8. Những chữ viết tắt trong đề tài
3.3.2. Thí nghiệm thực tập
Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do HS tự tiến hành trên lớp (trong phòng thí nghiệm), ngoài lớp, ngoài trường hoặc ở nhà với các mức độ tự lực khác nhau.
Thí nghiệm trực diện: là TN do HS tiến hành trên lớp chủ yếu khi nghiên cứu kiến
thức mới, nhưng cũng có thể ôn tập trong tiết học bài mới hoặc củng cố.
Thí nghiệm thực hành: là TN do HS thực hiện trên lớp hoặc trong phòng TN sau
mỗi chương, mỗi phần của chương trình vật lý nhằm củng cố kiến thức đã học và chủ yếu rèn luyện kĩ năng TN.
Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà: là TN và quan sát do HS hoàn toàn tự lực thực
hiện ở nhà theo nhiệm vụ của GV đã giao.
3.4. Những yêu cầu về mặt kỹ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm biểu diễn trong dạy học vật lý
Để thí nghiệm phát huy đầy đủ các chức năng của nó trong dạy học vật lý thì việc sử dụng thì nghiệm phải tuần theo một số yêu cầu chung về mặt kỹ thuật và về mặt phương pháp dạy học. Ngoài những yêu cầu chung này, do tính đặc thù của nó, từng loại thí nghiệm
Trang 43
(thí nghiệm biểu diễn, thí nghiệm trực diện, thí nghiệm thực hành) còn tuân theo các yêu cầu riêng cụ thể.
3.4.1 Những yêu cầu chung khi sử dụng thí nghiệm
Xác định rõ logic của tiến trình DH, trong đó việc sử dụng TN phải là bộ phận của quá trình DH, nhằm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức. Trước mỗi TN, phải đảm bảo cho HS ý thức được sự cần thiết của TN, hiểu rõ mục đích TN.
Cần xác định rõ sơ đồ TN, các dụng cụ TN cần sử dụng, mục đích, phương án và tiến trình của TN (dụng cụ thiết bị nào? trình tự thao tác như thế nào? cần quan sát, đo đạc cái gì? để làm gì?)
Đảm bảo cho HS ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả các giai đoạn TN bằng cách giao cho HS thực hiện các nhiệm vụ cụ thể.
Làm thử kỹ lưỡng mỗi TN trước giờ học, đảm bảo TN phải thành công, hiện tượng xảy ra rõ ràng, kết quả đo có độ chính xác cao.
Mọi DC và TB và cách tiến hành TN phải thỏa mãn những qui tắc và KT an toàn.
3.4.2 Những yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn
Việc sử dụng thí nghiệm biểu diễn phải tránh tình trạng lạm dụng thí nghiệm, chỉ sử dụng thí nghiệm như là một sự trình diễn đơn thuần và phải tuân theo các yêu cầu của việc đặt kế hoạch, chuẩn bị, bố trí, tiến hành và xử lý kết quả thí nghiệm.
Các yêu cầu trong việc đặt kế hoạch thí nghiệm
- Xác định chính xác mục đích thí nghiệm và chức năng lý luận của nó.
- Các định các nhiệm vụ mà học sinh cần hoàn thành trong việc chuẩn bị, tiến hành và xử lý kết quả thí nghiệm.
- Từ mục đích thí nghiệm và vị trí của nó trong quá trình nhận thức của học sinh, lựa chọn phương án thí nghiệm cần biểu diễn đáp ứng các đòi hỏi sư phạm: tính trực quan, tính hiệu quả, tính an toàn và đặt kế hoạch tiến hành một chuỗi các thí nghiệm sao cho có đủ cứ liệu để khái quát hóa, trong đó có việc xác định thời điểm sử dụng, thời gian cần thiết cho mỗi thí nghiệm trong giờ học.
Các yêu cầu trong việc chuẩn bị thí nghiệm
- Nghiên cứu kỹ lưỡng các tính năng của các dụng các dụng cụ thí nghiệm đã được lựa chọn và sử dụng thành thạo chúng
- Trước giờ học phải kiểm tra lại sự hoạt động của các dụng cụ thí nghiệm sẽ sử dụng và thử nghiệm lại các thí nghiệm sẽ tiến hành.
- Công việc chuẩn bị thí nghiệm chỉ kết thúc khi thí nghiệm có thể lặp đi lặp lại nhiều lần, cho kết quả rõ ràng, đơn trị.
Các yêu cầu trong việc bố trí thí nghiệm
- Lắp ráp từng bước các dụng cụ thí nghiệm trước mặt học sinh. Trong trường hợp không cho phép, phải lắp ráp hoàn chỉnh trước giờ học, thì cần phải phần tích kỹ lưỡng cách nối kết các bộ phận với học sinh.
- Những thiết bị mà học sinh mới gặp lần đầu, phải mô tả, giải thích cho học sinh hiểu rõ nguyên tác hoạt động của chúng.
Trang 44
- Bố trí các dụng cụ thí nghiệm trên nhiều độ cao khác nhay. Bố trí thí nghiệm thẳng đứng (có thể sử dụng các giá, bảng sắt), nếu bố trí thí nghiệm trên mặt phẳng nằm ngang thì phải sử dụng các phương pháp chiếu sáng (gương phẳng lớn đặt nghiêng 450 để học sinh quan sát ảnh thẳng đứng trong gương, đèn chiếu sáng, camera). Thay đổi độ sáng của phòng học, nhất là khi tiến hành các thí nghiệm quang hình học.
- Cần sắp xếp các dụng cụ thí nghiệm sao cho hiện tượng mong muốn xảy ra nằm bên phải các dụng cụ khác, các dụng cụ chính đặt phía trước, không che khuất nhau, các bộ phận của một thiết bị phải nằm cạnh nhau.
- Dụng vật chỉ thị để làm nổi bật bộ phận chính, đánh dấu sự diễn biến hiện tượng mà học sinh cần theo dõi (vật làm mốc, chất chỉ thị màu…)
- Bố trí các dây nối, đặc biệt trong các thí nghiệm điện không được cắt nhau. Dùng các dây nối có máu sắc khác nhau để dễ phân biệt. Chọn một mặt sau (phông) thích hợp đặt phía sau các máy đo trong suốt.
- Đối với mỗi thí nghiệm, phải có một hình vẽ (trên bảng, giấy) thống nhất tối đa với bố trị thí nghiệm.
Các yêu cầu trong việc tiến hành thí nghiệm
- Cần định hướng cho học sinh những trọng điểm cần quan sát.
- Đối với thí nghiệm định lượng, phải lập bảng ghi các giá trị đo hợp lý trước khi tiến hành thí nghiệm.
- Trong suốt quá trình làm thí nghiệm, giáo viên phài đứng sau hoặc ở cạnh dụng cụ thí nghiệm, không che khuất tầm quan sát của học sinh.
- Thí nghiệm cần được lặp lại vài lần, chú ý đảm bảo các điều kiện mà thí nghiệm phải thỏa mãn, phải cho những kết quả rõ ràng, đơn trị, ngắn gọn.
Các yêu cầu trong việc xử lý kết quả thí nghiệm
- Việc thu nhận các cứ liệu thực nghiệm phải trung thực, đủ cho việc khái quát hóa và rút ra kết luận.
- Việc xử lý các kết quả thí nghiệm phải được dành đủ thời gian và được thực hiện một các chu đáo
Từ việc xử lý số liệu các kết quả thí nghiệm, hướng dẫn học sinh rút ra các kết luận về các dấu hiệu, mối liên hệ bản chất trong hiện tượng, quá trình vật lý đang nghiên cứu,phát biểu chúng bằng lời hay bằng những biểu thức toán học.
Trang 45
Chương 4. THIẾT KẾ MỘT SỐ BÀI HỌC TRONG
CHƯƠNG V. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU, VẬT LÝ 12 NÂNG CAO 4.1. Đại cương vềChương V. Dòng điện xoay chiều, Vật lý 12 NC.
4.1.1. Mục đích
Vật lý lớp 11 đã cung cấp cho các em HS đầy đủ các kiến thức cơ bản về dòng điện không đổi. Nhưng trong thực tế cuộc sống, lao động và sản xuất hằng ngày dòng điện xoay chiều lại chiếm ưu thế hơn. Chương V. Dòng điện xoay chiều Vật lý lớp 12 nâng cao sẽ cung cấp cho các em HS đầy đủ các kiến thức cơ bản về dòng điện xoay chiều.
Đây là chương rất quan trọng, đòi hỏi HS phải vận dụng rất nhiều kiến thức Vật lý đã được học ở những lớp trước cũng như những chương đã được tìm hiểu ở chương trình lớp 12. Chương này được xây dựng trên phương pháp tương tự từ kiến thức “Dao động cơ”. Cung cấp cho các kiến thức về dòng điện xoay chiều, điện áp xoay chiều. Các đặc tính của đoạn mạch xoay chiều. Cụ thể nghiên cứu các vấn đề sau :
Từ những hiểu biết về dao động điều hòa xây dựng khái niệm dòng điện xoay chiều. Đưa ra dạng biểu thức của dòng điện xoay chiều. Từ đó vẽ dạng đồ thị của cường độ dòng điện xoay chiều.
Tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều để biết được dạng biểu thức và dạng đồ thị của điện áp xoay chiều.
Xây dựng biểu thức công suất tỏa nhiệt của điện trở dựa vào biểu thức của dòng điện xoay chiều, định luật Joule-Lenz. Từ đó đưa ra khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng và ý nghĩa trị hiệu dụng của các đại lượng của điện xoay chiều.
Nghiên cứu các hiện tượng xảy ra trên đoạn mạch chỉ có R, L, C và đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Các đặc điểm của mạch cộng hưởng.
Nghiên cứu định luật Ohm đối với các mạch điện xoay chiều.
Xác định độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và điện áp. Từ đó tìm ra biện pháp nâng cao hệ số công suất.
Nghiên cứu nguyên lý cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các loại máy phát điện xoay chiều, động cơ điện không đồng bộ, máy biến thế và sự truyền tải điện.
4.1.2. Kiến thức, kỹ năng a. Kiến thức a. Kiến thức
Học sinh phát biểu định nghĩa suất điện động xoay chiều.
Học sinh có thể giải thích sơ lược sự tạo thành dòng điện xoay chiều và suất điện động xoay chiều.
Hiểu được khái niệm dòng điện xoay chiều và điện áp xoay chiều.
Viết được biểu thức của điện áp xoay chiều và dòng điện xoay chiều theo thời gian, chỉ rõ các đại lượng: cường độ tức thời, cường độ cực đại, tần số góc, pha và pha ban đầu.
Nêu được các tác dụng của tụ điện và cuộn cảm trong mạch điện xoay chiều. Hiểu ý nghĩa và tính toán được giá trị của dung kháng và cảm kháng.
Viết được các biểu thức giá trị tức thời của các đại lượng u và i hai đầu các phần tử. Biết biểu diễn các đại lượng U, I, Z bằng giản đồ vector.
Trang 46
Viết được các công thức tính tổng trở của các đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Biết cách sử dụng giản đồ Fresnel để xác định các giá trị điện áp và tổng trở Z, độ lệch pha của đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp.
Viết các biểu thức định luật Ohm đối với các đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Nêu được các điều kiện và đặc điểm của hiện tượng cộng hưởng điện đối với đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp.
Hiểu được nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều.
Trình bày cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều một pha và máy phát điện xoay chiều ba pha.
Trình bày được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.
b. Kỹ năng
Xác định được độ lệch pha giữa điện áp xoay chiều và cường độ dòng điện xoay chiều theo biểu thức của chúng.
Vẽ được đồ thị biểu cường độ dòng điện xoay chiều và điện áp xoay chiều.
Từ biểu thức xác định công suất tỏa nhiệt của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở thuần để chỉ ra được các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.
Sử dụng được thành thạo phương pháp Fresnel khi giải các bài toán điện xoay chiều chỉ chưa tụ điện hoặc cuộn cảm.
Sử dụng linh hoạt định luật Ohm khi giải các mạch điện xoay chiều.
Có kĩ năng quan sát để hiểu ý nghĩa của đồ thị trên màn hình dao động kí điện tử hoặc trên tranh mô phỏng.
Nhận biết được hiện tượng cộng hưởng và giải được các bài toán liên quan đến hiện tượng cộng hưởng và hệ quả của nó.
Vẽ được giản đồ vector.
Xác định độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện xoay chiều của đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp.
Sử dụng được giản đồ Fresnel để xác định giá trị điện áp và tổng trở toàn mạch của đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp.
Có kĩ năng quan sát để hiểu ý nghĩa của đồ thị u(t) và i(t) trên màn dao động kí điện tử hoặc trên tranh mô phỏng.
Vận dụng linh hoạt và thành thạo các công thức để tính tần số và suất điện động của máy phát điện xoay chiều.
Hiểu được cấu tạo và phân tích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha.
Nắm được các sơ đồ mắc mạch ba pha để lắp mạch khi thực hành.
Liên hệ thực tế: các máy phát điện xoay chiều, máy biến áp, động cơ điện đồng bộ và không đồng bộ trong thực tế.
Trang 47
4.1.3. Tiến trình xây dựng kiến thức của chương V. Dòng điện xoay chiều, Vật lý 12 NC
Ngày nay, dòng điện xoay chiều được sử dụng rất phổ biến vì nó có những tác dụng mà dòng điện một chiều không có.
Dòng điện xoay chiều. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm. MẠCH CÓ R,L,C MẮC NỐI TIẾP CỘNG HƯỞNG ĐIỆN + Các giá trị tức thời;
+ Giản đồ Fresnel. Quan hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp; + Cộng hưởng điện.
CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. HỆ SỐ CÔNG SUẤT
+ Công suất tức thời; + Công suất trung bình; + Hệ số công suất.
MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU + Nguyên tắc hoạt động; + Máy phát điện xoay chiều một pha;
+ Máy phát điện xoay chiều ba pha.
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA + Nguyên tắc hoạt động; + Tạo ra từ trường quay bằng dòng điện ba pha; + Cấu tạo và hoạt động.
MÁY BIẾN ÁP. TRUYỀN TẢI ĐIỆN
NĂNG + Máy biến áp;
+ Truyền tải điện năng.
Bài tập về dòng điện xoay chiều
Trang 48
4.1.4. Phân tích nội dung của chương V. Dòng điện xoay chiều, Vật lý 12 NC
Chủ đề Nội dung DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN
- Phát biểu được định nghĩa suất điện động xoay chiều. Giải thích sơ lược sự tạo thành dòng điện xoay chiều và suất điện động xoay chiều.
- Khái niệm dòng điện xoay chiều và điện áp xoay chiều. - Biểu thức của điện áp xoay chiều và dòng điện xoay chiều theo thời gian, chỉ rõ các đại lượng: cường độ tức thời, cường độ cực đại, tần số góc, pha dao động và pha ban đầu.
- Biểu thức của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở thuần và đặc điểm của nó.
MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN, CUỘN CẢM
- Tác dụng của tụ điện và cuộn cảm trong mạch điện xoay chiều.
- Khái niệm dung kháng, viết được công thức tính dung kháng, biểu diễn được u và i bằng vector quay cho đoạn mạch chỉ có tụ điện.
- Khái niệm cảm kháng, viết được công thức tính cảm kháng, biểu diễn được u và i bằng vector quay cho đoạn mạch chỉ có cuộn cảm.
- nghĩa và tính toán được giá trị của dung kháng, cảm kháng.
MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP.
CỘNG HƯỞNG ĐIỆN
- Biểu thức giá trị tức thời của các đại lượng u và i hai đầu các phần tử R, L, C.
- Biểu diễn các đại lượng U, I, Z bằng giản đồ vector.
- Công thức tính tổng trở của đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp.
- Sử dụng gian đồ Fresnel để xác định giá trị điện áp và tổng trở Z, độ lệch pha của đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. - Biểu thức định luật Ohm có R, L, C mắc nối tiếp.
- Điều kiện và đặc điểm của hiện tượng cộng hưởng điện đối với đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp.
CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY
CHIỀU. HỆ SỐ CÔNG SUẤT
- Đặc điểm của công suất tức thời, công suất trung bình. - Nêu được khái niệm hệ số công suất và ý nghĩa của nó.
MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
- Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều.
- Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều một pha, máy phát điện xoay chiều ba pha.