IV. MỤC TIấU: Kiến thức:
DềNG ĐIỆN TRONG CÁC MễI TRƯỜNG
Bài 13. DềNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
I. MỤC TIấU:
Kiến thức:
- Nờu được đặc điểm của kim loại về mặt điện và điện trở. - Nờu được bản chất của dũng điện trong kim loại.
- Viết và giải thớch được ý nghĩa cỏc đại lượng trong biểu thức sự phụ thuộc của suất điện động vào nhiệt độ.
- Phỏt biểu được khỏi niệm cơ bản về hiện tượng siờu dẫn.
- Nờu được cấu tạo cặp nhiệt điện và nờu được sự phụ thuộc của suất nhiệt điện động vào cỏc yếu tố.
Kĩ năng:
- Giải cỏc bài tập cú liờn quan đến điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ. - Giải cỏc bài tập về suất nhiệt điện động.
II. CHUẨN BỊ: Giỏo viờn: Giỏo viờn:
1. Đọc SGK 10 về chất kết tinh. 2. Cặp nhiệt điện ( nếu cú). 3. Chuẩn bị phiếu:
Phiếu học tập 1 (PC1)
- Nờu cỏc đặc điểm về điện của kim loại?
- Hiện tượng xảy ra như thế nào khi đặt vào kim loại một điện trường ngoài? TL1:
- Cỏc đặc điểm cấu tạo về mặt điện của kim loại:
+ Trong kim loại cỏc nguyờn từ bị mất electron húa trị và trở thành ion dương. Cỏc ion dương liờn kết với nhau một cỏch trật tự tạo nờn mạng tinh thể kim loại. Chuyển động nhiệt của cỏc ion càng cao, tinh thể càng trở nờn mất trật tự.
+ Cỏc electron húa trị tỏch khỏi nguyờn tử trở thành electron tự do với mật độ khụng đổi. Chỳng chuyển động hỗn loạn trở thành khớ electron tự do choỏn toàn bộ thể tớch kim loại nhưng chưa tạo thành dũng điện.
- Khi đặt một điện trường ngoài vào kim loại:
+ Lực điện sẽ tỏc dụng làm cỏc elctron chuyển động ngược chiều điện trường, tạo thành dũng điện.
Phiếu học tập 2 (PC2)
- Giải thớch hiện tượng điện trở ở kim loại? - Giải thớch hiện tượng tỏa nhiệt ở kim loại? TL2:
- Do sự mất trật tự của mạng tinh thể nờn cỏc electron tự do chuyển động cú hướng dưới tỏc dụng của điện trường bị cản trở.
- Cỏc electron được tăng tốc trong điện trường ngoài khi tương tỏc với nỳt mạng thỡ truyền động năng cho nỳt mạng, làm dao động của mạng tinh thể trở nờn càng mạnh và gõy ra hiện tượng tỏa nhiệt.
Phiếu học tập 3 (PC3)
- Nờu bản chất của dũng điện trong kim loại? - Lý do kim loại dẫn điện tốt?
TL3:
- Bản chất dũng điện trong kim loại là dũng chuyển dời cú hướng của cỏc electron tự do trong kim loại ngược chiều điện trường.
- Kim loại dẫn điện tốt vỡ mật độ electron tự do trong kim loại rất cao.
Phiếu học tập 4 (PC4)
- Cho biết sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ? TL4:
- Biểu thức sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ: ρ = ρ0[1 + α(t – t0)]. α: Hệ số nhiệt điện trở (K-1).
ρ0 : điện trở suất của vật liệu tại nhiệt độ t0.
Phiếu học tập 5 (PC5)
- Hiện tượng siờu dẫn là gỡ? TL5:
- Là hiện tượng điện trở suất của vật liệu giảm đột ngột xuống bằng 0 khi khi nhiệt độ của vật liệu giảm xuống thấp hơn một giỏ trị Tc nhất định. Giỏ trị này phụ thuộc vào bản thõn vật liệu.
Phiếu học tập 6 (PC6):
- Nờu cấu tạo của một cặp nhiệt điện?
- Suất nhiệt điện động phụ thuộc những yếu tố nào? TL6:
- Là một cặp dõy dẫn cú bản chất khỏc nhau, và mỗi đầu của chỳng được hàn với nhau. - Suất nhiệt điện động phụ thuộc vào bản chất của cặp kim loại và độ chờnh lệch nhiệt độ giữa hai đầu.
E = αT(T1 – T2). Trong đú T1 – T2 là hiệu nhiệt độ giữa đầu núng và đầu lạnh.
Phiếu học tập 7 (PC7): cú thể ứng dụng CNTT hoặc dựng bản trong
1. Trong cỏc nhận định sau, nhận định nào về dũng điện trong kim loại là khụng đỳng? A. Dũng điện trong kim loại là dũng chuyển dời cú hướng của cỏc electron tự do; B. Nhiệt độ của kim loại càng cao thỡ dũng điện qua nú bị cản trở càng nhiều; C. Nguyờn nhõn điện trở của kim loại là do sự mất trật tự trong mạng tinh thể;
D. Khi trong kim loại cú dũng điện thỡ electron sẽ chuyển động cựng chiều điện trường. 2. Đặt vào hai đầu vật dẫn một hiệu điện thế thỡ nhận định nào sau đõy là đỳng?
A. Electron sẽ chuyển động tự do hỗn loạn;
B. Tất cả cỏc electron trong kim loại sẽ chuyển động cựng chiều điện trường; C. Cỏc electron tự do sẽ chuyển động ngược chiều điện trường;
D. Tất cả cỏc electron trong kim loại chuyển động ngược chiều điện trường. 3. Kim loại dẫn điện tốt vỡ
A. Mật độ electron tự do trong kim loại rất lớn.
B. Khoảng cỏch giữa cỏc ion nỳt mạng trong kim loại rất lớn.
C. Giỏ trị điện tớch chứa trong mỗi electron tự do của kim loại lớn hơn ở cỏc chất khỏc. D. Mật độ cỏc ion tự do lớn.
4. Điện trở của kim loại khụng phụ thuộc trực tiếp vào A. nhiệt độ của kim loại.
B. bản chất của kim loại.
C. kớch thước của vật dẫn kim loại. D. Hiệu điện thế hai đầu vật dẫn kim loại.
5. Khi nhiệt độ của khối kim loại tăng lờn 2 lần thỡ điện trở suất của nú A. tăng 2 lần. B. giảm 2 lần.
C. khụng đổi. D. chưa đủ dữ kiện để xỏc định.
6. Khi chiều dài của khối kim loại đồng, chất tiết diện đều tăng 2 lần thỡ điện trở suất của kim loại đú
A. tăng 2 lần. B. giảm 2 lần.
C. khụng đổi. D. chưa đủ dự kiện để xỏc định. 7. Hiện tượng siờu dẫn là hiện tượng
A. điện trở của vật dẫn giảm xuống giỏ trị rất nhỏ khi nhiệt độ giảm xuống thấp. B. điện trở của vật giảm xuống rất nhỏ khi điện trở của nú đạt giỏ trị đủ cao.
C. điện trở của vật giảm xuống bằng khụng khi nhiệt độ của vật nhỏ hơn một giỏ trị nhiệt độ nhất định.
D. điện trở của vật bằng khụng khi nhiệt độ bằng 0 K.
8. Suất nhiệt điện động của của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào A. Nhiệt độ thấp hơn ở một trong 2 đầu cặp.
B. nhiệt độ cao hơn ở một trong hai đầu cặp. C. Hiệu nhiệt độ hai đầu cặp.
D. Bản chất của chỉ một trong hai kim loại cấu tạo nờn cặp. 9. Hạt tải điện trong kim loại là
C. ion õm. D. ion dương và electron tự do.
10. ở 200C điện trở suất của bạc là 1,62.10-8 Ω.m. Biết hệ số nhiệt điện trở của bạc là 4,1.10-3 K-1. Ở 330 K thỡ điện trở suất của bạc là
A. 1,866.10-8Ω.m. B. 3,679.10-8Ω.m. C. 3,812.10-8Ω.m. D. 4,151.10-8Ω.m.
TL7. Gợi ý đỏp ỏn:
Cõu 1:D; Cõu 2:C; Cõu 3:A; Cõu 4:D; Cõu 5:D; Cõu 6: C; Cõu 7: C; Cõu 8: C; Cõu 9: B; Cõu 10: A.
4. Gợi ý ứng dụng cụng nghệ thụng tin (UD) Mụ phỏng chuyển nhiệt và chuyển động cú hướng của electron trong kim loại.
5. Nội dung ghi bảng (ghi túm tắt kiến thức SGK theo cỏc đầu mục); HS tự ghi chộp cỏc nội dung trờn bảng và những điều cần thiết cho họ:
Bài 13. Dũng điện trong kim loại
I. Bản chất dũng điện trong kim loại 1. ….
2. …. 3. …. 3. …. 4. ….
II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ III. Điện trở kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siờu dẫn. IV. Hiện tượng nhiệt điện.
Học sinh:
- Xem lại SGK vật lý 10 về chất kết tinh.
III. TIẾN TRèNH DẠY HỌC:
Hoạt động 1 (... phỳt): Tỡm hiểu bản chất dũng điện trong kim loại.
Hoạt động của học sinh Trợ giỳp của giỏo viờn
- Đọc SGK mục I.1; I.2 tỡm hiểu và trả lời cõu hỏi PC1.
- Nhận xột ý kiến của bạn.
- Phõn tớch hiện tượng, trả lời phiếu PC2; PC3.
- Cho HS đọc SGK, nờu cõu hỏi PC1. - Gợi ý HS trả lời.
- Nờu cõu hỏi trong phiếu PC2; PC3. - Hướng dẫn HS tỡm hiểu hiện tượng.
- ( Cú thể dựng UD1 để hướng dẫn HS trả lời.)
Hoạt động 2 (... phỳt): Tỡm hiểu về sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ.
Hoạt động của học sinh Trợ giỳp của giỏo viờn
- Trả lời cỏc cõu hỏi PC4.
- Nghiờn cứu SGK mục II để đưa ra biểu thức cụ thể.
- Thảo luận để trả lời C1.
- Nờu cõu hỏi PC4. - Hướng dẫn HS trả lời. - Nờu cõu hỏi C1.
Hoạt động 3 (... phỳt): Tỡm hiểu về hiện tượng siờu dẫn.
Hoạt động của học sinh Trợ giỳp của giỏo viờn
- Đọc SGK mục III. Thảo luận, trả lời cỏc cõu hỏi PC5.
- Trả lời cõu hỏi C2.
- Nờu cõu hỏi PC5.
- Hướng dẫn trả lời ý 2 PC 5. - Nờu cõu hỏi C2.
Hoạt động 4 (... phỳt): Tỡm hiểu về hiện tượng nhiệt điện.
Hoạt động của học sinh Trợ giỳp của giỏo viờn
- Đọc SGK mục IV. Thảo luận, trả lời cỏc cõu hỏi PC5.
- Nờu cõu hỏi PC6.
- Hướng dẫn trả lời ý 2 PC 6.
Hoạt động 5 (... phỳt): Vận dụng, củng cố.
Hoạt động của học sinh Trợ giỳp của giỏo viờn
- Thảo luận, trả lời cõu hỏi theo phiếu PC7. - Nhận xột cõu trả lời của bạn.
- Cho HS thảo luận theo PC7.
- Nhận xột, đỏnh giỏ nhấn mạnh kiến thức trong bài.
Hoạt động 6 (... phỳt): Giao nhiệm vụ về nhà.
Hoạt động của học sinh Trợ giỳp của giỏo viờn
- Ghi bài tập về nhà. - Ghi chuẩn bị cho bài sau.
- Cho bài tập trong SGK: bài tập 5 đến 9 (trang 89).
Bài 14. DềNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
I. MỤC TIấU:
Kiến thức:
- Trỡnh bày được nội dung thuyết điện li.
- Nờu được bản chất dũng điện trong chất điện phõn.
- Nờu được cỏc hiện tượng xảy ra ở điện cực của bỡnh điện phõn.
- Phỏt biểu được nội dung của cỏc định luật Faraday, viết được biểu thức và giải thớch ý nghĩa cỏc đại lượng.
- Nờu được cỏc ứng dụng cơ bản của hiện tượng điện phõn.
Kĩ năng:
- Giải cỏc bài tập liờn quan đến cỏc hiện tượng điện phõn.
II. CHUẨN BỊ: Giỏo viờn: Giỏo viờn:
1. Thước kẻ, phấn màu.
2. Thớ nghiệm về hiện tượng điện phõn. 3. Chuẩn bị phiếu:
Phiếu học tập 1 (PC1)
- Trỡnh bày cỏc nội dung cơ bản của thuyết điện li. TL1:
- Cỏc nội dung cơ bản của thuyết điện li:
+ Trong dung dịch, cỏc hợp chất húa học như axit, bazơ và muối bị phõn ly (một phần hoặc toàn bộ) thành cỏc ion; ion cú thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.
+ Cỏc ion mang điện bằng một số nguyờn lần điện tớch nguyờn tố.
+ Cỏc ion dương và õm vốn đó tồn tại sẵn trong phõn tử axit, bazơ và muối. Chỳng liờn kết chặt chẽ với nhau bằng lực hỳt tớnh điện. Khi tan vào nước hoặc dung mụi khỏc, cỏc liờn kết bị yếu đi. Một số phõn tử chuyển động nhiệt tỏch thành ion tự do.
+ Cỏc muối hoặc bazơ núng chảy cũng cho cỏc ion tự do như cỏc dung dịch. + Cỏc dung dịch axit, bazơ; muối và muối, bazơ núng chảy gọi là chất điện phõn.
Phiếu học tập 2 (PC2)
- Mụ tả hiện tượng xảy ra khi dũng điện đi qua dung dịch điện phõn. - Nờu bản chất dũng điện trong chất điện phõn.
TL2:
- Khi dũng điện chạy qua, trong dung dịch điện phõn cú điện trường hướng từ cực dương sang cực õm. Nú tỏc dụng lực điện làm cỏc ion dương dịch chuyển theo chiều điện trường (về phớa điện cực õm (catod)) và cỏc ion õm dịch chuyển theo chiều ngược lại (về phớa điện cực dương (anod)).
- Dũng điện trong chất điện phõn là dũng ion dương và dũng ion õm chuyển động cú hướng theo hai chiều ngược nhau.
Phiếu học tập 3 (PC3)
- Hiện tượng dương cực tan là gỡ? TL3:
- Hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phõn tỏc dụng với cực dương tạo thành chất điện phõn tan trong dung dịch và cực dương bị mũn đi gọi là hiện tượng dương cực tan.
Phiếu học tập 4 (PC4)
- Về mặt điện thỡ ở cỏc điện cực xảy ra cỏc hiện tượng gỡ? TL4:
- Cỏc hiện tượng điện xảy ra ở cỏc điện cực là:
+ Ở cực dương, cỏc gốc axit sẽ chuyển động nhường e cho điện cực. + Ở cực õm: Hydro hoặc gốc kim loại sẽ nhận e để trở thành nguyờn tử.
Phiếu học tập 5 (PC5)
- Phỏt biểu nội dung định luật 1 và định luật 2 Faraday và viết biểu thức. TL5:
- Nội dung cỏc định luật Faraday:
+ Định luật 1: Khụi lượng chất được giải phúng ở điện cực của bỡnh điện phõn tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bỡnh đú.
m = kq
+ Định luật 2: Đương lượng húa học của nguyờn tố tỉ lệ với đương lượng gam
n A của nguyờn tố đú. Hệ số tỉ lệ là F 1
, trong đú F gọi là số Faraday.
n A F
k 1
Biểu thức kết hợp nội dung hai định luật:
It n A F m 1 Phiếu học tập 6 (PC6):
- Nờu cỏc ứng dụng cơ bản của hiện tượng điện phõn. TL6: - Cỏc ứng dụng cơ bản. + Tinh luyện nhụm. + Luyện đồng. + Điều chế xỳt, clo. + Đỳc điện. + Mạ điện.
Phiếu học tập 7 (PC7): cú thể ứng dụng CNTT hoặc dựng bản trong
1. Trong cỏc chất sau, chất khụng phải là chất điện phõn là
2. Trong cỏc dung dịch điện phõn điện phõn , cỏc ion mang điện tớch õm là A. gốc axit và ion kim loại. B. gốc axit và gốc bazơ.
C. ion kim loại và bazơ. D. chỉ cú gốc bazơ. 3. Bản chất dũng điện trong chất điện phõn là
A. dũng ion dương dịch chuyển theo chiều điện trường. B. dũng ion õm dịch chuyển ngược chiều điện trường. C. dũng electron dịch chuyển ngược chiều điện trường.
D. dũng ion dương và dũng ion õm chuyển động cú hướng theo hai chiều ngược nhau. 4. Chất điện phõn dẫn điện khụng tốt bằng kim loại vỡ
A. mật độ electron tự do nhỏ hơn trong kim loại. B. khối lượng và kớch thước ion lớn hơn của electron. C. mụi trường dung dịch rất mất trật tự.
D. Cả 3 lý do trờn.
5. Bản chất của hiện tượng dương cực tan là
A. cực dương của bỡnh điện phõn bị tăng nhiệt độ tới mức núng chảy. B. cực dương của bỡnh điện phõn bị mài mũn cơ học.
C. cực dương của bỡnh điện phõn bị tỏc dụng húa học tạo thành chất điện phõn và tan vào dung dịch.
D. cực dương của bỡnh điện phõn bị bay hơi.
6. Khi điện phõn núng chảy muối của kim loại kiềm thỡ A. cả ion của gốc axit và ion kim loại đều hạy về cực dương. B. cả ion của gốc axit và ion kim loại đều hạy về cực õm.
C. ion kim loại chạy về cực dương, ion của gốc axit chạy về cực õm. D. ion kim loại chạy về cực õm, ion của gốc axit chạy về cực dương.
7. NaCl và KOH đều là chất điện phõn. Khi tan trong dung dịch điện phõn thỡ A. Na+ và K+ là cation. B. Na+ và OH- là cation.
C. Na+ và Cl- là cation. D. OH- và Cl- là cation.
8. Trong cỏc trường hợp sau đõy, hiện tượng dương cực tan khụng xảy ra khi A. điện phõn dung dịch bạc clorua với cực dương là bạc;
B. điện phõn axit sunfuric với cực dương là đồng;
C. điện phõn dung dịch muối đồng sunfat với cực dương là graphit (than chỡ); D. điện phõn dung dịch niken sunfat với cực dương là niken.
9. Khối lượng chất giải phúng ở điện cực của bỡnh điện phõn tỉ lệ với A. điện lượng chuyển qua bỡnh. B. thể tớch của dung dịch trong bỡnh.
C. khối lượng dung dịch trong bỡnh. D. khối lượng chất điện phõn.
10. Nếu cú dũng điện khụng đổi chạy qua bỡnh điện phõn gõy ra hiện tượng dương cực tan