8- Cấu trúc luận văn
2.4.Thực trạng dạyhọc chơng "Dòng điện trong các môi trờng"
2.4.1. Khảo sát thực trạng
2.4.1.1. Mục đích khảo sát
Nhằm đánh giá thực trạng vận dụng DHGQVĐ vào dạy học Vật lý ở tr- ờng THPT, thực trạng sử dụng đồ dùng thí nghiệm, thí nghiệm mô phỏng phục vụ cho giảng dạy.
2.4.1.2. Đối tợng khảo sát
GV với số lợng: 47 GV Vật lý, thuộc các trờng sau:
- Các trờng dạy theo chờng trình CCGD: THPT Nam Đàn 2,THPT Nam Đàn 1, THPT Tơng Dơng, THPT Hà Huy Tập, THPT Nghi Lộc 4, THPT Thanh Chơng 4.
- Các trờng có dạy chơng trình thí điểm SGK phân ban: THPT Đức Thọ, THPT Nguyễn Thị Minh Khai, Tỉnh Hà Tĩnh.
2.4.1.3. Nội dung khảo sát
- GV hiểu về khái niệm DHGQVĐ.
- Thực trạng của việc sử dụng DHGQVĐ trong dạy học Vật lý.
- Cách thức sử dụng phơng pháp DHGQVĐ của GV trong dạy học Vật lý.
- Các thí nghiệm, thí nghiệm mô phỏng mà GV sử dụng khi dạy học chơng "Dòng điện trong các môi trờng".
2.4.1.4. Phơng pháp khảo sát
Đến các trờng THPT trao đổi với Ban giám hiệu, tổ chuyên môn để trao đổi trực tiếp với các GV, phát phiếu điều tra cho GV. Một số trờng ở xa chúng tôi gửi phiếu điều tra qua các đồng nghiệp nhờ họ điều tra giúp.
(Mẫu phiếu điều tra ở phần phụ lục)
2.4.1.5. Kết quả khảo sát (Thời điểm khảo sát: tháng 10 năm 2007)
- Hiểu bản chất của DHGQVĐ: 42/47 GV đợc điều tra hiểu đúng bản chất của DHGQVĐ chiếm 89%; 5/47 GV cha hiểu đúng bản chất của DHGQVĐ chiếm 11%.
- Vai trò của DHGQVĐ: có 47/47 GV cho rằng cần thiết.
- Thực trạng sử dụng phơng pháp DHGQVĐ: 15/47 GV thờng xuyên sử dụng chiếm 32%; có 26/47 GV sử dụng không thờng xuyên chiếm 55%; có 6 GV không sử dụng.
- Cách thức sử dụng: có 31/41 GV đã sử dụng phơng pháp DHGQVĐ bằng cách kết hợp cả ba mức độ; 10/41 có sử dụng DHGQVĐ ở mức độ trình bày vấn đề.
- Thực trạng sử dụng thí nghiệm:
Thí nghiệm Số GV sử dụng Tỷ lệ %
Điện trở kim loại phụ thuộc nhiệt độ 39/47 83
Mô phỏng dòng điện trong kim loại 11/47 23
Hiện tợng nhiệt điện 47/47 100
Hiện tợng điện phân 47/47 100
Mô phỏng dòng điện trong chất điện phân 8/47 17
Dòng điện trong chân không 5/47 11
Mô phỏng dòng điện trong chân không 0/47 0
Tia catôt 5/47 11
Sự phóng điện trong chất khí 5/47 11 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp 5/47 11
Mô phỏng dòng điện trong chất khí 4/47 6
Mô phỏng dòng điện trong chất bán dẫn 4/47 6
- Về kiến thức trong chơng "Dòng điện trong các môi trờng": 100% GV cho rằng bản chất của các dòng điện trong các môi trờng là rất trìu tợng, không có tính trực quan nên khó dạy.
2.4.2. Nguyên nhân của thực trạng
Theo chúng tôi kết quả thu đợc trên là do các nguyên nhân sau:
- Từ lâu nay GV chủ yếu sử dụng các phơng pháp dạy học cổ truyền mà chủ yếu là phơng pháp thuyết trình, diễn giảng.
- Một số GV cha chú trọng tới việc áp dụng các phơng pháp dạy học tích cực vào giảng dạy, cha nhiệt tình trong việc sử dụng thiết bị dạy học (do mất nhiều thời gian)
- Việc dạy học của GV còn nặng về mục đích thi cử (đậu Tốt nghiệp, Đại học, Cao đẳng)
- Cơ sở vật chất ở các trờng THPT cha đầy đủ nh: Phòng bộ môn, phòng thực hành, đặc biệt là dụng cụ thí nghiệm.
- Một số trờng cha có sự động viên, khích lệ trong việc sử dụng, chế tạo thiết bị dạy học, đặc biệt sử dụng công nghệ thông tin vào trong dạy học.
2.4.3. Giải pháp khắc phục
Năm học 2006 - 2007 là năm đầu tiên việc thay sách giáo khoa đợc áp dụng đại trà trong trờng THPT, với công cuộc đổi mới phơng pháp dạy học, các
trờng đã đợc trang bị các thiết bị thí nghiệm, . . . Tuy nhiên năm học 2006-2007 thiết bị đa về quá chậm (Tại Nghệ An tháng 04 năm 2007 mới đa hoàn tất thiết bị lớp 10 về các trờng THPT).
Hiện nay 100% các trờng THPT đợc điều tra đều có GV phụ trách thiết bị, và đã đợc tập huấn, 100% GV đều đợc tập huấn thay sách và sử dụng phơng pháp dạy học tích cực. Tuy nhiên để có hiệu quả theo chúng tôi cần có các biện pháp sau:
- Ngành giáo dục nói chung, các trờng học nói riêng cần đặc biệt quan tâm tới việc bồi dỡng phơng pháp DHGQVĐ cho GV.
- Trang bị đầy đủ cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm có chất lợng cho các trờng học.
- Khen thởng, khích lệ kịp thời những GV có sáng kiến, thành ích, có năng lực trong dạy học.
- GV cần nhận thức đúng đắn về các phơng pháp dạy học tích cực, về tầm quan trọng của thiết bị dạy học.
2.5. Nghiên cứu lắp ráp, chế tạo, xây dựng thiết bị dạy học dùng cho chơng "Dòng điện trong các môi trờng" theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề "Dòng điện trong các môi trờng" theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề
* Bài học: Dòng điện trong kim loại.
a) Thí nghiệm điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ. - Dụng cụ:
+ Nguồn điện không đổi 6V + Bóng đèn D (6V - 0,5A) + Vônkế, ampekế.
+ Biến trở R
+ Giá lắp, dây nối. - Lắp ráp theo hình vẽ
b) Thí nghiệm mô phỏng [25]
* Bài học: Hiện tợng nhiệt điện. Hiện tợng siêu dẫn. a) Thí nghiệm về hiện tợng nhiệt điện
- Dụng cụ thí nghiệm:
1dây đồng, 1 dây constantan đợc hàn hai đầu với nhau, 1 miliampekế, 1 đèn cồn, giá treo, dây nối.
- Sơ đồ thí nghiệm nh hình vẽ: mA constantan Đồn g A B TN 2.2a A V R D E TN 2.1a TN 2.1b (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b) Thí nghiệm ảo về hiện tợng nhiệt điện [24]
* Bài học: Dòng điện trong chất điện phân. Định luật Farađây a) Thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân
- Dụng cụ: 1 Bình điện phân, 1 miliampekế, 1 nguồn điện không đổi (3 - 6V), khoá k, nớc cất, muối NaCl, CuSO4.
- Sơ đồ thí nghiệm nh hình vẽ.
b) Thí nghiệm hiện tợng dơng cực tan, định luật Ôm khi có hiện tợng dơng cực tan
- Dụng cụ: 1 bình điện phân (P) có 1 điện cực bằng đồng, 1 điện cực than chì, nguồn điện 1 chiều (0 -24V - 5A), 1 milivônkế (0 - 10V), 1 miliampekế (0- 1,5A), dung dịch CuSO4, 1 biến trở,
dây nối, giá đỡ.
- Sơ đồ thí nghiệm nh hình vẽ. mA mA ° ° A B k 1 k TN 2.3a A V R P E TN 2.3b TN 2.2b
c) Thí nghiệm mô phỏng dòng điện trong chất điện phân
* Bài học: Dòng điện trong chân không
a) Thí nghiệm về tia catôt:
Dụng cụ: 1 nguồn điện 1 chiều, 1 máy Rumcop, 1 ống phóng tia catôt, dây nối.
b) Mô phỏng chùm êlectron trong ống phóng điện tử
* Bài dòng điện trong chất khí
a) Thí nghiệm sự phóng điện trong chất khí
- Dụng cụ: 1 nguồn điện một chiều, 2 bản kim loại phẳng, một điện kế, dây nối. - Sơ đồ nh hình vẽ.
b) Thí nghiệm về tia lửa điện
TN 2.3c TN 2.4a TN 2.4b + + + + − − − − + − Nguồn TN 2.5a
- Dụng cụ: 1 nguồn điện một chiều, 1 máy Rumcop.
- Sơ đồ mắc nh hình bên.
c) Sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp.
d) Mô phỏng dòng điện trong chất khí
TN 2.5b
2.5. Xây dựng tiến trình dạy học một số bài học chơng "Dòng điện trong các môi trờng" theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề các môi trờng" theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề
2.5.1. Bài học xây dựng kiến thức mới
2.5.1.1. Bài học xây dựng kiến thức mới ở mức độ 1
Trong chơng này có thể áp dụng DHGQVĐ ở mức độ 1 cho các bài xây dựng kiến thức mới sau:
- Bài 17: Dòng điện trong kim loại
- Bài 18: Hiện tợng nhiệt điện. Hiện tợng siêu dẫn - Bài 23: Dòng điện trong chất bán dẫn
Ví dụ về DHGQVĐ mức độ 1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bài 17: Dòng điện trong kim loại
* Lý do chọn bài dạy: - Đây là bài đầu của chơng nên GV có thể đặt vấn đề cho chơng mới.
- Về nội dung: Dòng điện trong kim loại đợc sử dụng phổ biến trong đời sống hàng ngày => Các hiện tợng liên quan đến dòng điện trong kim loại xẩy ra nhiều trong đời sống hàng ngày.
- Bản chất dòng điện trong kim loại, các tính chất điện trong kim loại đợc giải thích bằng định tính, không trực quan. Tuy nhiên với việc sử dụng máy vi tính để mô phỏng sẽ gây đợc sự hớng thú, tạo đợc các tình huống có vấn đề trong quá trình dạy học.
1. Mục tiêu bài học
a) Kiến thức
- Hiểu bản chất dòng điện trong kim loại.
- Hiểu đợc sự có mặt của êlectron tự do trong kim loại.
- Nêu đợc các tính chất của kim loại: Kim loại là chất dẫn điện tốt, dòng địên trong kim loại tuân theo định luật Ôm, dòng diện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt, điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.
- Vận dụng thuyết êlectron tự do trong kim loại để giải thích một cách định tính các tính chất điện của kim loại: Tại sao kim loại dẫn điện tốt? Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại? Tại sao điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ? Tại sao dây dẫn kim loại bị nóng lên khi có dòng điện chạy qua?
- Kỹ năng vận dụng thuyết êlectron để giải thích đợc các tính chất điện của kim loại. Vận dụng giải thích đợc các hiện tợng điện liên quan.
- Kỹ năng vận dụng công thức ρt =ρo[1+α(t t− o)]
2. Chuẩn bị
a. Giáo viên
- Dụng cụ để làm thí nghiệm chứng minh điện trở phụ thuộc nhiệt độ: (TN 2.1a)
- Bảng điện trở suất của một số kim loại, vẽ phóng to các hình17.1, 17.2, 17.3 và 17.4
- Có thể ứng dụng CNTT: Chuẩn bị các hình17.1, 17.2, 17.3 và 17.4 , bảng điện trở suất của một số kim loại trong SGK trên máy vi tính. Đối với hình ảnh mạng tinh thể chuẩn bị hình ảnh động mô tả chuyển động nhiệt của các ion. Hình 17.3 và 17.4 chuẩn bị hình động mô tả chuyển động của êlectron qua tiết diện thẳng của dây dẫn kim loại khi không có tác dụng của điện trờng và khi có tác dụng của điện trờng. (TN2.1b)
- Chuẩn bị một số bài tập trắc nghiệm để dùng trong phần vận dụng, củng cố và ra về nhà trên máy vi tính hoặc dới dạng phiếu học tập (Phụ lục 3)
b. Học sinh
Ôn lại về:
- Cấu tạo tinh thể trong SGK Vật lý lớp 10.
- Tính dẫn điện của kim loại trong SGK Vật lý lớp 9. - Định luật Ôm cho toàn mạch, định luật Jun - Len-xơ.
3. Lôgic hình thành kiến thức (Sơ đồ 6)
Thuyết ờlectron về tớnh dẫn điện của kim loại
Cỏc tớnh chất của kim loại: - Kim loại dẫn điện tốt.
- Dũng điện trong kim loại tuõn theo định luật ụm.
- Dũng điện chạy qua dõy dẫn kim loại gõy ra tỏc dụng nhiệt. - Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.
Từ kiến thức đó học ở chương 2 (bài 10, bài 12), thớ nghiệm
(TN2.1a) Mụ tả Giải thớc h
4. Tổ chức các hoạt động dạy học (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hoạt động 1: ổn định tổ chức lớp, đặt vấn đề. (5 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cần đạt
- Kiểm tra tình hình HS.
- Đặt vấn đề: ở chơng 2 đã học về dòng điện, vậy hãy nhắc lại dòng điện là gì?
- Các dây dẫn điện đều làm bằng kim loại, vậy trong kim loại thì các hạt tải điện là gì?
Mặt khác ta thấy khi ta bật công tắc bóng đèn thi thấy đèn sáng ngay lập tức, phải chăng các hạt tải điện trong kim loại chuyển động từ nguồn đến đèn với vận tốc rất lớn? Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn ta thấy nó bị nóng lên, tại sao vậy? Bài học hôm nay sẽ giúp ta trả lời các câu hỏi trên.
- Báo cáo tình hình lớp.
- HS trả lời câu hỏi của GV. - HS nghe GV đặt vấn đề. - Dòng điện là dòng của các điện tích tự do dịch chuyển có h- ớng dới tác dụng của điện trờng. - HS đa ra nhiều đáp án: chỉ có êlectron tự do, êlectron tự do và iôn dơng, . . .
Hoạt động 2: Các tính chất của kim loại. (10 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cần đạt
- Chúng ta đã biết kim loại có điện trở. Hãy nhắc lại công thức tính điện trở của một đoạn dây dẫn có chiều dài l, tiết diện thẳng S, điện trở suất của kim loại ρ?
- Hãy quan sát bảng điện trở suất của một số kim loại tiêu biểu
(Bảng 17.1 SGK), có nhận xét gì về giá trị điện trở suất?
- Học sinh theo dõi và trả lời câu hỏi của giáo viên.
- HS lên trình bày. -
S l R=ρ
- Điện trở suất của kim loại rất nhỏ.
Từ đó nhận xét về tính dẫn điện của kim loại?
- Hãy phát biểu và viết biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần? Khi nào thì áp dụng đợc định luật này?
- Biểu thức nhiệt lợng toả ra trên dây dẫn có điện trở R khi có dòng điện chạy qua?
- GV làm thí nghiệm (TN 2.1a),
yêu cầu học sinh ghi số liệu thu đợc, vẽ đờng đặc tính vôn-ampe? - Yêu cầu HS nhận xét dạng của đồ thị. => kết luận?
- Tính R ứng với các giá trị khác nhau của U? Nhận xét sự thay đổi của R theo U?
- Vậy R phụ thuộc vào gì? Quan sát độ sáng của đèn khi tăng U.
- Thông báo sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ.
- Quan sát cột 3 bảng 17.1 trả lời câu hỏi C2.
- HS nhận xét về câu trả lời của bạn.
- Một học sinh đọc số liệu, ghi lên bảng, vẽ đờng đặc tuyến vôn-ampe. - Nhận xét dạng của đồ thị và kết luận. - Quan sát bảng 17.1, nhận xét và trả lời câu hỏi.
Chứng tỏ kim loại dẫn điện tốt. - R U I = - áp dụng khi nhiệt độ kim loại đợc giữ không đổi.
- Q = I2Rt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đồ thị không phải là đờng thẳng, chứng tỏ không tuân theo định luật Ôm, điện trở R thay đổi.
- Khi tăng U thì R cũng tăng.
- U tăng thì đèn sáng hơn => nhiệt độ tăng. - Vậy R tăng là do nhiệt độ dây tóc bóng đèn tăng làm điện trở suất tăng. - ρ=ρO[1+α( t - tO)] α là hệ số nhiệt điện trở (K-1). -Do Constantan có α rất nhỏ vì vậy nên dùng Constantan.
Hoạt động 3: Tìm hiểu thuyết êlectron về tính chất điện của kim loại(7 phút)
- Hãy mô tả cấu trúc của mạng tinh thể kim loại? Vị trí các ion dơng trong mạng tinh thể kim loại có xác định không?
- Các êlectron tự do trong kim loại có những tính chất nào? - Tại sao gọi là êlectron tự do? - Kết luận.
Chiếu hình mô phỏng mạng tinh thể đồng và chuyển động nhiệt của các ion, chuyển động hỗn loạn của các êlectron trong mạng tinh thể. Hình ảnh mô tả chuyển động của các êlectron qua tiết diện thẳng của dây dẫn kim loại khi không có tác dụng của điện trờng. (TN 2.1b) - Học sinh thảo luận và trả lời. - Học sinh thảo luận và trả lời. - Nhận xét về câu trả lời của bạn. - Quan sát hình ảnh mô phỏng.
- Trong kim loại các ion dơng liên kết với nhau, sắp xếp một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể. Các ion dơng dao động quanh vị trí cân bằng xác định gọi là chuyển động nhiệt. - Các êlectron tự do là các êlectron hoá trị tách khỏi nguyên tử. - Các êlectron này chuyển động hỗn loạn (nhng không thoát khỏi khối kim loại) nên gọi là êlectron tự do.