8. Đúng gúp của luận văn
2.4. Thiết kế bài dạy với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics
Trong phần này chỳng tụi thiết kế 3 giỏo ỏn, nhưng trong khuụn khổ của luận văn chỉ đưa hai giỏo ỏn bài "Dũng điện trong kim loại” và “Tụ điện” vào phần chớnh, cỏc giỏo ỏn cũn lại sẽ được trỡnh bày trong phần phụ lục.
Giỏo ỏn 1: Dũng điện trong kim loại Giỏo ỏn 2: Tụ điện
Giỏo ỏn 3: Linh kiện bỏn dẫn
Giỏo ỏn bài: Đ17. DềNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI I. Mục tiờu
1. Kiến thức: HS cần phải:
- Nờu được tớnh chất của kim loại. Trỡnh bày được sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại vào nhiệt độ.
- Hiểu được sự cú mặt của cỏc electron tự do trong kim loại. Vận dụng thuyết electron tự do trong kim loại để giải thớch một cỏch định tớnh cỏc tớnh chất điện của kim loại.
2. Kĩ năng:
Giải thớch được tớnh dẫn điện của kim loại trờn cơ sở cỏc tớnh chất của kim loại.
3. Thỏi độ: HS cần phải:
- Nhiệt tỡnh, cẩn thận và cú tinh thần đoàn kết trong quỏ trỡnh học tập. - Tập trung, nghiờm tỳc và chớnh xỏc trong khi quan sỏt TNMP để đưa ra cỏc nhận xột, kết luận. Cú ý thức hợp tỏc làm việc trong nhúm.
vật, hiện tượng thực tế cú liờn quan.
II. Chuẩn bị:
Phần mềm Crocodile Physics và cỏc TNMP liờn quan đến nội dung của bài dạy học.
III. Tổ chức hoạt động dạy học
Hoạt động 1: Kiểm tra kiến thức đó học 1. Kiểm tra bài cũ: Trả lời cỏc cõu hỏi:
- Dũng điện là gỡ? Điều kiện để cú dũng điện? Chiều dũng điện được xỏc định như thế nào?
- Dũng điện cú tỏc dụng gỡ?
HS: Nhắc lại kiến thức đó học; nhận xột và đỏnh giỏ cõu trả lời của bạn. GV: nhận xột cỏc cõu trả lời.
2. Đặt vấn đề vào bài: GV trỡnh chiếu thớ nghiệm mụ phỏng và đặt vấn đề. Khi bật cụng tắc đốn, ta thấy đốn sỏng ngay lập tức, chắc là cú cỏc electron chuyển động với vận tốc rất lớn tới búng đốn.
Hoạt động 2:Tỡm hiểucỏc tớnh chất dẫn điện của kim loại
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Đọc SGK.
- Thảo luận nhúm về cỏc tớnh chất của kim loại sau khi xem TNMP.
- Trỡnh bày cỏc tớnh chất của kim loại.
- Nhận xột cõu trả lời của bạn.
- GV đặt vấn đề và giới thiệu TNMP.
- Nhận xột cỏc cõu trả lời của HS
- Trả lời C1:
+ Điện trở dõy túc búng đốn tăng khi hiệu điện thế tăng. Mặt khỏc, khi hiệu điện thế tăng, độ sỏng của búng đốn tăng, chứng tỏ nhiệt độ dõy túc búng đốn tăng. Từ đú rỳt ra kết luận: điện trở dõy túc búng đốn tăng khi nhiệt độ tăng.
loại:
+ Kim loại là chất dẫn điện tốt.
+ Dũng điện trong kim loại tuõn theo định luật ễm nếu nhiệt độ kim loại được giữ khụng đổi.
+ Dũng điện chạy qua dõy dẫn kim loại gõy ra tỏc dụng nhiệt.
+ Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.
Hoạt động 3:Tỡm hiểu bản chất dũng điện trong kim loại
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Xem TNMP và đọc SGK.
- Thảo luận nhúm về ờlectron tự do trong kim loại.
- Trỡnh bày về ờlectron tự do trong kim loại.
- Nhận xột bạn trỡnh bày.
- Trả lời cõu hỏi C2:
+ Bảng 1 cho thấy constantan cú rất nhỏ, hầu như khụng đỏng kể.
- GV trỡnh chiếu TNMP về chuyển động của electron tự do trong kim loại. - Yờu cầu HS đọc SGK, xem TNMP và trả lời cỏc cõu hỏi sau:
+ Mụ tả cấu trỳc của mạng tinh thể kim loại.
+ Cỏc electron tự do trong kim loại cú những tớnh chất nào. Tại sao lại gọi chỳng là khớ electron tự do?
+ Khi đặt kim loại vào một điện trường thỡ cú hiện tượng gỡ xảy ra?
+ Bản chất của dũng điện trong kim loại?
- Trỡnh chiếu TNMP về chuyển động của electron khi khụng cú tỏc dụng của
Vỡ vậy nờn dựng constantan. điện trường ngoài và khi chịu tỏc dụng của điện trường.
- Yờu cầu đại diện của cỏc nhúm trỡnh bày cỏc cõu trả lời.
- Kết luận về bản chất của dũng điện trong kim loại.
Hoạt động 4:Giải thớch tớnh dẫn điện của kim loại.
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Nghe GV đặt vấn đề.
- Trả lời cõu hỏi của GV và thảo luận về cỏc cõu trả lời của bạn khi được yờu cầu.
- Nhiệt độ của kim loại càng cao thỡ cỏc ion dao động càng mạnh. Do đú, độ mất trật tự của mạng tinh thể càng tăng, càng làm tăng
- Nờu vấn đề học tập: Trong phần này chỳng ta sẽ sử dụng những nội dung cảu thuyết electron đó học ở trờn để giải thớch tại sao kim loại cú điện trở và tại sao điện trở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ.
- Tỡm hiểu nguyờn nhõn làm kim loại cú điện trở.
+ Nờu cõu hỏi: Tại sao kim loại lại cản trở chuyển động của electron tự do?
- Cú cỏc yếu tố sau đõy cản trở chuyển động của cỏc electron tự do:
o Chuyển động nhiệt của cỏc ion trong mạng tinh thể.
o Sự mộo mạng tinh thể do biến dạng cơ của khối kim loại.
o Sự tồn tại của cỏc nguyờn tử lạ trong khối kim loại.
Cỏc yếu tố trờn tạo nờn sự mất trật tự của mạng làm cản trở chuyển động của cỏc electron tự do và là nguyờn nhõn gõy ra điện trở của kim loại.
- Chiếu TNMP về sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ.
sự cản trở chuyển động của electron tự do. Vỡ vậy, khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng.
- Khi electron va chạm với ion dương đó truyền một phần động năng cho mạng tinh thể, động năng này làm tăng nội năng của kim loại tức là làm cho nhiệt độ của kim loại tăng lờn. Vỡ vậy dõy dẫn bằng kim loại núng lờn khi cú dũng điện chạy qua.
suất của kim loại vào nhiệt độ.
+ Điện trở suất của kim loại càng tăng hay càng giảm khi nhiệt độ của kim loại tăng?
- Dũng điện chạy qua dõy dẫn bằng kim loại gõy ra tỏc dụng gỡ? Tại sao?
Hoạt động 5: Vận dụng, củng cố và ra bài tập về nhà.
1. Vận dụng, củng cố: Trả lời cỏc cõu hỏi trắc nghiệm sau:
Cõu 1: Nguyờn nhõn gõy ra hiện tượng toả nhiệt trong dõy dẫn khi cú dũng điện chạy qua là
A. do năng lượng của chuyển động cú hướng của electron truyền cho ion dương khi va chạm.
B. do năng lượng dao động của ion dương truyền cho electron khi va chạm. C. do năng lượng của chuyển động cú hướng của electron truyền cho ion õm khi va chạm.
D. do năng lượng của chuyển động cú hướng của electron, ion õm truyền cho ion dương khi va chạm.
Cõu 2: Nguyờn nhõn gõy ra điện trở của kim loại
A. do sự va chạm của cỏc ion dương ở cỏc nỳt mạng với nhau.
B. do sự va chạm của cỏc electron với cỏc ion dương ở cỏc nỳt mạng. C. do sự va chạm của cỏc electron với nhau.
D. cả B và C đều đỳng.
HS thảo luận và đưa ra đỏp ỏn.
GV hướng dẫn HS giải bài tập 3 SGK.
trong kim loại và cụng thức tớnh điện trở theo nhiệt độ.
2. Hướng dẫn bài tập về nhà:
GV: - Trả lời cỏc cõu hỏi và làm bài tập trong SGK và sỏch bài tập của bài này.
- Yờu cầu HS chuẩn bị bài sau: Hiện tượng nhiệt điện và hiện tượng siờu dẫn.
- GV hướng dẫn HS sử dụng một cỏch đơn giản phần mềm Crocodile Physics để về nhà tạo cỏc TNMP về cỏc mạch điện phục vụ cho việc giải bài tập.
HS: Ghi cõu hỏi và bài tập về nhà; chuẩn bị cho bài học sau. GV đỏnh giỏ, nhận xột kết quả giờ dạy.
---
Đ7. TỤ ĐIỆN
I. Mục tiờu
1. Kiến thức: HS cần phải:
- Cần nắm được cấu tạo của tụ điện phẳng là tụ điện đơn giản và thường gặp.
- Hiểu được định nghĩa điện dung của tụ điện.
- Hiểu được thế nào là cỏch ghộp tụ điện song song và nối tiếp.
2. Kĩ năng:
- Vận dụng cụng thức tớnh điện dung của tụ điện.
- Vận dụng được cỏc cụng thức ghộp tụ điện vào giải cỏc bài tập đơn giản.
3. Thỏi độ: HS cần phải:
- Nhiệt tỡnh, cẩn thận và cú tinh thần đoàn kết trong quỏ trỡnh học tập. - Tập trung, nghiờm tỳc và chớnh xỏc trong khi quan sỏt TNMP để đưa ra cỏc nhận xột, kết luận. Cú ý thức hợp tỏc làm việc trong nhúm.
II. Chuẩn bị:
- Phần mềm Crocodile Physics và cỏc TNMP liờn quan đến nội dung của bài dạy học.
- Hỡnh ảnh về cỏc loại tụ điện.
III. Tổ chức hoạt động dạy học
Hoạt động 1: Kiểm tra kiến thức đó học 1. Kiểm tra bài cũ: Trả lời cỏc cõu hỏi:
- Vẽ dạng đường sức của hai tấm kim loại song song nhiễm điện trỏi dấu? HS: Nhắc lại kiến thức đó học; nhận xột và đỏnh giỏ cõu trả lời của bạn. GV: nhận xột cỏc cõu trả lời.
2. Đặt vấn đề vào bài:
Hệ hai tấm kim loại như ở trờn gọi là tụ điện. Vậy tụ điện là gỡ? Bài học hụm nay sẽ nghiờn cứu về vấn đề này.
Hoạt động 2:Tỡm hiểu định nghĩa tụ điện, tụ điện phẳng
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Lắng nghe và định nghĩa về tụ điện.
- Quan sỏt TNMP và trả lời cõu hỏi của GV.
1. Tụ điện
a) Định nghĩa:
- Giới thiệu về tụ điện.
- Nối hai bản của tụ điện với một điện trở, thỡ sẽ cú dũng điện chạy qua điện trở. Điện tớch trờn cỏc bản tụ điện giảm dần đi. Ta núi tụ điện phúng điện. - Quan sỏt tụ điện phẳng.
- Hai bản của tụ điện phẳng là hai tấm kim loại cú kớch thước lớn đặt đối điện, gần nhau và song song với nhau. - Đối với tụ điện phẳng, khi tớch điện thỡ điện tớch ở hai bản của tụ điện cú độ lớn bằng nhau. Độ lớn của điện tớch trờn mỗi bản của tụ điện khi tớch điện gọi là điện tớch của tụ điện.
- Khi nào tụ điện phúng điện?
b) Tụ điện phẳng
- Giới thiệu hỡnh ảnh của tụ điện phẳng.
- Cấu tạo của tụ điện phẳng?
- Giới thiệu một số loại tụ điện khỏc
+ Tụ điện cú điện dung thay đổi
+ Tụ điện hoỏ học
Hoạt động 3:Tỡm hiểu định nghĩa điện dung của tụ điện và cấu tạo của tụ điện xoay.
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Quan sỏt TNMP, xỏc định toạ độ của một số điểm trờn đồ thị Q, U và tớnh Q U. - Nhận xột thương Q
U tại cỏc điểm khỏc nhau và rỳt ra kết luận: đối với một tụ điện nhất định, thương số Q
U khụng đổi.
- Điện dung của tụ điện đặc trưng cho khả năng tớch điện của tụ điện.
2. Điện dung của tụ điện
a) Định nghĩa
- Trỡnh chiếu TNMP
- Nhận xột cõu trả lời của HS và đưa ra định nghĩa điện dung của tụ điện.
- Hai tụ điện được nạp điện bằng nhau cựng một nguồn điện cú hiệu điện thế U thỡ tụ điện nào cú điện dung lớn hơn, điện tớch của tụ điện đú sẽ lớn hơn. Vậy điện dung của tụ điện đặc trưng cho
- Nếu Q = 1C, U = 1V thỡ C = 1F. Vậy fara là điện dung của một tụ điện mà khi hiệu điện thế giữa hai bản là 1V thỡ điện tớch của tụ điện là 1C.
- Điện dung của một tụ điện phẳng phụ thuộc vào hỡnh dạng, kớch thước của hai bản, vào khoảng cỏch giữa hai bản và vào chất điện mụi ở giữa hai bản.
tớnh chất nào của tụ điện?
- Viết cụng thức xỏc định điện tớch của tụ điện và cho biết định nghĩa 1F?
b)Cụng thức tớnh điện dung của tụ điện phẳng
- Giới thiệu cụng thức của tụ điện phẳng.
- Điện dung của tụ điện phẳng phụ thuộc những yếu tố nào?
εS C=
k.4πd
- Phõn tớch hiện tượng điện mụi bị đỏnh thủng và khỏi niệm hiệu điện thế giới hạn.
Hoạt động 4: Xõy dựng cụng thức ghộp tụ điện
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Quan sỏt TNMP và nhận xột cỏch mắc song song. - Mắc song song: U = U1 = U2 = … Q = Q1 + Q2 +… C = C1 + C2 + … 3. Ghộp tụ điện
- GV dựa vào TNMP thay đổi giỏ trị của U, C. Yờu cầu HS tớnh giỏ trị của điện tớch trờn cỏc bản của tụ và đưa ra cụng thức chung.
a) Ghộp song song
- Mắc nối tiếp: U = U1 + U2 +… Q = Q1 = Q2 =… 1 2 1 1 1 = + ... C C C + b) Ghộp nối tiếp
- Nhận xột cõu trả lời của HS và chiếu bảng tổng kết về trường hợp ghộp nối tiếp và song song
Hoạt động 5: Vận dụng, củng cố và ra bài tập về nhà.
1. Vận dụng, củng cố: Trả lời cỏc cõu hỏi trắc nghiệm sau: Cõu 1: Chọn phương ỏn đỳng
Bốn tụ điện như nhau, mỗi tụ điện cú điện dung C, được ghộp nối tiếp với nhau. Điện dung của bộ tụ điện đú bằng:
A. 2C B. 2 C C. 4C D. 4 C Cõu 2: Chọn phương ỏn đỳng
Bốn tụ điện như nhau, mỗi tụ điện cú điện dung C, được ghộp song song với nhau. Điện dung của bộ tụ điện đú bằng:
A. 2C B. 2 C C. 4C D. 4 C
HS thảo luận và đưa ra đỏp ỏn.
GV hướng dẫn HS giải bài tập 4 SGK.
2. Hướng dẫn bài tập về nhà:
GV: - Yờu cầu HS trả lời cỏc cõu hỏi và làm bài tập trong SGK và SBT. - Yờu cầu HS chuẩn bị bài sau: Năng lượng điện trường.
- GV hướng dẫn HS sử dụng một cỏch đơn giản phần mềm Crocodile Physics để về nhà tạo cỏc TNMP về cỏc mạch điện phục vụ cho việc giải bài tập.
HS: Ghi cõu hỏi và bài tập về nhà; chuẩn bị cho bài học sau. GV đỏnh giỏ, nhận xột kết quả giờ dạy.
---
Ưu điểm của bài dạy học cú sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics
Bài dạy học được thiết kế với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics giỳp HS cú thể chiếm lĩnh được kiến thức một cỏch chắc chắn, cụ thể và chớnh xỏc. Cỏc TNMP biểu diễn hỡnh ảnh trực quan, sinh động. Tớnh chất theo dừi của phần mềm cho phộp ta phõn tớch chi tiết cỏc hiện tượng, mang lại hiệu quả cụ thể. GV cú thể biểu diễn lại thớ nghiệm bất cứ lỳc nào trong giờ học cho HS, khụng như thớ nghiệm thực sẽ mất rất nhiều thời gian và phụ thuộc vào nhiều yếu tố khỏc như thiết bị thớ nghiệm, kĩ năng thực hành,... Khi sử dụng cỏc thớ nghiệm này, GV sẽ trỏnh được việc ỏp đặt cỏc kiến thức cho HS, HS sẽ tin tưởng vào kiến thức của bài học, cú ý thức củng cố, vận dụng hơn đối với kiến