8. Cấu trúc của luận văn
2.2.1. Cấu trúc chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí 12 nâng cao
Kiến thức vật lí của chương “Dòng điện xoay chiều” ta có thể chia thành ba phần chính: Đại cương về dòng điện xoay chiều, các máy điện và truyền tải điện năng đi xa.
23
- Đại cương về dòng điện xoay chiều nghiên cứu về dòng điện xoay chiều trong các loại mạch: chỉ có điện trở thuần (R); chỉ có cuộn cảm (L); chỉ có tụ điện (C); đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp. Sự lệch pha giữa dòng điện và điện áp hai đầu đoạn mạch, tổng trở, công suất tiêu thụ của các đoạn mạch theo phương pháp giản đồ véc tơ và định luật Ôm cho từng đoạn mạch. Hiện tượng cộng hưởng điện trong đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp.
- Các loại máy điện: Chúng ta nghiên cứu 3 loại máy đó là: máy phát điện xoay chiều, động cơ điện và máy biến áp. Cả ba loại máy này đều nghiên cứu về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của từng máy. Với động cơ điện nghiên cứu loại động cơ không đồng bộ ba pha, còn máy phát điện xoay chiều nghiên cứu máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha.
- Sự truyền tải điện năng đi xa nghiên cứu vai trò của máy biến áp trong sự truyền tải điện năng đi xa và nguyên tắc truyền tải điện năng.
2.2.2. Mục tiêu dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí 12 nâng cao
Tên bài học Mục tiêu bài học
Bài 26: Dòng điện xoay chiều. Mạch điện xoay chiều chỉ có
điện trở thuần
- Phát biểu được khái niệm dòng điện xoay chiều và hiệu điện thế xoay chiều.
- Biết cách xác định độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều theo biểu thức hoặc theo đồ thị của chúng.
- Phát biểu được các đặc điểm của đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần.
- Phát biểu được các giá trị hiệu dụng và cách tính công suất tỏa nhiệt của dòng điện xoay chiều. - Tính được độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều.
24 Bài 27:
Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện,
cuộn cảm
- Phát biểu được định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa tụ điện, với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần.
- Từ biểu thức của điện áp tức thời của đoạn mạch xoay chiều, viết được biểu thức của cường độ dòng điện tức thời trong trường hợp mạch chỉ chứa tụ điện và trong trường hợp mạch chỉ có cuộn cảm. - Nêu được ý nghĩa của cảm kháng và dung kháng trong mạch điện xoay chiều.
- Viết được công thức tính dung kháng và cảm kháng.
- Vẽ được giản đồ vectơ cho mạch điện chỉ có tụ điện và cuộn cảm thuần.
Bài 28: Mạch có R, L, C
mắc nối tiếp Cộng hưởng điện
- Nêu được những tính chất chung của mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp.
- Nêu được những đặc điểm cơ bản của phương pháp giản đồ Fre-nen.
- Viết được công thức định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.
- Viết được công thức tính độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp đối với đoạn mạch có R, L ,C mắc nối tiếp.
- Phát biểu được hiện tượng và điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng.
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của công suất tức thời, công suất trung bình của mạch điện xoay chiều.
25 Bài 29:
Công suất của dòng điện xoay chiều Hệ số công suất
- Phát biểu được định nghĩa hệ số công suất.
Nêu được vai trò của hệ số công suất trong quá
trình cung cấp và sử dụng điện năng.
- Phân biệt được công suất biểu kiến và công suất thực.
- Viết được biểu thức của hệ số công suất đối với mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp.
Bài 30:
Máy phát điện xoay chiều
- Phát biểu nguyên tắc hoạt động của các máy phát điện xoay chiều.
- Mô tả được sơ đồ cấu tạo và giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha.
- Phân biệt được cách mắc hình sao và cách mắc hình tam giác.
- Tính được tần số và suất điện động của máy phát điện xoay chiều.
Bài 31: Động cơ không đồng bộ ba pha
- Nêu được thế nào là từ trường quay và cách tạo ra từ trường quay nhờ dòng điện ba pha.
- Phát biểu được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha.
- Biết cách đổi chiều quay động cơ.
Bài 32: Máy biến áp Truyền tải điện năng
- Phát biểu được định nghĩa, nêu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.
- Viết được hệ thức giữa cường độ dòng điện hiệu dụng; giữa điện áp trong cuộn thứ cấp và trong cuộn sơ cấp của một máy biến áp.
- Phát biểu nguyên tắc chung của truyền tải điện năng. Phương pháp giảm hao phí khi truyền tải điện
26 Bài 33:
Bài tập về dòng điện xoay chiều
- Hệ thống các công thức để giải các bài tập về mạch điện xoay chiều nối tiếp.
- Hệ thống công thức máy biến áp và truyền tải điện năng.
- Giải các bài tập về dòng điện xoay chiều.
Bài 34: Thực hành: Khảo sát đoạn mạch
xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp
- Hệ thống kiến thức về đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần, chỉ có dung kháng, chỉ có cảm kháng, đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.
- Liên hệ được giữa các phép đo cụ thể với việc vẽ giản đồ véc tơ.
- Sử dụng được đồng hồ điện đa năng hiện số để đo điện áp xoay chiều.
2.2.3. Định hướng các nội dung trong chương “Dòng xoay chiều” Vật lí 12 nâng cao dạy theo hướng hợp tác nhóm
Từ tiêu chí lựa chọn nội dung dạy học theo hướng hợp tác nhóm ta có thể vận dụng các cấu trúc DHHT tổ chức hoạt động dạy học với các nội dung:
TT Bài Nội dung
1 26 Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều
Các giá trị hiệu dụng
2 27 Đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện Đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảm 3 28 Quan hệ giữa dòng điện và điện áp
Cộng hưởng điện
4 33 Bài tập về dòng điện xoay chiều
5 34 Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp
27
2.3. Khai thác các yếu tố tổ chức dạy học hợp tác đạt hiệu quả
- Số lượng các thành viên trong nhóm cần phù hợp với nhiệm vụ được giao.
- Bước đầu cần giúp cho người học nhận thức được lợi ích của việc hợp tác và việc mở rộng các mối quan hệ trong cuộc sống. Bước tiếp theo là từ nhận thức chuyển hóa thành nhu cầu và động cơ hành động để tự giác và tích cực tham gia vào các hoạt động tập thể.
- GV ngoài trình độ chuyên môn còn cần có năng lực và kinh nghiệm hoạt động nhóm đặc biệt là khả năng tổ chức, điều khiển tốt.
- GV cần theo dõi, bám sát các nhóm để hỗ trợ kịp thời khi cần thiết. - Phân công nhiệm vụ rõ ràng, cụ thể và phù hợp cho mỗi thành viên, tạo điều kiện cho mọi thành viên đều có cơ hội hoạt động và phát huy năng lực, sở trường của bản thân.
- Các thành viên cần phải tôn trọng, ủng hộ, giúp đỡ lẫn nhau; cần có tính tổ chức và tinh thần trách nhiệm cao.
- Một số người học (năng lực hạn chế, nhút nhát, ít có dịp giao tiếp tập thể…) có thể sẽ gặp khó khăn khi tham gia dạy học hợp tác. Vì vậy, giáo viên cần quan tâm hơn đến việc giúp họ vượt qua các rào cản tâm lí.
- Đảm bảo có chỗ ngồi thích hợp cho các nhóm làm việc và cung cấp đủ tài liệu cần thiết.
2.4. Tiến trình dạy học hợp tác theo nhóm
Việc thiết kế quy trình tổ chức hoạt động học tập hợp tác theo nhóm bao gồm các giai đoạn:
Giai đoạn 1: Giai đoạn chuẩn bị
Trong giai đoạn này GV cần thực hiện những nhiệm vụ sau:
- Xác định mục tiêu bài học: GV phải xác định rõ mục tiêu, yêu cầu của bài học. Đó là những kiến thức, kỹ năng, tư duy, thái độ mà HS cần đạt
28
được sau tiết học ở các mức độ biết, hiểu, vận dụng. Xác định mục tiêu bài học sẽ quyết định đến việc xây dựng và lựa chọn các tình huống học tập.
- Phân tích tình trạng học lực của HS. Cần đánh giá khách quan, nghiêm túc dự đoán những khó khăn mà HS có thể gặp phải khi học bài mới dựa vào kinh nghiệm giảng dạy của mỗi GV.
- Lựa chọn các PPDH và PTDH dự kiến dùng trong giờ học.
Việc lựa chọn và sử dụng các PPDH phải dựa vào nội dung bài học, những khó khăn mà HS sẽ gặp trong giờ dạy.
Đảm bảo sự phù hợp giữa nội dung, PP và phương tiện dạy học. Dự kiến nội dung dạy học được tổ chức theo HHT cách chia nhóm, nội dung hoạt động nhóm…
- Thiết kế giáo án giờ dạy: Giáo án là kế hoạch khá chi tiết của kế hoạch dạy và học. Trong PPDHHT theo nhóm GV phải lập kế hoạch chi tiết các hoạt động của GV và HS. Xác định những kiến thức nào cần thông báo, những kiến thức nào HS có thể tự xây dựng qua hoạt động nhóm. Lựa chọn nội dung học tập có thể tổ chức hoạt động theo nhóm. Phải chắc chắn những nội dung này HS có thể đạt được qua hoạt động nhóm. Hoạt động ngắn gọn, cụ thể, rõ ràng, không nên đánh giá HS quá cao. Dự kiến câu hỏi và phân tích câu trả lời của HS có thể xảy ra trong giờ học.
Giai đoạn 2: Tổ chức các hoạt động học tập gồm các bước như sau:
- Hoạt động khởi động: Đặt câu hỏi tạo tình huống có vấn đề cần tìm hiểu. Xác định những nội dung học tập trong giờ học.
- Tổ chức các hoạt động cụ thể:
+ Phân chia các nội dung học tập thành các tình huống, các hoạt động phù hợp. Nội dung các hoạt động nhóm có thể in thành các phiếu học tập, tiến hành đọc để hiểu yêu cầu của tình huống đặt ra, vận dụng các kiến thức đã có để dự đoán câu trả lời.
29
+ Tiến hành các hoạt động học tập: Tổ chức cho HS làm việc cá nhân và theo nhóm.
+ Kết luận về hệ thống kiến thức thu nhận được thông qua các hoạt động cụ thể: GV hệ thống, chỉnh lí, bổ sung những kết luận rút ra từ phía HS nhằm hoàn thiện nội dung kiến thức cần đạt.
- Kiểm tra, đánh giá:
+ Tổ chức cho HS kiểm tra bằng các bài kiểm tra cá nhân để đánh giá mức độ nắm vững của từng HS, đồng thời xem xét mức độ đạt được về kiến thức, kỹ năng, thái độ của HS sau tiết học so với mục tiêu đề ra để kịp thời có điều chỉnh.
+ Giao nhiệm vụ học tập ở nhà: nhằm chuẩn bị các nhiệm vụ học tập mang tính định hướng cho các bài học tiếp theo. Công việc này một mặt giúp tiết kiệm thời gian trên lớp, mặt khác khai thác tốt nhất các kiến thức đã có của HS.
2.5. Thiết kế một số nội dung bài học điến hình
BÀI 26: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN I. Mục tiêu
1. Kiến thức
- Phát biểu được khái niệm dòng điện xoay chiều và hiệu điện thế xoay chiều. Biết cách xác định độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều theo biểu thức hoặc theo đồ thị của chúng.
- Hiểu các đặc điểm của đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần. - Tính được các giá trị hiệu dụng và cách tính công suất tỏa nhiệt của dòng điện xoay chiều.
2. Kỹ năng
- Tính được độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều.
30
- Tìm công suất tỏa nhiệt của dòng điện xoay chiều.
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên
- Mô hình đơn giản về máy phát điện xoay chiều (có thể sử dụng mô hình giống mô hình máy phát điện xoay chiều ở THCS).
- Hình vẽ đồ thị cường độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều. - Nguồn điện xoay chiều, 1 điện trở thuần và 1 mạch điện xoay chiều.
2. Học sinh
- Ôn lại những kiến thức về dòng điện xoay chiều đã được học trong chương trình vật lí 9.
- Ôn lại các khái niệm về dòng điện không đổi, dòng điện biến thiên và định luật Jun – Len – xơ, các tính chất của hàm điều hòa.
Phiếu học tập số 1
Câu 1: Làm thế nào để tạo ra một hiệu điện thế, dòng điện biến thiên dạng sin theo thời gian?
Câu 2: Thế nào là điện áp xoay chiều? Dòng điện xoay chiều? Câu 3: Độ lệch pha giữa u và i được xác định theo biểu thức nào?
- Cho i = I0cos (ωt + φoi) thì biểu thức của u có dạng nào? - Cho u = U0cos(ωt + φ0u) thì biểu thức của i có dạng nào?
Câu 4: Dựa vào hình 26.2 SGK, hãy cho biết trong hai đại lượng u(t) và i(t) đại lượng nào biến thiên sớm pha hơn và sớm pha một lượng bằng bao nhiêu?
Phiếu học tập số 2
Câu 1: Công suất tỏa nhiệt tức thời của dòng điện xoay chiều biến thiên theo quy luật nào? So sánh chu kì biến đổi của công suất với chu kì biến đổi của dòng điện?
Câu 2: Công suất tỏa nhiệt trung bình được xác định như thế nào? Vì sao lại được biểu thức đó?
31
Câu 4: Thế nào là cường độ dòng điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều?
Đề kiểm tra lần 1: Câu 1: Chọn câu đúng:
A. Có thể tạo ra dòng điện xoay chiều bằng cách cho 1 khung dây quay đều xung quanh một trục bất kì đặt trong một từ trường đều.
B. Có thể tạo ra dòng điện xoay chiều bằng cách làm cho từ thông qua một khung dây biến thiên điều hòa.
C. Có thể tạo ra dòng điện xoay chiều bằng cách cho một khung dây chuyển động tịnh tiến trong 1 từ trường đều.
D. Khi 1 khung dây dẫn quay đều trong 1 trục vuông góc với đường cảm ứng từ trong một từ trường đều thì suất điện động xuất hiện trong khung có độ lớn chỉ phụ thuộc vào độ lớn cảm ứng của từ trường.
Câu 2: Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều: A. Được xác định dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện. B. Chỉ được đo bằng các ampe kế xoay chiều.
C. Bằng giá trị trung bình chia cho 2. D. Bằng giá trị cực đại chia cho 2.
Câu 3: Câu nào sau đây đúng khi nói về dòng điện xoay chiều: A. Có thể dùng dòng điện xoay chiều để mạ điện.
B. Điện lượng truyền qua tiết diện của dây dẫn trong 1 chu kì của dòng điện bằng 0.
C. Điện lượng truyền qua tiết diện của dây dẫn trong mọi khoảng thời gian bất kì đều bằng 0.
D. Công suất tỏa nhiệt tức thời trên một đoạn mạch có giá trị cực đại bằng công suất tỏa nhiệt trung bình nhân với 2.
Câu 4: Một dòng điện xoay chiều có cường độ hiệu dụng là 2A, tần số 50Hz, pha ban đầu bằng 0. Viết biểu thức cường độ tức thời của dòng điện?
32
Câu 1: Một đèn điện loại 100V – 100W được mắc vào mạch điện 220V – 50Hz qua 1 điện trở R. Tính:
a) Điện trở R để đèn sáng bình thường? b) Tính công suất tỏa nhiệt trên đoạn mạch?
III.Phương pháp
Phương pháp đàm thoại gợi mở kết hợp với hoạt động dạy học hợp tác theo nhóm (cấu trúc STAD).
IV.Tổ chức hoạt động dạy học
1. Ổn định tổ chức
2. Giới thiệu mục tiêu chương V 3. Đặt vấn đề
Trong chương trình vật lí lớp 11 chúng ta đã nghiên cứu dòng điện một
