8- Cấu trúc luận văn
2.5.Xây dựng tiến trình dạyhọc một số bài học chơng "Dòng điện
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
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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- 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
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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- 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
- 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.
Hoạt động 4: Giải thích tính chất điện của kim loại (15 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cần đạt
- Khi đặt kim loại vào một điện trờng thì có hiện tợng gì xẩy ra?
- Thảo luận, trả lời câu hỏi câu hỏi của giáo viên.
- Khi đặt kim loại vào trong điện trờng thì các êlectron tự do chuyển động ngợc chiều điện tr- ờng tạo ra dòng điện.
- GV chiếu hình mô phỏng chuyển động của các êlectron tự do khi đặt kim loại trong điện trờng.
- Vậy bản chất dòng điện trong kim loại là gì?
- Dựa vào thuyết êlectron đã học ở trên hãy giải thích tại sao kim loại lại có điện trở? - Nhận xét đánh giá câu trả lời của HS và đa ra kết luận.
- Mô phỏng bằng hình ảnh 3 yếu tố trên.
- Dựa vào những kiến thức đã học hãy giải thích tại sao khi nhiệt độ tăng thì điện trở của kim loại tăng lên?
- Thảo luận về cách giải thích.
- HS trải lời câu hỏi theo nhóm và thảo luận về câu trả lời.
- Thảo luận, trình bày lời giải thích.
- HS trải lời câu hỏi theo nhóm và thảo luận về câu trả lời
- Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hớng của các êlectron tự do ngợc chiều điện tr- ờng.
+ Chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể.
+ Sự méo mạng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
tinh thể do biến dạng của khối kim loại.
+ Sự tồn tại của các nguyên tử lạ trong khối kim loại.
- Các yếu tố này tạo nên sự mất trật tự của mạng đó là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại. - Khi nhiệt độ của kim loại tăng thì các ion kim loại dao động càng mạnh. Do đó độ mất trật tự trong mạng tinh thể kim loại càng tăng làm tăng sự cản trở chuyển động của các êlectron tự do dẫn đến điện trở suất của kim loại tăng.
- Tại sao dây dẫn kim loại bị nóng lên khi có dòng điện chạy qua trong nó?
- Tại sao các kim loại khác nhau lại có điện trở suất khác nhau? - Kết luận.
- HS trải lời câu hỏi theo nhóm và thảo luận về câu trả lời
-Các êlectron tự do chuyển động có gia tốc trong điện trờng thu đợc một năng lợng xác định, truyền một phần (hoàn toàn) cho mạng tinh thể kim loại khi va chạm, làm tăng nội năng của kim loại. Vậy dây dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua.
Các kim loại khác nhau có cấu trúc mạng tinh thể khác nhau và mật độ êlectron tự do khác nhau. Do đó tác dụng ngăn cản chuyển động có hớng của các êlectron tự do của mỗi kim loại cũng khác nhau.
Hoạt động 5: Củng cố, vận dụng. (5 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cần đạt
- Nêu một số câu hỏi trắc nghiệm mà GV đã chuẩn bị trớc trong máy vi tính hoặc dới dạng phiếu học tập yêu cầu HS trả lời.
- Tóm tắt nội dung bài học.
- Đánh giá, nhận xét bài học.
- HS nghiên cứu trả lời câu hỏi.
- Ghi nhận kiến thức.
Các tính chất của 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 giải thích đợc các tính chất trên, tại sao dây dẫn kim loại bị nóng lên khi có dòng điện chạy qua?
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Giao bài tập về nhà trong SGK: 1, 2, 3. - Giao bài tập trong SBT:. 3.13
- Nhắc HS đọc bài mới và chuẩn bị bài tiếp theo.
- HS ghi câu hỏi về nhà.
- Ghi nội dung chuẩn bị cho bài học tiếp theo.
2.5.1.2. Bài học xây dựng kiến thức mới ở mức độ 2.
Trong chơng này có thể vận dụng DHGQVĐ ở mức độ 2 cho các bài học xây dựng kiến thức mới sau:
- Bài 19: Dòng điện trong chất điện phân. Định luật Fa-ra-đây. - Bài 21: Dòng điện trong chân không.
- Bài 22: Dòng điện trong chất khí.
Ví dụ về DHGQVĐ mức độ 2 cho bài học
Bài 19: Dòng điện trong chất điện phân. Định luật Fa-ra-đây
(Tiết 29 -30 theo PPCT)
* Lý do lựa chọn: - ở ví dụ về DHGQVĐ mức độ 1 đã xét dòng điện trong các vật rắn còn dòng điện trong chất điện phân xét dòng điện trong chất lỏng.
- Kiến thức về dòng điện trong chất điện phân đợc ứng dụng nhiều trong đời sống kỹ thuật. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thiết bị thí nghiệm khi thực hiện thể hiện rõ mục đích yêu cầu.
- Với sự hỗ trợ của máy vi tính có thể mô phỏng bản chất của dòng điện trong chất điện phân một cách sinh động.
1. Mục tiêu bài học
* Tiết 1 - Kiến thức
+ Biết đợc thế nào là chất điện phân, hiện tợng điện phân.
+ Hiểu đợc sự xuất hiện của các hạt mang điện trong chất điện phân từ đó suy ra bản chất của dòng điện trong chất điện phân.
+ Hiểu đợc tại sao lại có phản ứng phụ trong chất điện phân; hiện tợng dơng cực tan.
+ Bằng thí nghiệm chứng tỏ cho học sinh khi có hiện tợng dơng cực tan thì dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ôm.
- Kỹ năng: Vận dụng bản chất dòng điện trong chất điện phân giải thích đợc các phản ứng phụ trong chất điện phân.
* Tiết 2 - Kiến thức
+ Phát biểu và nhớ các công thức của hai định luật Fa-ra-đây.
+ Hiểu đợc các ứng dụng của hiện tợng điện phân: nguyên tắc mạ điện, đúc điện, tinh chế và điều chế kim loại.
- Kỹ năng
+ Vận dụng đợc các công thức của định luật Farađây. + Giải thích đợc các ứng dụng của hiện tợng điện phân
2. Chuẩn bị
a. Giáo viên
- Kiến thức và dụng cụ thí nghiệm:
+ Thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân, thí nghiệm chứng minh định luật Ôm khi có hiện tợng dơng cực tan: (TN 2.3a; TN 2.3b)
- Hình vẽ phóng to các hình 19.1, 19.2, 19.3, 19.4, bảng 19.1 trong SGK.
Có thể ứng dụng công nghệ thông tin chuẩn bị các hình trên bằng máy vi tính để chiếu lên màn rộng, đặc biệt các hình 19.2 và 19.3 thì tạo hình động mô tả chuyển động của các ion. (TN 2.3c)
- Chuẩn bị phiếu học tập dạng các câu hỏi trắc nghiệm. (Xem phụ lục 4)
Có thể chuẩn bị trên máy vi tính để cho HS làm trong quá trình củng cố và hớng dẫn về nhà.
b. Học sinh
Ôn lại tác dụng hoá học của dòng điện và sự điện ly trong sách giáo khoa hoá học.
3. Lôgic tiến trình hình thành kiến thức (Sơ đồ 7)
Thớ nghiệm Dũng điện trong chất điện phõn Phản ứng phụ trong chất điện phõn Hiện tượng dương cực tan Định luật Fa-ra-đõy Ứng dụng của hiện tượng điện
phõn Thớ nghiệm (1) (2) (3.1) (3.2) (4) (5.1) (5.2) (5.3)
Sơ đồ 7: Lôgic tiến trình hình thành kiến thức bài"Dòng điện trong chất điện phân"
4. Tổ chức các hoạt động dạy học
Hoạt động 1: Củng cố kiến thức xuất phát, tạo tình huống có vấn đề (5phút) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cần đạt
- Kiểm tra tình hình HS: Sỹ số, HS vắng. - Đặt vấn đề cho bài học. - Báo cáo tình hình