7. Đóng góp của đề tài
2.2. Lựa chọn và xây dựng chủ đề
2.2.2. Xây dựng các chủ đề
Từ mục tiêu dạy học của chương, nhằm tạo điều kiện để học sinh phát huy năng lực tự học, chúng tôi đề xuất cấu trúc nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường” theo 3 chủ đề, được mô tả ở sơ đồ hình 2.1.
Hình 2.1. Sơ đồ nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường” theo 3 chủ đề
Tính chất dẫn điện của các chất, bản chất của dòng điện trong các môi trường.
Một số hiện tượng liên quan khi có dòng điện chạy trong môi trường.
Các ứng dụng của dòng điện trong các môi trường. Dòng điện trong các môi trường
Kim loại Bán dẫn
Rắn Lỏng (Chất điện phân)
Khí
Sự phụ thuộc của điện trở suất
của kim loại theo nhiệt độ Lớp chuyển tiếp p-n Các định luật Fa-ra- đây Quá trình dẫn điện tự lực, không tự lực của chất khí
2.2.2.1. Chủ đề 1: “Tính chất dẫn điện của các chất, bản chất của dòng điện trong các môi trường” (2 tiết)
I. SƠ ĐỒ KIẾN THỨC
Hình 2.2. Sơ đồ nội dung chủ đề 1II. MỤC TIÊU II. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức
- Hiểu được tính chất điện chung của các chất. - Khái niệm chất điện phân, hiện tượng điện phân.
- Hiểu được chất bán dẫn là gì? Nêu những đặc điểm của chất bán dẫn.
- Phân biệt được bản chất dòng điện trong kim loại, chất bán dẫn,chất điện phân, chất khí.
2. Về kỹ năng
- Đọc tài liệu và thu thập thông tin. Diễn đạt rõ ràng những thông tin thu thập được. - Giải thích được một cách định tính các tính chất điện chung của kim loại dựa trên thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại.
Tính chất dẫn điện của các chất, bản chất của dòng điện trong các môi trường
Quan sát thí nghiệm với kim loại, chất bán dẫn, chất điện phân, chất khí Hạt tải điện Tính chất dẫn điện của các chất bản chất của dòng điện trongchất bán dẫn bản chất của dòng điện trongchất điện phân bản chất của dòng điện trong chất chất khí bản chất của dòng điện trong kim loại Electron Electron và lỗ trống
Ion âm và ion dương Ion âm, ion dương và
- Quan sát thí nghiệm, giải thích và rút ra được các kết luận liên quan.
3. Thái độ
- Tự giác, tích cực, có sự yêu thích môn vật lí. - Hợp tác tốt với các bạn trong nhóm.
III. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên
- Các câu hỏi định hướng: + Câu hỏi khái quát:
1. Dòng điện là gì? Điều kiện để một vật có thể dẫn điện?
2. Theo em biết thì những chất nào xung quanh chúng ta có thể dẫn điện (chất rắn, lỏng, khí...)?
+ Câu hỏi bài học:
1. Tại sao kim lọai là chất dẫn điện tốt? Nước, không khí có dẫn điện không, tại sao? 2. Em biết gì về sự dẫn điện của các chất như kim loại, bán dẫn, chất khí, chất điện phân? Theo em, điều kiện để các chất trở nên dẫn điện có giống nhau không, chúng khác nhau ở chỗ nào?
3. Nếu chất khí dẫn điện tốt thì trong thực tế sẽ như thế nào? Mạng điện trong gia đình có an toàn không? Ôtô, xe máy có chạy được không? Các nhà máy điện sẽ ra sao? Mạng sống của con người và mọi vật trên Trái Đất này sẽ như thế nào?
+ Câu hỏi nội dung:
Bản chất của dòng điện trong các môi trường: Kim loại, chất điện phân, chất khí, chất bán dẫn?
- Chuẩn bị TN: Nguồn điện, mA, dây may so có R=10Ω, các dây nối; nước cất, muối ăn, muối CuSO4, quang điện trở, bình điện phân. Máy tính, máy chiếu.
- Giáo án điện tử, máy chiếu, máy tính
- Phiếu học tậpsố 1 (đã giao cho học sinh 2 tuần trước khi tổ chức dạy học trên lớp)
2. Học sinh
- Ôn lại tính dẫn điện của kim loại ở lớp 9, dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm.
- Tìm hiểu và trả lời phiếu học tập số 1 (chuẩn bị theo nhóm).
IV. TỔ CHỨC DẠY HỌC 1. Ổn định lớp
2. Kiểm tra bài cũ
3. Bài mới
Hoạt động 1: Tìm hiểu về tính chất dẫn điện của các chất
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản
- Hỏi (câu 1 trong PHT số 1):
Dòng điện là gì? Điều kiện để một vật có thể dẫn điện?
- Nhận xét câu trả lời của các nhóm HS và chốt câu trả lời.
- Các nhóm trình bày câu trả lời đã chuẩn bị, nghe nhóm khác trình bày và nhận xét. - Ghi nhận kết luận của
GV.
I. Tính chất dẫn điện của các chất
- Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện.
- Điều kiện để một vật có thể dẫn điện:
+ Có các hạt mang điện tự do + Có điện trường ngoài. - Hỏi (câu 2 trong PHT số 1):
Theo em biết thì những chất nào xung quanh chúng ta có thể dẫn điện (chất rắn, lỏng, khí...)?
- GV tiến hành các thí nghiệm: + TN1: Mắc mạch điện như hình vẽ, gồm nguồn điện, mA, điện trở bằng kim loại (có thể là bóng đèn), dây nối.
Tiến hành TN: Đóng mạch điện, em quan sát mA?
Hỏi: Tại sao kim loại là chất dẫn điện tốt?
- Các nhóm trình bày câu trả lời đã chuẩn bị, nghe nhóm khác trình bày và nhận xét.
- Theo dõi thí nghiệm do GV làm để trả lời câu hỏi và khẳng định các kết luận của nhóm.
HS: Kim mA quay có dòng điện chạy trong kim loại.
1. Kim loại
- Kim loại dẫn điện tốt.
- Kim loại là chất dẫn điện tốt vì trong kim loại có nhiều hạt tải tự do.
GV: Làm lại TN 1 trên khi thay bóng đèn bằng: quang điện trở khi không chiếu sáng và khi chiếu sáng.
Yêu cầu HS quan sát hiện tượng khi quang điện trở không bị chiếu sáng và khi bị chiếu sáng.
HS: Quang điện trở khi không bị chiếu sáng điện trở lớn, dòng điện qua mA rất nhỏ; khi bị chiếu sáng điện trở giảm mạnh nên có dòng điện lớn chạy qua mA.
2. Chất bán dẫn
Chất bán dẫn là chất có điện trở suất nằm trong khoảng trung gian giữa kim loại và chất điện môi. Nhóm vật liệu bán dẫn tiêu biểu là gecmani và silic. + Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của chất bán dẫn tinh
mA
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản
- Những chất có tính chất như quang điện trở được gọi là bán dẫn. Giới thiệu một số bán dẫn thông dụng.
GV: Yêu cầu học sinh cho biết tại sao gọi là chất bán dẫn.
GV: Giới thiệu các đặc điểm của bán dẫn tinh khiết và bán dẫn có pha tạp chất.
- Nhận xét câu trả lời của các nhóm HS.
HS: Ghi nhận các vật liệu bán dẫn thông dụng, điển hình.
HS: Ghi nhận các đặc điểm của bán dẫn tinh khiết và bán dẫn có pha tạp chất.
khiết rất lớn. Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm.
+ Điện trở suất của chất bán dẫn giảm rất mạnh khi pha một ít tạp chất.
+ Điện trở của bán dẫn giảm đáng kể khi bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác.
- Hỏi (câu 3 trong PHT số 1):Kim loại là chất dẫn điện tốt, còn nước, không khí có dẫn điện không, tại sao?
+ TN2: làm lại TN trên, nhưng thay điện trở bằng bình nước cất. - GV hỏi: nước có dẫn điện không?
-Tiến hành TN: Đóng mạch điện, em quan sát mA?
GV: hoà muối NaCl vào bình nước cất, đóng mạch. - Đề nghị HS nhận xét. + - A K K DD NaCl Đ
GV giới thiệu: không chỉ muối ăn, nhiều muối khác, các axit, bazơ khi hoà tan trong dung dịch cũng có khả năng dẫn điện, chúng được gọi là các chất điện phân.
- Các nhóm trình bày câu trả lời đã chuẩn bị, các nhóm còn lại nghe nhóm khác trình bày và nhận xét. HS: Các nhóm đều cho rằng nước dẫn điện. HS: Kim mA không quay không có dòng điện chạy trong trong mạch, nước cất không dẫn điện, nước cất không có các hạt mang điện tự do.
HS: Kim mA quay có dòng điện chạy trong trong mạch, nước cất hoà muối dẫn điện. Nước cất hoà muối có các hạt mang điện tự do. HS: Ghi nhận kết luận của GV.
3. Chất điện phân
- Nước cất là điện môi - Dung dịch NaCl là chất dẫn điện.
- Các dung dịch muối, axit, bazơ gọi là các chất điện phân. Các muối nóng chảy cũng là chất điện phân.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản
- Nhận xét câu trả lời của các nhóm HS.
- Hỏi (câu 5 trong PHT số 1):Nếu chất khí dẫn điện tốt thì trong thực tế sẽ như thế nào? Mạng điện trong gia đình có an toàn không? Ôtô, xe máy có chạy được không? Các nhà máy điện sẽ ra sao? Mạng sống của con người và mọi vật trên Trái Đất này sẽ như thế nào?
+ TN3: làm lại TN trên, nhưng thay bình nước điện phân bằng tụ điện không khí.
- Khi chưa đốt nóng không khí giữa 2 bản tụ. Yêu cầu HS quan sát và nhận xét.
- Khi đốt nóng không khí giữa 2 bản tụ. Yêu cầu HS quan sát và nhận xét.
GV: Giới thiệu tác nhân ion hoá và sự ion hoá chất khí.
GV: Yêu cầu học sinh cho biết khi nào thì chất khí dẫn điện.
GV: Nhận xét câu trả lời của các nhóm HS và chốt câu trả lời
- Các nhóm trình bày câu trả lời đã chuẩn bị, các nhóm còn lại nghe nhóm khác trình bày và nhận xét.
HS: Kim mA không quay không có dòng điện chạy trong trong mạch nên không khí không dẫn điện.
HS: Kim mA quay có dòng điện chạy trong trong mạch, khi bị đốt nóng không khí dẫn điện.
Chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hoà điện, do đó trong chất khí không có các hạt tải điện.
- HS: Khi bị đốt nóng không khí trở nên dẫn điện. HS ghi nhớ kiến thức.
4. Chất khí
Chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hoà điện, do đó trong chất khí không có các hạt tải điện.
Thí nghiệm cho thấy: + Trong chất khí cũng có nhưng rất ít các hạt tải điện. + Khi dùng ngọn đèn ga để đốt nóng chất khí hoặc chiếu vào chất khí chùm bức xạ tử ngoại thì trong chất khí xuất hiện các hạt tải điện. Khi đó chất khí có khả năng dẫn điện. + + + + + + + - - - -
Hoạt động 2: Tìm hiểu về bản chất của dòng điện trong các môi trường Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản
- Hỏi (câu 6 trong PHT số 1): Bản chất của dòng điện trong các môi trường: Kim loại, chất điện phân, chất khí, chất bán dẫn?
a- Giới thiệu mạng tinh thể kim loại, từ đó cho HS thấy: trong kim loại có nhiều electron tự do, kim loại dẫn điện tốt.
b. Giới thiệu sự hình thành electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết.
Gv: Yêu cầu học sinh nêu bản chất dòng điện trong bán dẫn tinh khiết. - Các nhóm trình bày câu trả lời đã chuẩn bị, các nhóm còn lại nghe nhóm khác trình bày và nhận xét.
HS: Hạt tải điện cơ bản trong kim loại là electron
HS: Ghi nhận sự hình thành electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết.
HS: Nêu bản chất dòng điện trong bán dẫn tinh khiết.
II. Bản chất của dòng điện trong các môi trường
1. Bản chất dòng điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường. 2. Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn Dòng điện trong bán dẫn là dòng các electron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường.
c. Giới thiệu: khi các chất điện phân (như muối ăn, axit, bazơ ở trong dung dịch, chúng bị phân ly thành các ion dương và ion âm, khi có điện trường các ion này chuyển động theo 2 chiều ngược nhau tạo thành dòng điện.
Hạt tải điện trong chất điện phân là các ion dương và ion âm
HS tiếp thu và ghi nhớ
3. Bản chất dòng điện trong chất điện phân
Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường, các ion âm ngược chiều điện trường trong điện trường.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản
d. Hạt tải điện cơ bản trong chất khí?
Các hạt tải này do chất khí bị ion hoá sinh ra.
- Nhận xét câu trả lời của các nhóm HS .
- Hạt tải điện cơ bản trong chất khí là các ion dương, ion âm và các electron.
4. Bản chất dòng điện trong chất khí
Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, các electron ngược chiều điện trường.
4. Củng cố
- Nhắc lại tính chất dẫn điện của các chất.
- Cho biết các hạt tải điện trong các môi trường đã học. - Phân biệt bản chất của dòng điện trong các môi trường. - Trả lời một số câu hỏi trắc nghiệm lí thuyết.
5. Dặn dò
- Chuẩn bị trả lời các câu hỏi phiếu học tập số 2 (theo nhóm).
2.2.2.2. Chủ đề 2:
“Một số hiện tượng liên quan khi có dòng điện chạy trong môi trường”. (3 tiết) I. SƠ ĐỒ KIẾN THỨC
Hình 2.3. Sơ đồ nội dung chủ đề 2
Chủ đề 2 Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
Tìm hiểu cấu trúc tinh thể chất rắn
Quan sát thí nghiệm về hiện tượng dương
cực tan Quan sát thí nghiệm về các tác nhân ion hóa không khí Hiện tượng siêu dẫn Hiện tượng nhiệt điện Lớp chuyển tiếp p - n Định luật I Faraday Định luật II Faraday Quá trình dẫn điện tự lực Quá trình dẫn điện không tự lực
II. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức
- Hiểu được sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ. - Nêu được hiện tượng siêu dẫn là gì? Hiện tượng nhiệt điện là gì? - Phát biểu được hai định luật Faraday về điện phân.
- Phân biệt được sự dẫn điện không tự lực và sự dẫn điện tự lực trong chất khí. - Phân biệt được hai quá trình dẫn điện tự lực quan trọng trong không khí là hồ quang điện và tia lửa điện, điều kiện tạo ra nó.
- Phân biệt bán dẫn loại n và bán dẫn loại p. Hiểu về lớp chuyển tiếp p - n và tính chỉnh lưu của nó.
2. Về kỹ năng
- Đọc tài liệu và thu thập thông tin. Diễn đạt rõ ràng những thông tin thu thập được. - Vận dụng các kiến thức để giải thích các hiện tượng liên quan. Giải bài tập vận dụng hai định luật Faraday.
- Quan sát thí nghiệm, giải thích và rút ra được các kết luận liên quan.
3. Thái độ
- Hợp tác tốt với các bạn trong nhóm.
- Tự giác, tích cực, có sự yêu thích môn vật lí.
III. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên
- Các câu hỏi định hướng:
+ Câu hỏi khái quát: Khi nghiên cứu về dòng điện trong các môi trường có thể giải thích được những hiện tượng vật lí nào?
+ Câu hỏi bài học: (Phiếu học tập số 2) + Câu hỏi nội dung: (Phiếu học tập số 2) - Chuẩn bị thí nghiệm về cặp nhiệt điện.
- Chuẩn bị thí nghiệm về các tác nhân ion hóa không khí
2. Học sinh
- Ôn lại các kiến thức đã tìm hiểu ở chủ đề 1. Trả lời phiếu học tập số 2. - Ôn lại về cấu trúc tinh thể chất rắn.
IV. TỔ CHỨC DẠY HỌC 1. Ổn định lớp
2. Kiểm tra bài cũ
- Tính dẫn điện của các chất?
3. Bài mới
Hoạt động 1: Tìm hiểu các hiện tượng liên quan đến tính dẫn điện của các chất
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản
- Hỏi (câu 1 trong PHT số 2): Điện trở suất của kim loại phụ thuộc thế nào vào nhiệt độ? Vì sao?
- Nêu nguyên nhân gây ra điện trở