Bảng 3.2: Lịch giảng dạy các bài ở lớp thực nghiệm Thời gian
Tên bài dạy
Địa điểm
Ngày Tiết Lớp Trƣờng
THPT
8/12/2008 3 Dòng điện trong kim loại 11A1 Bộc Bố
13/12/2008 2 Dòng điện trong chất điện phân tiết 1 11A1 Bộc Bố 15/12/2008 3 Dòng điện trong chất điện phân tiết 2 11A1 Bộc Bố
20/12/2008 2 Dòng điện trong chất khí tiết1 11A1 Bộc Bố
22/12/2008 3 Dòng điện trong chất khí tiết2 11A1 Bộc Bố
9/12/2008 4 Dòng điện trong kim loại 11A1 Ba Bể
11/12/2008 3 Dòng điện trong chất điện phân tiết1 11A1 Ba Bể 16/12/2008 4 Dòng điện trong chất điện phân tiết 2 11A1 Ba Bể
18/12/2008 3 Dòng điện trong chất khí tiêt1 11A1 Ba Bể
23/12/2008 4 Dòng điện trong chất khí tiêt2 11A1 Ba Bể
10/12/2008 2 Dòng điện trong kim loại 11A Nà Phặc
12/12/2008 4 Dòng điện trong chất điện phân tiết 1 11A Nà Phặc 17/12/2008 2 Dòng điện trong chất điện phân tiết 2 11A Nà Phặc
19/12/2008 4 Dòng điện trong chất khí tiết1 11A Nà Phặc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 112
3.7.2. Diễn biến thực nghiệm sƣ phạm Bài 1: Dòng điện trong kim loại
Trước khi vào dạy bài mới GV hệ thống lại kiến thức liên quan cần thiết cho HS, sau đó GV đưa ra TN và đặt câu hỏi: “Tại sao kim loại dẫn được điện?”. Việc quan sát HS cho thấy phần đa HS rất lúng túng, chứng tỏ khả năng nhận thức của HS còn rất hạn chế.
GV: Cho HS xem cấu trúc mạng tinh thể của một số kim loại, sau đó chia lớp thành nhóm (mỗi nhóm 6-7 em). Yêu cầu HS thảo luận: Kim loại dẫn được điện là do kim loại có cấu trúc như thế nào?. Và HS cũng đưa ra được thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại. GV đặt câu hỏi tiếp: “Hạt dẫn điện trong kim loại là hạt nào? Bản chất của dòng điện trong kim loại là gì? Nguyên nhân gây ra địên trỏ của kim loại?”. lúc này HS đa phần có biểu hiện tích cực tìm câu trả lời.
HS: Hạt dẫn điện trong kim loại là electron tự do; Bản chất của dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường; Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là do sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở CĐ của electron.
Khi tìm hiểu sự phụ thuộc của điện trở của kim loại vào nhiệt độ, hiện tượng siêu dẫn. GV cũng đưa ra TN cho HS quan sát và đưa ra câu hỏi: “Tại sao khi chưa đốt dây may so thì dòng điện chạy trong mạch không thay đổi, Còn khi đốt dây may so thì dòng điện trong mạch giảm theo thời gian?”. Yêu cầu HS thảo luận, đến đây quan sát thấy HS có biểu hiện tích cực tìm câu trả lời.
HS: Khi nhiệt độ tăng thì dao động nhiệt càng mạnh, mạng tinh thể càng mất trật tự nên cản trở dòng điện lớn tức là điện trở của vật dẫn lớn, điện trở của vật dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ.
Đến đây GV yêu cầu HS vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của R của vật dẫn vào nhiệt độ trong TN trên?
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 113
HS: Vẽ đồ thị: Khi chưa đốt thì I, U tăng theo tỉ lệ bậc nhất; Còn khi đốt thì R lớn nên I giảm.
GV: Vậy trường hợp nào dòng điện tuân theo định luật Ôm?
Đến đây nhiều HS đã phát biểu được: Ở nhiệt độ không đổi thì dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm. GV đặt tiếp câu hỏi: Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào?. Yêu cầu HS làm việc với SGK trả lời. Sau đó GV nhận xét, cho HS tìm hiểu ứng dụng của hệ số nhiệt điện trở, trả lời C1 tr- 75 SGK, đồ thị sự biến thiên của điện trở suất theo nhiệt độ?
GV: Từ đồ thị, bằng PP suy luận toán học kết hợp xem mô phỏng của TN đặt câu hỏi: Nếu cứ hạ thấp nhiệt độ của kim loại xuống nữa thì khi đó kim loại sẽ chuyển sang trạng thái gì?
HS: Rất tích cực và cuối cùng cũng trả lời được: Khi hạ nhiệt độ của kim loại hay hợp kim thì điện trở suất của kim loại hay hợp kim giảm liên tục. Đến gần 0 thì điện trở của các kim loại sạch đều rất bé, lúc đó kim loại đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn.
Đến đay GV kết luận lại và yêu cầu HS tìm hiểu ứng dụng của cuộn dây siêu dẫn, trả lời C2 tr76- SGK.
Trong phần hiện tượng nhiệt điện, GV cũng đưa ra TN cho HS quan sát, nhận xét quả TN. Sau đó GV thông báo cho HS hiệu ứng Dibéc: Hiện tượng hai vật dẫn có bản chất khác nhau và tiếp xúc ở hai đầu. Giữ nhiệt độ hai mối hàn khác nhau thì trong mạch kín xuất hiện dòng điện (hoặc xuất hiện một suất điện động nếu mạch hở).
Sau đó GV đặt câu hỏi: “Tại sao lại xuất hiện dòng điện khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối hàn? Dòng điện này được gọi là gì? Và phụ thuộc vào những yếu tố nào, có bản chất là gì?”. Với câu hỏi này HS rất tích cực tuy nhiên một số HS vẫn còn lúng túng, GV cho HS xem mô hình của sự
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 114
khuyếch tán electron từ đầu nóng sang đầu lạnh, trường hợp có điện trường và không có điện trường, yêu cầu HS thảo luận nhóm?.
HS: Khi nhiệt độ giữa hai mối hàn khác nhau thì có sự khuyếch tán electron từ đầu nóng sang đầu lạnh, xuất hiện một hiệu điện thế U, vì U giữa hai đầu của hai kim loại khác nhau này không giống nhau nên trong mạch xuất hiện một suất điện động gọi là suất nhiệt điện động . Dòng điện phụ thuộc vào bản chất của hai kim loại và độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối hàn gọi là dòng nhiệt điện, dòng điện này có bản chất là dòng điện trong kim loại. Cặp kim loại có cấu tạo như vậy gọi là pin nhiệt điện.
Đến đây GV nhận xét, yêu cầu HS tìm hiểu ứng dụng của ứng dụng của cặp nhiệt điện, sau đó tổng kết bài học, giao nhiệm vụ cho HS.
Bài 2: Dòng điện trong chất điện phân Tiết 1:
Trong giờ học này GV đưa ra TN (Với nước cất, dd CuSO4, dd NaCl), cho HS quan sát TN và nhận xét kết quả. Sau đó GV đề xuất nhiệm vụ: Vì sao nước cất không dẫn điện, còn dd NaCl, CuSO4 lại dẫn điện? GV chia nhóm (mỗi nhóm khoảng 6-7 em) cho thảo luận. Qua việc quan sát cho thấy HS đã tích cực hơn nhiều so với tiết học trước nhưng bên cạnh đó vẫn có một số em còn rất lúng túng chư biết phải làm như thế nào.
GV gợi ý: Khi hoà tan những hợp chất như muối, axit, bazơ vào nước thì ta sẽ thu được gì? Hiện tượng đó gọi là gì?. Yêu cầu HS làm việc với SGK, sau đó trả lời.
Sau khi tìm hiểu HS đã đưa ra được: các hợp chất đó bị phân li thành các ion hay nhóm các ion. Tiếp đó HS cũng đưa ra được nội dung thuyết điện li: Trong dd các hợp chất hoá học như axit, muối bazơ bị phân li một phần hay toàn bộ thành các nguyên tử tích điện gọi là ion và các ion này CĐ tự do trong dd và trở thành hạt tải điện.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 115
GV: Đúng vậy khi bị phân li các ion này đã trở thành hạt dẫn điện, nên dd mới dẫn điện. Đến đây yêu cầu HS giải quyết nhiệm vụ đặt ra ở trên?
HS: Nước cất không dẫn điện vì trong nước cất không có hạt tải điện; Còn trong dd NaCl và CuSO4 khi bị phân li: NaCl Na+ + Cl- .
Và CuSO4 Cu2+ + SO42-. Các ion này là các hạt dẫn điện.
Đến đây GV nhấc cực catốt ra khỏi bình điện phân dd CuSO4 cho HS quan sát và nhận xét kết quả? Và đặt câu hỏi: Hiện tượng vừa thu được ở TN này được gọi là gì?
Trong câu này HS chỉ trả lời được: Cực catốt có một lớp vật chất bám vào. GV đó là lớp đồng nguyên chất được giải phóng ra ở catốt, và hiện tượng cũng xảy ra tương tự khi ta điện phân với các muối hay bazơ khác. Hiện tượng này là hiện tượng điện phân, các muối, axit, bazơ gọi là các chất điện phân.
Trong phần “Bản chất của dòng điện trong chất điện phân” GV đặt vấn đề: Khi cho dòng điện một chiều chạy qua bình đựng dd CuSO4 (hay axit, muối, bazơ khác) thì có một lớp Cu (lớp vật chất khác) được giải phóng ra ở cực catốt. Vậy trong bình điện phân đã xảy ra phản ứng hoá học nào? Hạt tải điện trong dd điện phân có phải là electron không?.
Trong câu này HS tích cực tham gia giải quyết vấn đề, tuy nhiên có một số HS phát biểu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân.
Sau đó GV đưa ra câu hỏi cho HS tự tìm hiểu: Trong kim loại và chất điện phân thì chất nào dẫn điện tốt hơn, vì sao? HS đọc SGK và đưa ra câu trả lời: Kim loại dẫn điện tốt hơn chất điện phân, vì mật độ các ion trong chất điện phân nhỏ hơn mật độ của elẻctôn trong kim loại, mà khối lượng kích thước của ion lại lớn hơn electron nên tốc độ chuyển dịch có hướng của chúng nhỏ hơn và môi trường điện phân lại cản trở mạnh CĐ của các ion.
Đến đây tiếp tục đặt vấn đề: Ở TN trên cực catốt có Cu bám vào, giờ ta muốn bỏ lớp Cu đó đi nhưng không bằng cách cạo hay trà sát thì ta làm như
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 116
thế nào?. Câu này GV cho HS thảo luận nhóm, có rất nhiều ý kiến khác nhau, nhưng có nhiều em đã đưa ra được phương án là đảo cực có Cu bám làm anốt và điện phân.
GV: Đúng và tiến hành TN như phương án HS đã đề xuất. Sau một thời gian (GV đã biết thời gian) nhấc cực anốt và catốt ra cho HS quan sát và nhận xét? HS: lớp Cu đã bị bào mòn hết, đồng thời cực catốt kia lại có một lớp Cu bám vào.
Đến đây GV đặt tiếp câu hỏi: Ta có thể giải thích hiện tượng này như thế nào? Câu hỏi này nhiều HS lúng túng, GV gợi ý: Trong khi điện phân thì các ion chuyển đến các điện cực xảy phản ứng thế nào? với câu gợi ý này HS đã đưa ra được: Trong khi điện phân ion Cu nhận electron tạo thành Cu bám vào catốt, còn ion âm SO42- về anốt tác dụng với Cu tạo thành CuSO4 tan vào dung dịch.
GV: Đúng, và kết quả là Cu ở anốt bị bào mòn dần còn catốt lại có một lớp Cu bám vào và hiện tượng này được gọi là hiện tượng dương cực tan. Đến đây GV đặt ra câu hỏi: Trong khi điện phân với cực dương tan thì quá trình phân tích các chất có bị tiêu hao năng lượng không? Vì sao?
Câu hỏi này GV cho HS đọc SGK và HS đưa ra câu trả lời: Không bị tiêu hao năng lượng vì phản ứng xảy ra ở các điện cực là phản ứng cân bằng.
GV: Đúng và nó chỉ bị tiêu hao vì toả nhiệt thôi và khi đó bình điện phân với dương cực tan đóng vai trò là một điện trở, không có suất phản điện. Đến đây GV nhận xét, tổng kết và kết thúc tiết 1 ở đây.
Tiết 2: Dòng điện trong chất điện phân
Sau khi kiểm tra kiến thức đã học ở tiết 1, GV đặt vấn đề: Ở TN trên nếu dùng hai điện cực bằng graphit và điện phân dd H2SO4 thì hiện tượng sảy ra như thế nào? Có hiện tượng dương cực tan không?. Sau đó GV gợi ý: H2SO4 phânli thế nào? Mô tả chuyển động của các ion trong dd điện phân?
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 117
Với nhiệm vụ này GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm. Đến tiết này thái độ của HS thay đổi hẳn: Hào hứng hơn, tích cực hơn, chủ động tìm kiếm hơn, tuy nhiên HS trả lời đúng chưa được cao. Đã có một số HS trả lời tốt như: H2SO4 2 H+ + SO42-; ion âm về anốt, ion dương về catốt, không có hiện tượng dương cực tan vì ion dương nhận electron tạo thành H2 bay ra ở catốt còn ion âm nhường electron và tạo ra O2 bay ra ở anốt.
GV: Trường hợp này gọi là điện phân dd với điện cực trơ (không tan). GV đặt câu hỏi: Trong trường hợp này có tiêu hao năng lượng vào việc phân tích các chất không? Lúc đó bình điện phân trở thành gì?. Với câu hỏi này GV cho HS làm việc với SGK và trả lời:
HS: có tiêu hao năng lượng vào việc phân tích các chất và nó tỉ lệ với đương lượng chạy qua bình dd điện phân, có suất điện động , khi đó bình điện phân đóng vai trò như một máy thu điện.
Đến đây đặt tiếp câu hỏi: “Điều kiện để có hiện tượng dương cực tan là gì?”. Câu hỏi này số lượng HS trả lời đúng tương đối cao: Phải điện phân dd muối của kim loại dùng làm anốt.
GV: Đúng vậy và khi có hiện tượng dương cực tan thì dòng điện trong chất điện phân tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa 2 đầu điện cực của bình điện phân, khi đó dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ôm.
Vậy khi điện phân với điện cực không tan thì nồng độ của các ion trong dd thay đổi như thế nào? Yêu cầu HS thảo luận nhóm và đại diện nhóm trả lời.
Đến đây GV đặt ra một nhiệm vụ mới cho HS: “Khối lượng các chất giải phóng ra ở điện cực được tính như thế nào?”. Với câu hỏi này HS chưa trả lời được ngay, GV yêu cầu HS đọc SGK, trả lời câu hỏi gợi ý của GV: Khối lượng các chất giải phóng ra ở điện cực tỉ lệ thế nào với điện lượng chạy qua bình, khối lượng của ion, điện tích nguyên tố?
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 118
HS: Đã trả lời được và phát biểu 2 định luật của Faraday, biểu thức của định luật. Sau đó HS trả lời tiếp câu hỏi C3 tr 83 SGK.
Đến phần ứng dụng của hiện tượng điện phân GV đặt ra 2 câu hỏi cho HS tìm hiểu và trả lời: “Muốn mạ đồng cho một vật bằng thép ta làm như thế nào? Muốn mạ bạc cho vật đó ta làm như thế nào?”
Với 2 câu hỏi này HS trả lời đúng và tương đối nhanh, sau đó GV củng cố bài, tổng kết bài và kết thúc giờ học.
Bài 3: Dòng điện trong chất khí
Tiết 1: Trong tiết này sau khi đặt vấn đề GV đưa ra TN và tiến hành TN cho HS quan sát, nhận xét kết quả. Sau đấy GV đặt câu hỏi: Tại sao không khí ở điều kiện thường không dẫn điện, khi bị đốt nóng lại dẫn điện?
Trong tiết này qua quan sát cho thấy HS rất chăm chú tự lực, tích cực tìm hiểu bài. Tuy nhiên ở một số ít HS vẫn còn lúng túng chưa tìm ra câu trả lời. GV gợi ý: Phải chăng khi ta đốt trong không khí đã xuất hiện cái gì? Sau đó GV cũng thông báo nếu thay đền cồn bằng tia tử ngoại, tia X thì kết quả cũng thu được tương tự và cho HS thảo luận theo nhóm và đại điện nhóm lên trả lời.
GV nhận xét và khẳng định: Hiện tượng này gọi là ion hoá chất khí, những tác động bên ngoài gây nên sự ion hoá chất khí gọi là tác nhân ion hoá. Tiếp đó GV yêu cầu HS thảo luận C1, C2 tr86-87- sgk và đại diện nhóm lên trả lời.