2.2.1. Về kiến thức
- Củng cố và khắc sâu các kiến thức về:
+ Các cách nhiễm điện của một vật; tương tác giữa các điện tích; thuyết electron; tụ điện (nguyên tắc cấu tạo và điện dung của tụ điện)
+ Tác dụng của dòng điện; cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của nguồn điện; đoạn mạch mắc nối tiếp và song song; điện năng và công suất điện; định luật Jun- Lenxơ; định luật Ôm đối với đoạn mạch, với toàn mạch; ghép các nguồn thành bộ.
+ Bản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chất khí, chân không và bán dẫn; các hiện tượng: hiện tượng nhiệt điện, hiện tượng dương cực tan, các hiện tượng phóng điện trong chất khí ở điều kiện thường; cấu tạo và công dụng của điot bán dẫn.
+ Giải thích được các hiện tượng điện có liên quan như: sự nhiễm điện của một vật, hiện tượng đoản mạch, tia lửa điện,…
+ Giải thích cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Pin và Acquy, giải thích được các mạch điện kín dùng nguồn một chiều trong thực tế,...
2.2.2. Về kĩ năng
- Nhận biết được trong thực tế các điện trở hoặc các nguồn mắc nối tiếp hay song song. - Rèn luyện các kĩ năng: thiết kế và chế tạo các dụng cụ điện; kĩ năng sử dụng một số dụng cụ đo như ampe kế, vôn kế, điện kế …; kĩ năng vận dụng các kiến thức vào giải thích các hiện tượng thực tế; kĩ năng giao tiếp, trình bày ý kiến, thảo luận và báo cáo kết quả.
2.2.3. Về phát triển tư duy
- Phát huy tính tích cực và sự hứng thú của học sinh trong các hoạt động: học sinh tự thành lập nhóm theo ý nguyện, tự nhận nhiệm vụ mà cảm thấy mình có khả năng, tự giác và cố gắng thực hiện nhiệm vụ đã nhận, tự lên lịch hoạt động của nhóm và bố trí các hoạt động của nhóm một cách hợp lí, hiệu quả...
- Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thông qua các hoạt động như: học sinh đưa ra các phương án thiết kế, chế tạo các dụng cụ điện; đánh giá các
phương án chế tạo và chọn phương án phù hợp nhất; chọn vật liệu, tìm vật liệu để chế tạo và lắp đặt thành phẩm; đưa ra được các giải pháp kĩ thuật để chế tạo được dụng cụ bền, đẹp và có độ chính xác cao.
- Rèn luyện kĩ năng làm việc theo nhóm, sự hợp tác trong công việc. Giáo dục tinh thần đoàn kết, lối sống hợp tác và giúp đỡ lẫn nhau để cùng hoàn thành nhiệm vụ.
2.3. Nội dung của hoạt động ngoại khóa phần “Điện học” vật lí 11
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này, chúng tôi dự kiến sẽ tổ chức hoạt động ngoại khóa về “Điện học” với hai nội dung chính sau:
Chúng tôi dự kiến sẽ giao cho học sinh những nhiệm vụ học tập gồm:
Nhiệm vụ 1: Tạo ra nguồn điện bằng các vật liệu đơn giản, có sẵn trong tự nhiên. + Tạo ra nguồn điện từ các loại củ, quả.
+ Tạo ra nguồn điện từ dung dịch hoá học. + Tạo ra nguồn điện từ cặp nhiệt điện.
Nhiệm vụ 2: Thiết kế, chế tạo mạch điện trang trí dùng đèn LED. + Thiết kế, chế tạo mạch trang trí lọ hoa bằng đèn LED.
+ Thiết kế, chế tạo mạch điện quảng cáo bằng đèn LED. + Thiết kế, chế tạo các mạch điện hình bản đồ Việt Nam.
Nhiệm vụ 3: Thiết kế, chế tạo đèn chiếu sáng bằng đèn LED. + Chế tạo đèn pin dùng đèn LED.
+ Chế tạo quả cầu LED nhím để trang trí phòng khách, tạo hiệu ứng ánh sáng đều khắp phòng.
+ Chế tạo đèn bàn bằng đèn LED.
Nhiệm vụ 4: Thiết kế, chế tạo động cơ điện một chiều. + Thiết kế, chế tạo máy bơm nước “mini”.
+ Thiết kế, chế tạo quạt điện “mini”. + Thiết kế, chế tạo tàu thủy công suất nhỏ.
Nhiệm vụ 5: Thiết kế và tiến hành lắp đặt trên bảng gỗ mạch đèn chiếu sáng cầu thang.
Nhiệm vụ 6: Lắp đặt mạch điện cho trò chơi du lịch Hà Nội- Huế - TP Hồ Chí Minh.
Lí giải về việc chúng tôi lựa chọn và giao cho học sinh các nhiệm vụ học tập như trên:
+ Ở nhiệm vụ 1: trong sách giáo khoa Vật lí lớp 11 chỉ dừng lại ở việc đưa ra cơ cấu để tạo ra nguồn điện; nguyên tắc tạo ra các nguồn điện hóa học thông dụng (như Pin, Acquy) hoặc có thể tạo ra nguồn điện bằng cặp nhiệt điện. Kiến thức này rất trừu tượng, khó hiểu. Điều này dễ làm cho các em nghĩ rằng việc tự mình tạo ra nguồn điện là không thể hoặc rất khó khăn. Nhưng thực tế thì điều này
hoàn toàn có thể, học sinh có thể tự tạo ra nguồn điện đơn giản bằng những nguyên vật liệu sẵn có, dễ kiếm thì chương trình chưa đề cập tới. Chính vì vậy, chúng tôi đưa nhiệm vụ này vào ngoại khóa để giúp học sinh củng cố các kiến thức về nguồn điện, nguyên tắc hoạt động của nguồn điện, cách chế tạo ra nguồn điện, có khả năng vận dụng tốt lí thuyết vào thực tế cuộc sống, củng cố niềm tin, sự đam mê và kiên trì trong công việc. Nhiệm vụ này khá độc đáo, dễ gây sự tò mò, hứng thú cho học sinh.
+ Ở nhiệm vụ 2: trong nội khóa, chỉ nêu ra các đặc tính của đoạn mạch nối tiếp, song song, công thức về mạch điện kín, học sinh chỉ áp dụng để giải các bài tập về mạch điện có mắc đèn, thực hiện tính toán rồi nhận xét về độ sáng các đèn mà chưa có cái nhìn về mạch điện thực tế. Do vậy, kiến thức học sinh tiếp thu được sẽ thiếu sự bền vững. Nhiệm vụ này yêu cầu học sinh phải đưa ra các phương án và thiết kế được mạch điện kín để xét độ sáng của các đèn, khi nào đèn sáng bình thường, khi nào đèn sáng yếu, khi nào đèn sáng quá mức bình thường. Học sinh phải dự đoán, tính toán được việc dùng nguồn, mắc mạch như thế nào để các đèn sáng đúng định mức. Nhiệm vụ này cũng tạo cho các em khả năng khám phá ra các mạch điện độc đáo, sáng tạo.
Ở nội khóa, học sinh còn được trang bị các kiến thức về dòng điện trong bán dẫn, các đặc tính của lớp chuyển tiếp p-n và các ứng dụng của điot bán dẫn mà chưa có điều kiện tìm hiểu kỹ càng các vấn đề này trong thực tế, qua đó củng cố kiến thức cho mình. Đặc biệt, với đèn LED (viết tắt của Light Emitting Diode) là điốt có khả năng phát ra ánh sáng (có nhiều loại đèn, tạo ra nhiều màu sắc da dạng) hay tia hồng ngoại; tạo ra nhiều ánh sáng hơn, tỏa nhiệt ít hơn so với các thiết bị chiếu sáng khác, tiêu tốn ít điện năng hơn những thiết bị phát sáng khác, lại thân thiện với môi trường và có tuổi thọ cao (vượt qua 50000 giờ). Hiện nay, công nghệ LED đang đi vào cuộc sống thường ngày của con người thông qua
nhiều sản phẩm đa chủng loại như đèn chiếu, làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện tử, đèn quảng cáo, trang trí, đèn giao thông, trong các thiết bị điều khiển từ xa cho đồ điện tử dân dụng…
Chính vì vậy, chúng tôi chọn đèn sử dụng trong các mạch điện trang trí lọ hoa, biển hiệu quảng cáo, bản đồ Việt nam là LED. Hiệu điện thế của các LED từ 1,4V đến 3V; công suất từ 0,1W đến 1,2W nên nguồn điện được sử dụng là pin con thỏ hoặc ác quy hoặc pin điện thoại (ác quy, pin điện thoại có thể nạp điện dùng lâu dài), hoặc dùng bộ đổi nguồn và lấy từ mạng điện sinh hoạt của gia đình. + Ở nhiệm vụ 3: Các đèn chiếu sáng hiện nay rất đa dạng về chủng loại, chủ yếu dùng nguồn xoay chiều có hiệu điện thế cao, tiêu tốn điện năng. Mặt khác, đèn Led lại có cường độ sáng lớn, độ đơn sắc cao, lại sử dụng với các nguồn một chiều có hiệu điện thế thấp như pin, ác quy, có thể dùng trong chiếu sáng. Do đó, chúng tôi định hướng học sinh thiết kế, lắp đặt thiết bị chiếu sáng băng đèn Led, là việc làm thiết thực, phục vụ cho việc học tập của bản thân, cho sinh hoạt trong gia đình hay làm các món quà dành tặng bạn bè hết sức độc đáo và ý nghĩa. Qua nhiệm vụ này, học sinh được củng cố thêm kiến thức về mạch điện, về điôt bán dẫn, rèn luyện tính kiên trì trong công việc, óc sáng tạo và óc thẩm mỹ trong việc lựa chọn và lắp đặt thành phẩm.
+ Ở nhiệm vụ 4: nhiệm vụ này yêu cầu học sinh phát huy khả năng vận dụng kiến thức về dòng điện không đổi để thiết kế được các động cơ điện đơn giản, có tính thực tiễn cao. Học sinh không những phải vận dụng kiến thức về dòng điện không đổi mà còn cần biết phối hợp nhiều kiến thức vật lí khác để tạo một sản phẩm hiệu quả. Qua đó, học sinh cũng được rèn luyện kĩ năng nghiên cứu, làm việc theo nhóm, các kĩ năng bố trí, lựa chọn dụng cụ, lắp đặt, tạo ra những kĩ năng cần thiết của một nhà chế tạo, tạo được sự tự tin trong học tập. Thông qua
sản phẩm, người giáo viên sẽ cảm nhận rất rõ khả năng tư duy, sáng tạo và tính thẩm mỹ của học sinh.
+ Ở nhiệm vụ 5: đây là nhiệm vụ mà trong cuộc sống hàng ngày các em gặp phải , yêu cầu các em phải vận dụng kiến thức đã được trang bị về dòng điện không đổi để tự đưa ra phương án và tự tay thiết kế, lắp đặt được mạch điện thực tế . Nhiệm vụ này không đơn thuần là đèn cầu thang sáng mà quan trọng hơn là thuận tiện cho việc tắt, mở ở hai đầu trên và dưới cầu thang. Vì vậy, học sinh phải biết tìm kiếm, lựa chọn các thiết bị như công tắc ba chốt để đảm nhận tốt vai trò trên. Qua đó sẽ phát huy được tính tích cực, khả năng tư duy, sáng tạo và tính thẩm mỹ của học sinh.
+ Ở nhiệm vụ 6: nhiệm vụ này có tác dụng trong việc ôn tập, củng cố kiến thức về mạch điện, điện trở mắc song song; rèn luyện đức tính kiên trì, sự khéo léo và cẩn thận trong chế tạo dụng cụ.
* Nội dung thứ hai: Các đội tham gia phần thi ”Đƣờng lên đỉnh Olympia”
Các đội chơi sẽ tham gia vào các phần thi mà ban tổ chức đưa ra. Luật chơi, nội dung các phần thi và đáp án, biểu điểm đã được xây dựng như sau:
Phần thi: Màn chào hỏi của các đội
Có thể là vở kịch ngăn liên quan đến điện học hoặc đóng vai các nhà bác học,…do học sinh các đội dàn dựng và thực hiện.
Yêu cầu về thời gian: khoảng từ 7 phút đến 10 phút. Tổng thời gian cho phần thi này khoảng 30 phút.
Yêu cầu về nội dung: phù hợp với tên đội, có sự sáng tạo.
Điểm tối đa cho phần thi: 20 điểm
Thể lệ: Thời gian suy nghĩ cho mỗi câu hỏi là 10 giây. Đội trưởng các đội bốc thăm thứ tự trả lời. Mỗi đội chọn một gói câu hỏi gồm 5 câu , mỗi câu trả lời đúng được 10 điểm.
GÓI 1
Câu hỏi 1.Làm thế nào để đo được hiệu điện thế 220V của mạng điện thành phố nếu chỉ có những vôn kế xoay chiều với thang chia độ chỉ đến 150V?
Câu hỏi 2.Trong điều kiện nào thì một chiếc pin đó có thể cho dòng điện lớn nhất?
Câu hỏi 3. Khi đưa một đũa nhựa nhiễm điện lại gần một mẩu giấy nhỏ, đũa nhựa hút mẩu giấy bám vào đũa nhựa rồi sau đó mẩu giấy lại rời khỏi đũa nhựa. Hãy giải thích hiện tượng trên?
Câu hỏi 4. Điện tích trên các bản tụ điện đã tích điện sẽ như thế nào nếu giảm khoảng cách giữa các bản tụ điện?
Câu hỏi 5. Cho 3 bóng đèn: Đ1 (110V- 40W), Đ2 (110V- 60W) và Đ3 (110V- 40W). Hãy chọn 2 trong 3 bóng và nêu cách mắc vào mạng 220V để các đèn sáng bình thường?
Đáp án gói 1
Câu hỏi 1. Mắc nối tiếp hai vôn kế và lấy tổng số chỉ của cả hai vôn kế.
Câu hỏi 2. Khi đoản mạch.
Câu hỏi 3. Khi đũa nhựa nhiễm điện lại gần mẩu giấy nhỏ làm mẩu giấy nhỏ bị nhiễm điện do hưởng ứng, trên mẩu giấy có hai vùng tích điện trái dấu nhau. Đũa nhựa tác dụng lên mẩu giấy cả lực hút lẫn lực đẩy nhưng lực hút lớn hơn lực đẩy nên mẩu giấy bị hút dính vào đũa nhựa. Khi mẩu giấy đã dính vào đũa nhựa thì mẩu giấy lại bị nhiễm điện do tiếp xúc, điện tích của đũa nhựa và mẩu giấy cùng dấu nên chúng lại đẩy nhau. Kết quả là mẩu giấy rời khỏi đũa nhựa.
Câu hỏi 4. Khoảng cách giảm thì C tăng do C=εS/(4πkd) còn Q= const
GÓI 2
Câu hỏi 1. Một điện tích đặt trong không khí tạo ra điện trường mà điện thế tại M, N trong vùng điện trường lần lượt là VM= 900V; VN= 500V. Tính công dịch chuyển điện tích q= 2.10-9 C từ N đến M theo cung nửa đường tròn đường kính MN?
Câu hỏi 2. Một học sinh đã mắc nhầm một vôn kế thay cho một ampekế để đo cường độ dòng điện qua một bóng đèn. Khi đó độ sáng của dây tóc bóng đèn như thế nào?
Câu hỏi 3. Một vật mang điện dương hút một quả cầu kim loại nhỏ treo bằng một sợi dây tơ. Từ đó có thể kết luận quả cầu mang điện tích âm không?
Câu hỏi 4. Để điện trở tương đương của các điện trở có giá trị lớn hơn giá trị của điện trở thành phần thì ta phải mắc chúng như thế nào?
Câu hỏi 5. Một gia đình đang sử dụng một bóng đèn loại 220V- 40W và một bếp điện 220V- 1000W. Biết hiệu điện thế dân dụng có điện áp ổn định 220V. Xác định cách mắc các dụng cụ trên vào mạch điện để chúng hoạt động bình thường? Trong 1 giờ, nhà này sử dụng hết mấy số điện?
Đáp án gói 2
Câu hỏi 1. A= qUNM = - 8.10-7J
Câu hỏi 2. Đèn không sáng vì điện trở của vôn kế thông thường là rất lớn nên cường độ dòng điện qua mạch rất nhỏ.
Câu hỏi 3. Không, khi đặt điện tích dương A lại gần quả cầu kim loại, trên quả cầu xuất hiện điện tích hưởng ứng. Điện tích hưởng ứng âm ở gần A hơn, điện tích hưởng ứng dương ở xa vật A hơn. Do đó lực hút giữa vật A và quả cầu lớn hơn lực đẩy. Kết quả là vật A hút quả cầu ngay khi quả cầu trung hòa về điện.
Câu hỏi 4. Mắc nối tiếp.
Câu hỏi 5. Mắc các dụng cụ song song; Trong 1 giờ đèn tiêu thụ hết 0,04kWh, bếp tiêu thụ hết 1kWh nên nhà này sử dụng hết 1,04kWh.
Câu hỏi 1. Khi có dòng điện chạy trong vật dẫn, các hạt mang điện tham gia vào chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực nào?
Câu hỏi 2. Có hai ấm đun nước dung tích bằng nhau, ấm (I) sử dụng 1 dây may so; ấm (II) dùng hai dây may so giống hệt ấm (I) nhưng mắc song song. Hỏi dùng ấm nào sẽ đun được ấm nước sôi nhanh hơn ở mạng điện 220V?
Câu hỏi 3. Để tránh hiện tượng đoản mạch đối với các mạch điện, người ta thường mắc thêm vào mạch thiết bị nào?
Câu hỏi 4. Một điot điện tử có 3,6.1018 electron bức xạ khỏi catot bay sang anot trong 1 phút. Cường độ dòng anốt là bao nhiêu?
Câu hỏi 5. Một điện tích q di chuyển từ M đến N theo đường MN rồi di chuyển từ N về M theo một đường bất kỳ. Tìm công của lực điện trong quá trình trên?
Đáp án gói 3
Câu hỏi 1.Lực điện trường
Câu hỏi 2. Từ Q= (U2t)/R ở đây Q1=Q2; U1= U2 do R1=2R2 nên t1= 2t2. Ấm (II) sôi nhanh hơn.
Câu hỏi 3. Dùng atomat hoặc cầu chì Câu hỏi 4. 9,6mA
Câu hỏi 5. Bằng 0
Phần thi: Vượt chướng ngại vật- Giải ô chữ