8. Cấu trúc của luận án
3.4.2. Giáo án bài: Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn
I. Mục tiêu
- Biết được cách xác định điện trở phụ thuộc vào một trong các yếu tố: chiều dài, tiết diện, vật liệu làm dây dẫn.
- Suy luận và tiến hành được TN kiểm tra sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn.
- Nêu được mối quan hệ giữa điện trở của dây dẫn với độ dài dây dẫn.
- Vận dụng giải thích một số hiện tượng thực tế liên quan đến điện trở của dây dẫn.
2- KN: Suy luận và thực hành TN kết hợp với KN hợp tác, hoạt động nhóm như:
- Chọn lựa dụng cụ và lắp ráp, mắc mạch điện kiểm tra dự đoán, xử lý số liệu TN. - Thiết kế, tự tạo dụng cụ TN và đề xuất phương án TN để giải quyết vấn đề. - KN hợp tác nhóm, đánh giá và tự đánh giá kết quả TN.
3- Thái độ: Tuân thủ quy định làm việc của nhóm, lắng nghe, hợp tác với bạn khi làm TN.
4- Sơ đồ kiến thức:(xem sơ đồ 3.1)
Sơ đồ 3.1. Sơ đồ cấu trúc kiến thức về sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài, tiết diện và chất liệu của dây dẫn trong chương trình VL 9 THCS
- 123 -
II. Chuẩn bị
1-Đối với GV: Bộ điện trở của TN giáo khoa sẵn có: R1 (l, S, ρ); R2 (l1>l, S, ρ); R3 (l, S1>S, ρ); R4 (l, S, ρ1>ρ); nguồn điện 6 V DC có giá lắp pin; 04 dây dẫn điện và 01 khóa K; 02 điện kế chứng minh có kích thước lớn (dùng làm vôn kế và ampe kế).
2- Đối với các nhóm HS: mỗi nhóm 1 bộ TNTT gồm các chi tiết sau: 01 đoạn
dây điện trở, 01 ampe kế, 01 vôn kế, 01 khóa K, bảng điện và một số dụng cụ như kìm, kéo, tuốc vít để cắt các dây điện trở và 2 phiếu học tập, bảng nhóm.
Bảng 3.2. Phiếu học tập số 1 và 2
III. Tổ chức hoạt động học tập của học sinh
Hoạt động của HS Sự hỗ trợ của GV
Hoạt động 1: (4 phút) Kiểm tra bài cũ.
+ Các dụng cụ bao gồm: vôn kế, ampe kế, nguồn điện, khóa K, dây dẫn và một điện trở. Tiến hành lắp mạch điện như hình 1.1 SGK VL 9, đóng khóa K, đọc các kết quả trên vôn kế và ampe kế khi thay đổi điện áp của nguồn điện. Lập bảng kết quả và rút ra nhận xét về tỉ số U/I.
+ Nêu các dụng cụ và cách tiến hành TN xác định sự phụ thuộc của hiệu điện thế với cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn xác định? Vẽ sơ đồ mạch điện đó.
Hoạt động 2: (3 phút) Tìm hiểu về công dụng và các loại dây dẫn thường dùng. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
- Nhóm:. . . .; Nhóm trưởng: . . .
Lần Dây dẫn Điện áp Dòng điện Điện trở 1 Dây dẫn 1 (điện trở mẫu) U1=… I1=… R1=… 2 Dây dẫn 2 dài gấp hơn lần dây dẫn 1 U2=… I2=… R2=…
3 Dây dẫn 3 có tiết diện lớn hơn dây 1 U3=… I3=… R3=… 4 Dây dẫn 4 có chất liệu khác dây dân 1 U4=… I4=… R4=…
Nhận xét: Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào những yếu tố: 1. …..….…...…..….. 2. …..…..…....…..….. 3. …..…..…..…..…..… 4...…..…...…..…...…..….. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 - Nhóm:. . . Nhóm trưởng: . . . Phiếu Học Tập số 2 - Vẽ sơ đồ bố trí TN: - Lắp ráp TN: - Tiến hành TN, đọc kết quả và hoàn thành bảng bên: KQ TN Lần Hiệu điện thế (V) Cường độ dòng điện (A) Điện trở dây dẫn (Ω) Với dây dẫn có chiều dài 11 Với dây dẫn chiều dài l2
- 124 - - Từng cá nhân suy nghĩ để trả lời các câu hỏi:
+ Công dụng của dây dẫn trong các mạch điện và trong các thiết bị điện.
+ Các vật liệu được dùng để làm dây dẫn. + Dây dẫn điện trong đời sống được chế tạo và chọn sử dụng phụ thuộc vào những yếu tố nào.
Bài 7 SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ VÀO CHIỀU DÀI DÂY DẪN
- Đặt vấn đề vào bài: Đặt các câu hỏi cần nghiên cứu sau:
+ Dây dẫn được dùng để làm gì?
+ Quan sát thấy dây dẫn ở đâu xung quanh ta?
+ Đề nghị HS, bằng vốn hiểu biết của mình nêu tên các vật liệu có thể được dùng để làm dây điện trở. GV tập hợp ý kiến của HS để dẫn tiếp vào vấn đề chính của bài.
Hoạt động 3: (10 phút) Tìm hiểu điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào những yếu tố nào?
I. Xác định sự phụ thuộc của điện trở dây dẫn vào một trong những yếu tố khác nhau
- HS quan sát các đoạn dây dẫn khác nhau và nêu các phán đoán về: chiều dài, chất liệu, tiết diện hoặc số vòng dây, vỏ bọc cách điện...
- Các nhóm dựa vào kiến thức đã học về định luật Ôm để thảo luận, trả lời các câu hỏi của GV nêu ra.
- Chiều dài, chất liệu, tiết diện, số vòng dây
- HS có thể cho rằng điện trở của các dây dẫn này không như nhau vì có chiều dài, chất liệu, tiết diện khác nhau. Có HS lại cho rằng điện trở như nhau vì không phụ thuộc vào các yếu tố đó.
* Sử dụng tổ chức DH theo nhóm nhỏ. a. Làm việc chung
♦ Chia nhóm: chia lớp thành 4 nhóm, mỗi nhóm 6 (hoặc 7) HS và cử nhóm trưởng, thư ký (hai bàn gần nhau thành một nhóm, tổ trưởng làm nhóm trưởng, một thành viên làm thư ký).
♦ Nêu vấn đề: Dây dẫn luôn mang điện trở, nhưng không phải các dây dẫn khác nhau đều mang điện trở giống nhau. Vậy điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào các yếu tố nào? Yêu cầu HS nêu dự đoán. - Nếu đặt vào hai đầu dây dẫn một hiệu điện thế U thì có cường độ dòng điện chạy qua nó hay không? Khi đó dây dẫn có một điện trở xác định hay không? - Đề nghị HS quan sát hình 7.1 SGK và trả lời câu hỏi: Các cuộn dây ở hình 7.1 có những điểm nào khác nhau?
- Điện trở của các dây dẫn này có như nhau không, nếu có thì những yếu tố nào có thể ảnh hưởng tới điện trở của dây. - Để xác định sự phụ thuộc của điện trở vào một trong các yếu tố nào thì chúng ta phải làm gì?
♦ Giao nhiệm vụ: thầy sẽ tiến hành TN trước lớp để xác định điện trở của các dây dẫn khác nhau, có các yếu tố khác
- 125 - - Để khảo sát điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào những yếu tố nào thì chúng ta cần phải tiến hành các TN kiểm tra.
b. Làm việc nhóm
♦ Nhóm trưởng phân công các thành viên cùng tham gia đọc kết quả U, I và suy ra kết quả của R.
♦ Các nhóm thu thập và xử lý kết quả theo phiếu học tập số 1.
♦ Thảo luận nhóm, thống nhất kết quả, rút ra nhận xét và chuẩn bị nội dung báo cáo trước lớp: chiều dài, chất liệu và tiết diện làm dây dẫn.
c. Thảo luận chung
♦ Các nhóm cử đại diện trình bày kết quả theo phiếu học tập.
♦ Đánh giá kết quả của các nhóm khác để từ đó có cơ sở tự hình thành kiế thức mới. ♦ Kết luận, rút ra kiến thức mới: Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào những yếu tố: chiều dài, chất liệu và tiết diện làm dây dẫn.
nhau. Các nhóm quan sát TN, hoàn thành phiếu học tập số 1 và rút ra nhận xét. ♦ Hướng dẫn thực hiện hoạt động nhóm: Thầy lắp mạch điện theo sơ đồ hình 1.1, các em quan sát và đọc kết quả trên các dụng cụ đo và xác định điện trở theo công thức của định luật Ôm.
- Tiến hành lần lược các TN đo điện trở của các dây dẫn 1 đến 4: R1 (l, S, ρ); R2 (l1>l, S, ρ); R3 (l, S1>S, ρ); R4 (l, S, ρ1>ρ), đồng thời lưu ý các điện trở có các yêu tố giống và khác nhau để HS nắm được sự thay đổi của các yếu tố của mỗi lần đo điện trở.
- Yêu cầu các nhóm trình bày nhận xét. Các nhóm khác so sánh kết quả của nhóm mình để đánh giá.
- Hướng dẫn HS tự rút ra kiến thức mới.
Hoạt động 4: (20 phút) Xác định sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn (tiến hành theo các bước của tiến trình DH nhóm với sự hỗ trợ của TNTT).
II. Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn
1. Dự kiến cách làm
- Các nhóm thực hiện theo sự phân công của GV.
- Các nhóm theo dõi để nắm bắt nhiệm vụ của nhóm.
- Các nhóm theo dõi hướng dẫn của GV và nắm bắt các bước thực hiện nhiệm vụ.
* Khảo sát sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn
a. Làm việc chung
♦ Chia nhóm: theo các nhóm đã phân công trên nhưng thay đổi nhóm trưởng và thư ký.
♦ Nêu vấn đề: Một dây dẫn dài l và có điện trở R. Nếu cho rằng dây dẫn cùng loại đó dài 2l là gồm 2 dây dài l được mắc nối tiếp với nhau thì hãy dự đoán xem dây này có điện trở bao nhiêu.
- 126 -
- Thư ký ghi chép nhiệm vụ và các nội dung sẽ thực hiện để cùng nhóm trưởng phân công nhiệm vụ trong hoạt động nhóm.
2. Thí nghiệm kiểm tra a) Thí nghiệm
b. Hoạt động nhóm
♦ Phân công nhiệm vụ cho các thành viên trong nhóm thực hiện:
- 02 HS lựa chọn dụng cụ, tìm kiếm vật liệu, 02 HS vẽ mạch sơ đồ mạch điện;
- 02 HS xác định chiều dài và lắp ráp dây dẫn có chiều dài l1, 02 HS xác định chiều dài và lắp ráp dây dẫn có chiều dài l2;
- Khi TNTT đã hoàn chỉnh, cả nhóm cùng tiến hành TN và đọc kết quả;
- 02HS xử lý số liệu của l1, 02 HS xử lý số liệu của l2;
- Cả nhóm cùng thảo luận để rút ra kết luận và kiến thức cần nghiên cứu.
♦ Lắp ráp TN:
- Lựa chọn dụng cụ, vật liệu theo sự chuẩn bị của GV.
- HS dùng thước đo chiều dài để cắt 2 đoạn dây điện trở l1 và l2 theo kết hoạch TN (mỗi đoạn l = 12 cm). Cố định các dây điện trở
♦ Giao nhiệm vụ: Hãy đọc hiểu mục 1 phần II trong SGK kết hợp phiếu học tập số 2. Các nhóm hãy tiến hành TN để khảo sát sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn l, 2l, 3l.
- Nhóm 1 và 4: Làm TN đo điện trở của dây dẫn có chiều dài l1 = l và l2 = 2l. - Nhóm 2 và 3: Làm TN đo điện trở của dây dẫn có chiều dài l1 = 2l và l2= 3l ♦ Hướng dẫn thực hiện hoạt động nhóm: GV yêu cầu HS tiến hành hoạt động nhóm theo các bước: nghiên cứu phiếu học tập số 2, vẽ sơ đồ mạch điện, lựa chọn vật liệu, dụng cụ để lắp ráp theo phương án TNTT của mỗi nhóm; tiến hành TN, đo đặc để thu thập số liệu vào bảng; xác định điện trở và rút ra kết luận. GV cung cấp đủ vật liệu và dụng cụ cho các nhóm tiến hành.
- GV giới thiệu bộ TN và các chốt găm điện cùng chức năng của các chốt găm đó, hướng dẫn cách tiến hành mắc mạch điện cũng như cách đọc kết quả trên các dụng cụ đo, xác định sai số và cách khắc phục.
- GV theo dõi, kiểm tra các nhóm thực hiện các thao tác cắt dây điện trở đúng chiều dài để tránh sai số, lắp ráp TN và bố trí mạch điện.
- Yêu cầu các nhóm kiểm tra mạch điện trước khi tiến hành TN.
Dây điện trở 2l Dây điện trở l Chốt cắm dây (1) Chốt cắm dây
- 127 - trên các đinh vít.
- Dùng dây dẫn nối các dụng cụ theo các sơ đồ mạch điện hình vẽ 1.1 (SGK VL 9). Kiểm tra lại chất lượng thiết bị trước khi tiến hành TN khảo sát.
- GV là người giám sát, theo dõi và kịp thời hỗ trợ cho các nhóm khi gặp khó khăn. ♦ Tiến hành TN, thu thập và xử lý kết quả:
- Tiến hành đo U, I trên mỗi dây điện trở. Ghi lại số liệu vào bảng thống kê. Cụ thể: + Nối cắm vào dây điện trở (1), đóng khóa K, HS đọc số chỉ trên ampe kế và vôn kế. + Tiến hành đọc và ghi giá trị vào phiếu học tập số 2.
+ Thay điện trở chiều dài l bằng dây điện trở có chiều dài 2l (chỉ cần thay đổi đầu cắm vào dây điện trở (2)).
+ Làm tương tự như trên. Đóng mạch và HS đọc kết quả ampe kế và vôn kế.
+ Dùng dây dẫn nối 2 chốt của điện trở (1), (2) lại với nhau ta được 2 điện trở mắc nối tiếp có chiều dài l + 2l = 3l. Đóng mạch và đọc kết quả ampe kế và vôn kế.
+Xử lí kết quả: Dựa vào số liệu của bảng kết quả, các nhóm HS tính toán theo công thức của định uật Ôm để xác định các R.
♦ Thảo luận nhóm, thống nhất kết quả, rút ra nhận xét và chuẩn bị nội dung báo cáo trước lớp: Cả nhóm thảo luận để thống nhất kết quả R tỉ lệ với l và nguyên nhân gây ra các sai số là do sai số dụng cụ (điện trở, vôn kế và ampe kế) và sai số phép đo; cần đo và đọc kết quả nhiều lần để giảm các sai số đó. Có thể có HS đề nghị lắp mạch điện theo phương án khác để giảm sai số.
b) Kết quả thí nghiệm c. Thảo luận chung
♦ Các nhóm cử đại diện trình bày kết quả:
Sau khi hoàn thành việc làm nhóm, các nhóm
- GV theo dõi, kiểm tra và giúp đỡ các nhóm tiến hành TN, cách đọc và ghi kết quả.
- Có thể hướng dẫn các nhóm chậm tiến độ chọn lọc kết quả chính xác và yêu cầu HS tự rút ra kết luận.
- Yêu cầu mỗi nhóm đối chiếu kết quả thu được với dự đoán và kiểm tra kết quả TN trước khi báo cáo trước lớp.
- Đề nghị một số HS đại diện cho các nhóm nêu kết luận về sự phụ thuộc của điện trở dây dẫn vào chiều dài dây.
- 128 - báo cáo kết quả. Cả lớp thống nhất kết quả. ♦ Thảo luận chung, đánh giá kết quả làm việc nhóm: Điện trở của dây dẫn có cùng tiết diện và vật liệu tỉ lệ thuậnvới chiều dài mỗi dây.
c) Nhận xét: Điện trở của dây dẫn có c ng tiết diện và vật liệu tỉ lệ thuận với chiều dài mỗi dây.
♦ Kết luận, rút ra kiến thức mới cần nghiên cứu: Điện trở của các dây dẫn có cùng tiết diện, được làm cùng một loại vật liệu thì tỉ lệ thuận với chiều dài của dây.
3. Kết luận: Điện trở của các dây dẫn có c ng tiết diện, được làm c ng một loại vật liệu thì tỉ lệ thuận với chiều dài của dây.
- Đánh giá chung trên cơ sở kết quả trình bày và tự đánh giá của các nhóm.
- Hướng dẫn HS tự rút ra nhận xét. - Hướng dẫn các nhóm tự rút ra kết luận và kiến thức mới cần nghiên cứu.
Hoạt động 5: (5 phút) Củng cố và vận dụng.
- Từng HS trả lời C2
- Từng HS trả lời C3
Giải: R = U/I = 6 / 0,3 = 20 Ω
Vì R tỉ lệ thuận với l nên ta có: R/R1 = l/l1 → l = R.l1/R1 = 20 x 4 / 2 = 40 m
- Đọc và ghi nhớ phần đóng khung ở cuối bài.
- Gợi ý cho HS trả lời C2 và C3 + Tính điện trở của cuộn dây.
+ Từ kết kuận rút ra C2, tính chiều dài của cuộn dây: Dây dài, tức l tăng, nên R tăng; mà U không đổi nên I giảm, do đó đèn sẽ sáng yếu hơn.
C3: U = 6V; I = 0.3A; l1 = 4m; R1 = 2Ω; l = ? Gọi một vài HS phát biểu phần ghi nhớ.
Hoạt động 6: (3 phút) Dặn dò về nhà.