E. Tiến hành thí nghiệm
- Đóng khóa K ở vị trí 1 tụ C nạp điện.
- Khởi động phần mềm Soundcard Oszilloscope.
- Chuyển khóa K ở vị trí 2 tụ phóng điện qua điện trở và cuộn cảm.
F. Kết quả thí nghiệm
- Chứng minh sự dao động điện từ trong mạch LC có sự tắt dần.
Giải thích: trong mạch dao động thực ln có tiêu hao năng lượng, ví dụ do
điện trở thuần R của dây dẫn, vì vậy dao động sẽ dừng lại khi năng lượng bị tiêu hao hết. Quan sát trên màn hình máy tính có cài phần mềm Soundcard Oszilloscope, ta thấy biên độ dao động giảm dần đến 0. Hiện tượng này gọi là dao động điện từ tắt dần.
Hình 2.12. Hình ảnh dao động điện từ tắt dần trên màn hình phần mềm Soundcard Oszilloscope
2.2.2.2.Thiết kế thí nghiệm hỗ trợ dạy học bài Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện, cuộn cảm
BÀI 3. MINH HỌA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CĨ TỤ ĐIỆN, CUỘN CẢM
A. Mục đích thí nghiệm
- Chứng minh tác dụng của tụ điện và của cuộn cảm trong mạch điện xoay chiều.
- Thí nghiệm ứng dụng trong bài – Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện, cuộn cảm - Vật lí 12
B. Cơ sở lý thuyết
- Hai tác dụng cơ bản của tụ điện là cản trở dòng điện xoay chiều và làm cho cường độ dòng điện sớm pha π/2 so với điện áp.
- Cuộn cảm có tác dụng tăng hay giảm dòng điện khi đóng hay ngắt mạch. Lúc ổn định, cuộn cảm chỉ có tác dụng như một dây dẫn điện trở nhỏ.
C. Dụng cụ STT Dụng cụ Số lượng 1 Nguồn 1 chiều 12V 1 2 Bóng đèn 2 3 Tụ điện 1 4 Cuộn cảm 1 5 Khóa K 1
6 Dây nối với sound card máy tính. 1 7 Máy tính cài phần mềm Soundcard
Oszilloscope
1
D. Sơ đồ mạch điện
Hình 2.13: Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện
E. Cách tiến hành
1. Minh họa thí nghiệm mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện
- Ban đầu khố K mở , đèn Đ khơng sáng. - Đóng khố K thì thấy đèn Đ sáng.
Vậy tụ điện đã cho dòng điện xoay chiều đi qua.
- Sau đó thay tụ điện bằng một dây dẫn thì thấy đèn sáng hơn. Điều đó chứng tỏ tụ điện có tác dụng cản trở dịng điện xoay chiều.
- Nối mạch điện với máy tính có cài phần mềm Soundcard Oszilloscope để nghiên cứu đồng thời sự biến đổi của cường độ dòng điện qua mạch và điện áp giữa hai bản tụ theo thời gian cho thấy: cường độ dòng điện qua tụ điện biến thiên điều hòa cùng tần số và lệch pha π/2 đối với điện áp giữa hai bản tụ.
2. Minh họa thí nghiệm mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm
- Khi mắc A, B với nguồn điện một chiều thì khi đóng hay mở khóa K, độ sáng của đèn Đ hầu như không đổi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết luận: cuộn cảm khơng có tác dụng cản trở dịng một chiều.
- Khi mắc A, B với nguồn điện xoay chiều thì sau khi đóng khóa K thì đèn Đ sáng rõ hơn so với khi khóa K mở.
Kết luận: cuộn cảm có tác dụng cản trở dịng điện xoay chiều.
F. Kết quả thí nghiệm
- Chứng minh sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện và cuộn cảm.
Giải thích: Trong 1/4 chu kì tính từ lúc tụ điện có u = 0, tụ điện được nạp điện, trong 1/4 chu kì tiếp theo, tụ điện phóng điện và sau đó được nạp theo chiều ngược lại. Dịng điện trên dây dẫn nối với các bản tụ điện là sự xen kẽ liên tiếp các dịng nạp điện và dịng phóng điện của tụ điện.
2.3. Tổ chức hoạt động dạy học sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong phần Dịng điện xoay chiều và Dao động điện từ. trong phần Dòng điện xoay chiều và Dao động điện từ.
Việc tổ chức hoạt động thí nghiệm phần Dịng điện xoay chiều và Dao động điện từ cho học sinh khi dạy học phần thí nghiệm Vật lí phổ thơng theo quy trình đã xây dựng ở trên gồm 3 bước. Các bước yêu cầu học sinh thực hiện các nhiệm vụ cụ thể như sau:
Bước 1: Chuẩn bị trước khi lên lớp.
Các nhiệm vụ thực hiện của học sinh đó là: - Đọc tài liệu hướng dẫn thực hành thí nghiệm.
- Đọc sách giáo khoa vật lí phổ thơng và tài liệu tham khảo.
- Kiểm tra lý thuyết, tìm hiểu cách sử dụng các dụng cụ đo, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm.
- Thiết kế phương án thí nghiệm: Xác định mục đích thí nghiệm, tìm hiểu dụng cụ thí nghiệm, cơ sở lý thuyết, xác định các đại lượng cần đo, xác định phương pháp xử lý số liệu, nguyên tắc đảm bảo an tồn thí nghiệm.(theo mẫu báo cáo)
Bước 2. Thảo luận và thí nghiệm trên lớp
- Các nhóm làm việc với giáo viên, nhận dụng cụ thí nghiệm.
- Các nhóm tiến hành thí nghiệm: Tìm hiểu dụng cụ, lắp ráp thí nghiệm, tiến hành và ghi nhận kết quả.
- Trao đổi trong nhóm: Trao đổi về thiết kế thí nghiệm, quy trình và thao tác tiến hành thí nghiệm, phát hiện những khó khăn có thể gặp phải khi sử dụng thí nghiệm thực và đưa ra cách khắc phục.
Bước 3. Viết báo cáo về kết quả nghiên cứu
Học sinh hồn thành báo cáo thí nghiệm theo mẫu và nộp lại cho giáo viên.
Các hình thức kiểm tra đánh giá.
Việc kiểm tra – đánh giá dựa trên kết quả làm việc nhóm và cá nhân, đó là:
+ Đánh giá kết quả làm việc nhóm:
Thiết kế phương án và thực hiện thí nghiệm. + Kết quả làm việc cá nhân:
Kết quả kiểm tra in từ phần mềm. Báo cáo thí nghiệm.
2.4. Thiết kế tiến trình dạy học các bài thí nghiệm phần Dịng điện xoay chiều và Dao động điện từ.
Dựa trên quy trình tổ chức dạy học thí nghiệm phần Dịng điện xoay chiều và Dao động điện từ ở mục 2.5, chúng tơi đã thiết kế tiến trình dạy học ba bài thực hành phần Dòng điện xoay chiều và Dao động điện từ như sau:
Bài 1. Minh họa mạch dao động điện từ LC.
Bước 1: Chuẩn bị trước khi lên lớp.
Để có thể tiết kiệm thời gian cho việc tiến hành thí nghiệm, giáo viên đưa trước tài liệu, các hệ thống câu hỏi lí thuyết và các vấn đề cần đạt được của thí nghiệm để học sinh tìm hiểu trước.
Bên cạnh đó, giáo viên sẽ hỗ trợ để học sinh có thể đưa ra các phương án thí nghiệm. Trong bài này tương đối đơn giản bởi trong SGK đã đưa ra cách thức tiến hành thí nghiệm tương đối chi tiết và học sinh có thể lấy đó làm cơ sở. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Việc sử dụng máy tính có cài phần mềm Soundcard Oszilloscope để thay thế dao động kí sẽ phức tạp nên giáo viên có thể làm giúp học sinh
phần kết nối kĩ thuật này. Chủ yếu là học sinh có thể quan sát được dạng đồ thị trên màn hình máy tính.
Bước 2: Thảo luận và tiến hành thí nghiệm trên lớp.
Các nhóm nhận thiết bị thí nghiệm đã được chuẩn bị sẵn gồm:
STT Dụng cụ Số lượng 1 Nguồn 1 chiều 12V 1 2 Bóng đèn 2 3 Tụ điện 1 4 Cuộn cảm 1 5 Khóa K 1
Để tiến hành thí nghiệm bài thực hành: Dao động điện từ trong mạch LC, học sinh chỉ cần lắp ghép cac thiết bị thí nghiệm như sơ đồ và thực hiện yêu cầu quan sát bóng đèn Đ và nhận xét dạng đồ thị thu được trên màn hình máy tính. Ban đầu khố K mở , đèn 1 và đèn 2 đều không sáng. Đóng khố K thì thấy đèn 1 sáng và đèn 2 khơng sáng. D2 D1 L C1 K
Hình 2.15: Bố trí mạch tạo dao động điện từ LC
Từ kết quả của thí nghiệm thực học sinh thảo luận theo nhóm để đưa ra nhận xét các kết quả thu được, từ đó rút ra ưu điểm và khuyết điểm của phươn án vừa thí nghiệm để điều chỉnh cho các lần thí nghiệm tiếp theo.
Bước 3: Viết báo cáo về kết quả nghiên cứu.
Dựa trên số liệu thu thập được từ thí nghiệm thực học sinh hồn thiện báo cáo theo mẫu.
Bài 2: Khảo sát dao động điện từ tắt dần trong mạch LC.
Bước 1: Chuẩn bị trước khi lên lớp
Qua bài thực hành số 1 học sinh đã định hình cơ bản về các hoạt động trong khi tiến hành thí nghiệm Vật lí ở THPT, chính vì vậy ở bài thực hành: Khảo sát dao động tắt dần trong mạch dao động LC, công việc chuẩn bị trước khi lên lớp của học sinh yêu cầu học sinh chuẩn bị như sau:
Chủ động dựa vào tài liệu hướng dẫn thực hành do giáo viên cung cấp và sách giáo khoa, sách tham khảo để tìm hiểu kiến thức liên quan.
Bước 2: Thảo luận và tiến hành thí nghiệm trên lớp.
Các nhóm nhận dụng cụ thí nghiệm gồm:
+ Máy tính cài đặt phần mền Soundcard Oszilloscope (thay cho dao động kí điện tử).
+ Một cuộn cảm có giá trị L=0.5H. + Một tụ điện có điện dung C= 5µF + Một điện trở R=100 Ω
+ Nguồn xoay chiều 1V- 12V: 01 + Khóa K
+ Dây nối với sound card máy tính. Các bước tiến hành thí nghiệm như sau: - Đóng khóa K ở vị trí 1 tụ C nạp điện.
- Khởi động phần mềm Soundcard Oszilloscope.
- Chuyển khóa K ở vị trí 2 tụ phóng điện qua điện trở và cuộn cảm. Từ kết quả của thí nghiệm thực học sinh thảo luận theo nhóm để đưa ra nhận xét các kết quả thu được, từ đó rút ra ưu điểm và khuyết điểm của phươn
án vừa thí nghiệm để điều chỉnh cho các lần thí nghiệm tiếp theo.
Bước 3: Viết báo cáo về kết quả nghiên cứu.
Dựa trên số liệu thu thập được từ thí nghiệm thực học sinh hồn thiện báo cáo theo mẫu
Bài 3: Minh họa mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện, cuộn cảm.
Bước 1: Chuẩn bị trước khi lên lớp
Học sinh đọc tài liệu, sách giáo khoa và sách tham khảo về mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện, cuộn cảm từ đó đưa ra phương án thí nghiệm.
Hồn thiện báo cáo chuẩn bị thí nghiệm theo mẫu trước khi lên lớp.
Bước 2: Thảo luận và tiến hành thí nghiệm trên lớp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các nhóm nhận thiết bị thí nghiệm gồm: STT Dụng cụ Số lượng 1 Nguồn 1 chiều 12V 1 2 Bóng đèn 2 3 Tụ điện 1 4 Cuộn cảm 1 5 Khóa K 1
6 Dây nối với sound card máy tính. 1 7 Máy tính cài phần mềm Soundcard
Oszilloscope
1
- Ban đầu khoá K mở , đèn Đ khơng sáng. - Đóng khố K thì thấy đèn Đ sáng
- Sau đó thay tụ điện bằng một dây dẫn thì thấy đèn sáng hơn. Điều đó chứng tỏ tụ điện có tác dụng cản trở dịng điện xoay chiều.
để nghiên cứu đồng thời sự biến đổi của cường độ dòng điện qua mạch và điện áp giữa hai bản tụ theo thời gian cho thấy: cường độ dòng điện qua tụ điện biến thiên điều hòa cùng tần số và lệch pha π/2 đối với điện áp giữa hai bản tụ.
Hình 2.16. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện
- Khi mắc A, B với nguồn điện một chiều thì khi đóng hay mở khóa K, độ sáng của đèn Đ hầu như khơng đổi.
Giải thích: cuộn cảm khơng có tác dụng cản trở dịng một chiều.
- Khi mắc A, B với nguồn điện xoay chiều thì sau khi đóng khóa K thì đèn Đ sáng rõ hơn so với khi khóa K mở.
Giải thích: cuộn cảm có tác dụng cản trở dịng điện xoay chiều.