Tiến trình khoa học xây dựng kiến thức Định luật Ohm cho đoạn mạch có nguồn

Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí
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
Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 11111
Nếu chuyển chiều dòng điện thì ta có :
Tính độ biến thiên năng lượng của điện tích qua đoạn mạch theo công của lực điện
trường . 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
ABA
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:
( 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
2. Sơ đồ tiến trình kiểm nghiệm kết luận
Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 2
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 : ( 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:
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 .
Nên U
CD

=
Có thể kiểm nghiệm kết quả trên như thế nào?
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:
( 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
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
ξ
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
ξ
= −
-
2
W= A
AB AB
U It It I rt
ξ

∆ ⇔ − = −
-
AB
U Ir
ξ
= − +
- Nếu chuyển chiều dòng điện thì ta có :
AB
U Ir
ξ
= +
- Hiệu điện thế U
AB
giữa hai đầu đoạn mạch chứa nguồn điện có mối liên hệ
với suất điện động
ξ
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
ξ
= ± +
(
ξ
lấy dấu
+, nếu chiều A
→
B là chiều từ cực + đến cực - của nguồn điện ,
ξ
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
Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 3
Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí

+ 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
ξ
, 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
ξ
= ± +
(
ξ
lấy dấu +, nếu chiều A
→
B là chiều từ cực +
đến cực - của nguồn điện ,
ξ
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
ξ
, 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
ξ
= ± +
(
ξ
lấy dấu +, nếu chiều A
→
B là chiều từ cực +
đến cực - của nguồn điện ,
ξ
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,
ξ
của đoạn
mạch chứa nguồn điện.
- Học sinh tham gia thực hiện giải pháp tìm công thức liên hệ U
AB
,

r, I,
ξ
của đoạn
mạch chứa nguồn điện.
- Học sinh tham gia đề xuất giải pháp kiểm nghiệm công thức liên hệ U
AB
,

r, I,
ξ

của đoạn mạch chứa nguồn điện được đưa ra từ lí thuyết.
Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 4
I(A)
U(V)
Bài tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học vật lí
- 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=3Ω. 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
- Câu 4: Cho đoạn mạch như hình vẽ trong đó E
1
= 9 (V), r
1
= 1,2 (Ω); E
2
=
3 (V), r
2
=0,4 (Ω); điện trở R = 28,4 (Ω). 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).
Nhóm 01- Chuyên ngành vật lí phương pháp 5