Luận văn Xây dựng một số mô hình vật lý trên máy tính nhằm hỗ trợ học sinh tự lực và sáng tạo trong dạy học chương dòng điện trong các môi trường – chương trình vật lý 11 – nâng cao

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Danh mục chữviết tắt

Danh mục các bảng và biểu đồ

Mục lục

MỞ ĐẦU ------------------------------------------------------------------------------------- 01

Chương 1: MÔ HÌNH TRÊN MÁY TÍNH VÀ VAI TRÒ CỦA CHÚNG

TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ NHẰM PHÁT HUY TÍNH TỰLỰC VÀ NÂNG

CAO NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH---------------------------------- 06

1.1 Mục tiêu và định hướng đổi mới trong giáo dục hiện nay--------------------- 06

1.2 Cơsởlý luận của dạy học nhằm phát huy tính tựlực và rèn luyện

năng lực sáng tạo cho học sinh---------------------------------------------------------- 08

1.2.1 Phát huy tính tựlực của học sinh trong học tập vật lý --------------------------- 08

1.2.2 Rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh trong học tập vật lý ---------------- 11

1.3 Mô hình trong dạy học vật lý-------------------------------------------------------- 14

1.3.1 Khái niệm mô hình ------------------------------------------------------------------- 14

1.3.2 Tính chất của mô hình ---------------------------------------------------------------- 15

1.3.3 Phân loại mô hình --------------------------------------------------------------------- 16

1.3.4 Mô hình trong dạy học vật lý -------------------------------------------------------- 18

1.4 Máy vi tính trong dạy học vật lý---------------------------------------------------- 20

1.4.1 Cơsởkhoa học của việc sửdụng máy vi tính trong dạy học vật lý ------------ 21

1.4.2 Sửdụng máy vi tính trong dạy học vật lý ----------------------------------------- 22

1.4.3 Giới thiệu sơlược vềMatlab và sựcần thiết của việc sửdụng Matlab

trong việc hỗtrợxây dựng các mô hình vật lý trên máy tính------------------------- 24

Kết luận chương 1-------------------------------------------------------------------------- 27

Trang

Chương 2: XÂY DỰNG MỘT SỐMÔ HÌNH VẬT LÝ HỖTRỢ

DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG”------- 28

2.1 Phân tích nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường”

– vật lý 11 nâng cao------------------------------------------------------------------------ 28

2.1.1 Tổng quan vềchương “Dòng điện trong các môi trường”

– vật lý 11 nâng cao ------------------------------------------------------------------------ 28

2.1.2 Chuẩn kiến thức, kĩnăng ------------------------------------------------------------ 29

2.1.3 Phân tích logic hình thành các kiến thức cơbản của từng bài ----------------- 31

2.2 Những vấn đềthường gây khó khăn trong dạy học chương

“Dòng điện trong các môi trường”----------------------------------------------------- 37

2.3 Xây dựng một sốmô hình vật lý hỗtrợdạy học chương

“Dòng điện trong các môi trường”----------------------------------------------------- 39

2.3.1 Mô hình dòng điện trong kim loại -------------------------------------------------- 39

2.3.2 Mô hình dòng điện trong chất điện phân ------------------------------------------ 43

2.3.3 Mô hình dòng điện trong chân không ---------------------------------------------- 47

2.3.4 Mô hình dòng điện trong chất khí -------------------------------------------------- 50

2.3.5 Mô hình dòng điện trong chất bán dẫn --------------------------------------------- 54

2.4 Xây dựng tiến trình dạy học một sốbài trong chương với sựhỗtrợcủa

mô hình--------------------------------------------------------------------------------------- 58

2.4.1 Tiến trình dạy học bài dòng điện trong kim loại ---------------------------------- 58

2.4.2 Tiến trình dạy học bài dòng điện trong chất điện phân -------------------------- 63

2.4.3 Tiến trình dạy học bài dòng điện trong chân không ------------------------------ 70

2.4.4 Tiến trình dạy học bài dòng điện trong chất khí ---------------------------------- 77

2.4.5 Tiến trình dạy học bài dòng điện trong chất bán dẫn ---------------------------- 83

Kết luận chương 2-------------------------------------------------------------------------- 92

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯPHẠM---------------------------------------------- 93

3.1 Mục đích của thực nghiệm sưphạm----------------------------------------------- 93

3.2 Đối tượng thực nghiệm sưphạm--------------------------------------------------- 93

3.3 Nội dung thực nghiệm sưphạm----------------------------------------------------- 94

3.4 Phương pháp thực nghiệm sưphạm----------------------------------------------- 94

3.4.1 Phương pháp chọn mẫu thực nghiệm ---------------------------------------------- 94

3.4.2 Phương pháp tiến hành và đánh giá kết quảthực nghiệm ---------------------- 95

3.5 Đánh giá kết quảthực nghiệm sưphạm------------------------------------------ 95

3.5.1 Đánh giá mức độtựlực và sáng tạo của học sinh qua từng bài học

cụthể------------------------------------------------------------------------------------------ 95

3.5.2 Đánh giá kết quảhọc tập của học sinh thông qua bài

kiểm tra cuối chương ---------------------------------------------------------------------- 102

3.5.3 Đánh giá mức độhiệu quảcủa việc sửdụng các mô hình thông qua

kết quả điều tra học sinh sau khi học xong chương

“Dòng điện trong các môi trường” ----------------------------------------------------- 107

Kết luận chương 3------------------------------------------------------------------------ 115

KẾT LUẬN-------------------------------------------------------------------------------- 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO ---------------------------------------------------------------- 120

PHỤLỤC

pdf163 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 2527 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Xây dựng một số mô hình vật lý trên máy tính nhằm hỗ trợ học sinh tự lực và sáng tạo trong dạy học chương dòng điện trong các môi trường – chương trình vật lý 11 – nâng cao, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
của R vào nhịêt độ: Khi nhiệt độ tăng: Ion dao động mạnh, electron chuyển động nhanh hơn nên khả năng va chạm nhiều hơn, do đó điện trở kim loại tăng. - GV: nêu câu hỏi: điện trở là gì? - GV: nêu câu hỏi: về mặt bản chất, cản trở dòng điện là cản trở “cái gì”? - GV: Chiếu mô hình (1.2a) và yêu cầu HS nêu dự đoán về nguyên nhân chính cản trở chuyển động của các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại. - GV: xác nhận dự đoán và thông báo them các yếu tố cản trở phụ: nguyên tố lạ trong mạng tinh thể, sự biến dạng cơ học của mạng tinh thể. - GV: chiếu mô hình (1.2b) và yêu cầu HS tự lực giải thích sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ. * Câu hỏi phụ: hãy thiết kế mô hình thí nghiệm để kiểm chứng sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ? Gợi ý: Khi nhiệt độ thay đổi, đường đặc tuyến V – A của dòng điện qua dây dẫn kim loại có dạng gì? Dụng cụ nào làm bằng dây dẫn 63 kim loại mà khi có dòng điện chạy qua ta có thể nhận biết được, đồng thời nó nóng lên nhanh. IV. Củng cố Bản chất của dòng điện trong kim loại là gì? Tại sao khi nhiệt độ tăng, điện trở kim loại tăng? Trả lời các câu hỏi trong SGK. 2.4.2 Tiến trình dạy học bài “Dòng điện trong chất điện phân” (Tiết 29 - 30 theo phân phối chương trình vật lý lớp 11 nâng cao) I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: Nêu được các định nghĩa: chất điện phân, hiện tượng điện phân, phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân, hiện tượng dương cực tan. Phát biểu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân. Phát biểu được các định luật Faraday về hiện tượng điện phân và viết được các biểu thức tương ứng. Nêu và giải thích được nguyên tắc đúc điện, mạ điện, tinh chế và điều chế kim loại. 2. Kĩ năng: Vận dụng được thuyết điện li để giải thích cơ chế của quá trình phát sinh hạt tải điện trong chất điện phân Quan sát mô hình vật lý và phát hiện được các yếu tố cơ bản của hiện tượng vật lý. Quan sát thí nghiệm và nêu các nhận xét . 64 Vận dụng được các định luật Faraday và công thức Faraday để giải các bài toán về hiện tượng điện phân. 3. Thái độ: Hứng thú và tích cực quan sát các mô hình vật lý trên máy tính để tìm kiến thức. Tự lực làm việc và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập. Tích cực sưu tầm và tìm hiểu thêm các ứng dụng của dòng điện trong chất điện phân. II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: a. Xác định kiến thức, xây dựng phương án dạy học cho từng kiến thức. Vấn đề 1- Tìm hiểu về hiện tượng điện phân: phương pháp đàm thoại và thí nghiệm biểu diễn. Vấn đề 2- Bản chất dòng điện trong chất điện phân: đàm thoại gợi mở. Vấn đề 3- Phản ứng phụ trong chất điện phân và hiện tượng dương cực tan: đàm thoại gợi mở với sự trợ giúp của mô hình. Vấn đề 4- Định luật Faraday về điện phân: thuyết trình Vấn đề 5- Ứng dụng của hiện tượng điện phân: HS tự nghiên cứu theo nhóm rồi báo cáo. b. Xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ cho bài giảng Mô hình (Mh2.1): mô tả cơ chế của hiện tượng dương cực tan. Mô hình (Mh2.2): thiết lập mối quan hệ giữa U và I khi có hiện tượng dương cực tan. c. Thiết kế phiếu học tập d. Chuẩn bị bộ dụng cụ thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân 2. Học sinh: Ôn lại kiến thức hoá học về sự điện li. 65 Giấy kẻ ô milimet dùng để vẽ đồ thị. Sưu tầm một số sản phẩm, tranh ảnh về mạ điện, đúc điện,… III. Tiến trình bài học Kiểm tra bài cũ: Câu hỏi 1: Mô tả chuyển động của các elctron tự do trong mạng tinh thể kim loại khi không có và có điện trường ngoài đặt vào? Câu hỏi 2: Giải thích sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ? Câu hỏi 3: Thế nào là hiện tượng nhiệt điện, hiện tượng siêu dẫn? Kể tên ứng dụng của chúng? Bài mới: Vấn đề 1: Hiện tượng điện phân HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Quan sát Trả lời: nước cất không dẫn điện vì kim điện kế không lệch. - Quan sát Trả lời: dung dịch muối ăn dẫn điện vì kim điện kế không lệch. - HS kết luận chung cho các trường hợp muối, axit, bazơ nói chung - Tiến hành thí nghiệm điện phân: + Thí nghiệm 1: đổ nước cất vào bình điện phân. Nêu câu hỏi: nước cất có dẫn điện không? Vì sao? + Thí nghiệm 2: cho vào bình điện phân đã có nước cất một ít muối ăn (NaCl). Nêu câu hỏi: dung dịch muối ăn có dẫn điện không? Vì sao? - Nếu thay muối ăn bằng một muối tan khác hoặc axit hoặc bazơ tan thì kim điện kế có lệch không? - Gọi tên hiện tượng điện phân và chất điện phân. 66 Vấn đề 2: Bản chất dòng điện trong chất điện phân HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Cá nhân tự lực trả lời câu hỏi. - Vì trong các môi trường đó có hạt tải điện tự do. - Là các ion dương và ion âm. Các hạt này được tạo thành do quá trình điện li.   ClNaNaCl - Khi không có điện trường các ion chuyển động hỗn loạn trong dung dịch. - Khi có điện trường, các ion có thêm chuyển động có hướng: ion dương chạy cùng chiều và ion âm chạy ngược chiều điện trường. - Phát biểu bản chất dòng điện. - Nêu câu hỏi: Nhắc lại những vấn đề cần nghiên cứu về bản chất dòng điện trong một môi trường? - Vì sao các môi trường dung dịch muối, axit, bazơ dẫn điện được? - Vậy hạt tải điện trong các môi trường này (gọi chung là chất điện phân) là gì? Các hạt tải điện này được tạo thành như thế nào? - Yêu cầu HS viết phương trình phản ứng minh hoạ. -Khi không có điện trường ngoài, các hạt tải điện này chuyển động như thế nào? - Nếu đặt vào giữa hai điện cực thì các hạt tải điện này chuyển động như thế nào? - Hãy phát biểu bản chất dòng điện trong chất điện phân? Vấn đề 3: Phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân và hiện tượng dương cực tan HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Thảo luận nhóm và đưa ra câu trả lời: + Cực dương: Ion âm nhường e cho - Dưới tác dụng của điện trường ngoài, các ion chuyển động có hướng đến các 67 điện cực. + Cực âm: ion dương nhận e và trở thành phân tử hay nguyên tử trung hoà. - Quan sát mô hình và tự lực trả lời câu hỏi của GV: + Ở cực âm có một lớp đồng đỏ bám vào điện cực. + Cực dương bị ăn mòn dần. - Trường hợp cực dương bằng Ag. - phát biểu định nghĩa hiện tượng dương cực tan. - Quan sát kĩ mô hình vận hành một lần nữa và tự lực phân tích cơ chế của hiện tượng để giải thích. điện cực. Em hãy mô tả quá trình xảy ra ở các điện cực? - Nếu điện phân ddCuSO4 và sử dụng kim loại đồng làm cực dương thì có những hiện tượng gì xảy ra tại các điện cực? Chiếu mô hình hỗ trợ (Mh2.1) - Nếu điện phân ddAgNO3 với điện cực dương làm bằng Ag hoặc làm bằng Pb thì trong trường hợp nào cực dương bị mòn như trên? - Gọi tên hiện tượng “dương cực tan” và yêu cầu HS phát biểu định nghĩa. - Chiếu lại mô hình (2.1), giải thích rõ các biểu tượng, yêu cầu HS quan sát và giải thích cơ chế của hiện tượng dương 68 - Quan sát kĩ mô hình một lần nữa, chú ý đến sự thay đổi số lượng các ion trong dung dịch, trả lời câu hỏi: số ion trong dung dịch không đổi suy ra nồng độ dung dịch không đổi. - Quan sát mô hình và tự lực đề xuất dự đoán: I tỉ lệ thuận với U hay dòng điện qua chất điện phân khi có dương cực tan tuân theo định luật Ohm. - Có thể tự lực đề xuất phương án thí nghiệm như sách giáo khoa. cực tan. - Chiếu lại mô hình (2.1) (giảm bớt thông số về số lượng ion trong dung dịch) và nêu câu hỏi: hãy cho biết trong hiện tượng dương cực tan, nồng độ các ion trong dung dịch như thế nào? (tăng, giảm hay không đổi) - Chiếu mô hình (2.2), thay đổi giá trị U, yêu cầu HS quan sát sự thay đổi số lượng ion về các điện cực và đề xuất dự đoán về mối quan hệ giữa I và U. - Có thể mở rộng: hãy đề xuất một phương án thí nghiệm để kiểm chứng giả thuyết của em? - GV mở rộng thông báo cho HS: trong trường hợp không có hiện tượng dương cực tan, bình điện phân đóng vai trò như một máy thu. Vấn đề 4: Định luật Faraday HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Trả lời câu hỏi: omNm . om : là khối lượng một nguyên tử Cu. - Trong thí nghiệm hiện tượng dương cực tan, cứ một nguyên tử Cu ở Anốt bị tan ra thì ở Katốt có một nguyên tử Cu bám vào. Nếu gọi N là số nguyên tử đồng bám vào Katốt sau thời gian t thì 69 - HS có thể quan sát lại thật kĩ mô hình (2.2), suy nghĩ và nêu dự đóan: N phụ thuộc vào cường độ dòng điện qua bình và thời gian điện phân. - Suy nghĩ và nêu dự đoán: tIkmm o ... - Làm theo hướng dẫn của GV, ghi nhận kiến thức về định luật 1. - Lắng nghe và ghi chép - Biến đổi để đưa ra công thức Faraday: It n A F m 1 khối lượng Cu thu được ở điện cực được tính như thế nào? - Theo em, số nguyên tử Cu bám vào Katốt có thể phụ thuộc vào những yếu tố nào?( có thể cho HS xem lại mô hình 2.2). - Hãy viết biểu thức dự đoán về khối lượng Cu thu được ở Katốt sau thời gian t? - Hướng dẫn HS điều chỉnh lại biểu thức theo đúng nội dung định luật 1- Faraday. Yêu cầu HS phát biểu và viết biểu thức định luật 1. qkm . - Thông báo nội dung định luật 2. n Ack . - Từ các định luật Faraday và công thức q= It, hãy suy ra công thức Faraday cho hiện tượng điện phân nói chung. Vấn đề 5: Ứng dụng của hiện tượng điện phân HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV -Ngồi theo nhóm đã phân công. - Đọc sách giáo khoa, tóm tắt kiến thức, - Tổ chức cho HS ngồi theo nhóm nhỏ. - Yêu cầu HS các nhóm đọc sách giáo khoa phần ứng dụng, sau đó từng nhóm 70 liên hệ kiến thức với các sản phẩm mà nhóm mình đã sưu tầm được để giải thích nguyên tắc tạo sản phẩm. - Đại diện nhóm thuyết trình. lên thuyết trình về các ứng dụng và các sản phẩm, hình vẽ mà nhóm mình đã sưu tầm được. - Lắng nghe và nhận xét IV. Củng cố Thế nào là hiện tượng dương cực tan? Viết biểu thức định luật Ohm cho trường hợp có hiện tượng dương cực tan? Phát biểu và viết biểu thức các định luật Faraday? 2.4.3 Tiến trình dạy học bài “Dòng điện trong chân không” (Tiết 32 theo phân phối chương trình vật lý lớp 11 nâng cao) I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Nêu được cách tạo ra hạt tải điện trong chân không. - Nêu được bản chất dòng điện trong chân không và đặc điểm về chiều của dòng điện trong chân không. - Nêu được định nghĩa và các tính chất của tia Katốt. - Nêu được nguyên tắc hoạt động của ống phóng điện tử. 2. Kĩ năng: - Quan sát mô hình vật lý và phát hiện được các yếu tố cơ bản của hiện tượng vật lý. - Giải thích được các giai đoạn của đường đặc tuyến Volt – Ampere. 3. Thái độ: - Hứng thú và tích cực quan sát các mô hình vật lý trên máy tính để tìm kiến thức. - Tự lực làm việc và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập. 71 II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: a. Xác định kiến thức, xây dựng phương án dạy học cho từng kiến thức. Vấn đề 1: Bản chất dòng điện trong chân không: đàm thoại có sự hỗ trợ của mô hình. Vấn đề 2: Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chân không vào hiệu điện thế: đàm thoại có sự hỗ trợ của mô hình. Vấn đề 3: Ứng dụng của dòng điện trong chân không: - Tia Katốt: thông báo - Ống phóng điện tử: GV hướng dẫn HS giải thích tác dụng của các cặp bản tụ và yêu cầu HS về nhà tự nghiên cứu nguyên tắc hoạt động của ống phóng điện tử và ứng dụng của nó. b. Xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ cho bài giảng - Mô hình (3.1): Mô tả cơ chế tạo hạt tải điện trong chân không. - Mô hình (3.2): Hỗ trợ dự đoán dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere. c. Thiết kế phiếu học tập d. Một số hình vẽ - Hình (21.1 - SGK): Sơ đồ thí nghiệm mô tả thí nghiệm tạo ra dòng điện trong chân không - Hình (21.4 - SGK): Sơ đồ thí nghiệm mô tả cách tạo ra tia Katốt 72 - Hình (21.6): cấu tạo của ống phóng điện tử 2. Học sinh: Xem lại kiến thức về dòng điện trong kim loại. III. Tiến trình bài học * Kiểm tra bài cũ: Câu hỏi 1: Thế nào là hiện tượng dương cực tan? Cho ví dụ? Khi có hiện tượng dương cực tan, đường đặc tuyến Volt – Ampere có dạng như thế nào? Câu hỏi 2: Nêu một số ứng dụng của hiện tượng điện phân? Muốn mạ Ag cho một chiếc nhẫn kim loại, người ta phải đặt chiếc nhẫn ở đâu? 73 Câu hỏi 3: Phát biểu các định luật Faraday về hiện tượng điện phân và viết biểu thức Faraday để tính lượng chất thoát ra ở điện cực? Giải thích các đại lượng? * Bài mới: Vấn đề 1: Tìm hiểu về bản chất dòng điện trong chân không HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Trả lời : chân không là môi trường không tồn tại bất kì phân tử nào. - Tự lực trả lời câu hỏi: không, vì trong chân không không không có phân tử nào tức là không có hạt mang điện tự do. - Tự lực trả lời câu hỏi: ta phải tạo ra hạt mang điện trong chân không? . - Quan sát thật kĩ mô hình cấu tạo của ống chân không và tự lực nêu dự đoán: hạt tải điện có thể tạo ra trong môi trường - Giới thiệu vấn đề: Trong các ti vi trước đây, có một bộ phận cơ bản được hoạt động dựa trên ứng dụng của dòng điện trong môi trường, dược gọi là “ống phóng điện tử”, và môi trường trong ống phóng điện tử đó là “chân không”. Nêu câu hỏi: Vậy chân không là gì? - Nêu câu hỏi: vậy bình thường, nếu áp vào hai đầu của một ống chân không một hiệu điện thế thì có dòng điện chạy qua không? Vì sao? - Nếu có điều kiện về thiết bị, có thể tiến hành thí nghiệm như hình 22.1 SGK để minh hoạ, hoặc có thể thiết kế thí nghiệm ảo minh hoạ. Nêu câu hỏi: Vậy để có dòng điện chạy qua chân không thì trước tiên ta phải làm gì? - Chiếu sơ đồ thí nghiệm và mô hình (3.1), yêu cầu HS quan sát kĩ cấu tạo của 74 chân không là electron. - Quan sát mô hình và tự lực giải thích cơ chế: khi nung nóng Katốt, các electron tự do trong kim loại nhận thêm năng lượng và có thể thoát ra khỏi bề mặt Katốt. - Các electron bị bứt ra sẽ chuyển động về Anốt tạo thành dòng điện. - Phát biểu bản chất dòng điện trong chân không như SGK trang 102. - Quan sát mô hình và tự lực trả lời câu hỏi: các electron không chạy về Anốt mà quay ngược lại Katốt, dẫn đến dòng điện tắt dần. Vì lực điện trường tác dụng lên các electron bị đảo chiều. - Dòng điện qua chân không chỉ chạy theo một chiều nhất định (từ Anốt đến Katốt). ống chân không và nêu dự đoán về loại hạt mang điện có thể tạo ra trong chân không - Cho mô hình vận hành và yêu cầu HS giải thích cơ chế của quá trình tạo ra electron trong chân không. - Nhận xét và giới thiệu thêm một số cách cung cấp năng lượng cho electron bên trong Katốt: chiếu bức xạ, dùng điện trường mạnh,… - Vậy khi đặt vào hai cực của ống chân không một hiệu điện thế thì điều gì xảy ra? - Kết luận gì về bản chất dòng điện trong chân không? - Nêu câu hỏi: nếu đảo cực của hiệu điện thế giữa hai đầu ống chân không (tức là đặt vào ống chân không một UAK<0) thì sao? Giải thích? Cho mô hình vận hành và yêu cầu HS trả lời. - Từ đó ta có thể rút ra tính chất gì của dòng điện trong chân không? - Giới thiệu về ứng dụng của tính chất dẫn điện một chiều của chân không: chế tạo diod dung chỉnh lưu dòng điện xoay chiều. 75 Vấn đề 2: Tìm hiểu về mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua ống chân không HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Trong kim loại và chất điện phân (khi có dương cực tan): cường độ dòng điện chạy qua tuân theo định luật Ohm. - Thảo luận nhóm dưới sự hỗ trợ của giáo viên để trả lời câu hỏi: không (vì khi chưa có điện trường vẫn có electron chạy về Anốt). - Quan sát mô hình vận hành và tự lực dự đoán dạng đường đặc tuyến V – A. - Nêu câu hỏi: nhắc lại mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua các môi trường mà em đã học? Vẽ đường đặt tuyến V –A tương ứng? - Vậy theo em dòng điện qua chân không có tuân theo định luật Ohm không? - Vận hành mô hình (3.2) và yêu cầu HS phác thảo dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere? - Nhận xét và chỉnh sửa để giúp HS hoàn chỉnh đường đặc tuyến V – A. Nếu có nhiều thời gian, GV có thể yêu cầu HS tự lực giải thích lại các giai đoạn của đặc tuyến V – A. I U 76 Vấn đề 3: Ứng dụng của dòng điện trong chân không HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV * Tìm hiểu về tia Katốt - Lắng nghe và ghi nhận kiến thức. - Lắng nghe, làm theo hướng dẫn của GV để đưa ra tính chất của tia Katốt. - Mô tả thí nghiệm như hình 21.4 và hướng dẫn HS hình thành khái niệm tia Katốt. - Giới thiệu các tính chất của tia Katốt. GV có thể nhắc lại chuyển động của hạt mang điện trong điện trường đều để dẫn dắt HS đưa ra tính chất cuối cùng của tia Katốt ( bị lệch trong điện trường và tự trường). * Ống phóng điện tử - Làm theo hướng dẫn của GV để hiểu về tác dụng của từng bộ phận trong ống phóng điện tử. - Hướng dẫn cho HS nêu được tác dụng của từng bộ phận trong ống phóng điện tử và giới thiệu ứng dụng của ống phóng điện tử. - Yêu cầu HS về nhà đọc sách và tìm thêm tài liệu về hoạt động của ống phóng điện tử. IV. Củng cố Trình bày cơ chế phát sinh hạt tải điện trong chân không? Mô tả và giải thích sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai cực của ống chân không? Trả lời các câu hỏi trong SGK. 77 2.4.4 Tiến trình dạy học bài “Dòng điện trong chất khí” (Tiết 33 – 34 theo phân phối chương trình vật lý lớp 11 nâng cao) I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Nêu được bản chất dòng điện trong chất khí và giải thích được cơ chế phát sinh hạt tải điện. - Mô tả được cách tạo ra tia lửa điện và nêu vắn tắt nguyên nhân hình thành tia lửa điện. - Mô tả được cách tạo ra hồ quang điện, các đặc điểm chính và ứng dụng của hồ quang điện. 2. Kĩ năng: - Giải thích được các giai đoạn của đường đặc tuyến Volt – Ampere. - Vận dụng được sự phóng điện thành miền để mô tả quá trình hình thành tia Katốt. - Quan sát mô hình vật lý và phát hiện được các yếu tố cơ bản của hiện tượng vật lý. - Vận dụng kiến thức lý thuyết để giải thích một số hiện tượng vật lý trong tự nhiên như: sét, hồ quang điện. 3. Thái độ: - Hứng thú và tích cực quan sát các mô hình vật lý trên máy tính để tìm kiến thức. - Tự lực làm việc và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập. II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: a. Xác định kiến thức, xây dựng phương án dạy học cho từng kiến thức. Vấn đề 1: Tìm hiểu về bản chất của dòng điện trong chất khí Vấn đề 2: Tìm hiểu sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chất khí vào hiệu điện thế Vấn đề 3: Tìm hiểu về các dạng phóng điện trong không khí ở áp suất thường 78 Vấn đề 4: Tìm hiểu về sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp b. Xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ cho bài giảng: Mô hình 4: mô tả quá trình ion hoá chất khí. c. Thiết kế phiếu học tập d. Dụng cụ thí nghiệm: - Máy Rumcoop - Máy Van de Graft - Một số hình ảnh về hiện tượng sét và hồ quang điện. 2. Học sinh: Ôn lại các kiến thức về chuyển động của các phân tử khí( sách giáo khoa vật lý lớp 10). Ôn lại kiến thức về vật dẫn và điện môi trong điện trường (hiệu ứng mũi nhọn). III. Tiến trình bài học * Kiểm tra bài cũ: Câu hỏi 1: Nêu bản chất của dòng điện trong chân không và giải thích cơ chế của sự phát xạ nhiệt electron khi nung nóng Katốt? Câu hỏi 2: Vẽ và giải thích các giai đoạn của đặc tuyến Volt – Ampere? Câu hỏi 3: Tia Katốt là gì? Trình bày các tính chất của tia Katốt? * Bài mới: Vấn đề 1: Tìm hiểu về bản chất của dòng điện trong chất khí HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Không, vì ta có thể dứng gần ổ cắm điện mà không bị điện giật. - Vì trong không khí chỉ có các phân tử khí trung hoà mà không có hạt tải điện tự - Theo em chất khí bình thường có dẫn điện không? Cho ví dụ chứng minh? - Vì sao không khí bình thường không dẫn điện? 79 do. - Ta phải chủ động tạo ra hạt tải điện tự do trong chất khí. - HS có thể liên hệ với bài trước để đề xuất một phương án: đốt nóng không khí. - Quan sát mô hình và tự lực nêu dự đoán loại hạt tải điện trong không khí là: Ion dương, electron và Ion âm. - Giải thích cơ chế - Quan sát mô hình, trả lời các câu hỏi hướng dẫn và nêu bản chất của dòng điện trong chất khí. - Vậy, theo em, phải làm thế nào để làm cho không khí dẫn điện? - Hãy đề xuất một cách để tạo ra hạt tải điện tự do? - Chiếu mô hình (4.1), yêu cầu HS quan sát và nêu dự đoán về các loại hạt tải điện có thể tạo ra trong không khí bị đốt nóng. - Yêu cầu HS giải thích cơ chế của quá trình ion hoá chât khí. - Giới thiệu thêm một số cách khác để kích thích không khí. - Chiếu mô hình (4.2), yêu cầu HS quan sát và nêu bản chất của dòng điện trong chất khí: + Khi U = 0, các hạt tải điện trong chất khí chuyển động như thế nào? + Khi U >0, các hạt tải điện chuyển động như thế nào? 80 Vấn đề 2: Tìm hiểu sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chất khí vào hiệu điện thế: HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Lắng nghe và quan sát kĩ mô hình, có thể thảo luận nhóm để trả lời các câu hỏi của GV. - Tự lực suy nghĩ, kết hợp các kết quả quan sát và phân tích các giai đoạn ở trên để phác thảo dự đoán về dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere. - So sánh đường đặc tuyến phác thảo với kết quả của sách giáo khoa. - Nêu kết luận: dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ohm. - Chiếu mô hình (4.2), thay đổi các thông số về hiệu điện thế, hướng dẫn HS cách quan sát và yêu cầu HS quan sát, trả lời các câu hỏi: + Trong giai đoạn thứ nhất(0<U<Ub), I phụ thuộc vào U như thế nào? Vì sao? (GV giới thiệu tên gọi của giai đoạn thứ nhất sau khi HS đã trả lời câu hỏi). + Giai đoạn thứ hai(Ub<=U<=UC) đường đặc tuyến có dạng gì ? Vì sao? + Ở giai đoạn thứ ba, khi U > UC thì có hiện tượng gì xảy ra? - GV có thể yêu cầu HS phác thảo dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere. - Giới thiệu dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere. Dòng điện trong chất khí có tuân theo định luật Ohm không? Vì sao? 81 Vấn đề 3: Tìm hiểu về các dạng phóng điện trong không khí ở áp suất thường: HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV Tia lửa điện - Đọc sách giaó khoa và nêu được định nghĩa, các đặc điểm của tia lửa điện. - Làm theo sự hướng dẫn của GV để nêu được những ý cơ bản của định nghĩa. - Làm việc theo nhóm: tìm hiểu cấu tạo, tác dụng của từng bộ phận của máy để nêu được nguyên tắc hoạt động của chúng, tiến hành thí nghiệm và quan sát hình dạng của tia lửa điện, đối chiếu với mô tả của sách giáo khoa. - Tự lực suy nghĩ, vận dụng kinh nghiệm bản thân để trả lời câu hỏi của GV: + Sét xuất hiện khi trời có giông, giữa các đám mây hoặc giữa mây và mặt đất. + Các tia sáng ngoằn nghèo, có kèm theo tiếng nổ lớn. - Dùng cột thu lôi. - Là một thanh kim loại có đầu nhọn, - Yêu cầu HS đọc sách giáo khoa để nắm được định nghĩa và một số đặc điểm của tia lửa điện. - Hướng dẫn HS phân tích định nghĩa để nắm được những ý cơ bản sau: + Quá trình phóng điện tự lực. + Điều kiện: điện trường mạnh( cỡ 3.106V/m). - Giới thiệu hai bộ dụng cụ thí nghiệm tạo tia lửa điện là máy Rumcoop và máy Van de Graft. Hướng dẫn thao tác thí nghiệm, cho hai nhóm HS lần lượt tiến hành thí nghiệm, quan sát và nêu nguyên tắc hoạt động của các máy. - Yêu cầu HS mô tả điều kiện xuất hiện và các đặc điểm của sét. - Hướng dẫn HS giải thích các đặc điệm của sét. - Để chống sét, người ta thường làm gì? - Hãy mô tả hình dạng, chất liệu làm cột 82 được cắm ở những chỗ cao nhất của toà nhà. - Hiệu ứng mũi nhọn thu lôi? - Tại sao đầu cột thu lôi phải nhọn? cột thu lôi hoạt động dựa trên hiện tượng nào đã học. Hồ quang điện - Lắng nghe và ghi nhận kiến thức - Dựa vào kinh nghiệm bản thân, mô tả lại quá trình hàn điện - Giới thiệu thí nghiệm tạo hồ quang điện và một số đặc điểm của hồ quang điện. - Giới thiệu một số ứng dụng cơ bản của hồ quang điện và yêu cầu HS mô tả về hàn điện. Vấn đề 4: Tìm hiểu về sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp: HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV - Quan sát hình 22.11 và lắng nghe GV mô tả thí nghiệm. - Lắng nghe và ghi nhận kiến thức. - Vận dụng kiến thức về sự phóng điện thành miền để trả lời các câu hỏi gợi ý của GV, từ đó đưa đến kiến thức về sự - Mô tả thí nghiệm về sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp. - Trình bày kết quả của quá trình phóng điện trong chất khí áp suất thấp và hướng dẫn HS giải thích sự hình thành miền tối Katốt và cột sáng Anốt: nhấn mạnh yếu tố phát quang là do sự va chạm giữa các electron phát ra từ Katốt và các phân tử khí trong ống. - Hướng dẫn HS vận dụng sự phóng điện thành miền để mô tả quá trình hình thành tia Katốt: 83 hình thành tia Katốt trong ống: + Miền tối Katốt chiếm ưu thế. + Miền tối Katốt chiếm đầy ống vì các electron bức ra từ Katốt đi về Anốt mà không va chạm với phân tử khí nào. + Nếu tiếp tục giảm áp suất khí trong ống thì miền tối hay cột sáng sẽ chiếm ưu thế? + Tiếp tục giảm áp suất khí đến mức có thể xem môi trườn

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfLVVLPPDH055.pdf
Tài liệu liên quan