạch điện: + Nối tiếpvới đối tượng mạch điện gồm điện trở mẫu, nguồn (pin), khóa K, ampe kế, vơn kế, dây nối + Song song với đối tượng mạch điện gồm điện trở mẫu, nguồn (pin), khóa K, ampe kế, vơn kế, dây nối – Từ thí nghiệm khám phá trên, GV tổ chức cho HS thảo luận để hình thành nên ý tưởng bằng cách thay đối tượng mạch điện bằng đối tượng có chức khác GV giao nhiệm vụ cho HS thực dự án học tập “Thiết kế hệ thống báo động mực nước hồ chứa” dựa kiến thức, nguyên lý mạch điện mà HS đã bước đầu tìm hiểu từ hoạt động thí nghiệm – GV thống với HS tiêu chí đánh giá thiết kế, đánh giá sản phẩm thiết kế hệ thống báo động mựcnước kế hoạch triển khaidự án C Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau: – Một bảng kết thí nghiệm đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song – Một ghi chép xác định nhiệm vụ phải làm nhóm: Thiết kế hệ thống báo động mực nước hồ chứa – Bảng tiêu chí đánh giá thiết kế sản phẩm bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm hệ thống báo động mực nước hồ chứa – Kế hoạch thực dự án với mốc thời gian nhiệm vụ rõ ràng D Cách thức tổ chức hoạt động: BỐI CẢNH XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ Xã Lạc Lâm, huyện Đơn Dương vùng chuyên canh rau lớn tỉnh Mỗi hộ nông dân sử dụng hồ chứa nước để tưới rau Nếu người nông dân xa khu vực hồ chứa, bơm nước vào hồ chứa để biết mực nước hồ đầy? Nếu không tắt thiết bị bơm nước kịp thời ảnh hưởng đến thiết bị bơm nước, lãng phí tài nguyên nước điện, … Trong trường hợp đó, có thiết bị cảnh báo trước nước dâng lên mức nguy hiểm hạn chế nhiều thiệt hại (Xem video) Bước Giáo viên nêu câu hỏi đặt vấn đề: - Lớp có bóng đèn tất cả? Tại ta bật công tắc bóng sáng lúc? Để trả lời cho câu hỏi thực thí nghiệm sau Bước HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức - GV tổ chức chia nhóm HS HS theo nhóm thống vai trị, nhiệm vụ thành viên nhóm; Mỗi nhóm nhận số vật liệu dụng cụ gồm: viên pin, đế lắp pin, ba điện trở, khóa K, số đoạn dây nối, ampe kế, vôn kế - GV phát cho nhóm HS “Phiếu hướng dẫn tự làm thí nghiệm” bảng ghi kết quảthí nghiệm sau: Thí nghiệm + Lắp mạch điện hình vẽ, đo cường độ dịng điện + Giữ nguyên U; thay R1, R2 bằng điện trở tương đương nó, đo cường độ dịng điện I’ + So sánh I I’ Đoạn mạch + Viết hệ thức liên hệ Rtđ R1, R2 R1 nối tiếp R2 Thay So sánh I I’ Hệ thức liên hệ Rtđ R1, Điện trở (Ω) dòng điện (A) I=…… R1 = … … R1, R2bằng điện trở I’ = … … tương đương R2 Cường độ R2= … Rtđ= … … Thí nghiệm 2.Lắp mạch điện hình vẽ + Lắp mạch điện hình vẽ, đo cường độ dòng điện I + Giữ nguyên U; thay R1, R2bằng điện trở tương đương nó, đo cường độ dòng điện I’ + So sánh I I’ + Viết hệ thức liên hệ Rtđ R1, R2 Đoạn mạch R1 song song R2 Thay Cường độ dòng điện (A) I=…… R1 = … … R1, R2bằng điện trở I’ = … … tương đương So sánh I I’ Hệ thức liên hệ Rtđ R1, R2 Bước Giao nhiệm vụ cho HS xác lập tiêu chí đánh giá sản phẩm GV nêu vấn đề: Điện trở (Ω) R2= … Rtđ= … … Theo em, để giảm thiểu thiệt hại việc xả nước hồ mà thầy/cô đã đề cập trênvới nguyên lí đấu mạch điện hai thí nghiệm đã làm chế tạo thiết bị cảnh báo trước nước hồ dâng đến mức nguy hiểm? GV – với tư cách nhà đầu tư để sản xuất sản phẩm gia dụng –đặt hàng cho em sản phẩm hệ thống báo động mực nước hồ chứa Nhóm có thiết kế sản phẩm hoạt động tốt với giá thành sản xuất hợp lí “nhà đầu tư” rót vốn để sản xuất kinh doanh Theo đó, sản phẩm nhóm cần thoả mãn số tiêu chí sau: – Sử dụng nguồn điện chiều;mạch điện sản phẩm đấu nối an tồn, có tính thẫm mĩ – Có khả phát tín hiệu báo động nước dâng tới vị trí quy định; – Chi phí sản xuất hợp lí Với tiêu chí trên, nhóm chào hàng giải pháp sản phẩm hệ thống báo động “nhà đầu tư” đánh giá theo Phiếu đánh giá số Phiếu đánh giá số (Sản phẩm) Stt Tiêu chí Điểm tối đa Mạch điện phải đấu nối nguyên lí hoạt động phải chắn, gọn, an toàn, thẫm mĩ Độ to âm báo động từ 60dB đến 80dB với khoảng cách 4m Điểm đạt Giá thành rẻ, thiết bị dễ tìm địa phương, 50000đ Đề xuất hướng phát triển sản phẩm Tổng 10 Bước GV thống kế hoạch triển khai Hoạt động Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án Thời lượng Tiết Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức 4ngày (HS tự học nhà theo chuẩn bị thiết kế sản phẩm để báo cáo nhóm) Hoạt động 3: Báo cáo phương án thiết kế Tiết Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản 4ngày (HS tự làm nhà theo phẩm nhóm) Hoạt động 5: Chào hàng sản phẩm Tiết – GV nhấn mạnh nhóm có ngày để nghiên cứu kiến thức liên quan (đoạn mạch song song, đoạn mạch nối tiếp), (Xem Hồ sơ học tập nhóm với tập hướng dẫn HS tự học nhà) – Các nhóm triển khai xây dựng thiết kế sản phẩm để báo cáo với “nhà đầu tư” tuần – Bài trình bày thiết kế đánh giá theo tiêu chí Phiếu đánh giá số Tổ chuyên môn: PHIẾU HỌC TẬP SỐ Tên nhóm Danh sách vị trí nhân sự: Vị trí Mơ tả nhiệm vụ Tên thành viên Quản lý thành viên nhóm, hướng dẫn, góp ý, Nhóm trưởng đơn đốc thành viên nhóm hồn thành nhiệm ………………………… vụ Thư ký …………… ………………………… Thành viên …………… ………………………… Thành viên …………… ………………………… Thành viên …………… ………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2: HƯỚNG DẪN TỰ LÀM THÍ NGHIỆM Các em làm việc theo nhóm để thực thí nghiệm sau đây: Thí nghiệm + Lắp mạch điện hình vẽ, đo cường độ dòng điện I + Giữ nguyên U; thay R1, R2 bằng điện trở tương đương nó, đo cường độ dòng điện I’ + So sánh I I’ + Viết hệ thức liên hệ Rtđ R1, R2 Đoạn mạch R1 nối tiếp R2 Thay Cường độ Điện trở (Ω) dòng điện (A) I=…… R1 = … … R1, R2bằng điện trở I’ = … … tương đương So sánh I I’ Hệ thức liên hệ Rtđ R1, R2 Thí nghiệm 2.Lắp mạch điện hình vẽ + Lắp mạch điện hình vẽ, đo cường độ dòng điện I R2= … Rtđ= … … + Giữ nguyên U; thay R1, R2bằng điện trở tương đương nó, đo cường độ dịng điện I’ + So sánh I I’ + Viết hệ thức liên hệ Rtđ R1, R2 Đoạn mạch R1 song song R2 Thay So sánh I I’ Hệ thức liên hệ Rtđ R1, Điện trở (Ω) dòng điện (A) I=…… R1 = … … R1, R2bằng điện trở I’ = … … tương đương R2 Cường độ R2= … Rtđ= … … PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu 1: Câu phát biểu nói cường độ dịng điện mạch mắc nối tiếp song song ? A Cường độ dòng điện bằng đoạn mạch B Hiệu điện tỉ lệ thuận với điện trở đoạn mạch C Cách mắc khác hiệu điện đoạn mạch mắc nối tiếp song song D Cường độ dòng điện bằng đoạn mạch nối tiếp, tỉ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch mắc song song Câu 2: Công thức sau công thức tính điện trở tương đương hai điện trở mắc song song ? 1 + B R = R1 R2 A R = R1 + R2 R1R2 D R = R1 − R2 1 = + C R R1 R2 Câu 3: Đoạn mạch gồm hai điện trở R1 R2 mắc nối tiếp có điện trở tương đương là: A R1 + R2 R1 + R2 D R1 R2 R1 R2 C R1 + R2 B R1 R2 Câu 4: Đoạn mạch gồm hai điện trở R1 R2 mắc nối tiếp Mối quan hệ hiệu điện hai đầu mổi điện trở điện trở biểu diễn sau: U1 R1 A U = R2 U1 R2 B U = R1 U1 U C R1 = R2 D.A C Câu 5: Trong đoạn mạch mắc nối tiếp, công thức sau sai ? A U = U1 + U2 + …+ Un B I = I1 = I2 = …= In C R = R1 = R2 = …= Rn D R = R1 + R2 + …+ Rn Câu 6: Khi mắc R1 R2 song song với vào hiệu điện U Cường độ dòng điện chạy qua mạch rẽ I1 = 0,5 A, I2 = 0,5A cường độ dịng điện chạy qua mạch là: A 1,5A B 1A C 0,8A D 0,5A Câu 7: Một mạch điện gồm hai điện trở R R2 mắc song song với Khi mắc vào hiệu điện U cường độ dịng điện chạy qua mạch I = 1,2A cường độ dịng điện chạy qua R I2 = 0,5A Cường độ dòng điện chạy qua R1 là: A I1 = 0,5A B I1 = 0,6A C I1 = 0,7A D I1 = 0,8A Câu 8: Hai điện trở R1 = 3Ω, R2 = 6Ω mắc song song với Điện trở tương đương mạch là: A Rtđ = 2Ω B.Rtđ = 4Ω C.Rtđ = 9Ω D Rtđ = 6Ω Câu 9: Hai bóng đèn có ghi : 220V – 25W , 220V – 40W Để bóng đèn hoạt động bình thường ta mắc song song vào nguồn điện : A 220V B 110V C 40V D 25V Câu 10: Hai điện trở R1 = 8Ω , R2 = 2Ω mắc song song với vào hiệu điện U = 3,2V Cường độ dòng điện chạy qua mạch : A 1A B 1,5A C 2,0A D 2,5A Câu 11: Hai điện trở R1 , R2 mắc song song với Biết R1 = 6Ω, điện trở tương đương mạch R tđ = 3Ω giá trị điện trở R2 : A Ω B 3,5Ω C 4Ω D 6Ω Câu 12: Mắc ba điện trở R1 = 2Ω , R2 = 3Ω , R3 = 6Ω song song với vào mạch điện U = 6V Cường độ dòng điện qua mạch A 12A B 6A C 3A D 1,8A Câu 13: Cho hai điện trở R1= 12Ω R2 = 18Ω mắc nối tiếp Điện trở tương đương đoạn mạch nhận giá trị giá trị sau đây: A R12 = 12Ω B.R12 = 18Ω C R12 = 6Ω D R12 = 30Ω Câu 14: Người ta chọn số điện trở loại 2Ω 4Ω để ghép nối tiếp thành đoạn mạch có điện trở tổng cộng 16Ω Trong phương án sau đây, phương án sai? A Chỉ dùng điện trở loại 2Ω B C Chỉ dùng điện trở loại 4Ω Dùng điện trở 4Ω điện trở 2Ω D Dùng điện trở 4Ω điện trở 2Ω Câu 15: Hai điện trở R1= 5Ω R2=10Ω mắc nối tiếp Cường độ dòng điện qua điện trở R 4A Thông tin sau sai? A Điện trở tương đương mạch 15Ω C Cường độ dòng điện qua điện trở R2 8A B Hiệu điện hai đầu đoạn mạch 60V D Hiệu điện hai đầu điện trở R1 20V Câu 16: Điện trở R1= 10Ω chịu hiệu điện lớn đặt vào hai đầu U 1= 6V Điện trở R2= 5Ω chịu hiệu điện lớn đặt vào hai đầu U 2= 4V Đoạn mạch gồm R1 R2 mắc nối tiếp chịu hiệu điện lớn đặt vào hai đầu đoạn mạch là: A 10V B 12V C 9V D.8V Câu 17: Điện trở R1= 30Ω chịu dòng điện lớn 2A điện trở R 2= 10Ω chịu dịng điện lớn 1A Có thể mắc nối tiếp hai điện trở vào hiệu điện đây? A 40V B 70V C.80V D 120V Câu 18: Cho mạch điện có sơ đồ hình, R 1= 120Ω, R2 = 70Ω, R3 = 70Ω Điện trở tương đương đoạn mạch R1 Rtđ= 100Ω R3 có giá trị là: A 90 Ω R3 B 60 Ω C 40 Ω D 30 Ω R2 A B PHIẾU HỌC TẬP SỐ Tên nguyên vật liệu Vai trị (dùng làm gì?) Hình vẽ sơ đồ thiết kế Sơ đồ mạch điện: Sơ đồ mô hình: Trình bày nguyên lý hoạt động sản phẩm: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5: DỰ KIẾN BÁO CÁO CHÀO HÀNG SẢN PHẨM ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Phiếu đánh giá giáo viên dành cho phần trình bày học sinh Các em tham khảo tiêu chí để hồn thiện sản phẩm nhóm cách tốt Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá thiết kế Phiếu sử dụng để đánh giá nhóm giới thiệu sản phẩm TT Tiêu chí Điểm Điểm tối đa đạt Trình bày thiết kế mạch điện hệ thống báo động mô hình sản phẩm rõ ràng, ngun lí Nêu rõ vai trò, đặc điểm phận hệ thống báo động (nguồn, dây dẫn, công tắc, đèn, phận phát tín hiệu báo động) Giải thích rõ nguyên lí hoạt động sản phẩm Trình bày báo cáo sinh động, hấp dẫn Tổng điểm 10 Phiếu đánh giá số2: Đánh giá sản phẩm Phiếu dược sử dụng để đánh giá nhóm báo cáo phương án thiết kế sản phẩm Stt Tiêu chí Điểm Điểm đạt tối đa Mạch điện phải đấu nối nguyên lí hoạt động phải chắn, gọn, an toàn, thẫm mĩ Độ to âm báo động từ 60dB đến 80dB với khoảng cách 4m Giá thành rẻ, thiết bị dễ tìm địa phương, 50 000đ Đề xuất hướng phát triển sản phẩm Tổng điểm 10 GỢI Ý BẢNG TÍNH CHI PHÍ SẢN XUẤT SẢN PHẨM Stt Nguyên vật Đơn giá Đơn vị tính Số lượng Thành tiền liệu Pin … (vnđ) 2.000 Cái 6.000 … Tổng kinh phí Một số cảm nhận nhóm sau làm xong dự án ... nhóm: Thiết kế hệ thống báo động mực nước hồ chứa – Bảng tiêu chí đánh giá thiết kế sản phẩm bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm hệ thống báo động mực nước hồ chứa – Kế hoạch thực dự án với mốc thời... thiết kế hệ thống báo động mực nước hồ chứa mở rộng vào thực tiễn (mực nước hồ dâng) b Kĩ năng: - Tính toán, thiết kế, vẽ mạch điện, chế tạo, lắp ráp sản phẩm hệ thống báo động trước nước hồ tràn... thấy cần thiết) Hoạt động CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG MỰC NƯỚC HỒ CHỨA (HS tự làm nhà ngày) A Mục đích: HS chế tạo hệ thống báo động nước dâng đến mức cảnh báo vẽ thiết kế đã thông