Nội dung kiến thức và kĩ năng cần hình thành bài “Định luật Ôm đối vớ

11. Cấu trúc của luận văn

2.1. Nội dung kiến thức và kĩ năng cần hình thành bài “Định luật Ôm đối vớ

toàn mạch và ghép nguồn thành bộ”

2.1.1. trí tầm quan trọng kiến thức của bài “Đ nh luật Ôm đối với toàn mạch và ghép nguồn thành bộ”

Vật lí học là một khoa học thực nghiệm. Các khái niệm vật lí, các định luật vật lí đều gắn với thực tế. Trong chương trình Vật lí phổ thông nhiều khái niệm vật lí và hầu hết các định luật vật lí được hình thành bằng con đường thực nghiệm. Thông qua thí nghiệm, ta xây dựng được những biểu tượng cụ thể về sự vật và hiện tượng mà không lời nào có thể mô tả đầy đủ được. Trong thực hành, không những các kĩ năng thực hành như quan sát, sử dụng cụ vật lí, lắp ráp thí nghiệm, vẽ đồ thị, xác định sai số .. được rèn luyện mà cả óc suy đoán tư duy lí luận và nhất là tư duy vật lí cũng được phát triển mạnh.

Môn Vật lí có những khả năng to lớn trong việc rèn luyện cho học sinh tư duy logic và tư duy biện chứng, hình thành ở họ niềm tin về bản chất khoa học của các hiện tượng tự nhiên cũng như khả năng nhận thức của con người, khả năng ứng dụng khoa học để đẩy mạnh sản xuất, cải thiện đời sống.

Chương trình THCS Vật lí lớp 9 HS đã được làm quen với dòng điện không đổi, một số kiến thức như dòng điện, chiều dòng điện, đã biết tính cường độ dòng điện, định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ có điện trở thuần, định luật Jun- Len xơ như chưa sâu, chưa hệ thống hóa. Khi học chương trình THPT Vật lí lớp 11 các em lại được nghiên cứu tiếp về dòng điện không đổi ở chương 2, biết thêm được nguyên tắc chung đối với quá trình tạo suất điện động của nguồn điện, các đại lượng đặc trưng cho nguồn điện và máy thu điện như suất điện động, suất phản điện, công suất, hiệu suất... Với một mạch điện kín bao gồm nguồn điện và các điện trở mắc

với nhau kín mạch và làm một thí nghiệm kiểm tra thấy R giảm thì I tăng và U giảm, khác với trường hợp của đoạn mạch có điện trở thuần đã học ở lớp 9 (giảm R thì I tăng, có thể U không đổi hoặc U tăng). Vậy định luật Ôm cho đoạn mach chỉ có điện trở thuần không còn đúng nữa vì mạch điện đã là mạch kín, mạch này tuân theo một định luật khác “Định luật Ôm cho toàn mạch”.Việc xây dựng và vận dụng định luật Ôm đối với toàn mạch là rất cần thiết trong mạch điện kín.

Trong chương trình Vật lí cấp THCS học sinh chưa được học về nguồn điện, các đại lượng đặc trưng của nguồn điện như suất điện động E, điện trở trong r, của máy thu điện như suất phản điện EP, điện trở rP, HS chưa được học về định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện, chứa máy thu điện. Ở cấp THPT học sinh đã được học về nguồn điện, máy thu điện. Với đoạn mạch chứa nguồn và máy thu thì việc khai thác, vận dụng định luật Ôm đối với toàn mạch là quan trọng và để đi đến Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện và máy thu. Khi áp dụng Định luật Ôm cho các loại đoạn mạch chứa nguồn điện, máy thu việc giải quyết một số bài toán về mạch điện phức tạp sẽ đơn giản hơn.

Trong thực tế khi những nguồn điện có sẵn không đáp ứng được yêu cầu sử dụng, người ta phải ghép các nguồn điện thành bộ, có thể ghép nối tiếp, ghép song song, ghép hỗn hợp đối xứng và tính được suất điện động và điện trở trong của cả bộ nguồn . Khi áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch ta hiểu E, r là suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn.

2.1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung “Đ nh luật Ôm đối với toàn mạch và ghép nguồn thành bộ”

Sơ đồ2.1

Định luật Ôm cho toàn mạch

Định luật Ôm cho đoạn mạch

chứa máy thu

Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn Ghép nguồn thành bộ Ghép nối tiếp Ghép hỗn hợp đối xứng Ghép song song Ghép xung đối Trường hợp tổng quát

Cái chung - cái riêng Tiền đề - cái được xây dựng

Toàn thể - bộ phận

2.1.3. Kiến thức kĩ năng học sinh cần có khi học nội dung kiến thức “Định luật Ôm đối với toàn mạch và ghép nguồn thành bộ” Ôm đối với toàn mạch và ghép nguồn thành bộ”

2.1.3.1. Kiến thức

Bài định luật Ôm đối với toàn mạch:

HS Tham gia đề xuất phương án thí nghiệm khảo sát mối liên hệ U và I.

- Vẽ được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc U theo I, thấy được dạng đồ thị gần đúng là một phần của đường thẳng, suy ra U là hàm bậc nhất của I: U=-aI, so sánh với biểu thức định luật Ôm cho mạch ngoài U=IR, từ đó lập luận suy ra biểu thức định luật Ôm đối với toàn mach .

- Viết được biểu thức xác định nhiệt lượng Q và công của nguồn điện A, lập luận rút ra biểu thức định luật Ôm đối với toàn mạch.

- Viết được biểu thức định luật Ôm đối với toàn mạch, và các biểu thức suy ra từ biểu thức đó.

- Biết được độ giảm thế là gì và nêu mối quan hệ giữa suất điện động của nguồn và tổng độ giảm điện thế mạch trong và mạch ngoài nguồn.

- Trình bày được khái niệm hiệu suất của nguồn điện và tính được của nguồn điện. - Nêu được hiện tượng đoản mạch là gì. Giải thích được ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện đối với cường độ dòng điện khi đoản mạch. Giải thích được một số hiện tượng đoản mạch trong thực tế.

- Giải được các bài toán về định luật Ôm cho toàn mạch trong SGK, SBT.. và giải thích được các hiện tượng liên quan.

Bài ghép các nguồn thành bộ

- HS biết được chiều dòng điện chạy qua đoạn mạch chứa nguồn điện, chứa máy thu điện.

- Nhận biết được các loại bộ nguồn nối tiếp, song song, hỗn hợp đối xứng.

- Thiết lập và vận dụng được các công thức biểu thị định luật Ôm đối với đoạn mạch có chứa nguồn điện, máy thu điện, công thức tổng quát của định luật Ôm đối với các loạn đoạn mạch. Viết và giải thích được ý nghĩa các đại lượng trong biểu thức quan hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế của định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện, chứa máy thu điện.

- Tính được suất điện động và điện trở trong của các loại bộ nguồn ghép.

2.1.3.2. K năng

- Mắc mạch điện theo sơ đồ. Phân tích, tổng hợp và xử lí các thông tin thu được để rút ra kết luận.

- Giải các dạng Bài tập có liên quan đến định luật Ôm cho toàn mạch.

- Giải các bài tập liên quan đến đoạn mạch chứa nguồn điện và bài toán ghép nguồn điện thành bộ.

- Tự tìm hiểu và thực hiện nhiệm vụ được giao một cách độc lập và hợp tác tại các góc.

- Trình bày kết quả đã thực hiện và đánh giá

2.1.3.3. Thái độ

- Hình thành phương pháp làm việc hợp tác theo nhóm.

- Rèn luyện tính tích cực, thoải mái, tự giác tham gia vào các hoạt động, thái độ trung thực khi làm việc.

- Có ý thức hợp tác, chủ động, sáng tạo trong học tập

2.2. Phân tích nội dung kiến thức “Đ nh luật Ôm đối với toàn mạch và ghép nguồn thành bộ”

- HS đã được học ở lớp 9 Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần, với mạch chứa nguồn, điện trở mắc kín mạch thì định luật không còn đúng nữa mà nó tuân theo một định luật khác: Định luật Ôm đối với toàn mạch nêu mối quan hệ giữa cường độ dòng điện chạy trong mạch kín với điện trở trong của nguồn điện và với điện trở toàn phần RN + r của mạch điện kín này.

- Mạch kín: gồm nguồn điện có suất điện động E điện trở trong r, mạch ngoài RN

bao gồm các vật dẫn nối liền hai cực nguồn điện.

- Khi gặp mạch chứa nguồn và chứa máy thu việc dùng định luật Ôm cho toàn mạch giải quyết bài toán sẽ gặp khó khăn. Người ta khai thác Định luật Ôm đối với toàn mạch đã được học vào đoạn mạch có chứa nguồn điện, máy thu, rồi đi đến công thức tổng quát của định luật Ôm đối với các loại đoạn mạch

2.3. Thiết kế tiến trình dạy học dạy học bài: “Định luật Ôm đối với toàn mạch và ghép nguồn thành bộ” Vật lí lớp 11 và ghép nguồn thành bộ” Vật lí lớp 11

2.3.1. Bài “Đ nh luật Ôm đối với toàn mạch”

2.3.1.1. Kiến thức cần xây dựng và câu hỏi đề xuất vấn đề tương ứng:

* Đơn v kiến thức: Đ nh luật Ôm đối với toàn mạch:

Kiến thức cần xây dựng - Biểu thức: r R I    .

- Phát biểu: Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ ngh ch với điện trở toàn phần của mạch đó.

- Các biểu thức:

+ Suất điện động của nguồn điện : E = IRN + Ir

Suất điện động của nguồn có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong

+ Hiệu điện thế giữa hai đầu cực của nguồn điện ( Hiệu điện thế mạch ngoài): U = IR = E – Ir

- Hiện tượng đoản mạch: Khi R  0 thì I = E /r, I = IMax đoản mạch - Hiệu suất của nguồn điện:

H = 

A A1

N

U / E

Câu hỏi đề xuất vấn đề tương ứng

- Các em đã biết định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở R cho ta biết mối liên hệ giữa các đại lượng U, I, R. Các em cũng đã biết muốn duy trì dòng điện trong mạch thì phải có nguồn điện và mạch điện phải là mạch kín. Vậy cư ng độ dòng điện trong mạch kín có mối quan hệ như thế nào với suất điện động của nguồn điện và điện trở toàn phần của mạch?

- Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi nào? Khi đó cường độ dòng điện phụ thuộc vào những yếu tố nào? Tại sao sẽ rất có hại cho ắc quy nếu xảy ra đoản mạch?

2.3.1.2. Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức:

2.3.1.3. Mục tiêu bài học

* Về kiến thức:

Tham gia đề xuất phương án thí nghiệm khảo sát mối liên hệ U và I.

-Nl hao hụt của nguồn điện trong khoảng tg t bằng công nó thực hiện trong khoảng tg t đó: A= q = It - Nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch, ở điện trở ngoài R và điện trở trong r cũng trong khoảng tg t đó: Q= RI2t + rI2t

-AD định luật BT&CHNL: Q=A

 It= RI2t + rI2t  =I(R+r)  r R I   

-Thực hiện TN, quan sát và ghi lại giá trị đo được vào bảng số liệu: (Hình 2) -Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc U theo I, thấy dạng đồ thị gần đúng là một phần của đường thẳng (Hình 3), suy ra U là hàm bậc nhất của I: U=b-aI, b là 

-Áp dụng định luật Ôm cho mạch ngoài: U=IR→=I(R+a) →=I(R+r)↔ r R I   

Trong mạch điện kín đơn giản (gồm nguồn điện (, r) và điện trở tương đương của mạch ngoài R). Do có nguồn điện nên trong mạch có dòng điện chạy qua với cường độ dòng điện I, hiệu điện thế hai đầu mạch ngoài là U thay đổi nguồn điện thì I biến thiên.

Cường độ dòng điện trong mạch kín có mối quan hệ như thế nào với suất điện động của nguồn điện và điện trở toàn phần của mạch? Làm thế nào để có thể biết được điều đó? Thực nghiệm:

-Mục đích: Tìm mối liên hệ giữa I và các đại lượng khác.

-Phương án tiến hành TN: Mạch điện như hình vẽ: (Hình 2.1).

Đo giá trị I, U khi R2 thay đổi

-Dự đoán kết quả: Đồ thị biểu diễn U theo I có dạng một phần của đường thẳng. U là hàm bậc nhất của I.

Suy luận lí thuyết:

Khi có nguồn điện tạo thành mạch kín thì trong mạch có dòng điện, vậy trong mạch có sự biến đổi năng lượng, năng lượng hao hụt của nguồn điện chuyển hóa thành nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch

- Tìm năng lượng hao hụt của nguồn điện trong khoảng thời gian t.

- Tính nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch, ở điện trở ngoài R và điện trở trong r cũng trong khoảng thời gian t đó.

- Áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.

- Biểu thức định luật Ôm đối với toàn mạch:

r R I



 

-Phát biểu định luật Ôm đối với toàn mạch: Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ

thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch.

-Hiệu điện thế mạch ngoài: U= IR= E- Ir.

-Hiện tượng đoản mạch: Khi R0 thì I= E/r - Hiệu suất của nguồn: H = A1/A = UN/ E

- Vẽ được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc U theo I, thấy được dạng đồ thị gần đúng là một phần của đường thẳng, suy ra U là hàm bậc nhất của I:

U = E -aI, so sánh với biểu thức định luật Ôm cho mạch ngoài U = IR, từ đó lập luận suy ra biểu thức định luật Ôm.

- Viết được biểu thức xác định Q, A, lập luận rút ra biểu thức định luật Ôm đối với toàn mạch.

- Viết được biểu thức định luật Ôm đối với toàn mạch, và các biểu thức suy ra từ biểu thức đó.

- Phát biểu được quan hệ giữa suất điện động của nguồn và tổng độ giảm điện thế trong và ngoài nguồn.

- Trình bày được khái niệm hiệu suất của nguồn điện.

- Nêu được hiện tượng đoản mạch là gì. Giải thích được một số hiện tượng đoản mạch trong thực tế.

- Giải được các bài toán về định luật Ôm cho toàn mạch trong SGK, SBT và giải thích được các hiện tượng liên quan.

* Về kĩ năng

- Mắc mạch điện theo sơ đồ.

- Giải các dạng Bài tập có liên quan đến định luật Ôm cho toàn mạch.

* Về phát triển tư duy:

- Phân tích, tổng hợp và xử lí các thông tin thu được để rút ra kết luận - Đưa ra các nhận xét về hiện tượng đoản mạch, hiệu suất của nguồn điện.

* Về tình cảm, thái độ:

- Hình thành phương pháp làm việc hợp tác theo nhóm.

- Rèn luyện tính tích cực, tự lực, thái độ trung thực khi làm việc.

2.3.1.4. Các thiết bị, đồ dùng dạy học:

* Phòng học có bảng, có máy tính kết nối máy chiếu, máy chiếu vật thể và màn. * Những đồ dùng và tư liệu cần chuẩn bị:

- Dụng cu: Thước kẻ, phấn màu.

- Bộ thí nghiệm định luật Ôm cho toàn mạch. - Máy tính , máy chiếu, máy chiếu vật thể.

- Giáo án trình chiếu bài “Định luật Ôm đối với toàn mạch” của giáo viên soạn trên Power Point

- 3 bộ phiếu học tập tương ứng với ba góc, 1 phiếu học tập củng cố, một phiếu học tập về nhà.

* Bố trí đồ dùng, tư liệu dạy học tại các góc - Tại bàn giáo viên:

+ Có máy tính kết nối với các máy chiếu, máy chiếu vật thể. + Giáo án trình chiếu bài “Định luật Ôm đối với toàn mạch” + Một bộ thí nghiệm định luật Ôm cho toàn mạch.

- Tại các góc của học sinh:

+ Không gian lớp học chia làm ba góc:

Góc 1 - Góc trải nghiệm: Có 1 bộ Máy tính có phần mềm Crocodile Physics 605 mạch điện thí nghiệm ảo lắp sẵn để làm thí nghiệm định luật Ôm cho toàn mạch, bộ phiếu học tập số 1 màu xanh( 3 phiếu cho 3 nhóm )

Góc 2 - Góc phân tích:

Có sẵn bảng kết quả số liệu và đồ thị, bộ phiếu học tập số 2 Góc 3 - Góc áp dụng: Có bộ phiếu học tập số 3

2.3.1.5. Thiết kế các nhiệm vụ ở mỗi góc