III. Chuẩn bị Giáo viên
3.5.Kết quả thực nghiệm
3.5.1.Diễn biến TNSP và kết quả định tính 3.5.1.1.Diễn biến TNSP
Dịng 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 đĩ GV đề xuất nhiệm vụ: vì sao nước cất khơng dẫn điện, cịn dd NaCl, CuSO4 lại dẫn điện? GV chia nhĩm (mỗi nhĩm khoảng 6-7 HS) cho thảo luận. Qua việc quan sát cho thấy HS đã tích cực hơn nhiều so với tiết học trước nhưng bên cạnh đĩ vẫn cĩ một số em cịn rất lúng túng chư biết phải làm như thế nào.
GV gợi ý: Khi hồ tan những hợp chất như muối, axit, bazơ vào nước thì ta sẽ thu được gì? Hiện tượng đĩ gọi là gì? Yêu cầu HS làm việc với SGK, sau đĩ trả lời.
Sau khi tìm hiểu HS đã đưa ra được: các hợp chất đĩ bị phân li thành các ion hay nhĩm các ion. Tiếp đĩ HS cũng đưa ra được nội dung thuyết điện li: Trong dd các hợp chất hố học như axit, muối bazơ bị phân li một phần hay tồn bộ thành các nguyên tử tích điện gọi là ion và các ion này chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.
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 khơng dẫn điện vì trong nước cất khơng cĩ hạt tải điện; Cịn 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 dung dịch 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 cĩ một lớp vật chất bám vào. GV đĩ là lớp đồng nguyên chất được giải phĩng 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 dịng điện trong chất điện phân” GV đặt vấn đề: Khi cho dịng điện một chiều chạy qua bình đựng dd CuSO4 (hay axit, muối, bazơ khác) thì cĩ một lớp Cu (lớp vật chất khác) được giải phĩng ra ở cực catốt. Vậy trong bình điện phân đã xảy ra phản ứng hố học nào? Hạt tải điện trong dung dịch điện phân cĩ phải là electron khơng?.
Trong câu này HS tích cực tham gia giải quyết vấn đề, tuy nhiên cĩ một số HS phát biểu được bản chất của dịng điện trong chất điện phân.
Sau đĩ 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 elẻctơn trong kim loại, mà khối lượng kích thước của ion lại lớn hơn electron nên tốc độ chuyển dịch cĩ hướng của chúng nhỏ hơn và mơi trường điện phân lại cản trở mạnh chuyển động của các ion.
Đến đây tiếp tục đặt vấn đề: Ở TN trên cực catốt cĩ Cu bám vào, giờ ta muốn bỏ lớp Cu đĩ đi nhưng khơng bằng cách cạo hay trà sát thì ta làm như thế nào? Câu này GV cho HS thảo luận nhĩm, cĩ rất nhiều ý kiến khác nhau, nhưng cĩ nhiều em đã đưa ra được phương án là đảo cực cĩ 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 mịn hết, đồng thời cực catốt kia lại cĩ một lớp Cu bám vào. Đến đây GV đặt tiếp câu hỏi: Ta cĩ 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, cịn 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 mịn dần cịn catốt lại cĩ một lớp Cu bám vào và hiện tượng này được gọi là hiện tượng dương cực tan. Đến đây GV đặt ra câu hỏi: Khi cĩ hiện tượng cực dương tan xảy ra, dịng điện trong chất điện phân cĩ tuân theo định luật Ơm khơng? Vì sao?
Câu hỏi này GV cho HS đọc SGK và HS đưa ra câu trả lời: cĩ vì cường độ dịng điện tăng lên thì hiệu điện thế tăng
Đến đây GV nhận xét, tổng kết và kết thúc tiết 1 ở đây.
Dịng điện trong chất bán dẫn ( Tiết 1 )
Trước khi vào dạy bài mới GV hệ thống lại kiến thức liên quan cần thiết cho HS. Sau đĩ đặt câu hỏi. Dịng điện trong chất bán dẫn cĩ khác gì với dịng điện trong kim loại khơng?
GV quan sát tổng quát đa số HS khơng biết. Chứng tỏ khả năng nhận thức của HS cịn hạn chế.
HS: Xem hình 23.1 và 23.2 SGK, sau đĩ chia lớp thành nhĩm (mỗi nhĩm từ 6 - 7 HS)
GV: Nêu câu hỏi cho HS thảo luận, So sánh điện trở suất của bán dẫn với điện trở suất của kim loại và chất điện mơi?
HS: Cũng đưa ra được ρKL <ρBD <ρĐM
Đến đây GV đặt câu hỏi tiếp: So sánh sự phụ thuộc nhiệt độ điện trở suất của kim loại và của bán dẫn tinh khiết? Nhận xét gì về sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết khi ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp?
HS: điện trở suất của bán dẫn tinh khiết giảm khi nhiệt độ tăng, ở nhiệt độ thấp bán dẫn dẫn điện rất kém, ở nhiệt độ cao bán dẫn dẫn điện khá tốt.
GV Kết luận: Bán dẫn điển hình và được dùng phổ biến nhất là Si.Tính chất dẫn điện phụ thuộc rất mạnh vào các tạp chất cĩ mặt trong tinh thể
Khi tìm hiểu sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết. GV nêu câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu “Bản chất của dịng điện trong chất bán dẫn là gì?”
- Hãy cho biết sự liên kết của các nguyên tử Si trong mạng tinh thể cĩ tính chất như thế nào?
- Si cĩ hĩa trị mấy? Xung quanh Si cĩ bao nhiêu nguyên tử liên kết? - Liên kết giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể là liên kết gì?
- Nhận xét gì về tính bền vững của các nguyên tử Si trong mạng tinh thể? - Ở nhiệt độ thấp, trong mạng tinh thể cĩ hạt tải điện tự do khơng? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Muốn cĩ hạt tải điện tự do trong mạng tinh thể của bán dẫn tinh khiết phải làm thế nào? Khi đĩ hạt tải điện trong mạng tinh thể là hạt gì?
Đến đây quan sát thấy HS trao đổi trong nhĩm rất sơi nổi để tìm câu trả lời.
HS đại diện nhĩm báo cáo kết quả: Si cĩ hĩa trị 4, Si liên kết với 4 nguyên tử lân cận, xung quanh Si cĩ 8 electron ở nhiệt độ thấp trong mạng tinh thể khơng cĩ hạt tải điện tự do bán dẫn khơng dẫn điện. Muốn cĩ các hạt tải điện tự do trong mạng tinh thể cung cấp năng lượng cho electron dao động nhiệt mạnh hơn và được giải phĩng khỏi các liên kết trở thành electron tự do và để lại 1 lỗ trống.
GV: Đúng, Nếu đặt vào bán dẫn một điện trường, electron và lỗ trống sẽ chuyển động như thế nào?
HS: Khi cĩ điện trường đặt vào thì electron chuyển động ngược chiều điện trường, lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường gây nên dịng điện trong chất bán dẫn.
Đến đây GV nhắc lại câu hỏi cần nghiên cứu: Bản chất của dịng điện trong chất bán dẫn là gì?
HS: Suy nghĩ và trả lời: là dịng chuyển dời cĩ hướng của các electron và lỗ trống.
GV: Đúng, Sau đĩ GV đặt câu hỏi: Số lượng electron và lỗ trống trong bán dẫn phụ thuộc như thế nào vào nhiệt độ?
HS: Thảo luận nhĩm, sau khi thảo luận xong yêu cầu 1 HS đại diện nhĩm trả lời. Nhiệt độ càng cao thì số electron và lỗ trống càng lớn.
GV: yêu cầu HS đọc SGK tìm hiểu về những ứng dụng sự phụ thuộc mạnh của điện trở bán dẫn vào nhiệt độ để làm nhiệt điện trở bán dẫn.
Sau đĩ GV nhận xét và đưa ra thơng báo về hiện tượng quang dẫn và ứng dụng để làm quang điện trở bán dẫn. Làm TN về quang điện trở mà cường độ dịng điện phụ thuộc vào ánh sáng.
Khi tìm hiểu sự dẫn điện của bán dẫn cĩ pha tạp chất.
GV nêu câu hỏi: Nếu Si cĩ pha thêm một lượng P thì trong tinh thể số electron và lỗ trống thay đổi như thế nào?
HS: Thảo luận nhĩm Gợi ý:
- P cĩ bao nhiêu electron ngồi cùng? Sử dụng bao nhiêu electron để liên kết với Si? - Nhận xét tính bền vững của liên kết giữa các electron cịn lại?
- So sánh mật độ electron và lỗ trống trong bán dẫn Si pha tạp P?
Đến đây HS trả lời rất tốt. P cĩ 5 electron trong đĩ 4 electron liên kết với nguyên tử Si, cịn thừa 1 electron liên kết yếu với nguyên tử P, cĩ thể bứt ra trở thành electron tự do.
GV: Đúng rồi. Sau đĩ GV nêu câu hỏi tiếp.
Hãy cho biết hạt nào đĩng vai trị là hạt mang điện cơ bản và hạt nào khơng cơ bản trong bán dẫn Si cĩ pha tạp là các nguyên tử B?
Gợi ý:
- B cĩ bao nhiêu electron ngồi cùng? Sử dụng bao nhiêu electron để liên kết, cịn thiếu bao nhiêu electron? Lấy ở đâu?
- Khi đĩ lỗ trống hay electron được tạo thành? - So sánh mật độ electron và lỗ trống?
HS: B cĩ hĩa trị 3, thiếu 1 electron liên kết với Si. Cho nên một electron liên kết gần đĩ cĩ thể chuyển động đến lấp đầy liên kết này và tạo thành lỗ trống. Cịn B trở thành ion âm nằm tại nút mạng.
GV:Tiếp tục đặt câu hỏi. Nếu pha thêm B vào Si thì lỗ trống tăng lên hay giảm xuống? HS: Lỗ trống tăng lên và nhiều hơn số electron
Vậy GV nhận xét và rút ra kết luận, tổng kết bài học và giao nhiệm vụ cho HS
Linh kiện bán dẫn ( Tiết 1 )
GV đưa ra vấn đề cần nghiên cứu là thiết kế một thiết bị điện để chỉnh lưu dịng xoay chiều thành dịng điện một chiều.
GV: Chia nhĩm cho thảo luận (mỗi nhĩm khoảng 6 – 7HS). Qua việc quan sát thấy HS đã tham gia tích cực nhiều hơn so với tiết học trước nhưng bên cạnh đĩ cĩ 1 số em cịn rất lúng túng chưa biết phải làm thế nào?
GV gợi ý:
- Muốn chỉnh lưu dịng xoay chiều cần phải cĩ thiết bị chỉ cho dịng điện chạy qua trong 1 nửa chu kỳ đầu, nửa chu kỳ sau khơng cho dịng điện chạy qua. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Cĩ thể sử dụng các chất bán dẫn để chế tạo thiết bị này được khơng?
- Cĩ thể sử dụng lớp chuyển tiếp p – n để chế tạo ra thiết bị này được khơng? Tại sao HS: Đại diện nhĩm lên báo cáo kết quả
Cĩ thể sử dụng bán dẫn loại p và loại n cho tiếp xúc với nhau tạo thành lớp chuyển tiếp p – n chỉ cho dịng điện đi theo một chiều. Nên sử dụng nĩ để chỉnh lưu dịng xoay chiều thành dịng một chiều.
GV: Đúng, sau đĩ đưa ra kí hiệu của điơt và giới thiệu mạch chỉnh lưu. Đến đây GV đặt câu hỏi tiếp: giải thích tác dụng của điơt trong mạch HS: Thảo luận nhĩm và đại diện nhĩm lên giải thích
- Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào mạch thì dịng điện chỉ chạy qua ở nửa chu kỳ đầu cịn nửa chu kỳ sau dịng điện khơng chạy qua
GV: Giới thiệu TN về tính chỉnh lưu của điơt
Đến đây GV đặt câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu tiếp theo.
Quan sát sơ đồ mạch điện, hãy cho biết người ta sử dụng dịng điện ngược hay dịng điện thuận của điơt? Dịng điện ngược cĩ biến thiên khơng nếu ta chiếu ánh sáng cĩ cường độ sáng biến thiên vào điơt?
HS: Thảo luận nhĩm tìm câu trả lời. Sau đĩ đại diện nhĩm báo cáo kết quả.
- Nếu điơt mắc vào hiệu điện thế ngược thì dịng điện ngược qua lớp chuyển tiếp p – n tăng lên vì số electron – lỗ trống tăng lên.
- Ánh sáng càng mạnh thì cường độ dịng ngược càng lớn.
GV: thơng báo ứng dụng điều này để chế tạo phơtơđiơt và một số ứng dụng của nĩ Đến đây GV đặt câu hỏi cho vấn đề cần nghiên cứu pin mặt trời
Em hãy giải thích nguyên tắc hoạt động của pin? HS: Thảo luận nhĩm
Gợi ý:
- Khi cĩ ánh sáng chiếu vào thì electron – lỗ trống trong bán dẫn loại p và loại n thay đổi như thế nào?
- Điện trường trong tác dụng thế nào vào các electron và lỗ trống?
- Nếu ta đĩng mạch điơt bằng một điện trở thì trong mạch cĩ dịng điện khơng? Tại sao HS: Đại diện nhĩm báo cáo
- Khi ánh sáng chiếu vào điơt làm phát sinh các cặp electron – lỗ trống ở lớp chuyển tiếp p – n, thì điện trường trong tại đĩ cĩ tác dụng đẩy lỗ trống sang bán dẫn p và electron sang bán dẫn loại n. Giữa hai đầu điơt cĩ một hiệu điện thế nếu đĩng mạch điơt bằng một điện trở thì trong mạch xuất hiện dịng điện.
Đến đây GV yêu cầu HS đọc SGK để tìm hiểu về pin quang điện và pin mặt trời. Sau đĩ giới thiệu điơt phát quang và lấy một số ví dụ
GV: Làm TN
HS: Quan sát điơt phát quang và rút ra nhận xét.
Điơt phát quang chỉ cho dịng điện chạy qua theo một chiều. Khi dịng điện thuận chạy qua điơt, điơt phát sáng.
GV: Đúng, sau đĩ đổi cực điơt ngược lại HS: Quan sát rút ra nhận xét
Đổi cực thì điơt phát quang khơng sáng.
Tiếp tục GV thay đổi điơt phát quang đĩ bằng các điơt phát quang khác, yêu cầu HS quan sát màu sắc ánh sáng phát ra từ các điơt.
HS trả lời: Các điơt khác nhau, thì màu sắc ánh sáng phát ra khác nhau Đến đây GV nhận xét tổng kết và kết thúc tiết 1 ở đây
3.5.1.2.Kết quả định tính
Qua quan sát giờ học ở các lớp thực nghiệm và các lớp đối chứng được tiến hành theo tiến trình đã được xây dựng, chúng tơi rút ra được một số nhận xét sau:
Đối với các lớp đối chứng, mặc dù đã cố gắng vận dụng các phương pháp dạy học tích cực nhưng do thiếu thiết bị TN hoặc tiến hành khơng thu được kết quả như mong muốn dẫn
đến HS khơng nắm chắc được kiến thức và sự tham gia hoạt động của HS trong giờ học là chưa tích cực. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đối với các lớp thực nghiệm, phần lớn các thí nghiệm trong SGK đều được thực hiện thơng qua các videoclipTNGK, kết hợp với các mơ phỏng, hình ảnh sống động nhờ sự hỗ trợ của phương tiện dạy học hiện đại. Các hoạt động của HS diễn ra trong tiết học chủ động và tích cực. HS hứng thú và tự giác trong các hoạt động học tập, HS rất tập trung theo dõi quá trình định hướng của GV, nhiệt tình trong việc phát biểu xây dựng bài, các câu trả lời của HS đưa ra cĩ chất lượng hơn so với lớp đối chứng.