HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Học sinh thảo luận theo nhóm để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; - Khi nhiệt độ giảm, mạng tinh thể càng bớt mất trật tự nên sự cản trở của nó đến [r]
(1)DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI A MỤC TIÊU BÀI DẠY: Kiến thức: Học sinh nắm tính chất chung kim loại, chất dòng điện kim loại thông qua nội dung thuyết electron tính dẫn điện kim loại; Hiểu phụ thuộc điện trở suất kim loại vào nhiệt độ, tượng nhiệt điện; Kĩ năng: Vận dụng công thức vào việc xác định điện trở nguồn điện các bài toán cụ thể; Giải thích số tượng điện môi trường kim loại Giáo dục thái độ: B CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH Giáo viên: Đồ dùng cho thí nghiệm hình 13.4/sgk; Mô hình tinh thể kim loại; Học sinh: Ôn tập lại tính chất dẫn điện kim loại đã học trung học sở C TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH VIÊN *Hãy nêu chất dòng điện * Học sinh tái lại các kiến thức kim loại? đã học trung học sở để trả lời *Giáo viên đặt vấn đề cần các câu hỏi theo yêu cầu giáo thiết nghiên cứu chất dòng viên; điện kim loại: Dòng điện là gì? Bản chất dòng điện kim loại? Điều kiện để có dòng *Học sinh nhận thức nội dung điện? Dòng điện kim loại có bài học và hình thành ý tưởng tính chất gì? Tại kim nghiên cứu loại dẫn điện tốt? *Để tìm hiểu các tính chất dẫn điện kim loại và giải thích các tính chất đó, bài học ngày hôm chúng ta nghiên cứu thuyết mời là thuyết electron tính dẫn điện kim loại Hoạt động 2: Tìm hiểu chất dòng điện kim loại HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH VIÊN a Nội dung thuyết electron *Học sinh làm việc theo nhóm để tính dẫn điện kim loại rút nội dung theo yêu cầu * Giáo viên cho học sinh làm việc giáo viên: theo nhóm, nghiên cứu nội dung + Trong kim loại, bán kính (2) sách giáo khoa để tìm nội dung thuyết electron tính dẫn điện kim loại: *Giáo viên nhấn mạnh: Tính tuần hoàn có thể bị vi phạm số vị trí mạng tinh thể kim loại nguyên tử lạ, chuyển động nhiệt các iôn làm cho iôn bị đẩy khỏi vị trí thông thường, các điểm gọi là các điểm trật tự mạng tinh thể; + Giáo viên làm sáng tỏ để học sinh nắm khái niệm: Độ trật tự, vận tốc chuyển động nhiệt hỗn loạn, quãng đường tự trung bình, thời gian bay tự trung bình, biểu thức vận tốc trôi, độ linh động Sự hình thành hạt mang điện tự do: *Giáo viên yêu cầu học sinh trình bày chuyển động các hạt mang điện tự do? * Giáo viên đưa tình chưa đặt vào hai đầu vật dẫn hiệu điện thế? *Giáo viên nhấn mạnh: Sự chuyển động hỗn loạn các electron tinh thể kim loại tạo thành khí electron tự chiếm toàn thể tích kim loại và không sinh dòng điện nào * Trong trường hợp đặt vào hai đầu vật dẫn hiệu điện thế? *Giáo viên yêu cầu học sinh kết nguyên tử lớn nên số electron lớp ngoài cùng dễ bứt khỏi liên kết với hạt nhân để trở thành các electron tự do; Các iôn dương kim loại xếp cách có trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức giáo viên cung cấp + Các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử và chuyển động hỗn loạn bên tinh thể kim loại gọi là các electron tự *Học sinh thảo luận theo nhóm và rút được: + Khi chưa chịu tác dụng lực điện trường, các electron tự chuyển động nhiệt hỗn loạn bên tinh thể kim loại, quá trình chuyển động này, luôn kèm theo hai quá trình trái ngược là quá trình phân li và quá trình tái hợp, điều kiện xác định cụ thể thì mật độ các electron tự là xác định, nghĩa là xảy quá trình cân thuận tốc độ phân li và tốc độ tái hợp; + Trong trường hợp các electron tự chịu tác dụng lực điện trường thì chúng chuyển động cách có định hướng bên tinh thể kim loại (ngược với chiều lực điện trường) gây dòng điện kim loại * Học sinh làm việc cá nhân để rút (3) luận chất dòng điện chất dòng điện kim kim loại? loại: Bản chất dòng điện kim loại là dòng chuyển dời có *Giáo viên phát vấn: Tại định hướng bên kim loại đóng mạch điện thì đèn dù *Học sinh thảo luận theo nhóm và xa phát trả lời câu hỏi giáo viên: sáng? Câu trả lời đúng: Vận tốc chuyển *Giáo viên yêu cầu học sinh thảo động có hướng các electron là luận theo nhóm để trả lời câu hỏi nhỏ (0,2mm/s) vận tốc lan theo yêu cầu giáo viên truyền điện trường lớn (300.000km/s) đó đóng mạch điện thì đèn dù xa phát sáng *Giáo viên nhấn mạnh: Trong quá trình chuyển động có định hướng các electron tự do, xảy quá trình va chạm với các iôn dương kim loại gây điện trở kim loại Hoạt động 3: Tìm hiểu phụ thuộc điện điện trở suất kim loại vào nhiệt độ HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH VIÊN *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm dùng thuyết electron để giải thích tính chất điện kim loại; *Dòng điện vật dẫn kim loại có tuân theo định luật Ohm hay không? * Để làm rõ vấn đề này, ta tiến hành thí nghiệm sau: *Giáo viên yêu cầu học sinh tiến hành lắp mạch điện hình vẽ: *Học sinh khảo sát và vẽ đường đặc trưng VA để rút nhận xét: U *Giáo viên yêu cầu học sinh tiến U hành thí nghiệm và ghi nhận các số liệu để vẽ đường đặc trưng VA; + Trường hợp điện trở R nhúng xuống nước; I I (4) + Trường hợp điện trở R không nhúng xuống nước *Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận và rút nhận xét: *Giáo viên đưa các câu hỏi gợi ý: + Hãy cho biết trường hợp nào thì dòng điện qua điện trở R tuân theo định luật Ohm? Giải thích? + Tại không nhúng điện trở R vào nước thì dòng điện qua điện trở R không tuân theo nội dung định luật Ohm? *Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận và trả lời câu hỏi theo yêu cầu giáo viên Câu trả lời đúng: Điện trở vật dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ *Học sinh thảo luận theo nhóm để rút nhận xét hai trường hợp, kết là: + Trường hợp điện trở R nhúng xuống nước thì dòng điện mạch tuân theo định luật Ohm; + Trong trường hợp điện trở R không nhúng xuống nước thì dòng điện mạch không tuân theo định luật Ohm *Học sinh làm việc theo nhóm và trả lời câu hỏi theo yêu cầu giáo viên: Điện trở vật dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ Điện trở vật dẫn tăng lên nhiệt độ vật dẫn tăng Khi nhúng điện trở R nước thì điện trở truyền nhiệt lượng cho nước nên nhiệt độ điện trở + Vì điện trở kim loại tăng tăng không đáng kể, vì dòng theo nhiệt độ? điện qua điện trở tuân theo định luật Ohm ta nhúng điện trở R quá trình tiến hành thí *Giáo viên nhấn mạnh: nghiệm + Kim loại là vật dẫn có tính dẫn điện tốt *Học sinh thảo luận theo nhóm để + Điện trở suất kim loại trả lời theo yêu cầu giáo viên: nhỏ nghĩa là điện dẫn Khi dòng các electron chạy kim loại lớn tinh thể kim loại, va chạm với + Dòng điện kim loại các iôn dương nút mạng tinh thể tuân theo định luật Ohm và truyền phần động nhiệt độ kim loại không đổi cho chúng làm cho chúng dao *Giáo viên yêu cầu học sinh thảo động mạnh lên, nghĩa là nội luận và giải thích chúng tăng dòng điện gây tác dụng nhiệt *Học sinh ghi nhận biểu thức qua các vật dẫn kim loại phụ thuộc điện trở vật dẫn vào nhiệt độ: = o[1 + (t - to)] + Giáo viên trình bày các biểu thức phụ thuộc điện trở suất vào nhiệt độ: = o[1 + (t - to)] + Ý nghĩa hệ số nhiệt điện trở *Giáo viên cung cấp thêm: (5) Hoạt động 4: Tìm hiểu điện trở kim loại nhiệt độ thấp và tượng siêu dẫn Phần này chủ yếu giáo viên gợi ý cho học sinh nêu nhận xét điện trở các nhiệt gần 4K (thông qua bảng 13.1 và đồ thị 13.2/sgk – 75, từ đó tổng quát hoá tượng HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN *Sự biến thiên điện trở suất theo nhiệt độ từ đồ thị 13.2, hãy cho biết điện trở vật dẫn thay đổi nào nhiệt độ giảm xuống đến 0K? *Giáo viên gợi ý học sinh vận dụng thuyết electron tính dẫn điện kim loại để giải thích *Khi hạ thấp nhiệt độ xuống Tc nào đó, điện trở kim loại hay hợp kim đó giảm đột ngột đến giá trị không, tượng đó gọi là tượng siêu dẫn Khi đó kim loại hay hợp kim có tính siêu dẫn * Trong trường hợp xảy tượng siêu dẫn, vòng dây siêu dẫn có dòng điện chạy, thì dòng điện này trì lâu, sau ngắt dòng điện *Giáo viên trao đổi có tính chất thông báo các ứng dụng tượng siêu dẫn và khoa học người ta đã làm gì tượng này HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Học sinh thảo luận theo nhóm để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu giáo viên; - Khi nhiệt độ giảm, mạng tinh thể càng bớt trật tự nên cản trở nó đến chuyển động có định hướng các electron càng ít, điện trở suất kim loại giảm liên tục Đến 0K, điện trở các vật dẫn kim loại bé *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức; *Học sinh tiếp thu và ghi nhận ứng dụng dòng điện siêu dẫn *Học sinh tiếp nhận thông tin Hoạt động 5: Tìm hiểu tượng nhiệt điện Nếu có điều kiện thì giáo viên tiến hành thí nghiệm hình 13.4, từ kết thí nghiệm, giáo viên lập luận để đưa biểu thức suất nhiệt điện động sách giáo khoa Giáo viên cần cố gắng liên hệ với các kiến thức đã học chương trước để học sinh có thể hiểu bài Yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu giáo viên HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN *Giáo viên mô tả thí nghiệm hình vẽ 13.4/sgk *Giáo viên yêu cầu học sinh vẽ HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Học sinh lắng nghe và nhận thức vấn đề cần nghiên cứu; *Học sinh vẽ sơ đồ thí nghiệm vào (6) hình vào vở; *Hiện tượng gì xảy dùng đèn cồn tăng độ chênh lệch nhiệt độ hai mối hàn A và B băng cách đốt nóng mối hàn? * Khi tăng nhiệt độ đầu A lên, theo dõi dòng điện mạch, nhận xét kết thu *Giáo viên tiến hành thí nghiệm yêu cầu học sinh quan sát và rút nhận xét *Giáo viên yêu cầu học sinh rút kết luận? vở; G B A *Học sinh quan sát thí nghiệm và nhận xét kết thí nghiệm Khi đốt nóng đầu A cặp kim loại hình vẽ ta thấy điện kế G bị lệch, chứng tỏ mạch đã xuất dòng điện *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức; *Giáo viên nhấn mạnh: Dòng điện trên gọi là dòng nhiệt điện và suất điện động gây dòng nhiệt *Học sinh làm việc cá nhân, suy điện gọi là suất nhiệt điện nghĩ và nêu lên khái niệm tượng nhiệt điện; động * Dụng cụ tiến hành thí nghiệm trên gọi là cặp nhiệt *Học sinh ghi nhận công thức tính điện *Vậy tượng nhiệt điện là gì? suất nhiệt điện động; Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc cá nhân để trả lời câu hỏi theo *Học sinh tiếp thu và ghi nhớ kiến yêu cầu giáo viên * Giáo viên lập luận để rút biểu thức thức suất nhiệt điện động sách giáo khoa: E = (T1 – T2) *Giáo viên giới thiệu các khả ứng dụng suất nhiệt điện động; * Giáo viên giới thiệu ưu điểm cặp nhiệt điện; *Giáo viên dẫn dắt học sinh phân tích và tìm hiểu các ứng dụng tượng nhiệt điện Hoạt động 6: Củng cố bài học - Định hướng nhiệm vụ học tập HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH VIÊN *Giáo viên nêu số câu hỏi *Học sinh làm việc cá nhân, tái củng cố kiến thức: lại kiến thức bài học để trả (7) Nêu kết luận chất lời các câu hỏi theo yêu cầu dòng điện kim loại; giáo viên; Vì nhiệt độ tăng lên thì điện trở kim loại tăng lên? *Học sinh ghi nhận nhiệm vụ học *Giáo viên nhận xét học; tập *Giáo viên yêu cầu học sinh nhà làm các bài tập sách giáo khoa trang 78 và sách bài tập *Giáo viên yêu cầu học sinh nhà xem lại nội dung tác dụng hoá học dòng điện và điện li hoá học D RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY …………………………………………………………………………… ………… ……………… …………………………………………………………………………… …………………… …… …………………………………………………………………………… ………………………… (8)