Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí “ Định luật Ôm cho các loại đoạn mạch chứa nguồn điện” pot

Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động
nhận thức trong dạy học vật lí “ Định luật Ôm
cho các loại đoạn mạch chứa nguồn điện”
Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí

Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 1

I. SƠ ĐỒ TIẾN TRÌNH KHOA HỌC XÂY DỰNG KIẾN THỨC “ Định
luật Ôm cho các loại đoạn mạch chứa nguồn điện”
1. Sơ đồ tiến trình đề xuất kết luận

-
AB
W= - U It

-
2
AB
A It I rt

 

-
2
W= A
AB AB
U It It I rt

    

-
AB
U Ir

  

- Nếu chuyển chiều dòng điện thì ta có :
AB
U Ir


 

Tính độ biến thiên năng lượng của điện tích qua đoạn mạch theo công của lực
điện trường
W= - UIt

. Mặt khác tính độ biến thiên năng lượng của điện tích theo các
phần năng lượng chuyển hóa giữa năng lượng của nguồn điện và điện năng, giữa điện
năng và nhiệt tỏa ra( Với giả định rằng nguồn điện cũng có điện trở thuần r). Từ sự bằng
nhau của 2 kết quả tính đó rút ra câu trả lời cho câu hỏi đặt ra.
Một nguồn điện được mắc vào một đoạn mạch điện có dòng điện có dòng điện chạy qua theo
chiều từ cực A sang cực B của nguồn điện, giữa 2 cực của nguồn điện có một hiệu điện thế
U
AB

Hiệu điện thế U
AB
giữa hai đầu đoạn mạch chứa nguồn điện có mối liên hệ với suất điện động

điện trở r của nguồn và cường độ I của dòng điện chạy từ cực A sang cực B của nguồn điện
theo hệ thức sau:

AB
U Ir

  
(

lấy dấu +, nếu chiều A


B là chiều từ cực + đến cực - của nguồn điện ,


lấy dấu - , nếu chiều A

B là chiều từ cực - đến cực + của nguồn điện)
Hiệu điện thế U
AB
giữa hai đầu đoạn mạch AB chứa nguồn
điện có mối liện hêh với suất điện động

của nguồn điện và cường
độ I của dòng điện chạy qua đoạn mạch theo một hệ thức như thế
nào?

Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí

Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 2

2. Sơ đồ tiến trình kiểm nghiệm kết luận
Nguồn điện có điện trở r. Hiệu điện thế U
AB
giữa hai đầu đoạn mạch chứa nguồn điện có mối
liên hệ với suất điện động

, điện trở r của nguồn điện và cường độ dòng điện I của dòng
điện chạy từ cực A sang cực B của nguồn điện, theo hệ thức sau :
AB
U Ir


  
(

lấy dấu +,
nếu chiều A

B là chiều từ cực + đến cực - của nguồn điện ,

lấy dấu - , nếu chiều A

B
là chiều từ cực - đến cực + của nguồn điện)
- Từ phương trình:
AB
U Ir

  

Ta thấy dạng đồ thị biểu diễn mối
liên hệ giữa U
AB
và I là một đường
thẳng.
Thí nghiệm:
- Đọc giá trị của U
AB
và I.
- Vẽ đường biểu diễn sự phụ thuộc
của U
AB

và I.
- Nhận xét viết U
AB
= -U
CD
+ Ib
- b có đơn vị của điện trở và lập luận
theo biến thiên năng lượng ta có
Ir
AB
U

   
. Nên U
CD
=



Có th
ể kiểm nghiệm kết quả tr
ên như th
ế n
ào?

Từ kết luận trên có thể suy ra dạng đồ thị biểu diễn
sự phụ thuộc giữa U
AB
và I. Mặt khác tiến hành thí nghiệm

như sơ đồ hình vẽ. Đo U
AB
và I để lập được bảng các cặp số
liệu U
AB
và I tương ứng, để dựng được đồ thị biểu diễn quan
hệ (U
AB
và I). Đối chiếu hai đồ thị có được nhờ sự suy luận
và nhờ thí nghiệm để kết luận.






Hiệu điện thế U
AB
giữa hai đầu đoạn mạch chứa nguồn điện có mối liên hệ với suất điện động

điện trở r của nguồn và cường độ I của dòng điện chạy từ cực A sang cực B của nguồn điện
theo hệ thức sau:

AB
U Ir

  
(

lấy dấu +, nếu chiều A


B là chiều từ cực + đến cực - của nguồn điện ,


lấy dấu - , nếu chiều A

B là chiều từ cực - đến cực + của nguồn điện)
Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí

Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 3

II. Diễn giải sơ đồ xây dựng kiến thức
- Một nguồn điện được mắc vào một đoạn mạch điện có dòng điện có dòng
điện chạy qua theo chiều từ cực A sang cực B của nguồn điện, giữa 2 cực của
nguồn điện có một hiệu điện thế U
AB
- Hiệu điện thế U
AB
giữa hai đầu đoạn mạch AB chứa nguồn điện có mối liện
hêh với suất điện động

của nguồn điện và cường độ I của dòng điện chạy qua
đoạn mạch theo một hệ thức như thế nào?
- Tính độ biến thiên năng lượng của điện tích qua đoạn mạch theo công của
lực điện trường
W= - UIt

. Mặt khác tính độ biến thiên năng lượng của điện tích
theo các phần năng lượng chuyển hóa giữa năng lượng của nguồn điện và điện
năng, giữa điện năng và nhiệt tỏa ra( Với giả định rằng nguồn điện cũng có điện

trở thuần r). Từ sự bằng nhau của 2 kết quả tính đó rút ra câu trả lời cho câu hỏi
đặt ra.
-
AB
W= - U It


-
2
AB
A It I rt

 
-
2
W= A
AB AB
U It It I rt

    
-
AB
U Ir

  

- Nếu chuyển chiều dòng điện thì ta có :
AB
U Ir


 

- Hiệu điện thế U
AB
giữa hai đầu đoạn mạch chứa nguồn điện có mối liên hệ
với suất điện động

điện trở r của nguồn và cường độ I của dòng điện chạy từ
cực A sang cực B của nguồn điện theo hệ thức sau:
AB
U Ir

  
(

lấy dấu +,
nếu chiều A

B là chiều từ cực + đến cực - của nguồn điện ,

lấy dấu - , nếu
chiều A

B là chiều từ cực - đến cực + của nguồn điện)
*Làm thế nào để kiểm nghiệm được điều này?
Với vấn đề được đặt ra tiếp theo ta phải dùng thí nghiệm để kiểm chứng .thí
nghiệm sử dụng phaỉ được thiết kế sao cho dựa vào lý thuyết ta có thể dự đoán
được kết quả suy luận trên.từ định hướng đó ta đưa ra thí nghiệm như sau:
Từ kết luận trên có thể suy ra dạng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa U
AB

và
I. Mặt khác tiến hành thí nghiệm như sơ đồ hình vẽ. Đo U
AB
và I để lập được
bảng các cặp số liệu U
AB
và I tương ứng, để dựng được đồ thị biểu diễn quan hệ
(U
AB
và I). Đối chiếu hai đồ thị có được nhờ sự suy luận và nhờ thí nghiệm để
kết luận.
Thí nghiệm:
- Dụng cụ:1Vôn kế ,ampekế ,biến trở ,nguồn điện và các dây nối.
- Tiến hành :
+ học sinh mắc sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ
Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí

Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 4


+ Thay đổi giá trị của biến trở R ,quan sát số chỉ của ampekế và ghi vào
bảng số liệu.



+ Vẽ đường biểu diễn sự phụ thuộc của U
AB

vào I. Nếu đồ thị là đường
thẳng thì phù hợp với kết quả suy luận từ ly thuyết đã nêu ra.Như vậy có sự phù

hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm,khẳng định sự đúng đắn của tri thức mới rồi
đưa ra kết luận:
Nguồn điện có điện trở r. Hiệu điện thế U
AB
giữa hai đầu đoạn mạch chứa
nguồn điện có mối liên hệ với suất điện động

, điện trở r của nguồn điện và
cường độ dòng điện I của dòng điện chạy từ cực A sang cực B của nguồn điện,
theo hệ thức sau :
AB
U Ir

  
(

lấy dấu +, nếu chiều A

B là chiều từ cực +
đến cực - của nguồn điện ,

lấy dấu - , nếu chiều A

B là chiều từ cực - đến
cực + của nguồn điện)
III.Tổ chức hoạt động nhận thức xây dựng kiến thức định luật ôm đối với
đoạn mạch chứa nguồn điện.
1.Mục tiêu dạy học
1.1 Nội dung kiến thức cần xây dựng
Nguồn điện có điện trở r. Hiệu điện thế U

AB
giữa hai đầu đoạn mạch chứa
nguồn điện có mối liên hệ với suất điện động

, điện trở r của nguồn điện và
cường độ dòng điện I của dòng điện chạy từ cực A sang cực B của nguồn điện,
theo hệ thức sau :
AB
U Ir

  
(

lấy dấu +, nếu chiều A

B là chiều từ cực +
đến cực - của nguồn điện ,

lấy dấu - , nếu chiều A

B là chiều từ cực - đến
cực + của nguồn điện)
1.2. Mục tiêu trong quá trình dạy học.
- Học sinh tham gia đề xuất giải pháp tìm công thức liên hệ U
AB
,

r, I,

của đoạn

mạch chứa nguồn điện.
- Học sinh tham gia thực hiện giải pháp tìm công thức liên hệ U
AB
,

r, I,

của đoạn
mạch chứa nguồn điện.
I(A)
U(V)


Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí

Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 5

- Học sinh tham gia đề xuất giải pháp kiểm nghiệm công thức liên hệ U
AB
,

r, I,


của đoạn mạch chứa nguồn điện được đưa ra từ lí thuyết.
- Học sinh thực hiện giải pháp đã đề ra.
- Học sinh phát biểu được định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện.
1.3. Mục tiêu đối với kết quả học tập.
- Học sinh phát biểu được định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện.
- Học sinh biết vận dụng định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn để giải một số

bài tập về đoạn mạch.
2. Chuẩn bị đồ dùng dạy học.
* Giáo viên:
- Dụng cụ để lắp thí nghiệm khảo sát mạch điện có chứa nguồn điện: 01 pin
điện hoá (hoặc nguồn điện 1 chiều), vôn kế 1 chiều giới hạn đo 2,5V,
miliampe kế một chiều có giới hạn đo 500mA, biến trở con chạy hoặc biến
trở có tay quay, ngắt điện.
*Học sinh:
- Ôn nắm chắc kiến thức định luật Ôm cho toàn mạch.
- Chuẩn bị mỗi nhóm HS 4 pin 1,5V
3. Đề kiểm tra kết quả học tập
- Câu 1: Cho đoạn mạch gồm điện trở R và nguồn điện
như hình vẽ. Biểu thức của hiệu điện thế hai đầu đoạn
mạch AB là:
- A.U
AB
=E-ir B.U
AB
=E-I( r+R) C.U
AB
=I(r+R)-E D.U
AB
=ir-E
- Câu 2: Hiệu điện thế giữa cực dương và cực âm của nguồn điện được tính
theo công thức nào sau đây
- A.U=E-Ir B.U=E+Ir C.U=E
p
+Ir D.U=Ir
- Câu 3: Đặt một hiệu điện thế U
AB

=1V vào hai đầu AB của một nguồn
điện: E=4V;r=3. Biết cực dương nối vào A. Chiều và cường độ dòng
điện chạy trong đoạn mạch là:
- A.1A từ B đến A B.1A từ A đến B
- C.2A từ B đến A D.2A từ A đến B
Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí

Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 6

- Câu 4: Cho đoạn mạch như hình vẽ trong đó E
1
= 9 (V), r
1
= 1,2 (); E
2
=
3 (V), r
2
=0,4 (); điện trở R = 28,4 (). Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn
mạch U
AB
= 6 (V). Cường độ dòng điện trong mạch có chiều và độ lớn là
- A. chiều từ A sang B, I = 0,4 (A).
- B. chiều từ B sang A, I = 0,4 (A).
- C. chiều từ A sang B, I = 0,6 (A).
- D. chiều từ B sang A, I = 0,6 (A).
- Câu 5: Cho bộ nguồn gồm 6 acquy giống nhau được mắc thành hai dãy
song song với nhau, mỗi dãy gồm 3 acquy mắc nối tiếp với nhau. Mỗi
acquy có suất điện động E = 2 (V) và điện trở trong r = 1 (). Suất điện
động và điện trở trong của bộ nguồn lần lượt là

- A. E
b
= 12 (V); r
b
= 6 (). B. E
b
= 6 (V); r
b
= 1,5 ().
- C. E
b
= 6 (V); r
b
= 3 (). D. E
b
= 12 (V); r
b
= 3 ().
-
4. PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC
- Bộ thí nghiệm khảo sát đoạn mạch chứa nguồn: Nguồn điện, điện trở, biến
trở, khóa K, Vôn kế, Ampe kế.

5. NỘI DUNG TRÌNH BÀY BẢNG
- a) Thí nghiệm khảo sát:
- - Bố trí thí nghiệm
-
- - Bảng kết quả
I(A) 0,00 0,10 0,20 0,30
U

AB
(V)

1,50 1,45 1,39 1,35
-
Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí

Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 7

- - Đồ thị
-
- b) Nhận xét:
- - Đồ thị (UAB,I) là phương trình đường thẳng, có hệ số góc âm.
- U
AB
= - aI + b với a = r và b = ξ
- => U
AB
= -rI + ξ  U
AB
= ξ - Ir
- c) Kết luận
- U
AB
= - aI + b với a = r và b = ξ
- => U
AB
= -rI + ξ  U
AB
= ξ - Ir

- Nếu đoạn mạch có R: U
AB
= ± ξ + I(R + r) 
r
R
U
r
R
U
I
ABBA








6.Tiến trình hoạt động dạy học
6.1.Đề xuất vấn đề
:Ghép các dụng cụ điện gồm: nguồn điện, biến trở,vônkế,ampekế . Hãy xác
định mối liên hệ giữa suất điện động

của nguồn điện ,hiệu điện thế giữa hai
đầu đọan mạch và điện trở của đoạn mạch chứa nguồn điện .Từ đó cho nhận
xét.
: Học sinh suy nghĩ trao đổi đưa ra khó khăn về nhu cầu kiến thức cần thiết
mà học sinh chưa biết .
:Yêu cầu học sinh đưa ra khó khăn cần giải quyết để có được bài toán đã cho.

: Nhận xét ý kiến của học sinh và giúp học sinh nhận rõ vấn đề cânf nghiên
cứu giải quyết ,đồng thời đề suất vấn đề như đã ghi trong sơ đồ tiến trình
khoa học xây dựng kiến thức.
6.2.Giải quyết vấn đề
*Định hướng giải pháp
: yêu cầu học sinh suy nghĩ ,cho ý kiến về hướng giải quyết vấn đề .
: suy nghĩ ,trao đổi ,phát biểu ý kiến .
: Nhận xét ý kiến của học sinh .Nếu học sinh bế tắc Giáo viên có thể đề suất
giải pháp khả thi ,giáo viên gợi cho học sinh nghĩ đến việc vận dụng định
Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí

Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 8

luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng .Giáo viên cần nhấn mạnh,đặt câu
hỏi để học sinh khaức sâu kiến thức .
:công của lực điện được xác định trong đoạn mạch là gì?
: Độ biến thiên năng lượng trong đoạn mạch được xác định như thế nào?
: Khi động năng không đổi thì độ biến thiên năng lượng được xác định
như thế nao? Từ đó hãy xác định mối liên hệ giữa suất điện động

của
nguồn điện ,hiệu điện thế giữa hai đầu đọan mạch và điện trở của đoạn
mạch AB?
:Chia nhóm, suy nghi, trao đổi, thảo luận và phát biểu ý kiến. học sinh thực
hiện giải pháp mà giáo viên gợi ý và rút ra kết luận cho vấn đề đặt ra.
Ir
AB
U

  

: Nhận xét ,Giúp đỡ ,bổ sung và cuối cùng rút ra giải pháp như đã ghi trong
sơ đồ.Từ đó thực hiện giải pháp và nêu kết luận.
*Kiểm nghiệm kết luận vừa thu được .
:Giới thiệu bộ thí nghiệm cho học sinh và hướng dẫn cho học sinh mắc sơ
đồ thí nghiệm theo hình vẽ.
: Đọc SGK ,làm thí nghiệm.
: Phát các bộ thí nghiệm và phiếu học tập cho các nhóm. Yêu cầu HS làm
thí nghiệm ,thay đổi điện trở R với các giá trị của R khác nhau đọc các giái
trị của U,I ghi vào phiếu học tập .
:Ghi cấc thông tin vào bảng số liệu.
:Yêu cầu đại diện hai nhóm lên bảng điền số liệu vào bảng số liệu và vẽ đồ
thị theo U, theo I.
: Vẽ đồ thị theo bảng số liệu.
: Từ hai bảng số liêụ đồ thị của hai bạn đại diện cho hai nhóm vẽ ,hãy nhận
xét đồ thị?
: Đồ thị là một đường thẳng do đó biểu thức trên đã được thí nghiệm kiểm
nghiệm lại là đúng .
: Nhận xét ,bổ sung và và cuối cùng rút ra kết luận về định luật ôm đối với
đoạn mạch chứa nguồn điện.
6.3.Khái quát củng cố kết luận về kiến thức mới.
: Khái quát lại toàn bài và đưa ra biểu thức của định luật ôm đối với đoạn
mạch điện chứa nguồn điện .
Ir
AB
U

  

: Ghi nhận kiến thức mới

Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí

Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 9

:Yêu cầu học sinh làm bài tập đã chuẩn bị để nắm bắt được thông tin phản
hồi về khả năng tiếp thu kiến thức mới của học sinh.
:Giao bài tập về nhà và giao nhiệm vụ để học sinh chuẩn bị những kiến
thức cần thiết cho bài học mới .