Vận dụng những nghiên cứu về lí luận và thực tiễn ở chương I, chúng tôi lựa chọn các bài sau để dạy học thực nghiệm :
Bài 1: Thế năng
Bài 2: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ Bài 3: Máy phát điện xoay chiều
Giáo án số 1
Bài 26. THẾ NĂNG I. Mục tiêu
1. Về kiến thức
- Phát biểu được định nghĩa trọng trường, trọng trường đều. Viết được biểu thức trọng lực của một vật.
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của thế năng trọng trường. Định nghĩa được khái niệm mốc thế năng. Viết được hệ thức liên hệ giữa độ biến thiên thế năng và công của trọng lực.
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của thế năng đàn hồi.
2. Về kĩ năng
- Vận dụng công thức tính thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi để giải bài tập cơ bản trong sách giáo khoa và các bài tập tương tự.
- Vận dụng các khái niệm trọng trường, thế năng trọng trường, công của trọng lực, thế năng đàn hồi để giải thích các hiện tượng trong đời sống và tự nhiên.
- Giáo dục KTTH&HN: Thế năng của dòng nước làm quay tua bin trong máy phát điện của nhà máy thuỷ điện. Giới thiệu sự phát triển của thuỷ điện nước ta và trên thế giới.
- Giáo dục môi trường: Giải thích tác động làm sói mòn đất khi nước chảy, ảnh hưởng của việc đắp đập xây dựng nhà máy thuỷ điện tới môi trường sinh thái, ô nhiễm môi trường khi nhà máy hoạt động và cách khắc phục.
3. Thái độ
- Quan tâm trồng cây, ý thức bảo vệ rừng. - Tiết kiệm trong việc sử dụng điện năng.
1. Giáo viên:
- Tìm những ví dụ thực tế (tranh, ảnh) về những vật có thế năng có thể sinh công.
- Chuẩn bị một số hình ảnh về sói mòn đất, hình ảnh về tác dụng chống sói mòn đất của rừng và ruộng bậc thang.
2. Học sinh
Ôn lại những kiến thức sau:
- Khái niệm thế năng đã học ở lớp 8 THCS. - Các khái niệm trọng lực và trọng trường. - Công thức tính công của một lực.
III. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức.
Trong các trường hợp sau:
- Vật nặng được đưa lên một độ cao Z
- Vật nặng gắn vào một đầu lò xo đang bị nén - Mũi tên đặt vào cung đang giương.
Các vật này đều có khả năng sinh công, nghĩa là chúng đều mang năng lượng. Dạng năng lượng này gọi là thế năng.
Thế năng của một vật sẽ phụ thuộc vào những yếu tố nào ? Biểu thức toán học nào thể hiện mối quan hệ đó ?
Thế năng trọng trường: Phụ thuộc vào khối lượng và vị trí tương đối của vật so với mốc thế năng.
Biểu thức: Wt = mgZ
Thế năng đàn hồi: Phụ thuộc vào độ biến dạng của vật so với trạng thái chưa biến dạng. Biểu thức: 1 2 ( ) 2 t W k l
Sự biến thiên thế năng và công của trọng lực: AMN = Wt(N) – Wt(M)
Giáo dục KTTH&HN:
- Thế năng của dòng nước ứng dụng làm cọn nước, cối giã gạo nước, quay tuabin của máy phát điện trong nhà máy thuỷ điện. - Giới thiệu tiềm năng phát triển thuỷ điện ở nước ta.
Giáo dục môi trường:
- Nước chảy ở nơi đất dốc làm bào mòn đất, gây sạt lở trồng cây chống sói mòn.
- Đắp đập làm thuỷ điện gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái sử dụng năng lượng mặt trời, tiết kiệm điện năng …
- Phương pháp đàm thoại, gợi mở.
- Phương tiện: Ảnh chụp (nhà máy thuỷ điện, ruộng bậc thang, cọn nước, cối giã gạo)
IV. Tiến trình dạy học
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Hoạt động 1 (5 phút):
Kiểm tra bài cũ, đề xuất vấn đề cần nghiên cứu.
- Câu hỏi: Nêu định nghĩa, biểu thức và đơn vị của động năng.
- Nhận xét câu trả lời
- Đặt vấn đề: Trong bài trước các em đã biết một vật chuyển động có mang năng lượng, năng lượng ấy gọi là động năng. Thực tế trong các trường hợp sau:
+ Vật nặng được đưa lên độ cao Z + Vật nặng gắn vào đầu lò xo đang bị nén.
+ Mũi tên đặt vào cung đang giương. Các vật này đều có khả năng sinh công, nghĩa là chúng đều mang năng lượng. Dạng năng lượng này gọi là thế năng. Vậy thế năng của một vật sẽ phụ thuộc những yếu tố nào ? Biểu thức toán học nào thể hiện mối quan hệ đó ?
- Trả lời câu hỏi
Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu thế năng trọng trƣờng.
- Yêu cầu học sinh đọc mục I sgk. - Hỏi: Nêu biểu hiện của trọng trường , công thức trọng lực của một vật và biểu hiện của trọng trường đều ? - Nêu câu hỏi C1
- Hướng dẫn học sinh đọc sgk tìm hiểu định nghĩa thế và biểu thức của năng trọng trường.
Yêu cầu học sinh:
+ Cho ví dụ về một vật ở độ cao đủ lớn sẽ có khả năng sinh công ?
+ Tính công của trọng lực khi vật ở độ cao Z rơi xuống đất.
+ Nêu định nghĩa thế năng trọng trường và đơn vị của nó.
- Giảng thêm: + Để xác định Z ta phải chọn gốc thế năng.
+ Quy ước: Vật ở vị trí cao hơn gốc thế năng thì Z > 0; thấp hơn gốc thế năng thì Z <0; ở vị trí ngang bằng gốc thế năng thì Z = 0.
- Nêu câu hỏi C3
- Đọc sgk
- Trả lời các câu hỏi
- Đọc ví dụ về sự sinh công của búa máy và trả lời câu hỏi C2
- Thiết lập biểu thức của thế năng và giải thích rõ tên, đơn vị của các đại lượng trong biểu thức.
- Nêu định nghĩa thế năng.
- Tiếp thu, ghi nhớ.
Hoạt động 3 (10 phút): Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực.
- Hướng dẫn để học sinh tìm hệ thức liên hệ giữa công của trọng lực và độ biến thiên thế năng.
+ Xét một vật khối lượng m rơi từ điểm M có độ cao ZM đến điểm N có độ cao ZN. Tìm biến thiên thế năng của vật đó ?
+ Hãy so sánh độ biến thiên này với công của trọng lực trong quá trình đó ?
- Yêu cầu học sinh tính công của trọng lực khi vật chuyển động từ M đến N trong trọng trường theo những đường khác nhau.
- Nêu kết quả tổng quát trong trường hợp hai điểm M, N không cùng trên đường thẳng đứng và vật m chuyển dời từ M đến N theo một đường bất kì.
Hỏi: Hãy nhận xét liên hệ giữa tác dụng của trọng lực với sự tăng (giảm) thế năng của vật ?
Học sinh làm việc cá nhân để trả lời các câu hỏi:
- Độ biến thiên thế năng:
( ) ( ) t t t W W N W M mgZN - mgZM - Công của trọng lực: A = mgZM - mgZN Vậy AMN = - Wt
- Làm việc theo nhóm: Tính công của trọng lực khi vật dịch chuyển theo mặt phẳng nghiêng và theo đường cong bất kì.
- Tiếp thu, ghi nhớ.
- Trả lời:
+ Khi vật giảm độ cao, thế năng giảm thì trọng lực sinh công dương.
- Nêu câu hỏi C4
- Kết luận: Hiệu thế năng của một vật chuyển động trong trọng trường không phụ thuộc vào việc chọn gốc thế năng.
vật tăng thì trọng lực sinh công âm. - Làm việc nhóm để trả lời câu hỏi C4 + Chọn gốc thế năng tại O
+ Chọn gốc thế năng tại N; tại M
- Tiếp thu, ghi nhớ
Hoạt động 4 (5 phút):
Giáo dục KTTH&HN, giáo dục môi trƣờng.
- Hỏi: Hãy nêu ví dụ lợi dụng thế năng của dòng nước và tác hại của thế năng của nước ?
- Nhận xét câu trả lời và giới thiệu: + Thế năng của dòng nước làm quay tuabin trong máy phát điện của nhà máy thuỷ điện; được dùng trong cối giã gạo nước; cọn nước, …
+ Công suất của một nhà máy thuỷ điện được xác định bởi công thức
mgh P
t
, trong đó h là chiều cao của thác nước.
+ Thế năng của dòng nước làm sói mòn đất, gây lở đất, làm đất bạc màu, …
- Thảo luận nhóm để trả lời câu hỏi - Đại diện các nhóm trả lời
+ Việc đắp đập và quá trình hoạt động của nhà máy thuỷ điện cũng ảnh hưởng tới môi trường sinh thái.
Hỏi: Hãy nêu cách khắc phục những tác hại do thế năng của dòng nước gây ra ?
- Cách khắc phục: Giới thiệu về ruộng bậc thang, vai trò của rừng, tiết kiệm điện năng, …
- Giới thiệu về tiềm năng phát triển thuỷ điện ở nước ta.
- Có thái độ đúng đắn và trách nhiệm với vấn đề bảo vệ môi trường.
- Tiếp thu, ghi nhớ.
Hoạt động 5 (5 phút): Thế năng đàn hồi.
- Hỏi: + Nhắc lại các hiểu biết về thế năng đàn hồi đã học ở lớp 8 ? Cho một số ví dụ thực tế khi một vật biến dạng thì sinh công ?
+ Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng như thế nào ?
- Yêu cầu học sinh đọc sgk, giải thích công thức 26.6 và nêu biểu thức tính thế năng đàn hồi.
- Nhớ lại kiến thức cũ để trả lời câu hỏi.
- Nêu thêm ví dụ: Cánh cung khi bị uốn cong; súng cao su khi lên đạn. - Cá nhân trả lời câu hỏi
(Có thể từ ví dụ thực tế học sinh thấy được rằng: khi độ biến dạng của vật càng lớn thì vật có khả năng sinh công càng lớn tức là thế năng đàn hồi càng lớn)
- Đọc sgk, giải thích được công thức 26.6 và viết biểu thức của thế năng đàn hồi.
Hoạt động 6 (8 phút): Củng cố, vận dụng
- Nhắc lại hai loại thế năng
- Vận dụng: Một học sinh cho rằng hai vật ở cùng một độ cao so với mặt đất thì có thế năng bằng nhau. Kết luận như vậy có chính xác không ? Vì sao ?
- Cá nhân suy nghĩ, trả lời câu hỏi.
Hoạt động 7 (2 phút): Hƣớng dẫn học sinh học ở nhà.
- Làm các bài tập của bài 26 trong sách bài tập.
- Ôn lại kiến thức về động năng, thế năng.
- Nhận nhiệm vụ học tập.
Giáo án số 2
Bài 23. TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ (tiết 1) I. Mục tiêu
1. Về kiến thức
- Viết được công thức và hiểu được ý nghĩa vật lí của từ thông.
- Phát biểu được định nghĩa và hiểu được khi nào có hiện tượng cảm ứng điện từ.
2. Về kĩ năng
- Rèn luyện kĩ năng phân tích và tính toán vận dụng tính từ thông trong một số trường hợp.
- Giáo dục KTTH: Hiểu được hiện tượng cảm ứng điện từ là nguyên lí hoạt động của máy phát điện.
3. Thái độ
- Cẩn thận khi tiến hành thí nghiệm - Trung thực, khách quan
- Tích cực tham gia xây dựng và chiếm lĩnh kiến thức mới.
II. Chuẩn bị 1. Giáo viên:
- Chuẩn bị các hình vẽ về đường sức từ trong nhiều ví dụ khác nhau. - Chuẩn bị các thí nghiệm về cảm ứng điện từ.
- Máy phát điện dùng trong thí nghiệm.
- Phần mềm về “Định luật cảm ứng điện từ” tác giả PGS.TS Phạm Xuân Quế - trường ĐHSP Hà Nội.
- Các phương tiện kĩ thuật hỗ trợ: Máy vi tính, máy chiếu Projector
III. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức.
- Khi nam châm chuyển động tương đối so với mạch kín (C), trong (C) có dòng điện.
- Khi nam châm đứng yên so với (C), trong (C) không có dòng điện.
S N
Nguyên nhân nào làm xuất hiện dòng điện trong mạch ?
Giả thuyết: Nguyên nhân làm xuất hiện dòng điện trong mạch (C) là do sự chuyển động tương đối giữa nam châm và mạch (C).
Thí nghiệm 2: Làm (C) biến dạng thì trong (C) có dòng điện
Hoặc cho (C) quay xung quanh một trục song song với mặt phẳng chứa mạch thì trong mạch (C) có dòng điện.
Bác bỏ giả thuyết. Rút ra kết luận: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch (C) khi số đường sức từ qua mạch (C) thay đổi.
- Khi dịch chuyển con chạy của biến trở thì trong (C) có dòng điện.
Kết luận: - Hiện tượng trong mạch kín xuất hiện dòng điện khi số đường sức từ qua mạch đó thay đổi gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Dòng điện xuất hiện gọi là dòng điện cảm ứng.
- Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian có sự thay đổi số đường sức từ qua mạch kín.
G
G
(C)
IV. Tiến trình dạy học
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Hoạt động 1 (28 phút):
Tìm hiểu khái niệm từ thông.
- Đặt vấn đề: Trong chương IV chúng ta đã biết dòng điện gây ra từ trường. Vậy trong điều kiện nào từ trường gây ra dòng điện ?
Để trả lời câu hỏi này ta tiến hành thí nghiệm sau:
- Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm, bố trí
- Tiếp thu vấn đề cần nghiên cứu
- Nghe giáo viên giới thiệu dụng cụ thí nghiệm, cách bố trí thí nghiệm. - Khái niệm từ thông:
- Biểu thức: B S cos. . ; với ( , )B n
- Đặc điểm của từ thông: Là đại lượng đại số.
- Ý nghĩa của từ thông: Dùng khái niệm từ thông để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một đơn vị diện tích nào đó.
- Đơn vị của từ thông: Vêbe (Wb); 1Wb = 1T.1m2
- Hiện tượng cảm ứng điện từ: Là hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch đó biến thiên.
- Định luật cảm ứng điện từ: Khi có sự biến thiên của từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Khung dây quay trong từ trường trong khung có dòng điện Nguyên lí hoạt động của máy phát điện. Giáo dục KTTH: ứng dụng hiện tượng CƯĐT để sản xuất điện năng - Phương pháp thuyết trình và đàm thoại. - Phương tiện: Máy phát điện (loại nhỏ dùng trong phòng thí nghiệm)
thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm + Nam châm và mạch (C) đứng yên. + Mạch (C) cố định, nam châm di chuyển lại gần, ra xa mạch (C).
+ Nam châm cố định, mạch (C) di chuyển lại gần hoặc ra xa mạch (C). - Hỏi: Cho biết số chỉ của điện kế trong các trường hợp trên ? rút ra kết luận ?
- Hỏi: Nguyên nhân nào làm xuất hiện dòng điện trong mạch ?
- Giả thuyết: Nguyên nhân làm xuất hiện dòng điện trong mạch là do sự
- Quan sát giáo viên làm thí nghiệm
- Dựa vào kết quả thí nghiệm, trả lời câu hỏi
+ Khi nam châm và mạch (C) đứng yên thì kim điện kế chỉ số 0.
+ Khi nam châm hoặc mạch (C) chuyển động thì kim điện kế lệch khỏi số 0, chiều lệch của kim thay đổi khi chiều chuyển động của nam châm hoặc mạch (C) thay đổi.
Kết luận: + Khi có sự chuyển động của nam châm hoặc mạch (C) thì trong mạch có dòng điện.
+ Khi chiều chuyển động của nam châm (hoặc mạch (C)) thay đổi thì dòng điện đổi chiều.
- Với việc quan sát thí nghiệm trên thì học sinh có thể trả lời nguyên nhân xuất hiện của dòng điện trong mạch (C) là do chuyển động của nam châm hoặc mạch (C).
chuyển động tương đối giữa nam châm và mạch kín (chuyển động tịnh