CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CÓ NỘI DUNG THỰC TẾ CHỦ ĐỀ “ĐIỆN TRƯỜNG” - VẬT LÍ 11
2.5 Thiết kế một số tiến trình dạy học chủ đề “Điện trường” có sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng
2.5.2. Tiến trình dạy học bài “Tụ điện”
Bài 21: TỤ ĐIỆN Môn học: Vật lí 11 Thời gian thực hiện: 1 tiết I. Mục tiêu
1. Về năng lực - Năng lực đặc thù:
+ Nhận thức vật lí
[1] Nêu được nguyên tắc cấu tạo của tụ điện. Nhận dạng được các tụ điện thường dùng.
[2] Phát biểu định nghĩa điện dung của tụ điện và nhận biết được đơn vị đo điện
dung.
[3] Nêu được điện trường trong tụ điện và mọi điện trường đều mang năng lượng [4] Tính được điện dung, điện tích của tụ, công và năng lượng của tụ điện.
+ Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ Vật lí
[5] Thảo luận và đề xuất các ứng dụng kĩ thuật tụ điện trong thực tế.
+ Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học
[6] Vận dụng kiến thức của tụ điện để giải thích được các hiện tượng thực tiễn.
[7] Vận dụng được (không yêu cầu thiết lập) công thức điện dung của bộ tụ điện ghép nối tiếp, ghép song song.
- Năng lực chung
+ Phát triển năng lực tự học: HS tích cực thực hiện các nhiệm vụ cá nhân khi giải bài tập, đóng góp ý kiến để giải quyết các vấn đề được đặt ra cho nhóm.
2. Phẩm chất
+ Góp phần phát triển phẩm chất chăm chỉ: Tích cực tìm tòi, sáng tạo trong học tập, có ý thức vượt qua khó khăn để đạt kết quả tốt trong học tập.
3. Thiết bị dạy học và học liệu c) Giáo viên
- Tranh vẽ, hình ảnh minh họa liên quan đến bài học d) Học sinh
- Tranh ảnh, tư liệu sưu tầm liên quan đến vài học và dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV
II. Tiến trình dạy học
1. Hoạt động 1: Xác định vấn đề/nhiệm vụ học tập a) Mục tiêu:
- Đặt tình huống làm nảy sinh vấn đề về chuyển động tròn, từ đó tạo được tâm thế hứng thú trước khi vào bài cho học sinh.
b) Nội dung hoạt động
- GV đặt câu hỏi, cho HS quan sát hình ảnh, yêu cầu HS suy nghĩ, đưa ra ý kiến của cá nhân.
c) Sản phẩm học tập - Câu trả lời của HS
d) Cách thức tổ chức
Chuyển giao nhiệm vụ
- GV chiếu video về mạch điện tivi, tủ lạnh,….
- GV đưa ra câu hỏi mở đầu cho HS: “Trong quạt lạnh, tivi, đèn ống…ta thường thấy có tụ điện. Vậy tụ điện là gì, chũng có tác dụng như thế nào ?”
Thực hiện nhiệm vụ
- HS suy nghĩ và trả lời câu hỏi - GV theo dõi và hỗ trợ
Báo cáo thảo luận
- GV mời 1 – 2 bạn ngẫu nhiên đứng dậy trình bày suy nghĩ của mình.
- HS dự đoán trả lời câu hỏi của GV sau khi xem video.
Kết luận, nhận định
- GV tiếp nhận và nhận xét câu trả lời của HS.
- GV dẫn dắt HS vào bài: Để kiểm tra xem những dự đoán của các bạn đúng hay sai thì chúng ta sẽ cùng cô vào bài học hôm nay. Bài 21: “Tụ điện”.
2. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới/giải quyết vấn đề/thực thi nhiệm vụ 2.1. Tụ điện
a) Mục tiêu [1]
b) Nội dung hoạt động
- GV cho HS quan sát các loại tụ điện, hình vẽ ký hiệu của tụ điện. Từ đó nêu được cấu tạo của tụ điện.
- -Học sinh được hướng dẫn đọc sách để biết công dụng của tụ điện.
- GV cho HS xem video mô phỏng về cách tích điện cho tụ điện.
c) Sản phẩm học tập
- HS hoàn thành phiếu học tập số 1
- HS giải thích được các ví dụ hiện tượng thực tiễn, chỉ ra được lực hoặc hợp lực của các lực tác dụng lên vật chuyển động tròn đều hướng vào tâm quỹ đạo .
d) Cách thức tổ chức
Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu khái niệm, biểu thức tính lực hướng tâm.
Chuyển giao nhiệm vụ
- GV cho HS quan sát các loại tụ điện, hình vẽ ký hiệu của tụ điện.
- Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, các nhóm thực hiện theo những yêu cầu hoàn
thành PHT số 1
- GV yêu cầu HS nêu cấu tạo của tụ điện - GV cho HS xem video mô phỏng về tụ điện:
https://www.youtube.com/watch?v=FU4W5MG7JgI PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Nhóm: …
1. Phân loại các tụ điện khác nhau?
………
………
2. Đọc các số chỉ trên tụ điện?
………
………
3. Tìm hiểu về tụ xoay?
………
………
4. Tụ điện có tác dụng gì?Chúng được dùng ở đâu?
………
………
Thực hiện nhiệm vụ
- HS quan sát video, đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi theo hướng dẫn của GV - HS làm việc nhóm để trả lời các câu hỏi thảo luận hoàn thành PHT số 1
Báo cáo thảo luận
- Các nhóm viết kết quả lên giấy và lần lượt từng nhóm trình bày.
- Các nhóm lần lượt đối chiếu kết quả và nhận xét, kết luận.
Kết luận, nhận định
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới - Xác nhận kiến thức:
+ Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện.
+ Có các loại tụ điện: tụ không khí, tụ giấy, tụ mica, tụ sứ, tụ gốm, …Hiệu điện thế định mức trên tụ.
2.2. Điện dung của tụ điện a) Mục tiêu: [2]; [6]
b) Nội dung hoạt động
- GV giảng giải, phân tích ví dụ, cho HS cùng thảo luận, trả lời câu hỏi.
c) Sản phẩm học tập
- HS phát biểu được khái niệm, đặc điểm và đưa ra được công thức gia tốc hướng tâm.
- Làm được một số bài tập liên quan đến gia tốc hướng tâm d) Cách thức tổ chức
Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu điện dung của tụ
Chuyển giao nhiệm vụ
- Sau đó thảo luận theo nhóm (với các thành viên cùng 1 bàn) để trả lời các câu hỏi:
- GV cho HS thảo luận các câu hỏi :
+ Lượng điện tích mà các tụ tích điện có giống nhau hay không?
+ Đaị lượng nào đặc trưng cho khả năng tích điện của điện?
- GV nêu vấn đề: Người ta chứng minh được điện tích Q là một tụ điện nhất định điện tích tỉ lệ thuận với hiệu điện thế dặt giữa hai bản của nó.
+ Vậy các em có thể đưa ra biểu thức như thế nào?
+ C đặc trưng cho khả năng điện dung của tụ điện?
+ Điện dung có đơn vị đo như thế nào?
- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm trả lời các câu hỏi .Từ đó nêu định nghĩa điện dung của tụ điện..
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Nhóm: …
Câu 1: Quan sát hình bên, tính điện tích, năng lượng tối đa của tụ thông thường và siêu tụ điện trong hình. Tụ điện nào có khả năng tích trữ năng lượng lớn hơn, giải thích vì sao?
……….
……….
……….
……….
……….
Câu 2: Hãy nêu một số ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống mà em biết?
……….………
……….………
……….………
Thực hiện nhiệm vụ
- HS tiếp thu kiến thức từ GV, suy nghĩ và trả lời câu hỏi.
- Hoàn thành PHT số 2
Báo cáo thảo luận
- Các nhóm viết kết quả lên giấy và 1, 2 nhóm đứng lên trình bày.
- Các nhóm lần lượt đối chiếu kết quả và nhận xét, kết luận
Kết luận, nhận định
- GV nhận xét, đưa ra kết luận, chuyển sang nội dung mới.
- Xác nhận kiến thức:
Đại lượng C là một hằng số đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thể xác định và được gọi là điện dung của tụ điện.
Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện khi đặt một hiệu điện thế U vào hai bản tụ điện. Nó được tính bằng tỉ số giữa điện tích ( của tụ điện và hiệu điện thế U đặt vào hai bản tụ điện)
C=q/U
- 1 microfarad ( μF ) = 1.10 ^ – 6 ( F ) . - 1 nanofarad ( nF ) = 1.10 ^ – 9 ( F ) . - 1 picofarad ( pF ) = 1.10 ^ – 12 ( F ) . Nhiệm vụ 3: Tìm hiểu năng lượng tụ điện 2.3. Năng lượng của tụ điện
a)Mục tiêu: [3]; [4]
b)Nội dung hoạt động
- GV giảng giải, phân tích ví dụ, cho HS cùng thảo luận, trả lời câu hỏi.
c)Sản phẩm học tập
- HS phát biểu được khái niệm, đặc điểm và đưa ra được công thức gia tốc hướng tâm.
- Làm được một số bài tập liên quan đến gia tốc hướng tâm d)Cách thức tổ chức:
Chuyển giao nhiệm vụ
- GV cho HS tự đọc phần đọc hiểu SGK phần III, hướng dẫn HS thảo luận:
+ Một tụ điện tích điện sẽ có dự trữ năng lượng không?
+ Có khả năng sinh công không?
- GV phân tích các bước vận dụng năng lượng tụ để giải bài tập và giải thích các hiện tượng thực tiễn.
Thực hiện nhiệm vụ
- HS tự đọc hiểu và trình bày câu hỏi
Báo cáo thảo luận
- GV mời 2 bạn lên bảng trình bày lại lời giải
Kết luận, nhận định
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung luyện tập Khi tụ tích điện thì điện trường giữa hai bản tụ có năng lượng Năng lượng điện trường:
2.4. Ứng dụng thực tế của tụ điện trong cuộc sống.
a) Mục tiêu [5]
b) Nội dung hoạt động
- GV trình chiếu phiếu học tập số 3 để HS thảo luận nhóm và hoàn thành.
c) Sản phẩm học tập
- HS hoàn thành được phiếu học tập số 3 d) Cách thức tổ chức
Nhiệm vụ 4: Tìm hiểu trường hợp xe chạy theo đường vòng cung trên mặt đường ngang
Chuyển giao nhiệm vụ
- GV chia lớp thành 6 nhóm, mỗi nhóm trao đổi và thảo luận để hoàn thành phiếu học tập số 1 sau:
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 Nhóm:…
- GV yêu cầu HS làm việc nhóm để báo cáo.
Thực hiện nhiệm vụ
- HS theo dõi SGK, thảo luận nhóm để trả lời các câu hỏi trong PHT số 3
Báo cáo thảo luận
- HS hoàn thành phiếu học tập số 3
- GV mời đại diện 1 nhóm trình bày trước lớp, những nhóm khác nhận xét cho ý kiến bổ sung và đặt câu hỏi nếu cần thiết
- HS ghi chép nội dung chính.
Kết luận, nhận định
- GV nhận xét, đưa ra kết luận, chuyển sang nội dung mới.
III. Hoạt động 3: Luyện tập, vận dụng a) Mục tiêu [6]; [7]
- Giúp HS hệ thống lại kiến thức đã học b) Nội dung hoạt động
- GV chiếu câu hỏi, HS suy nghĩ trả lời.
c) Sản phẩm học tập
- HS nắm vững kiến thức và tìm được các đáp án đúng. Hoàn thành phiếu học tập số 4.
d) Cách thức tổ chức
Chuyển giao nhiệm vụ
- GV trình chiếu các câu hỏi, yêu cầu HS trả lời:
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 Nhóm:…
Phiếu học tập số 3:
Câu 1: Trong trường hợp nào sau đây ta có một tụ điện?
A. hai tấm gỗ khô đặt cách nhau một khoảng trong không khí.
B. hai tấm nhôm đặt cách nhau một khoảng trong nước nguyên chất.
C. hai tấm kẽm ngâm trong dung dịch axit.
D. hai tấm nhựa phủ ngoài một lá nhôm.
Câu 2: Trong các nhận xét về tụ điện dưới đây, nhận xét nào không đúng?
A. Điện dung đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ.
B. Điện dung của tụ càng lớn thì tích được điện lượng càng lớn.
C. Điện dung của tụ có đơn vị là Fara (F).
D. Hiệu điện thế càng lớn thì điện dung của tụ càng lớn.
Câu 3: Fara là điện dung của một tụ điện mà
A. giữa hai bản tụ có hiệu điện thế 1V thì nó tích được điện tích 1C.
B. giữa hai bản tụ có hiệu điện thế không đổi thì nó được tích điện 1C.
C. giữa hai bản tụ có điện môi với hằng số điện môi bằng 1.
D. khoảng cách giữa hai bản tụ là 1mm.
Câu 4: Cho biết 1nF bằng:
A. 10-9 F. B. 10-12 F. C. 10-6 F. D. 10-3 F.
Câu 5: Mạch nguồn một chiều là mạch điện quan trọng trong các thiết bị điện. Mạch có nhiệm vụ biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều để cung cấp cho các thiết bị điện tử.
Một ví dụ thực tế về mạch nguồn một chiều được cho như hình vẽ
Khối 1 là biến áp nguồn: dùng để tăng áp hoặc hạ áp điện xoay chiều 220V
Khối 2 là mạch chỉnh lưu: dùng các diod để biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều
Khối 3 là mạch lọc nguồn: dùng các tụ điện có điện dung lớn kết hợp với cuộn cảm để giảm độ gợn của điện áp ra. Căn cứ vào các thông số của các tụ cho trên sơ đồ, hãy tính điện tích và năng lượng lớn nhất mà các tụ C1, C2 tích được.
Khối 4 là mạch ổn định: dùng để giữ cho mức điện áp một chiều ra trên tải luôn ổn định. Căn cứ vào thông số cho trên sơ đồ, điện tích và năng lượng của tụ C3 là bao nhiêu?
……….………
……….………
……….………
……….………....
Thực hiện nhiệm vụ
- HS thảo luận, suy nghĩ cách giải bài tập GV giao
Báo cáo thảo luận
- HS tiếp nhận câu hỏi, suy nghĩ và trả lời
Kết luận, nhận định
- GV đánh giá, nhận xét, kết thúc bài học - GV tổng kết chương.
Hướng dẫn về nhà
+ Ôn tập và ghi nhớ kiến thức vừa học + Hoàn thành bài tập sgk
+ Tìm hiểu nội dung bài 2
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Trên cơ sở lí luận và thực tiễn đã trình bày ở chương 1 và việc nghiên cứu nội dung phần “Điện trường” - Vật lí 11, chúng tôi đã thực hiện các công việc sau:
- Phân tích yêu cầu cần đạt, mục tiêu, cấu trúc, nội dung của chương trình chương “Điện trường” – Vật lí 11 THPT và qua đó nhận thấy, BTVLCNDTT có thể vận dụng trong nhiều giai đoạn trong bài học, ở mỗi giai đoạn của quá trình dạy học thì cần tuyển chọn và sử dụng bài tập thực tế cho phù hợp với đặc điểm từng giai đoạn, từng loại tiết học.
- Đề xuất được quy trình xây dựng bài tập có nội dung thực tiễn với 4 bước, cụ thể từ đó vận dụng xây dựng 10 bài tập tương ứng với các tình huống có nội dung thực tiễn vật lí theo 3 mức độ.
- Soạn thảo 2 tiến trình dạy học tương ứng với 2 loại bài học (học kiến thức mới và tiết bài tập) có sử dụng các bài tập có nội dung thực tiễn đã xây dựng để đánh giá năng lực VDKTKN vào thực tiễn của HS.
Qua đó nhận thấy, việc lựa chọn, soạn thảo và sử dụng bài tập có nội dung thực tiễn góp phần bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào thực tiễn cho học sinh.