8. Cấu trúc luận văn
2.3.2. Tổ chức dạy học theo góc chủ đề “Mạch điện Bộ nguồn” Vật lí 11
a. Ý tưởng thiết kế
Bài “Định luật ôm đối với toàn mạch” được thiết kế theo hướng vừa xuất phát từ việc tiến hành làm thí nghiệm, kết hợp với những suy luận toán học để xây dựng biểu thức định luật ôm cho toàn mạch. Từ đó giải thích hiện tượng đoản mạch trong mạch điện, xây dựng biểu thức hiệu suất cả nguồn điện.
Bài “Ghép các nguồn điện thành bộ” được thiết kế theo hướng kết hợp những kiến thức về định luật Ohm trong đoạn mạch đã học ở THCS và định luật Ohm trong toàn mạch ở bài học trước để xây dựng lên những kiến thức mới về đoạn mạch chứa nguồn và ghép các nguồn thành bộ theo các cách khác nhau.
Qua thực tế dạy học chúng tôi thấy rằng việc phối hợp cả 2 bài này thành chủ đề “Mạch điện - Bộ nguồn” và dạy theo PPDHTG không chỉ giúp HS nắm vững kiến thức của bài học mà còn giúp HS phát huy hiệu quả các năng lực vật lí của mình một cách sâu sắc hơn, bên cạnh đó còn tạo ra cảm giác mới mẻ, thoải mái cho HS khi tham gia bài học. Nếu sử dụng phương pháp dạy học truyền thống cho từng bài học riêng biệt của SGK thì chưa thực sự tạo cơ hội cho HS phát huy tính sáng tạo trong học tập, chưa giúp HS có thể phát triển một cách đầy đủ những năng lực thành phần của năng lực Vật lí. Với những đặc điểm ở trên, chúng tôi thiết kế dạy bài học này theo PP DHTG với nội dung cụ thể như sau:
Góc trải nghiệm:
hiệu điện thế mạch ngoài khi điện trở thay đổi.
- Xác định suất điện động tổng cộng của bộ nguồn ghép nối tiếp. - Xác định suất điện động tổng cộng của bộ nguồn ghép song song.
- Xác định suất điện động tổng cộng của bộ nguồn ghép hỗn hợp đối xứng.
Góc phân tích - áp dụng:
- HS nghiên cứu SGK, kết hợp với thông báo kết quả TN, để tìm ra mối liên hệ giữa cường độ dòng điện với hiệu điện thế mạch ngoài, suất điện động của nguồn điện, chỉ ra được bản chất vật lí của hệ số a trong công thức UN E aI ,
- HS Giải thích được hiện tượng đoản mạch và xây dựng được công thức tính hiệu suất của nguồn điện.
- HS nghiên cứu SGK, để tìm ra biểu thức của định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện, áp dụng xây dựng công thức tính định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn trong trường hợp tổng quát.
Góc tự do - sáng tạo:
- HS sử dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng để xây dựng lại định luật Ôm cho toàn mạch.
- Vận dụng giải bài tập đơn giản trong SGK cho phần Định luật Ôm cho toàn mạch và ghép bộ nguồn
- HS sử dụng định luật Jun - Len-xơ, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, công của nguồn điện để xây dựng lên biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn một cách tổng quát.
b. Nội dung thiết kế 1. Giai đoạn chuẩn bị
- Xác định mục tiêu bài học
+ Kiến thức:
Trình bày được mối liên hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế mạch ngoài. Trình bày được nội dung định luật Ôm cho toàn mạch và hệ quả rút ra từ nó. Mô tả được hiện tượng đoản mạch.
Thiết lập được công thức xác định hiệu suất của nguồn điện.
- Trình bày được bản chất của đoạn mạch chứa nguồn nội dung định luật ôm tương ứng.
của toàn bộ tương ứng.
- Trình bày được khái niệm ghép bộ nguồn song song và suất điện động tổng cộng của toàn bộ tương ứng.
- Trình bày được khái niệm ghép bộ nguồn hỗn hợp đối xứng và suất điện động tổng cộng của toàn bộ tương ứng.
+Kỹ năng:
Tiến hành được thí nghiệm chỉ ra mối liên hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế mạch ngoài.
Xây dựng được biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch từ định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
Giải thích được bản chất của hiện tượng đoản mạch.
Tiến hành được thí nghiệm xác định suất điện động tổng cộng trong các trường hợp ghép nguồn nối tiếp, song song và hỗn hợp đối xứng.
Vận dụng được định luật Jun - Len-xơ, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, công cả nguồn điện xây dựng được biểu thức tổng quát của định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn.
+ Thái độ:
Cẩn thận, tuân thủ đầy đủ những quy tắc an toàn trong quá trình làm thí nghiệm. Tích cực, thoải mái, tự giác quan sát.
Có ý thức hợp tác và sáng tạo trong quá trình làm việc ở các góc.
- Chuẩn bị của giáo viên và học sinh
* Phương tiện, thiết bị, đồ dùng dạy học
Giáo viên:
+ Dụng cụ: hai đồng hồ vạn năng (có thể đo được điện trở, hiệu điện thế, cường độ dòng điện), Nguồn điện là pin, điện trở, biến trở, dây nối, khóa K…, bút, thước kẻ...
+ Phiếu học tập, phiếu hỗ trợ tại các góc, giấy A0, A4...
Học sinh:
Ôn tập kiến thức: Dòng điện không đổi, nguồn điện, suất điện động, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
SGK, thước chia độ, bút...
* Phương pháp dạy học: DHTG kết hợp DH nêu và giải quyết vấn đề, …
+ Góc trải nghiệm (thời gian thực hiện tối đa 40 phút) Phiếu học tập(Phụ lục 3), Phiếu hỗ trợ: (Phụ lục 3)
+ Góc phân tích - áp dụng (thời gian thực hiện tối đa 30 phút)
Phiếu học tập( Phụ lục 3)
+ Góc tự do - sáng tạo (thời gian thực hiện tối đa 20 phút)
Phiếu học tập(Phụ lục 3)
Giai đoạn tổ chức dạy học theo góc B1: Tiến trình dạy học
Nội
dung Hoạt động của GV Hoạt động của HS Phương
tiện DH Ôn tập kiểm tra kiến thức liên quan (5 phút) - GV: Hãy trình bày bản chất và
các đại lượng đặc trưng của dòng điện không đổi, Định luật Jun - Len-xơ, công, công suất của nguồn điện. Hãy trình bày bản chất và các đại lượng đặc trưng của dòng điện không đổi
- HS: suy nghĩ và trả lời câu
hỏi Tổ chức tình huống học tập (5 phút)
- GV: Yêu cầu HS nhắc lại bản chất
và biểu thức của định luật Ôm đã học ở lớp 9?
- GV:.
+ Tình huống 1: Vậy, trong mạch điện tổng quát có chứa nguồn và điện trở thì nội dung và biểu thức của định luật Ôm có gì khác? Bằng cách nào có thể thiết lập được biểu thức đó?
+ Tình huống 2: Hiện tượng đoản
- HS:Cường độ dòng điện
chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây
U I
R
.
- HS:
+ Lắng nghe, suy nghĩ và đưa
ra dự đoán câu trả lời.
+ Đề suất những phương án kiểm tra dự đoán.
Slide trình chiếu tính chất hóa học của kim loại.
mạch là gì? Hiện tượng đoạn mạch có gây nguy hiểm trong thực tế không? Trong quá trình khởi động hoặc bóp còi khi sử dụng xe máy, ô tô ta cần chú ý điều gì?
+ Tình huống 3: Định luật Ôm có phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng không? Hiệu suất của nguồn điện được xác định thế nào?
+ Tình huống 4: Vậy, với trường hợp đoạn mạch chứa nguồn điện thì nội dung của định luật Ôm sẽ như thế nào?
+ Tình huống 5: Khi có nhiều nguồn điện được mắc song song, nối tiếp và hỗn hợp đối xứng với nhau thì suất điện động tổng cộng của nó có đặc điểm gì?
- HS: Lắng nghe, suy nghĩ.
HS:
+ Lắng nghe, suy nghĩ và đưa
ra dự đoán câu trả lời.
+ Đề suất những phương án kiểm tra dự đoán.
- HS: Lắng nghe, suy nghĩ Giới thiệu và cho HS chọn góc (07 phút) - GV: Bài học có những mục chỉ có
thể tiếp cận theo hướng kết hợp giữa thí nghiệm và tiếp nhận kiến thức mới như mục “II - Định luật Ôm cho toàn mạch”. Hoàn toàn tiếp nhận kiến thức mới như 1. Hiện tượng đoản mach…” Nhưng cũng có những mục có thể tiếp cận theo hướng từ thực nghiệm tổng hợp thành kiến thức mới nhu mục “I - Thí nghiệm”.
- GV: Bài học được chia làm 3 góc:
- HS: Lắng nghe, suy nghĩ.
- HS: Chọn góc phù hợp và
+ Góc 1:
Làm thực nghiệm tìm ra sự phụ thuộc của hiệu điện thế mạch ngoài vào cường độ dòng điện.
Làm thực nghiệm xác định suất điện động tổng cộng của bộ nguồn trong trường hợp bộ nguồn đó được ghép nối tiếp, song song và hỗn hợp đối xứng.
+ Góc 2:
Đọc SGK tìm hiểu mối liên hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế giựa vào hình vẽ 9.3 (SGK). Tìm hiểu khái niệm độ giảm thế. Vận dụng khái niệm độ giảm thế vào việc xây dựng nên định luật Ôm cho toàn mạch. Tìm hiểu khái niệm hiện tượng đoản mạch, biểu thức tương ứng và ứng dụng của nó trong thực tế.
Đọc SGK. Tìm hiểu khái niệm đoạn mạch chứa nguồn. Vận dụng định luật Ôm cho toàn mạch vào xây dựng biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn. Thử xây dựng biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn trong trường hợp tổng quát.
+ Góc 3:
Xuất phát từ định luật Jun - Len-xơ, công của nguồn điện và định luật
bảo toàn và chuyển hóa năng lượng xây dựng lại biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch.
Xuất phát từ định luật Jun - Len-xơ, công của nguồn điện và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng xây dựng lại biểu thức định luật Ôm cho mạch chứa nguồn một cách tổng quát.
Góc thí nghiệm
(40 phút)
- GV: yêu cầu HS đọc phiếu học
tập, xác định mục tiêu, nhiệm vụ cá nhân, nhiệm vụ của nhóm
+ Thực hiện TN đưa ra trong phiếu học tập.
+ Yêu cầu các HS yếu đọc phần
phiếu hỗ trợ.
+ Cách kiểm tra dự đoán về sự phụ thuộc của hiệu điện thế mạch ngoài vào cường độ dòng điện.
- HS:
+ Nghiên cứu nội dung của các phiếu HT.
- HS: lắng nghe và thực hiện
theo phiếu học tập, phiếu hỗ trợ.
- HS:
+ Dự đoán về mối liên hệ hiệu điện thế và cường độ dòng điện.
+ Tiến hành thí nghiệm. + Thu nhận kết quả, xử lí và vẽ đường biểu diễn.
Hai đồng hồ đa năng, nguồn điện một chiều 6v, điện trở, biến trở, dây nối, khóa điện Phiếu hỗ trợ, PHT…
- GV: yêu cầu HS đọc phiếu học
tập, xác định mục tiêu, nhiệm vụ cá nhân, nhiệm vụ của nhóm
+ Thực hiện TN đưa ra trong phiếu học tập.
+ Yêu cầu các HS yếu đọc phần
phiếu hỗ trợ.
+ Cách kiểm tra dự đoán về sự phụ thuộc của hiệu điện thế mạch ngoài vào cường độ dòng điện.
+ Thảo luận về kết quả thu được.
+ Hoàn thành kết quả thu được trên tờ giấy A1.
- HS:
+ Nghiên cứu nội dung của các phiếu HT.
- HS: lắng nghe và thực hiện
theo phiếu học tập, phiếu hỗ trợ.
- HS:
+ Dự đoán suất điện động tổng cộng của nguồn điện mắc nối tiếp, mắc song song và mặc hỗn hợp đối xứng. + Tiến hành thí nghiệm. + Thu nhận kết quả, và xử lí kết quả.
+ Thảo luận về kết quả thu được.
+ Hoàn thành kết quả thu được trên tờ giấy A1.
Góc phân tích - áp dụng (40 phút) - GV: yêu cầu HS + Đọc SGK mục I, II trang 50, 51, 52, 53, xác định mục tiêu nhiệm vụ. - GV: yêu cầu HS chỉ ra
+ Mối liên hệ giữa hiệu điện thế mạch ngoài và cường độ dòng điện.
- HS: Nghiên cứu SGK
- HS: tìm hiểu và đưa ra câu
trả lời + Đồ thị biểu diễn sự phụ PHT, Phiếu hỗ trợ, SGK, giấy A1, A4. …
+ Khái niệm độ giảm thế và ứng dụng của nó trong thiết lập biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch.
+ Hiện tượng đoản mạch.
+ Hiệu suất của nguồn điện.
* Áp dụng
GV: yêu cầu trình bày:
+ Ứng dụng thực tế của hiện tượng đoản mạch
thuộc của UN và I là một đường thẳng đang có xu hướng giảm nên biểu thức liên hệ giữa chúng có thể có dạng UN U0aI.
+ Tích của cường độ dòng điện và điện trở được gọi là độ giảm thế. Tổng độ giảm thế bằng suất điện động của nguồn.
+ Hiện tượn khi điện trở của mạch ngoài có giá trị không đáng kể được gọi là hiện tượng đoản mạch.
+ Công của nguồn điện bằng tổng điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài và mạch trong. Điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài là điện năng có ích. Hiệu suất của nguồn điện:
óích c N A U H A E - HS:
+ Trong sinh hoạt hàng ngày
nếu để xảy ra hiện tượng đoạn mạch sẽ rất nguy hiểm vì nó sẽ gây hỏng các thiết bị điện, gây cháy nổ rất nguy hiểm.
+ Xác định hiệu suất của nguồn điện trong trường hợp mạch ngoài chỉ có điện trở
- GV: Thảo luận và trả lời câu hỏi
C1, C2 trong SGK.
- GV: yêu cầu HS
+ Đọc SGK mục I, trang 55, 56, xác định mục tiêu nhiệm vụ.
- GV: yêu cầu HS chỉ ra
+ Mối liên hệ giữa hiệu điện thế mạch ngoài và cường độ dòng điện với đoạn mạch chứa nguồn.
+ Khái niệm đoạn mạch chứa nguồn.
+ Thiết lập biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn.
+ Trong quá trình sử dụng acquy của ô tô xe máy chúng ta phải đặc biệt chú ý: khi khởi động hoặc bóp còi sẽ xảy ra hiện tượng đoản mạch. Nếu hiện tượng xảy ra trong thời gian dài sẽ làm hỏng accquy vì thế khi khởi động hoặc bóp còi chúng ta chỉ được nhấn công tắc vài giây và không quá ba lần. HS: xuất phát từ biểu thức . . N N N N N U R I R H E R r I R r Vậy N N R H R r - HS: lắng nghe và thực hiện
theo phiếu học tập, phiếu hỗ trợ.
+ Thảo luận về kết quả thu được.
+ Hoàn thành kết quả thu được trên tờ giấy A1.
- HS: Nghiên cứu SGK
- HS: tìm hiểu và đưa ra câu
* Áp dụng
GV: yêu cầu xác định:
+ Biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn một cách tổng quát.
+ Đoạn mạch chứa nguồn phát thì dòng điện có chiều đi ra từ cực dương và đi tới từ cực âm.
+ Đối với đoạn mạch chứa nguồn ta có: ( ) AB U E I R r Hay AB AB AB E U E U I r R R HS: TH1: xuất phát từ hình vẽ Đối với mạch điện có dòng điện đi vào từ cực âm và đi ra từ cực dương của 1 máy điện thì máy điện đó là nguồn điện nên suất điện động E > 0. Hiệu điện thế UAB có chiều trùng với chiều của dòng điện trong mạch nên hiệu điện thế UAB > 0. Ta thu được công thức: AB AB U E I R TH2: xuất phát từ hình vẽ:
- GV: Thảo luận và trả lời câu hỏi
C1, C2 trong SGK.
Đối với mạch điện có dòng điện đi vào từ cực dương và đi ra từ cực âm của 1 máy điện thì máy điện đó là máy thu nên suất điện động E < 0. Hiệu điện thế UAB có chiều trùng với chiều của dòng điện trong mạch nên hiệu điện thế UAB > 0. Ta thu được công thức: AB AB U E I R
Tương tự như thế ta thu được biểu thức tổng quát của định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn: AB AB U E I R - HS: lắng nghe và thực hiện
theo phiếu học tập, phiếu hỗ trợ.
+ Thảo luận về kết quả thu được.
+ Hoàn thành kết quả thu được trên tờ giấy A1.
Góc tự do sáng tạo (40 phút)
- GV: yêu cầu HS đọc phiếu học