Chương 2. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC DỰA TRÊN VẤN ĐỀ CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI” VẬT LÍ 11 NẦNG CAO
2.2. Quy trình thiết kế các vấn đề dạy học của chương “Dòng điện không đổi”
2.2.4. Nhận xét - đánh giá kết quả làm việc của học sinh
Để đảm bảo kiến thức HS tiếp thu là đúng đắn cũng như giúp các nhóm, các cá nhân đánh giá lẫn nhau thì GV cần đưa ra bảng tiêu chí đánh giá. Nhóm có bài báo cáo tốt, trả lời rõ ràng đầy đủ các CHĐH, đưa ra giải pháp tốt để GQVĐ, đáp ứng các yêu cầu đưa ra của GV sẽ được tuyên dương và cho điểm cao.
2.3. Thiết kế một số tiến trình dạy học chương "Dòng điện không đổi" theo PBL 2.3.1. Thiết kế tiến trình dạy học bài 12: Điện năng và công suất điện. Định luật Jun – Len-xơ
a) Mục tiêu của bài học
Kiến thức
- Trình bày được sự biến đổi năng lượng trong một mạch điện, nêu được công thức tính công và công suất của dòng điện ở một mạch điện tiêu thụ điện năng, công và công suất của nguồn điện;
- Trình bày được nội dung và công thức của định luật Jun – Len-xơ;
- Nêu được suất điện động của nguồn điện, suất phản điện của máy thu.
Kĩ năng
- Vận dụng được công thức tính công và công suất của dòng điện chạy qua đoạn mạch, công suất của máy thu;
- Vận dụng được định luật Jun-lenxơ;
- Tính được hiệu suất của nguồn điện.
b) Xây dựng vấn đề cần nghiên cứu
Tháng trước, nhà Tùng có chuyển nhà, trước đây nhà Tùng ở trong một căn phòng nhỏ tập thể bây giờ Tùng chuyển sang ở một ngôi nhà 3 tầng khang trang hơn, toàn bộ hệ thống dây điện được chạy ngầm trong tường, thiết bị điện trong nhà được tăng lên thêm một chiếc điều hòa và một bình nước nóng. Tháng này ba Tùng phải trả tiền điện gần gấp đôi trước khi chuyển nhà. Tùng băn khoăn và lo lắng vì không biết tại sao gia đình mình chỉ sử dụng tăng 2 thiết bị điện so với trước mà tiền điện lại tăng nhiều như vậy?
Phần 1: Truy tìm thủ phạm
Để giải quyết những băn khoăn thắc mắc của mình, Tùng mang câu chuyện này chia sẻ với các bạn của mình và các bạn đã cùng Tùng tìm hiểu nguyên nhân
xem vì sao nhà Tùng lại dùng tốn điện như vậy để giúp gia đình Tùng tiết kiệm được tiền điện hàng tháng.
Câu hỏi 1: Đầu tiên phải giúp Tùng tính năng lượng tiêu thụ điện trong các thiết bị tiêu thụ điện như thế nào?
Tùng và nhóm bạn gồm 4 người nữa là Tú, Thanh, Hà, Mạnh nghĩ ngay đến việc tìm kiếm thông tin trên mạng internet và một số tài liệu tham khảo đồng thời họ hỏi GV dạy môn Vật lí của lớp. Các bạn chia thành 2 nhóm, một nhóm nghiên cứu trên mạng internet, một nhóm nghiên cứu trong SGK và các tài liệu tham khảo.
Sau 2 ngày tìm kiếm, nhóm bạn đã tìm ra rằng: muốn tính được năng lượng điện tiêu thụ trong các thiết bị chỉ cần lấy công suất tiêu thụ nhân với thời gian tiêu thụ trong một ngày rồi nhân với số ngày sử dụng: A = P.t (t được đổi ra đơn vị s).
Nhóm bạn yêu cầu Tùng liệt kê các thiết bị sử dụng điện trong nhà, ghi công suất trên các thiết bị điện và ghi rõ thời gian sử dụng các thiết bị đó trong một ngày và số ngày sử dụng trong tháng đó.
Sau khi họ tính được công suất tiêu thụ tổng của các thiết bị họ đối chiếu với điện năng phải trả của nhà Tùng thấy vẫn chưa chính xác, vẫn còn lượng điện hao tổn nhiều.
Tùng đặt ra câu hỏi 2: Chúng ta vẫn chưa tìm ra thủ phạm, như vậy chúng ta phải tìm ra một số thiết bị nào đó vẫn tiêu thụ điện trong quá trình sử dụng của nhà mình?
Nhóm bạn tiếp tục suy nghĩ và tìm kiếm thông tin, Hà có ý kiến chia sẻ: Mọi hôm mình nấu nước bằng ấm điện, sau khi nấu xong thấy dây dẫn điện nóng lên, liệu có phải dây dẫn cũng tiêu thụ điện năng không nhỉ?
Mạnh cũng có suy nghĩ như Hà, hôm sau Mạnh đến chia sẻ với GV Vật lí của mình thì được thầy cho biết là dây dẫn có tỏa nhiệt khi có dòng điện chạy qua.
Hà khẳng định có sự tiêu thụ điện ở trong dây dẫn điện.
Cả nhóm tìm kiếm thông tin trên mạng và SGK, Tú và Thanh chia sẻ, trong sách có viết là công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng chính là điện năng tiêu thụ trên đoạn mạch đó.
Tùng băn khoăn, vậy tính công đó như thế nào nhỉ?
Mạnh chia sẻ, mình nghĩ công đó chính là công của lực điện làm di chuyển các hạt điện tích trong mạch khi có hiệu điện thế tạo ra cường độ điện trường mà chúng ta đã học: A = qU = UIt và từ đó chúng ta tình được công suất dòng điện: P = UI.
Như vậy nếu có hiệu điện thế hai đầu mạch và dùng ampe kế để đo cường độ dòng điện chúng ta sẽ xác định được công suất tiêu thụ của mạch điện trong nhà Nam khi không sử dụng bất kì các thiết bị tiêu thụ điện.
Như vậy nếu dây dẫn có điện trở R thì nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn đó là Q= RI2t.
Cả nhóm thở phào vì có lẽ thủ phạm gây nên hao phí điện ở nhà Tùng chính là hệ thống dây dẫn được chạy ngầm trong tường ở nhà mới 3 tầng của Tùng.
Sau khi tìm ra thủ phạm, Tùng nghĩ ngay đến việc phải tìm ra biện pháp khắc phục hao phí điện năng. Tùng về nhà tiến hành đo dòng điện để xác định điện năng tiêu thụ trong hệ thống dây dẫn ngầm trong nhà để xác định được lượng điện mất đi.
Tuy nhiên, điều ngạc nhiên là Tùng cộng tổng lượng điện tiêu thụ theo tính toán vẫn không bằng lượng điện mà nhà Tùng phải trả. Tùng chia sẻ với nhóm bạn, các bạn tiếp tục tìm biện pháp khắc phục hao phí điện năng.
Phần 2: Giải pháp tiết kiệm điện năng
Câu hỏi 3: Hãy giúp Tùng tìm ra biện pháp tiết kiệm điện năng, tại sao vẫn còn hao phí điện năng trong quá trình sử dụng, ngoài hệ thống dây dẫn còn thiết bị nào gây hao phí điện năng không?
Nhóm bạn tiếp tục nghiên cứu, Hà và Mạnh được phân công nghiên cứu trên hệ thống mạng internet, các bạn tìm kiếm thông tin về vấn đề tiết kiệm điện năng và giờ trái đất, Tùng, Tú và Thanh nghiên cứu trong SGK và tài liệu tham khảo.
Sau một buổi nghiên cứu Hà và Mạnh trao đổi, lời khuyên của các nhà khoa học là cần tắt tất cả các thiết bị điện khi không cần thiết để tiết kiệm điện. Các bạn đưa vấn đề này ra thảo luận, tại sao lại phải tắt các thiết bị này kể cả khi nó không được sử dụng như ti vi, máy vi tính...
Tú đưa ra ý kiến: Trong các thiết bị đó vẫn có các cuộn dây và một số thiết bị khác quấn bên trong như vậy khi không sử dụng nhưng nếu duy trì dòng điện chạy qua nó thì vẫn có tỏa nhiệt ra bên ngoài.
Thanh đưa ra ý kiến: Nhiệt lượng tỏa ra của nó giống như của dây dẫn có dòng điện chạy qua: A = UIt = RI2t.
Vậy là cả nhóm đã tìm ra một phần năng lượng điện đã được tỏa ra ngoài trong quá trình sử dụng, năng lượng điện còn lại dùng để chuyển thành năng lượng có ích, như vậy hiệu suất của máy thu điện luôn nhỏ hơn 1.
Tuy nhiên, tính năng lượng tiêu thụ điện của một máy thu điện như thế nào?
Cả nhóm cùng nghiên cứu và đưa ra ý kiến phải căn cứ vào công suất định mức mà nhà sản suất đã tính để tính lượng điện tiêu thụ.
Tùng vẫn băn khoăn đưa ra câu hỏi thứ 4: Vậy mình phải làm thế nào để tiết kiệm điện được nhỉ?
Cả nhóm thảo luận và đi đến kết luận: Cần phải tắt các thiết bị không cần thiết khi không sử dụng nó và cần đưa các khóa ngắt điện tại các tầng của nhà hoặc từng phòng để ngắt điện của từng tầng, từng phòng khi không có người sử dụng và không có thiết bị thu điện phải duy trì. Qua đó, các bạn đã biết thêm một số biện pháp tiết kiệm điện và cách dùng đồ điện để tiết kiệm điện năng.
Hình 2.2. Các biện pháp tiết kiệm điện
Hình 2.3. Cách dùng đồ điện để tiết kiệm điện năng
Kết quả: Nhóm bạn đã tìm ra công, công suất của mạch điện; của nguồn điện; điện năng tiêu thụ của máy thu điện đồng thời giải thích được cho Tùng hiểu về nguyên nhân hao phí điện sau khi chuyển nhà mới và giải pháp tiết kiệm điện.
c) Tiến trình dạy học cụ thể
Hoạt động 1. Ổn định lớp, đặt vấn đề, phân nhóm học tập
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Ổn định lớp
- Hướng dẫn HS chia nhóm và phổ biến cách thức tổ chức giờ học
- Giới thiệu vấn đề: Việc hao phí điện nhà bạn Tùng.
- Chia nhóm theo hướng dẫn.
- Tiếp nhận thông tin.
Hoạt động 2. Tìm hiểu về công và công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch thông qua câu chuyện "Truy tìm thủ phạm"
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Kể câu chuyện của Tùng về việc hao tốn điện năng sau khi chuyển nhà và cho HS chia sẻ với Tùng về những băn khoăn của Tùng.
- Yêu cầu HS làm việc theo nhóm để trả lời câu hỏi 1: Tính năng lượng điện để trả tiền hàng tháng như thế nào?
- Yêu cầu HS tìm hiểu trong SGK và các tài liệu tham khảo, những vấn đề về điện sinh hoạt trong đời sống để thảo luận.
+ Gợi ý:
- Tính điện năng tiêu thụ của các thiết bị điện như thế nào?
- Tính tiền điện phải trả hàng tháng như thế nào?
Sau khi HS trả lời các câu hỏi theo gợi ý cho HS xem câu chuyện của Tùng và những người bạn, yêu cầu HS đối chiếu kết quả của nhóm mình và cách làm của những người bạn của Tùng
- Tiếp tục câu chuyện về bạn Tùng sau khi đã cộng tổng năng lượng tiêu thụ điện của các vận dụng điện trong nhà Tùng trong vòng một tháng vẫn thấy hao hụt điện năng. Vậy các bạn đặt ra câu hỏi thứ 2: Thủ phạm nào dẫn đến việc hao phí điện năng sử dụng tại nhà của Tùng.
Yêu cầu HS tiếp tục nghiên cứu và giúp Tùng trả lời câu hỏi thứ 2:
- HS tiếp nhận thông tin.
- Các nhóm nhận nhiệm vụ và thảo luận ghi kết quả vào phiếu học tập.
- Đại diện HS trả lời, các nhóm khác nhận xét bổ sung.
- HS các nhóm đưa ra lời nhận xét về cách truy tìm thủ phạm của các bạn Tùng và đối chiếu với kết quả của mình.
- HS nghiên cứu SGK, tài liệu tham khảo và internet.
- Gợi ý:
+ Các thiết bị điện đều có cấu tạo bao gồm dây dẫn, vậy dây dẫn có tỏa nhiệt không?
+ Công của dòng điện thực hiện trên các dây dẫn đó như thế nào?
+ Sau khi sử dụng các dây dẫn nóng lên chứng tỏ dây dẫn có dẫn điện.
+ HS sẽ tìm ra nguyên nhân hao phí điện năng từ việc tỏa nhiệt trên hệ thống dây dẫn chạy ngầm trong tường của nhà 3 tầng mới của Tùng và nghiên cứu đưa ra được công suất tỏa nhiệt theo định luật Jun - Len-xơ.
Cho HS đối chiếu với phương án trong câu chuyện truy tìm thủ phạm của nhóm bạn của Tùng và đối chiếu với kết quả của nhóm mình.
- GV rút ra các kết luận về công của dòng điện, công suất của dòng điện; định luật Jun - Len-xơ.
HS nghiên cứu đưa ra các phương án trả lời: Công của dòng điện; nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn.
Đại diện nhóm trình bày báo cáo của mình, so sánh với kết quả truy tìm thủ phạm trong câu chuyện kể về bạn của Tùng và rút ra nhận xét về công, công suất của dòng điện, sự tỏa nhiệt trên dây dẫn có dòng điện chạy qua.
Hoạt động 3. Tìm hiểu về công, công suất của nguồn điện; công suất của các dụng cụ tiêu thụ điện, đo công suất và điện năng tiêu thụ thông qua câu chuyện
"Giải pháp tiết kiệm điện năng"
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV tiếp tục câu chuyện của Tùng và nhóm bạn: Sau khi tính tổng điện năng tiêu thụ trên các thiết bị điện trong nhà Tùng cùng với việc phát hiện ra thủ
- HS tiếp nhận thông tin.
phạm gây hao phí điện năng từ hệ thống dây dẫn. Các bạn Tùng vẫn chưa thỏa mãn vì sai số giữa tính toán và thực tế vẫn rất cao. Yêu cầu HS tiếp tục tìm nguyên nhân và đề xuất giải pháp chống hao phí điện năng giúp Tùng.
- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi số 3: Làm thế nào để biết dược chính xác lượng điện năng nhà Tùng đã tiêu thụ trong một tháng.
- Yêu cầu HS tham khảo SGK, tài liệu tham khảo và mạng internet (nếu có).
- Gợi ý:
+ Xuất phát từ định luật Jun - Len-xơ, công của dòng điện chạy trong đoạn mạch, vận dụng biểu thức của định luật Ôm xác định công của dòng điện trong mạch kín.
+ Công của dòng điện trong mạch kín có liên hệ với điện năng tiêu thụ thế nào (công của nguồn điện).
- GV kể chuyện về cách tính công của nguồn điện của nhóm bạn của Tùng, yêu cầu HS đối chiếu so sánh.
- Yêu cầu HS tiếp tục thảo luận câu hỏi số 4: Vậy so sánh giữa công của nguồn điện (điện năng tiêu thụ) với tổng công của dòng điện trong dây dẫn và điện năng tiêu thụ trên các thiết bị điện vẫn không bằng nhau, vậy nguyên nhân do đâu?
- Gợi ý:
- HS nhận nhiệm vụ và thảo luận theo gơi ý.
- Đại diện của nhóm HS trả lời về công của nguồn điện và nêu nhận xét về kết quả tìm ra từ nhóm bạn của Tùng trong câu chuyện do GV kể.
- HS tiếp tục nhận nhiệm vụ, thảo luận nhóm để tìm ra nguyên nhân.
+ Các thiết bị tiêu thụ điện có tỏa nhiệt trong quá trình sử dụng không?
+ Công suất tỏa nhiệt đó như thế nào?
+ Vậy các máy thu điện khi hoạt động điện năng được chuyển hóa như thế nào.
- Gợi ý hướng HS tới việc công suất của các máy thu điện thông thường <1 nên điện năng bị tiêu hao ra bên ngoài do tỏa nhiệt.
- Kể tiếp câu chuyện và yêu cầu HS so sánh đối chiếu kết quả của nhóm và kết quả trong câu chuyện.
- GV tiếp tục yêu cầu HS tìm hiểu về câu hỏi số 5: Vậy các chỉ số ghi trên thiết bị tiêu thụ điện có ý nghĩa như thế nào và đề xuất giải pháp tiết kiệm điện ra sao?
- Gợi ý:
+ Thế nào là công suất định mức của dụng cụ tiêu thụ điện.
+ Cần sử dụng các dụng cụ điện như thế nào để tiết kiệm điện năng?
- GV kể đoạn kết của câu chuyện và nêu lên kết luận về công suất tỏa nhiệt; điện năng và công suất điện tiêu thụ của máy thu điện; hiệu suất của máy thu và cách đo điện năng tiêu thụ.
HS thảo luận, tìm kết quả cuối cùng là một phân năng lượng đã bị tỏa nhiệt ra ngoài.
- Đại diện nhóm HS trả lời câu hỏi và đối chiếu, nhận xét kết quả của nhóm mình với kết quả nhóm bạn của Tùng tìm được trong câu chuyện do GV đưa ra.
- HS nhận nhiệm vụ và thảo luận nhóm.
- Đại diện nhóm trả lời, các nhóm khác nhận xét.
Hoạt động 4. Tổng kết
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Tổ chức làm việc theo nhóm: Tổng kết - Tổng kết ghi lại kiến thức quan trọng
các kiến thức đã tìm được mà HS cho là quan trọng dưới dạng văn bản và thuyết trình trước cả lớp.
- Yêu cầu các nhóm khác thảo luận và bổ sung các ý kiến khác để hoàn thiện phiếu tổng kết kiến thức
- GV nhận xét, đánh giá kết quả làm việc của các nhóm.
- GV phát phiếu tổng kết kiến thức yêu cầu HS về nhà ghi lại vào vở.
- Tổng kết giờ học, yêu cầu HS nộp lại các phiếu học tập để GV chấm điểm.
- GV giao bài tập về nhà cho HS.
đã và trình bày.
- HS thảo luận nhóm và phát biểu ý kiến.
- HS tiếp nhận thông tin.
- HS nộp lại sản phẩm.
- HS tiếp nhận thông tin.
Phiếu tổng kết kiến thức của bài Bảng 2.1. Phiếu tổng kết kiến thức số 1
PHIẾU TỔNG KẾT KIẾN THỨC Bài 12: ĐIỆN NĂNG VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN
ĐỊNH LUẬT JUN – LEN-XƠ ...