Luận văn Nghiên cứu tổ chức hoạt động ngoại khoá về dõng điện không đổi vật lí lớp 11 (THPT) nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

o những mục tiêu cần đạt đƣợc khi dạy học phần kiến thức này, chúng tôi đã lựa chọn chủ đề của hoạt động ngoại khóa cho học sinh là: Thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm và tiến hành các thí nghiệm về “Dòng điện không đổi” từ những vật liệu đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm, để khắc phục những điểm yếu của dạy học nội khóa. + Để hoạt động ngoại khóa tạo đƣợc sự hứng thú, phát huy đƣợc tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thì nội dung phải thiết thực, phong phú, hấp dẫn. Chính vì vậy, chúng tôi chọn nội dung chủ yếu của hoạt động ngoại khóa là hoạt động thực nghiệm. Trong quá trình hoạt động, học sinh sẽ thiết kế, chế tạo, tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ thí nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 về dòng điện không đổi từ những vật liệu đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm mà nội dung gắn liền với thực tiễn. Những nhiệm vụ mà chúng tôi dự kiến giao cho học sinh thực hiện dƣới dạng những nhiệm vụ nhận thức, không chỉ là những yêu cầu đơn thuần về mặt tay chân. Những nhiệm vụ này cũng đòi hỏi học sinh phải hoạt động trí tuệ: thiết kế phƣơng án thí nghiệm, lựa chọn và chế tạo dụng cụ, dự đoán kết quả, …chứ không chỉ đơn thuần là bố trí, tiến hành thí nghiệm với phƣơng án đã có sẵn. + Khi đã xác định đƣợc nội dung chính của hoạt động ngoại khóa, giáo viên tiến hành thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm và thực hiện các thí nghiệm dự kiến giao cho học sinh để phát hiện ra những khó khăn mà học sinh có thể mắc phải khi thực hiện nhiệm vụ. Từ đó, giáo viên xác định phƣơng pháp hƣớng dẫn học sinh đạt hiệu quả. + Chúng tôi dự kiến giao cho học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm. Mỗi nhóm lớn có 9 hoặc 10 học sinh, thực hiện một hoặc hai nhiệm vụ. Để thuận lợi cho việc học tập và đi lại của học sinh, chúng tôi giao cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ tại nhà theo lịch mà các nhóm tự bố trí. Ngoài ra, để tăng sự hứng thú và rèn luyện các kĩ năng ngôn ngữ, giao tiếp cho học sinh, chúng tôi dự kiến tổ chức một buổi tổng kết để học sinh báo cáo sản phẩm mình chế tạo đƣợc kết hợp với hội vui vật lí về “Dòng điện không đổi”. + Sau khi đã xây dựng đƣợc nội dung, phƣơng pháp dạy học và hình thức tổ chức, giáo viên dự kiến thời gian hoạt động ngoại khóa và giao cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ. + Trong quá trình các nhóm thực hiện nhiệm vụ, giáo viên thƣờng xuyên theo dõi, giúp đỡ các em khi gặp khó khăn. Khi học sinh đã hoàn thành nhiệm vụ của mình, giáo viên sẽ tổ chức tổng kết hoạt động cho các em theo dự kiến. Với ý định chung khi xây dựng quy trình tổ chức hoạt động ngoại khóa nhƣ trên, chúng tôi xác định mục đích của hoạt động ngoại khóa nhƣ sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 - Củng cố và khắc sâu các kiến thức về: Tác dụng của dòng điện, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của nguồn điện, điện năng và công suất điện, định luật Jun - Len-xơ, định luật Ôm đối với toàn mạch và các loại đoạn mạch, ghép các nguồn thành bộ. - Vận dụng các kiến thức vào giải thích cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Pin và Acquy, giải thích đƣợc các mạch điện kín dùng nguồn một chiều trong thực tế, giải thích đƣợc nguyên tắc hoạt động của máy phát điện một chiều... - Rèn luyện các kĩ năng: thiết kế và chế tạo các dụng cụ thí nghiệm; kĩ năng sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đã chế tạo ra; kĩ năng sử dụng một số dụng cụ đo nhƣ ampe kế, vôn kế, điện kế …; kĩ năng thu thập, xử lí kết quả thí nghiệm đã tiến hành và rút ra nhận xét; kĩ năng vận dụng các kiến thức vào giải thích các hiện tƣợng thực tế; kĩ năng giao tiếp, trình bày ý kiến, thảo luận và báo cáo kết quả. - 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 nhƣ: học sinh đƣa ra các phƣơng án thiết kế, chế tạo thí nghiệm; đánh giá các phƣơng án chế tạo và chọn phƣơng án phù hợp nhất; chọn vật liệu để chế tạo dụng cụ thí nghiệm; tìm vật liệu và chế tạo dụng cụ thí nghiệm; đƣa ra đƣợc các giải pháp kĩ thuật để chế tạo đƣợc dụng cụ bền, đẹp và có độ chính xác cao; lựa chọn đƣợc dụng cụ đo và cách tiến hành thí nghiệm để thu đƣợc kết quả chính xác nhất; dự đoán kết quả thí nghiệm hoặc giải thích kết quả thí nghiệm đã tiến hành. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 - 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. Với ý tƣởng chung về việc xây dựng chƣơng trình hoạt động ngoại khóa nhƣ trên, chúng tôi đã chuẩn bị và tiến hành nhƣ sau: 2.3.2. Nội dung của hoạt động ngoại khóa về “Dòng điện không đổi” Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này, chúng tôi dự kiến sẽ tổ chức hoạt động ngoại khóa về “Dòng điện không đổi” với hai nội dung chính nhƣ sau: * Nội dung thứ nhất: giáo viên định hƣớng và giúp đỡ để học sinh tham gia thiết kế, chế tạo các dụng cụ thí nghiệm và tiến hành các thí nghiệm với các dụng cụ đã chế tạo đƣợc về dòng điện không đổi. Với nội dung này, chúng tôi dự kiến sẽ giao cho học sinh những nhiệm vụ học tập, gồm: 03 nhiệm vụ về tạo ra nguồn điện 03 nhiệm vụ về chế tạo mạch điện 03 nhiệm vụ về chế tạo đèn pin, chuông điện, bàn là từ những vật liệu đơn giản, dễ kiếm. 03 nhiệm vụ về thiết kế phƣơng án thí nghiệm và đo suất điện động, điện trở trong của một nguồn điện, kiểm nghiệm định luật Jun - Len xơ và định luật Ôm cho toàn mạch. Cụ thể các nhiệm vụ được giao cho học sinh ở nội dung thứ nhất như sau: Nhiệm vụ 1: + Nhiệm vụ 1.1: Tạo ra nguồn điện từ các quả chanh, quả quất + Nhiệm vụ 1.2: Tạo ra nguồn điện từ dung dịch hoá học + Nhiệm vụ 1.3: Tạo ra nguồn điện từ những chiếc đi na mô cũ Nhiệm vụ 2: + Nhiệm vụ 2.1: Thết kế mạch thắp sáng các đèn điện theo đúng định mức Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 + Nhiệm vụ 2.2: Thết kế các mạch điện hình bản đồ Việt Nam + Nhiệm vụ 2.3: Thết kế các mạch điện hình cổng Văn Miếu Quốc Tử Giảm Nhiệm vụ 3: + Nhiệm vụ 3.1: Chế tạo mạch đèn pin Nhiệm vụ 4: + Nhiệm vụ 4.1: Thiết kế mạch chuông điện trên bảng gỗ Nhiệm vụ 5: + Nhiệm vụ 5.1: Thiết kế và tiến hành thí nghiệm để xây dựng định luật Ôm cho toàn mạch + Nhiệm vụ 5.2: Thiết kế mạch điện trên bảng gỗ để đo suất điện động và điện trở trong của Pin con thỏ Nhiệm vụ 6: + Nhiệm vụ 6.1: Thiết kế và tiến hành thí nghiệm để kiểm nghiệm định luật Jun - Len-xơ + Nhiệm vụ 6.2: Nghiên cứu sự nạp điện và phát điện của acquy. Lí giải 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 chƣơng trình nâng cao và chƣơng trình chuẩn đều đƣa ra khái niệm nguồn điện, kí hiệu nguồn điện và một số ví dụ về nguồn điện nhƣ Pin và Acquy, nhƣng thực tế là làm thế nào để học sinh tự tạo ra nguồn điện bằng những nguyên vật liệu sẵn có, dễ tìm thì cả hai chƣơng trình đều không đề cập tới. Chúng tôi thấy đây là việc làm khá quan trọng, nhƣng các giáo viên trong khi dạy về phần kiến thức này chỉ mô tả lại thí nghiệm và nguyên tắc hoạt động của nguồn điện. Điều này dễ làm cho các Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 em nghi rằng việc tự mình tạo ra nguồn điện là không thể hoặc rất khó khăn. Chính vì vậy, chúng tôi đƣa nhiệm vụ này vào ngoại khóa. Nhiệm vụ này đòi hỏi học sinh phải có khả năng vận dụng thực tế, có niềm tin, sự đam mê và kiên trì trong công việc. Nhiệm vụ này cũng giúp học sinh củng cố các kiến thức về nguồn điện, nguyên tắc hoạt động của nguồn điện, cách chế tạo ra nguồn điện. Nhiệm vụ này khá độc đáo, dễ gây sự tò mò, hứng thú cho học sinh. + Ở nhiệm vụ 2 Trong sách giáo khoa chỉ nêu ra các bài tập về mạch điện kín, học sinh chỉ phải làm các bài tập tính toán và nhận xét về độ sáng các đèn. Khi dạy học nội khóa, giáo viên cũng chỉ hƣớng dẫn các em giải các bài tập về mạch điện có mắc đèn, mắc ampe kế, mắc vôn kế mà không thể tiến hành thí nghiệm ngay trên lớp đƣợc. Do vậy, học sinh sẽ không có một cái nhìn thực tế về công việc mà mình làm. Nhiệm vụ này yêu cầu học sinh phải thiết kế đƣợc phƣơng án thí nghiệm về mạch điện kín để xét độ sáng của các đèn, khi nào đèn sáng bình thƣờng, khi nào đèn sáng yếu, khi nào đèn sáng quá mức bình thƣờng. Trong nhiệm vụ này, học sinh phải dự đoán, tính toán đƣợc việc dùng nguồn, mắc mạch nhƣ 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. Giúp các em lấy đƣợc sự tự tin và đam mê trong công việc. Các nhiệm vụ này giúp học sinh củng cố và mở rộng kiến thức về định luật Ôm cho toàn mạch, mắc các nguồn thành bộ; rèn luyện kĩ năng tính toán, dự đoán kết quả thí nghiệm, vận dụng kiến thức về mạch điện kín để thiết kế phƣơng án thí nghiệm. + Ở nhiệm vụ 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 Đây là một nhiệm vụ dễ chuẩn bị dụng cụ, dễ tiến hành, dễ giải thích kết quả. Nhƣng nhiệm vụ có tác dụng khá lớn, giúp học sinh lấy đƣợc sự tự tin trong học tập, ôn tập kiến thức về mạch kín và về hoạt động của đèn Pin, rèn luyện tính kiên trì trong việc chế tạo vỏ, mạch, choá ...đèn pin, rèn luyện óc sáng tạo trong việc lựa chọn dụng cụ và lắp đặt thí nghiệm. + Ở nhiệm vụ 4 Qua việc thực hiện nhiệm vụ này, học sinh đƣợc củng cố thêm các kiếm thức về mạch điện. Học sinh cũng đƣợc rèn luyện các kĩ năng bố trí, lựa chọn dụng cụ, lắp đặt, tiến hành thí nghiệm và nhận xét kết quả thu đƣợc. Việc tìm kiếm và lựa chọn các bộ phận nhƣ cần rung, hộp âm, nguồn điện, cuộn dây ...đòi hỏi các em phải cố gắng và tích cực nhiều hơn trong công việc. + Ở nhiệm vụ 5 Đối với nhiệm vụ 5.1 thì hai chƣơng trình nâng cao và cơ bản là có cách viết khác nhau: Chƣơng trình cơ bản thì tiến hành làm thí nghiệm còn chƣơng trình nâng cao thì sử dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lƣợng để xây dựng định luật Ôm cho toàn mạch. Đây là định luật rất quan trọng vì nó liên quan tới nhiều bài tập của học sinh cũng nhƣ các mạch điện thực tế. Việc các em tự đƣa ra phƣơng án và tự tay thiết kế, chế tạo, tiến hành làm thí nghiệm để tìm ra mối quan hệ giữa suất điện động, điện trở toàn mạch và cƣờng độ dòng điện trong mạch sẽ tạo cho các em niềm tin và sự đam mê vào khoa học, giúp các em rèn những kĩ năng đo đạc, thu thập và xử lí số liệu... Đối với nhiệm vụ 5.2 thì cả hai chƣơng trình có đƣa ra nhiệm vụ này, nhƣng chúng tôi thấy đây là một nhiệm vụ rất hay, khắc sâu đƣợc kiến thức các em đã học nếu nhƣ chính các em đƣa ra phƣơng án, thiết kế và tiến hành các thí nghiệm. Việc các em tự tay thiết kế mạch điện, lựa chọn nguồn điện, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 sử dụng các dụng cụ đo nhƣ vôn kế, ampe kế sẽ tạo đƣợc sự tự tin trong học tập, tạo ra những kĩ năng cần thiết của một nhà chế tạo... + Ở nhiệm vụ 6 Chƣơng trình không yêu cầu thí nghiệm này, nhƣng chúng tôi thấy đây là một nhiệm vụ rất hay, giải thích đƣợc nhiều hiện tƣợng thực tiễn liên quan tới sự chuyển hoá từ điện thành nhiệt, sự chuyển hoá giữa điện năng và hoá năng... Thí nghiệm này có tác dụng trong việc ôn tập, củng cố kiến thức về: nhiệt lƣợng, định luật Jun - Len-xơ, sự nạp và phát điện của ac quy; bồi dƣỡng sự ham mê nghiên cứu khoa học, rèn luyện đức tính kiên trì, sự khéo léo và cẩn thận trong chế tạo dụng cụ. * Nội dung thứ hai: Tổ chức cho học sinh một buổi để các em ra mắt sản phẩm và trình bày các thí nghiệm mà nhóm mình đã chế tạo đƣợc kết hợp với phần thi olympia giữa các nhóm và sự giao lƣu giữa các nhóm với khán giả. Nội dung này sẽ tạo điều kiện cho học sinh đƣợc báo cáo sản phẩm, trao đổi thông tin, rèn luyện ngôn ngữ và là sân chơi bổ ích, lí thú giúp các em thêm yêu thích môn học hơn. Ngoài ra, nội dung này còn rèn luyện cho các em tác phong mạnh dạn, hoạt bát, trí thông minh, sự nhanh trí và khả năng trình bày ý kiến trƣớc đám đông. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 54 2.3.3. Các thí nghiệm mà giáo viên đã nghiên cứu, chế tạo và dự kiến nội dung của hội vui vật lí về “Dòng điện không đổi” Để tổ chức hoạt động ngoại khóa về “Dòng điện không đổi” đạt hiệu quả cao trong việc phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thì trƣớc tiên, chúng tôi tiến hành chế tạo các thí nghiệm dự kiến sẽ giao cho học sinh để xác định những khó khăn mà học sinh có thể gặp phải khi thực hiện. Từ đó, chúng tôi dự kiến phƣơng pháp hƣớng dẫn cụ thể để học sinh vƣợt qua khó khăn, hoàn thành đƣợc nhiệm vụ. * Thí nghiệm 1: Thí nghiệm nghiên cứu về nguồn điện hoá Mục đích thí nghiệm: + Tìm đƣợc một số nguồn điện hoá trong thực tế + Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của một số nguồn điện hoá. Chế tạo dụng cụ thí nghiệm: + Sử dụng các quả chanh, quả quất + Các dung dịch hoá học nhƣ axit, muối, bazơ + Các miếng kim loại, dây dẫn, vôn kế, giá đỡ... Có thể xác định sự xuất hiện của nguồn điện có trong quả chanh, quả quất bằng các phương án sau: Phương án 1: Xác định nguồn điện bằng vôn kế - Bố trí thí nghiệm như hình 2.1 và hình 2.2: - Tiến hành thí nghiệm: Hình 2.1 Hình 2.2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 Trƣờng hợp 1: Bóp mềm 1 quả chanh sau đó cắt làm đôi, lấy ra nửa quả. Cắm hai thanh kim loại khác bản chất (đồng và nhôm) vào nửa quả chanh vừa cắt để làm hai điện cực. Dùng dây dẫn nối hai điện cực với vôn kế. Trƣờng hợp 2: Bóp mềm nhiều quả chanh sau đó cắt làm đôi, lấy các nửa quả chanh vừa cắt đặt lên giá đỡ. Nối tiếp các nửa quả tranh bằng các thanh kim loại khác bản chất. Dùng dây dẫn nối hai điện cực của các quả chanh sau khi đã nối tiếp với vôn kế. Trƣờng hợp 3: Vắt nƣớc chanh vào cốc, sau đó dùng thanh đồng và thanh nhôm nhúng vào để làm hai điện cực. Nối hai điện cực với vôn kế. Kết quả: Trong cả 3 trƣờng hợp kim vôn kế bị lệch khỏi vị trí số không, chứng tỏ có một nguồn điện trong quả chanh. Nhận xét: Dung dịch nƣớc chanh là dung dịch hoá học, nguồn điện xuất hiện trong quả chanh là nguồn điện hoá. Phương án 2: Xác định nguồn điện bằng đèn LED - Bố trí thí nghiệm: Bố trí thí nghiệm giống nhƣ hình 2.1 và 2.2 nhƣng ta thay vôn kế bằng đèn LED. - Tiến hành thí nghiệm: Làm thí nghiệm nhƣ 3 trƣờng hợp của phƣơng án 1, mắc các điện cực với hai cực của đèn LED. Kết quả: Ở trƣờng hợp 1 đèn không phát sáng, ở trƣờng hợp 2 và 3 có lúc đèn sáng. Nhận xét: Phƣơng án 1 và phƣơng án 2 có thể xác định đƣợc trong quả chanh, quả quất có một nguồn điện, nhƣng ở phƣơng án 1 kết quả thí nghiệm rõ ràng và dễ thành công hơn hơn. *Thí nghiệm 2: Thí nghiệm nghiên cứu về máy phát điện một chiều Mục đích thí nghiệm: Nghiên cứu, tạo ra một máy phát điện một chiều từ những chiếc Đinamô. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 Chế tạo dụng cụ thí nghiệm: Tiến hành thí nghiệm: Dùng 3 chiếc đinamô cũ ghép thành một khối cố định trên một giá đỡ, sau đó dùng dây dẫn mắc nối tiếp chúng với nhau. Gắn vành xe đạp lên trục quay trên giá đỡ, dùng dây cua roa mắc vào vành xe và mắc với các trục quay của 3 chiếc đinamô (hình 2.3). Dùng tay quay cho vành xe quay, các trục đinamô cũng quay theo, nối các đèn LED với hai cực của các đinamô. Kết quả: Các đèn LED phát sáng. Độ sáng các đèn thay đổi khi mắc vào hai cực của một chiếc, hai chiếc hoặc cả ba chiếc đinamô. Nhận xét: Để những chiếc Đinamô ghép nối tiếp tạo ra nguồn lớn hơn từng chiếc thì chúng phải giống nhau về thông số kĩ thuật và đƣợc quay đồng bộ. * Thí nghiệm 3: Chế tạo mạch, vỏ đèn pin Mục đích thí nghiệm: Tự tạo ra những chiếc đèn pin dùng để thắp sáng bóng đèn từ những vật dụng đơn giản, dễ kiếm. Chế tạo dụng cụ thí nghiệm: + Dây dẫn bằng đồng + Vỏ lon, kéo + Khoá K (dùng công tắc hoặc núm đẩy) + Hai quả pin Hình 2. 3 + 1 vành xe đạp + 3 chiếc đi na môcũ + 1 lốp xe đạp cũ + Các thanh sắt, ốc vít + Vôn kế, các đèn LED + Các đồ phụ kiện cần thiết Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 + Bóng đèn + Lò xo, gƣơng lõm. Bố trí và tiến hành thí nghiệm: - Bố trí thí thí nghiệm theo sơ đồ mạch (hình 2.4) và lắp giáp (hình 2.5). - Khi đóng công tắc thì đèn phát sáng, ngắt công tắc thì đèn tắt. C«ng t¾c Bãng ®Ìn d©y tãc G•¬ng lâm * Thí nghiệm 4: Nghiên cứu sự nạp điện và phát điện của acquy Mục đích thí nghiệm: Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của acquy khi nạp điện và khi phát điện. Tìm đƣợc cực của acquy khi mất dấu. Chế tạo dụng cụ thí nghiệm: + Một bình acquy xe máy đã hết điện cỡ 12V + Bình đựng dung dịch, dây dẫn, hai điện cực bằng đồng và inox + Nƣớc, axít H2SO4, muối CuSO4 + Bộ đổi nguồn, các quả pin Có các phương án sau để tiến hành nạp điện cho acquy: Phương án 1: Sử dụng các nguồn một chiều có sẵn để nạp Sử dụng các quả pin nối tiếp chúng với nhau để tạo ra bộ nguồn lớn có hiệu điện thế gữa hai cực luôn lớn hơn hiệu điện thế giữa hai cực acquy đƣợc vá Pin Hình 2.5 Hình 2.4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 nạp. Nối hai cực của bộ nguồn đó với hai cực của acquy, khi đó acquy sẽ đƣợc nạp điện. Phương án 2: Sử dụng bộ đổi nguồn và mạng điện sinh hoạt để nạp Nhận xét: Cả hai phƣơng án đều nạp đƣợc điện cho acquy, nhƣng ở phƣơng án thứ nhất ta phải tốn nhiều pin và không sử dụng lại những quả pin này đƣợc, do vậy phƣơng án này sẽ rất tốn kém, còn ở phƣơng án hai thì đơn giản và hiệu quả cao hơn. Do vậy trong thực tế để nạp điện cho acquy ngƣời ta thƣờng sử dụng phƣơng án hai. Để nghiên cứu sự phát điện của acquy ta dùng các đèn điện mắc vào hai cực của acquy đã được nạp điện, dùng acquy để khởi động xe máy hoặc dùng ắcquy để tiến hành điện phân... Thí nghiệm tìm ra cực của acquy khi bị mất dấu: Hình 2.6 Dùng bộ đổi nguồn lấy điện từ mạng điện sinh hoạt của gia đình, nối hai cực của acquy với hai cực ở đầu ra của bộ đổi nguồn. Khi đó acquy sẽ đƣợc nạp điện (hình 2.6). Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 + Dụng cụ (hình 2.7): Bình acquy đã đƣợc nạp điện bị mất dấu, muối CuSO4, hai điện cực bằng đồng và inox, bình đựng dung dịch, dâu dẫn. + Tiến hành (hình 2.8): Pha muối đồng vào nƣớc, nhúng hai điện cực ngập trong dung dịch, dùng dây dẫn nối hai điện cực với hai cực của acquy, chờ trong 2 phút. Kết quả (hình 2.9): Cực bằng đồng bị ăn mòn, cực bằng inox đƣợc phủ một lớp đồng. + Làm ngƣợc lại: Giữ nguyên hai chốt nối với acquy, đổi hai chốt nối với đồng và inox cho nhau, chờ trong 2 phút. Kết quả: Cực bằng đồng đƣợc phủ thêm một lớp đồng, cực inox gần nhƣ không đổi. + Kết luận: Cực acquy ban đầu nối với thanh đồng là cực dƣơng, cực còn lại là cực âm. + Giải thích: Ban đầu trong dung dịch có Cu2+ và (SO4) 2- . Nếu ở cực Inox có đồng bám vào tức là đã xẩy ra phản ứng tạo đồng ở đó: Cu2+ + 2e- = Cu. Nhƣ vậy cực Inox là catốt. Mặt khác ở cực đồng các ion (SO4) 2- đƣợc giải phóng từ dung dịch sẽ bám vào và ăn mòn thanh đồng. Nhƣ vậy thanh đồng là anốt. Từ cơ sở trên ta suy ra các cự của acquy. * Thí nghiệm 5: Thí nghiệm nghiên cứu mạch chuông điện Mục đích thí nghiệm: Tìm hiểu và chế tạo đƣợc một mạch chuông điện đơn giản trên bảng gỗ. Chế tạo dụng cụ thí nghiệm: + 1 bảng gỗ + Dây dẫn và các ốc vít + Cuộn dây quấn trên lõi sắt để làm nam châm điện + Thanh sắt đàn hồi, hộp âm + Nguồn điện (Pin hoặc acquy) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 60 Bố trí và tiến hành thí nghiệm: + - Nguån ®iÖn - Cuén d©y L¸ thÐp ®µn håi MiÕng s¾t TiÕp ®iÓm §Çu gâ chu«ng Chu«ng Chèt kÑp * Thí nghiệm 6: Thí nghiệm đo suất điện động và điện trở trong của pin con thỏ Mục đích thí nghiệm: + Đề xuất đƣợc phƣơng án thí nghiệm, chế tạo và làm đƣợc thí nghiệm để đo suất điện động và điện trở trong của một pin hoặc một acquy. + Biết cách khảo sát sự phụ thuộc của hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch chứa nguồn điện vào cƣờng độ dòng điện I bằng cách đo các giá - Đóng khóa K cuộn dây hút miếng sắt, đầu gõ chuông đập vào chuông tạo ra tiếng kêu, đồng thời khi đó mạch hở cuộn dây không hút miếng sắt nữa làm đầu gõ lại bật ra làm mạch lại đƣợc đóng kín... Quá trình này lặp đi lặp lại làm chuông kêu liên tục. Hình 2.10 Hình 2.11 - Bố trí thí nghiệm nhƣ sơ đồ hình vẽ 2.10 và lắp ghép nhƣ hình 2.11. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 trị tƣơng ứng của U, I và vẽ đƣợc đồ thị thể hiện mối quan hệ này, từ đó nghiệm lại định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn, định luật Ôm cho toàn mạch. Chế tạo dụng cụ thí nghiệm: + Dây dẫn bằng đồng, bảng điện + Các điện trở, biến trở + Giấy kẻ ô milimét + Vôn kế, miliampe kế + Khoá K (dùng công tắc) + Hai quả pin 1,5V, 1 quả pin cũ và 1 quả pin mới Bố trí và tiến hành thí nghiệm: Mắc sơ đồ nhƣ hình 2.12 Phương án 1: Dựa trên định luật Ôm, giải hệ phương trình tìm ra suất điện động và điện trở trong của pin + Trường hợp 1: Sử dụng quả pin cũ Đóng khoá K, điều chỉnh biến trở tới hai vị trí bất kì, tại hai vị trí này đọc đƣợc hai cặp giá trị của vô kế và ampe kế là U1, I1 và U2, I2. Thay các cặp giá trị này vào các phƣơng trình ta có: U1 = E - I1r và U2 = E - I2r. Giải các phƣơng trình trên ta tìm đƣợc một cặp E, r của pin. Làm lại thí nghiệm 3 lần rồi ghi kết quả vào bảng 2.2: mA V R E, r K Hình 2.12 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 62 Bảng 2.2: Lần 1 Lần 2 Lần 3 U1 = 1,25V I1 = 0,085A U1 = 1,2V I1 = 0,1A U1= 0,55V I1= 0,34A U2 = 1,35V I2 = 0,05A U2 = 0,92V I2 = 0,2A U2=0,86V I2=0,22A E1 = 1,49V E2 = 1,48V E3 = 1,45V r1 = 2,85 R2 = 2,8 r3 = 2,6 + Trường hợp 1: Sử dụng quả pin mới Làm tƣơng tự trƣờng hợp 1, ghi kết quả vào bảng 2.3: Bảng 2.3: Lần 1 Lần 2 Lần 3 U1 = 1,455V I1 = 0,08A U1 = 1,39V I1 = 0,19A U1= 1,25V I1= 0,51A U2 = 1,43V I2 = 0,13A U2 = 1,375V I2 = 0,241A U2 = 1,225V I2 = 0,559A E1 = 1,495V E2 = 1,49V E3 = 1,5V r1 = 0,5 r2 = 0,49 r3 = 0,51 +Nhận xét: - Ở trƣờng hợp 1, pin cũ (gần hết điện) có điện trở trong lớn cỡ vài ôm. - Ở trƣờng hợp 2, pin mới thì điện trở trong là nhỏ chỉ cỡ 0,5 ôm. Phương án 2: Dùng phương pháp đồ thị tìm ra suất điện động và điện trở trong của pin Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 63 + Điều chỉnh biến trở đến bốn vị trí bất kì, đọc bốn cặp giá trị của U, I tƣơng ứng trên vôn kế và ampe kế. + Ghi kết quả vào bảng số liệu 2.4: Bảng 2.4: Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 U1 = 1,45V U2 = 1,39V U3 = 1,35V U4 = 1,25V I1 = 0,11A I2 = 0,19A I3 = 0,3A I4 = 0,51A + Mỗi cặp giá trị cho ta một điểm đƣợc đánh dấu trong hệ trục toạ độ (I,U) + Nối các điểm đã đánh dấu với nhau ta đƣợc dạng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của U vào I. + Vẽ đồ thị: Kết quả: - Đồ thị (hình 2.13) có dạng một đƣờng thẳng, U = f(I). - Kéo dài đƣờng thẳng đó cắt trục tung ở đâu thì đó chính là giá trị suất điện động cần tìm, vì từ U = E - Ir suy ra Umax = E = 1,5V - Từ dạng đồ thị ta có 0,5 U r I      . Hình 2.13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 64 Lưu ý: Trong quá trình phát điện, điện trở trong của pin tăng dần do các phản ứng phụ trong pin. Do vậy, dù làm theo phƣơng án nào cũng cần phải thao tác nhanh, giảm thiểu thời gian đóng mạch điện và không nên làm với các giá trị I quá lớn. * Thí nghiệm 7: Tạo ra các mạch điện sáng tạo Mục đích thí nghiệm: Tạo ra những mạch điện sáng tạo có tính thẩm mĩ, có tính giáo dục. Củng cố khiến thức về ghép mạch kín nối tiếp và song song. * Thí nghiệm 7.1: Mạch điện mắc theo bản đồ Việt Nam và cổng Văn Miếu Quốc tử giám Chế tạo dụng cụ thí nghiệm: + Các đèn LED + Dây dẫn + Bảng gỗ + Pin, acquy hoặc bộ đổi nguồn Bố trí và tiến hành thí nghiệm: * Thí nghiệm 7.2: Mạch điện hình trái tim Dụng cụ thí nghiệm: + Các đèn LED Dùng bút vẽ trên bảng gỗ hình cổng Văn Miếu Quốc Tử Giám và hình bản đồ Việt Nam. Dùng khoan, khoan những lỗ nhỏ theo các hình vẽ trên. Lắp các bóng đèn LED vào các lỗ khoan, sau đó nối các cực bóng đèn với nhau. Dùng Pin hoặc acquy để thắp sáng mạch (hình 2.14). Hình 2.14 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 65 + Tấm bìa cứng + Dây dẫn + Pin, acquy hoặc bộ đổi nguồn Bố trí và tiến hành thí nghiệm: * Dự kiến nội dung của buổi cho học sinh báo cáo sản phẩm đã chế tạo được kết hợp với hội vui vật lí về “Dòng điện không đổi” Buổi cuối cùng của đợt hoạt động ngoại khóa này gồm những nội dung nhƣ sau: Phần 1: Các đội giới thiệu sản phẩ