TRUNG TÂM DẠY HỌC VẬT LÝ : GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VL11

TRƯỜNG THPT QUẢNG TRỊ Họ tên giáo viên

TỔ: Vật lí – Thiết bị Lê Công Long

CHUYÊN ĐỀ 3: MỞ ĐẦU ĐIỆN TỬ HỌC

BÀI 8: BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

Môn học: Vật lý, lớp 11A1, 11A10

Thời gian thực hiện: tiết (CĐ26-CĐ29)

I. MỤC TIÊU

1. Về năng lực

1.1. Năng lực vật lý

– Thảo luận, đề xuất, chọn phương án và thực hiện được Dự án tìm hiểu:

+ Phân loại cảm biến (sensor) theo: nguyên tắc hoạt động, phạm vi sử dụng, hiệu quả kinh tế.

+ Nguyên tắc hoạt động của: điện trở phụ thuộc ánh sáng (LDR), điện trở nhiệt.

+ Nguyên tắc hoạt động của sensor sử dụng: điện trở phụ thuộc ánh sáng (LDR), điện trở nhiệt.

+ Tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán (op-amp) lí tưởng.

1.2. Năng lực chung

- Năng lực tự học: Chủ động tích cực thực hiện những công việc của bản thân trong học tập thông qua việc tham gia đóng góp ý tưởng, đặt câu hỏi và trả lời các yêu cầu.

- Giao tiếp và hợp tác: Thảo luận nhóm thực hiện sản phẩm

- Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến bộ khuếch đại thuật toán

2. Phẩm chất

- Có tinh thần trách nhiệm trong hoạt động nhóm.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Giáo viên

- Một số hình ảnh và video liên quan đến nội dung bài học

- Một số linh kiện bán dẫn: Diode, trazitor, cảm biến

- Nội dung giao nhiệm vụ cho HS trên Palet, câu hỏi trắc nghiệm vận dụng trên Olm.vn

2. Học sinh

- Ôn tập, tìm hiểu các kiến thức về:

- SGK, vở ghi bài, giấy nháp. Thiết bị điện tử thông minh để làm bài trắc nghiệm, tìm kiếm thông tin và nộp sản phẩm lên Padlet

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1. Khởi động

Hoạt động 1: Mở đầu:

a. Mục tiêu:

- Tạo được không khí tích cực lớp học và định hướng nội dung để giao nhiệm vụ cho các nhóm

b. Nội dung:

- Thảo luận nội dung câu hỏi mở đầu bài học: Thiết bị nào đã làm cho chiếc loa hay cặp tai nghe phát ra âm thanh?

c. Sản phẩm:

- Câu trả lời và sản phẩm hoạt động nhóm của HS

d. Tổ chức thực hiện

Hoạt động	Nội dung
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	GV nêu nội dung câu hỏi đầu bài
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	HS các nhóm nhỏ trao đổi kết quả thảo luận với nhau để đi đến kết luận chung
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	Các nhóm chính đưa ra báo cáo thảo luận. Giáo viên điều hướng học sinh đi tới kết luận
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	GV định hướng học sinh trình bày nội dung

Hoạt động 2: Hình thành kiến thức

a. Mục tiêu:

Thực hiện dự án tìm hiểu khái niệm, tính chất của bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra

b. Nội dung:

- Giáo viên giao nhiệm vụ cho mỗi nhóm

- Các nhóm nhận nhiệm vụ, thảo luận và xây dựng kiến thức báo cáo

c. Sản phẩm:

- Câu trả lời và sản phẩm hoạt động nhóm của HS

d. Tổ chức thực hiện

Nội dung 1: Tìm hiểu về bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra (Bài 8)

Hoạt động	Nội dung
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	HS nhận nhiệm vụ: Thực hiện dự án tìm hiểu khái niệm, tính chất của bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	HS thực hiện lên phương án thực hiện dự án: GV định hướng học sinh trình bày nội dung 1. Tìm hiểu nhiệm vụ. + Tổ cáo cáo nội dung + Tổ thực hiện thiết kế trò chơi tự do + Tổ thiết kế trò chơi tương tác vatly.web.app 2. Phân công nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm. 3. Lên thời gian hoàn thành từng nhiệm vụ cụ thể, báo cáo tiến độ và kết quả thực hiện. 4. Các nhóm nhỏ trao đổi kết quả thảo luận với nhau để đi đến kết luận chung
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	Giáo tổ chức thảo luận Các nhóm chính đưa ra báo cáo thảo luận cho mỗi nội dung kiến thức nhóm đã thực hiện trình bày
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	Giáo viên điều hướng học sinh đi tới kết luận

Hoạt động 3: Luyện tập

a. Mục tiêu:

- Hệ thống hóa kiến thức và vận dụng giải bài tập định tính liên quan đến bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra

b. Nội dung:

- Câu hỏi sách giáo khoa

c. Sản phẩm:

- Câu trả lời của HS

Bước thực hiện	Nội dung các bước
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	Yêu câu HS thảo luận các câu hỏi đề cập trong sách giáo khoa, trang 49,51,52,53
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm.
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện nhóm trình bày. - Học sinh các nhóm khác tham gia dưới sự điều khiển của đại diện nhóm
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	Giáo viên chính xác hóa nội dung.

Hoạt động 4: Vận dụng

a. Mục tiêu:

- Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau.

b. Nội dung:

- Một số ứng dụng của vấn đề

c. Sản phẩm:

- Bài tự làm vào vở ghi của HS.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước thực hiện	Nội dung các bước
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	Yêu cầu học sinh thảo luận nội dung Em có biết.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	Xem trước bài 9, chuyên đề 3 chuẩn bị cho tiết học tới.
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	HS thực hiện theo yêu cầu của GV
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	Đánh giá, tổng kết bài học

TRƯỜNG THPT QUẢNG TRỊ Họ tên giáo viên

TỔ: Vật lí – Thiết bị Lê Công Long

BÀI 9: MẠCH ĐIỆN ỨNG DỤNG ĐƠN GIẢN CÓ SỬ DỤNG

THIẾT BỊ ĐẦU RA

Môn học: Vật lý, lớp 11A1, 11A10

Thời gian thực hiện: tiết (CĐ30-CĐ33)

I. MỤC TIÊU

1. Về năng lực

1.1. Năng lực vật lý

– Thảo luận, đề xuất, chọn phương án và thực hiện được Dự án tìm hiểu ba thiết bị đầu ra:

+ Nguyên tắc hoạt động của mạch op-amp – relays.

+ Nguyên tắc hoạt động của mạch op-amp – LEDs (light-emitting diode).

+ Nguyên tắc hoạt động của mạch op-amp – CMs (calibrated meter).

+ Thiết kế được một số mạch điện ứng dụng đơn giản có sử dụng thiết bị đầu ra.

1.2. Năng lực chung

- Giao tiếp và hợp tác: Thảo luận nhóm thực hiện sản phẩm

- Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến thế hấp dẫn và thế năng hấp dẫn

2. Phẩm chất

- Có tinh thần trách nhiệm trong hoạt động nhóm.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Giáo viên

- Một số hình ảnh và video liên quan đến nội dung bài học

- Một số linh kiện bán dẫn: Diode, trazitor, cảm biến

- Nội dung giao nhiệm vụ cho HS trên Palet, câu hỏi trắc nghiệm vận dụng trên Olm.vn

2. Học sinh

- Ôn tập, tìm hiểu các kiến thức về:

- SGK, vở ghi bài, giấy nháp. Thiết bị điện tử thông minh để làm bài trắc nghiệm, tìm kiếm thông tin và nộp sản phẩm lên Padlet

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1. Khởi động

Hoạt động 1: Mở đầu:

a. Mục tiêu:

- Tạo được không khí tích cực lớp học và định hướng nội dung để giao nhiệm vụ cho các nhóm

b. Nội dung:

- Thảo luận nội dung câu hỏi mở đầu bài học: về hoạt động của các thiết bị trong ngôi nhà thông minh

c. Sản phẩm:

- Câu trả lời và sản phẩm hoạt động nhóm của HS

d. Tổ chức thực hiện

Hoạt động	Nội dung
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	GV nêu nội dung câu hỏi đầu bài
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	HS các nhóm nhỏ trao đổi kết quả thảo luận với nhau để đi đến kết luận chung
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	Các nhóm chính đưa ra báo cáo thảo luận. Giáo viên điều hướng học sinh đi tới kết luận
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	GV định hướng học sinh trình bày nội dung

Hoạt động 2: Hình thành kiến thức

a. Mục tiêu:

Thực hiện dự án tìm hiểu khái niệm, tính chất của bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra

b. Nội dung:

- Giáo viên giao nhiệm vụ cho mỗi nhóm

- Các nhóm nhận nhiệm vụ, thảo luận và xây dựng kiến thức báo cáo

c. Sản phẩm:

- Câu trả lời và sản phẩm hoạt động nhóm của HS

d. Tổ chức thực hiện

Hoạt động	Nội dung
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	HS nhận nhiệm vụ: mạch điện ứng dụng đơn giản có sử dụng thiết bị đầu ra
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	HS thực hiện lên phương án thực hiện dự án: 1. Tìm hiểu nhiệm vụ. 2. Phân công nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm. + Tổ cáo cáo nội dung + Tổ thực hiện thiết kế trò chơi tự do + Tổ thiết kế trò chơi tương tác blooket 3. Lên thời gian hoàn thành từng nhiệm vụ cụ thể, báo cáo tiến độ và kết quả thực hiện. 4. Các nhóm nhỏ trao đổi kết quả thảo luận với nhau để đi đến kết luận chung
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	GV định hướng học sinh trình bày nội dung Các nhóm chính đưa ra báo cáo thảo luận. Giáo viên điều hướng học sinh đi tới kết luận
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	GV kết luận nội dung chính các phần của các nhóm đã thực hiện

Hoạt động 3: Luyện tập

a. Mục tiêu:

- Hệ thống hóa kiến thức và vận dụng giải bài tập định tính liên quan đến mạch điện ứng dụng đơn giản có sử dụng thiết bị đầu ra

b. Nội dung:

- Câu hỏi sách giáo khoa

c. Sản phẩm:

- Câu trả lời của HS

Bước thực hiện	Nội dung các bước
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	Yêu câu HS thảo luận các câu hỏi đề cập trong sách giáo khoa, trang 54,55,57
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm.
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện nhóm trình bày. - Học sinh các nhóm khác tham gia dưới sự điều khiển của đại diện nhóm
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	Giáo viên chính xác hóa nội dung.

Hoạt động 4: Vận dụng

a. Mục tiêu:

b. Nội dung:

- Một số ứng dụng của vấn đề

c. Sản phẩm:

- Bài tự làm vào vở ghi của HS.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước thực hiện	Nội dung các bước
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	Yêu cầu học sinh thảo luận nội dung Em có biết.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	Xem trước bài 7, chuyên đề 3 chuẩn bị cho tiết học tới.
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	HS thực hiện theo yêu cầu của GV
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	Đánh giá, tổng kết bài học

TRƯỜNG THPT QUẢNG TRỊ Họ tên giáo viên

TỔ: Vật lí – Thiết bị Lê Công Long

BÀI 7: CẢM BIẾN

Môn học: Vật lý, lớp 11A1, 11A10

Thời gian thực hiện: 02 tiết (CĐ34-CĐ35)

I. MỤC TIÊU

1. Về năng lực

1.1. Năng lực vật lý

– Tham quan thực tế (hoặc qua tài liệu đa phương tiện), thảo luận để nêu được một số ứng dụng chính của thiết bị cảm biến và nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến.

1.2. Năng lực chung

- Giao tiếp và hợp tác: Thảo luận nhóm thực hiện sản phẩm

- Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến thế hấp dẫn và thế năng hấp dẫn

2. Phẩm chất

- Có tinh thần trách nhiệm trong hoạt động nhóm.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Giáo viên

- Một số hình ảnh và video liên quan đến nội dung bài học

- Một số linh kiện bán dẫn: Diode, trazitor, cảm biến

- Nội dung giao nhiệm vụ cho HS trên Palet, câu hỏi trắc nghiệm vận dụng trên Olm.vn

2. Học sinh

- Ôn tập, tìm hiểu các kiến thức về:

- SGK, vở ghi bài, giấy nháp. Thiết bị điện tử thông minh để làm bài trắc nghiệm, tìm kiếm thông tin và nộp sản phẩm lên Padlet

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1. Khởi động

Hoạt động 1: Mở đầu:

a. Mục tiêu:

- Tạo được không khí tích cực lớp học và định hướng nội dung để giao nhiệm vụ cho các nhóm

b. Nội dung:

- Thảo luận nội dung câu hỏi mở đầu bài học: Có những vật chất mà con người chúng ta không cảm nhận được bằng giác quan. Vậy làm thế nào để biết được sự tồn tại cảu những dạng vật chất này?

c. Sản phẩm:

- Câu trả lời và sản phẩm hoạt động nhóm của HS

d. Tổ chức thực hiện

Hoạt động	Nội dung
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	GV nêu nội dung câu hỏi đầu bài
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	HS các nhóm nhỏ trao đổi kết quả thảo luận với nhau để đi đến kết luận chung
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	Các nhóm chính đưa ra báo cáo thảo luận. Giáo viên điều hướng học sinh đi tới kết luận
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	GV định hướng học sinh trình bày nội dung

Hoạt động 2: Hình thành kiến thức

a. Mục tiêu:

Tìm hiểu về khái niệm, phân loại cảm biến, nguyên tắc hoạt động của cảm biến sử dụng biến trở phụ thuộc ánh sáng và nhiệt độ.

b. Nội dung:

- Giáo viên giao nhiệm vụ cho mỗi nhóm

- Các nhóm nhận nhiệm vụ, thảo luận và xây dựng kiến thức báo cáo

c. Sản phẩm:

- Câu trả lời và sản phẩm hoạt động nhóm của HS

d. Tổ chức thực hiện

Hoạt động	Nội dung
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	GV: Tổ chức HS Tham quan thực tế (hoặc qua tài liệu đa phương tiện), thảo luận để nêu được một số ứng dụng chính của thiết bị cảm biến và nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến từ đó báo cáo thu hoạch sau khi tham quan
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	HS thực hiện lên phương án thực hiện dự án: 1. Tìm hiểu nhiệm vụ. 2. Phân công nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm. 3. Lên thời gian hoàn thành từng nhiệm vụ cụ thể, báo cáo tiến độ và kết quả thực hiện. 4. Các nhóm nhỏ trao đổi kết quả thảo luận với nhau để đi đến kết luận chung
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	Các nhóm chính đưa ra báo cáo thảo luận. Giáo viên điều hướng học sinh đi tới kết luận
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	GV định hướng học sinh trình bày nội dung thu hoạch sau khi tham quan

Hoạt động 3: Luyện tập

a. Mục tiêu:

- Hệ thống hóa kiến thức và vận dụng giải bài tập định tính liên quan đến mạch điện ứng dụng đơn giản có sử dụng thiết bị đầu ra

b. Nội dung:

- Câu hỏi sách giáo khoa

c. Sản phẩm:

- Câu trả lời của HS

Bước thực hiện	Nội dung các bước
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	Yêu câu HS thảo luận các câu hỏi đề cập trong sách giáo khoa, trang 44,4546,47
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm.
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện nhóm trình bày. - Học sinh các nhóm khác tham gia dưới sự điều khiển của đại diện nhóm
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	Giáo viên chính xác hóa nội dung.

Hoạt động 4: Vận dụng

a. Mục tiêu:

- Thực hiện dự án tìm hiểu khái niệm phân loại cảm biến, nguyên tắc hoạt động của cảm biến sử dụng biến trở phụ thuộc ánh sáng và nhiệt độ.

b. Nội dung:

- Một số ứng dụng của vấn đề

c. Sản phẩm:

- Bài tự làm vào vở ghi của HS.

d. Tổ chức thực hiện:

Hoạt động	Nội dung
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:	HS nhận nhiệm vụ: - Thực hiện dự án tìm hiểu khái niệm phân loại cảm biến, nguyên tắc hoạt động của cảm biến sử dụng biến trở phụ thuộc ánh sáng và nhiệt độ.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ	HS thực hiện lên phương án thực hiện dự án: 1. Tìm hiểu nhiệm vụ. 2. Phân công nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm. 3. Lên thời gian hoàn thành từng nhiệm vụ cụ thể, báo cáo tiến độ và kết quả thực hiện. 4. Các nhóm nhỏ trao đổi kết quả thảo luận với nhau để đi đến kết luận chung
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	Các nhóm chính đưa ra báo cáo thảo luận. Giáo viên điều hướng học sinh đi tới kết luận
Bước 4: Tổng kết đánh giá kết quả	GV định hướng học sinh trình bày nội dung

Các bước thực hiện dự án

Bước 1: Nhiệm vụ:

· Tìm hiểu về phân loại của các loại cảm biến

· Tìm hiểu về nguyên tắc hoạt động của các loại cảm biến

Bước 2: Hình thức báo cáo: Thuyết trình, hồ sơ học tập, sơ đồ tư duy,...

Bước 3: Kế hoạch và thời gian thực hiện: (... ngày, phân bố công việc phù hợp với thời gian biểu của học sinh)

· giai đoạn 1: Tìm hiểu về cách phân loại và các loại cảm biến, ví dụ của từng loại cảm biến

· giai đoạn 2: Tìm hiểu về nguyên tắc hoạt động của từng loại cảm biến

· giai đoạn 3: Kiểm tra lại tính chính xác của các nội dung, xây dựng cách trình bày các nội dung đã tìm kiếm

Bước 4: Tiêu chí đánh giá dự án

· Hoàn thành đúng thời hạn

· Nội dung đầy đủ, chi tiết

· Ví dụ minh họa rõ ràng

· Trình bày khoa học, sạch đẹp

· Phong thái thuyết trình tự tin...

Bước 5: Thực hiện kế hoạch

Cách phân loại cảm biến

- Dựa trên nguyên tắc hoạt động có thể chia cảm biến thành: cảm biến chuyển đổi trực tiếp các dạng tín hiệu thành tín hiệu điện (Hình 7.1) (ví dụ: cặp nhiệt điện, micro áp điện,..) và cảm biến chuyển đổi các dạng tín hiệu thành sự biến đổi của một đại lượng vật lí (Hình 7.2) (ví dụ: điện trở quang, điện trở nhiệt,...). Thông qua mạch điện, sự biến đổi của đại lượng vật lí này sẽ được chuyển thành tín hiệu điện để điều khiển các thiết bị.

- Dựa trên phạm vi sử dụng, cảm biến có thể được phân loại theo ứng dụng khác nhau như: y tế (cảm biến đo nhịp tim, cảm biến đo nồng độ oxygen trong máu, cảm biến đo đường huyết,...); môi trường (cảm biến đo độ pH của nước, cảm biến đo nồng độ bụi, cảm biến đo nồng độ khí độc,...); công nghiệp (cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất); nông nghiệp (cảm biến đo độ ẩm của đất, cảm biến ánh sáng, cảm biến đo độ mặn,.).

- Dựa trên hiệu quả kinh tế, cảm biến có thể được đánh giá và phân loại theo các tiêu chí như giá thành, năng lượng tiêu thụ, độ chính xác và độ bền, hiệu quả kinh tế đem lại từ việc sử dụng cảm biến trong đời sống và sản xuất. Ví dụ trong nông nghiệp, sử dụng cảm biến để đo mức độ amoni trong đất – hợp chất được vi khuẩn đất chuyển thành nitrit và nitrat. Sử dụng dữ liệu này với dữ liệu thời tiết, giúp người trồng trọt đạt năng suất tối đa với lượng phân bón tối thiểu.

Bước 6: Lắp ghép chế tạo mạch cảm biến ánh sáng, âm thanh đơn giản.

Bước 7: Báo cáo và đánh giá dự án, nghe nhận xét, rút kinh nghiệm

I. BÀI 7

Câu hỏi mở bài 7.1: Con người cảm nhận sự vật thông qua các giác quan. Tuy nhiên, có những vật chất mà chúng ta không thể nhận biết được bằng các giác quan. Vậy làm thế nào để biết được sự tồn tại của những dạng vật chất này?

Trả lời

Con người đã sử dụng những thiết bị điện tử cảm nhận trạng thái hay quá trình vật lí, hóa học, sinh học và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin về trạng thái hay quá trình đó thiết bị này gọi là cảm biến.

Câu hỏi I.1: Để phát thanh, người ta dùng máy tăng âm, bộ loa và micro. Trong ba thiết bị đó, thiết bị nào được gọi là cảm biến? vì sao?

Trả lời

Micro có thể gọi là một loại cảm biến để chuyển đổi âm thanh sang chế độ tín hiệu điện để từ đó xử lý âm thanh để có chất lượng âm thanh tốt hơn.

Câu hỏi I.2: Hãy kể tên một số thiết bị, vật dụng có sử dụng cảm biến mà em biết.

Các thiết bị cảm biến:

Cảm biến hình ảnh	Cảm biến nhiệt độ	Cảm biến bức xạ	Cảm biến tiệm cận
Cảm biến áp suất	Cảm biến vị trí	Cảm biến quang điện	Cảm biến hạt
Cảm biến chuyển động	Cảm biến kim loại	Cảm biến cường độ	Cảm biến rò ri
Cảm biến độ ẩm	Cảm biến khí và hóa chất	Cảm biến lực	Cảm biến dòng chảy
Cảm biến khuyết tật	Cảm biến ngọn lửa	Cảm biến biến dạng	Cảm biến tiếp xúc
Cảm biến không tiếp xúc	Cảm biến gia tốc

Câu hỏi I.3: Hãy nêu sự khác nhau giữa cảm biến biến đổi trực tiếp và gián tiếp các dạng tín hiệu thành tín hiệu điện.

Trả lời

Cảm biến là một bộ chuyển đổi nhận và phản hồi tín hiệu hoặc kích thích từ một hệ thống vật lý. Nó tạo ra tín hiệu, đại diện cho thông tin về hệ thống, được sử dụng bởi một số loại hệ thống đo từ xa, thông tin hoặc điều khiển.

Cảm biến chuyển đổi trực tiếp các dạng tín hiệu thành tín hiệu điện biến đổi trực tiếp thông tin thành dạng điện để truyền đến đầu ra.

Còn cảm biến chuyển đổi gián tiếp các dạng tín hiệu thành tín hiệu điện biến đổi thành đại lượng vật lí khác thông qua mạch điện thì sự biến đổi của đại lượng vật lí này sẽ được chuyển thành tín hiệu điện để điều khiển các thiết bị.

Câu hỏi I.4: Hãy nêu ví dụ về ứng dụng của cảm biến trong một lĩnh vực khoa học hay cuộc sống mà em biết.

Cảm biến là một bộ phận không thể thiếu trong tự động hóa. CB trong IoT cũng như hệ thần kinh của chúng ta vậy, con người cảm giác được thế giới xung quanh nhờ cảm giác, khứu giác, vị giác, vv… Thì IoT đo lường và tiếp nhận thông tin từ môi trường từ các cảm biến. IoT( Internet of Things ) thông qua các bộ cảm biến để nhận biết các thay đổi của môi trường, từ đó đưa ra các thông số và lưu trữ ở Big Data, cung cấp thông tin cho người dùng hoặc tự động điều chỉnh máy móc hoạt động ở chế độ phù hợp.

Điện thoại thông minh ngày nay có thể nhận diện được khuôn mặt và mở khóa màn hình với vài thao tác đơn giản. Đây là ứng dụng của cảm biến tiệm cận trong lĩnh vực công nghệ và đời sống. Các cảm biến này được tích hợp thêm các pin, tia hồng ngoại. Ngày nay, không chỉ trong nhận diện khuôn mặt, cảm biến này còn được phát triển nhiều trong các ô tô có chế độ đỗ xe thông minh và trong tương lai là xe tự lái.

Câu hỏi bài học 7.2: Từ Hình 7.6, hãy nhận xét về mức độ thay đổi điện trở của điện trở quang theo cường độ sáng.

Trả lời

Từ hình 7.6 ta thấy giá trị của điện trở quang tỉ lệ nghịch với cường độ sáng, cường độ ánh sáng tăng thì giá trị điện trở giảm còn cường độ ánh sáng giảm thì giá trị điện trở tăng.

Câu hỏi bài học 7.2. Để tránh dòng điện quá lớn đi qua một thiết bị điện người ta mắc nối tiếp thiết bị điện này với một điện trở nhiệt. Theo em ta nên dùng điện trở nhiệt NTC hay PTC cho mục đích trên? Tại sao?

Trả lời

Nên dùng loại PTC vì điện trở nhiệt PTC thường được dùng trong mạch điện bảo vệ trạng thái quá nhiệt của thiết bị, khi dòng điện quá lớn gây sinh nhiệt quá mức và có thể gây cháy nổ lúc này giá trị điện trở PTC sẽ được tăng lên hạn chế lại lượng điện mức chạy qua mạch điện.

Câu hỏi II.1: Tại sao điện trở quang và điện trở nhiệt lại có thể được sử dụng để làm cảm biến?

Trả lời

Vì các linh kiện này chỉ tạo ra sự thay đổi điện trở khi khi có ánh sáng chiếu vào (đối với điện trở quang) hoặc khi có sự thay đổi nhiệt độ (đối với điện trở quang) hoặc khi có sự thay đổi nhiệt độ (đối với điện trở nhiệt) trong khi các mạch điện có sử dụng cảm biến lại cần tín hiệu điện áp để đo lường hay điều khiển thiết bị nên ta cần một mạch điện để biến sự thay đổi điện trở thành điện áp.

Câu hỏi II.2: Phân biệt sự giống nhau và khác nhau giữa điện trở quang và điện trở nhiệt.

Trả lời

Quang trở làm bằng chất bán dẫn trở kháng cao và không có tiếp giáp nào. Trong bóng tối, quang trở có điện trở đến vài MΩ. Khi có ánh sáng, điện trở giảm xuống mức một vài trăm Ω.

Hoạt động của quang trở dựa trên hiệu ứng quang điện trong khối vật chất. Khi photon có năng lượng đủ lớn đập vào, sẽ làm bật electron khỏi phân tử, trở thành tự do trong khối chất và làm chất bán dẫn thành dẫn điện. Mức độ dẫn điện tuỳ thuộc số photon được hấp thụ.

Tuỳ thuộc chất bán dẫn mà quang trở phản ứng khác nhau với bước sóng photon khác nhau. Quang trở phản ứng trễ hơn điốt quang, cỡ 10 ms, nên nó tránh được thay đổi nhanh của nguồn sáng.

Điện trở nhiệt là loại điện trở có trở kháng của nó thay đổi một cách rõ rệt dưới tác dụng nhiệt, hơn hẳn so với các loại điện trở thông thường.

Điện trở nhiệt được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện tử: làm cảm biến nhiệt, hạn chế các dòng xung kích. Nhiệt điện trở khác với nhiệt điện kế.

Câu hỏi II.3: Từ đồ thị trong Hình 7.6 và Hình 7.9, em hãy cho biết điện trở quang và điện trở nhiệt NTC hoạt động trong vùng ánh sáng và nhiệt độ nào thì tốt?

Trả lời

Điện trở quang và điện trở nhiệt NTC hoạt động trong vùng ánh sáng và nhiệt độ yếu và vừa thì tốt nhất vì khi đó giá trị điện trở sẽ không làm ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của mạch.

II. BÀI 8

Câu hỏi bài 8.1: Chiếc loa của bộ tăng âm hay tai nghe của máy nghe nhạc là những vật dụng rất quen thuộc với chúng ta trong cuộc sống thường ngày. Từ người nghệ sĩ biểu diễn trên sân khấu đến các phát thanh viễn, những diễn giả,... đều cần đến những thiết bị này để truyền tải tiếng đàn, tiếng hát hay giọng nói của họ đến người nghe. Vậy, thiết bị nào đã làm cho chiếc loa hay cặp tai nghe phát ra âm thanh?

Trả lời

Vì trong loa hay cặp tai nghe có bộ khuếch đại nên có thể nghe được âm thanh to hơn

Câu hỏi I.1: Thế nào là bộ khuếch đại, bộ khuếch đại thuật toán? Hãy nêu một số ví dụ ứng dụng bộ khuếch đại thuật toán trong cuộc sống mà em biết.

Trả lời

Bộ khuếch đại thuật toán là bộ khuếch đại có hệ số khuếch đại tuỳ chỉnh, thực hiện được nhiều chế độ khuếch đại với hệ số khuếch đại lớn. Nhờ có tính đa dạng và linh hoạt, bộ khuếch đại thuật toán được xem như là bộ khuếch đại có nhiều ứng dụng nhất. Bộ khuếch đại thuật toán thường được sử dụng để khuếch đại tín hiệu nhỏ từ các cảm biển trước khi đưa tới tầng khuếch đại tiếp theo. Ngoài ra, nó còn được ứng dụng trong các máy tính và nhiều loại thiết bị tự động hoá khác.

Câu hỏi I.2: Bộ khuếch đại thuật toán có ưu điểm gì?

Trả lời

Bộ khuếch đại thuật toán có tính tùy chỉnh, thực hiện được hệ số khuếch đại lớn, đa dạng, linh hoạt hơn so với bộ khuếch đại thông thường.

Câu hỏi II.1: Relay điện từ là gì? Relay điện từ khác với công tắc điện thông thường thế nào? Tại sao lại cần nguồn điều khiển cho relay điện từ?

Trả lời

· Relay điện từ là một công tắc đóng, ngắt hoặc chuyển mạch tải điện bằng lực từ. Quá trình đóng, ngắt mạch điện được thực hiện bằng dòng điện.

· Relay là thiết bị đóng ngắt mà vận hành của các tiếp điểm trong mạch điện bằng cách thay đổi điều kiện trong cùng 1 mạch điện hay nhiều mạch điện khác nhau. Còn công tắc điện là thiết bị đóng ngắt giúp đảm bảo việc thiết lập liên tục và ngắt mạch điện trong điều kiện bình thường nhất.

· Khi có dòng điều khiển, lực từ hút miếng sắt non về phía nó làm các tiếp điểm điện cực tiếp xúc với nhau, relay ở trạng thái đóng mạch. Nếu mắc nối tiếp điện cực với mạch tải điện thì relay có thể thực hiện chức năng đóng ngắt mạch điện này.

Câu hỏi 2: Dòng điều khiển và dòng qua mạch tải điện được chạy trong bộ phận nào của relay điện từ?

Trả lời

Trong hình 8.4: Dòng điều khiển chạy qua mạch CD của nam cham điện. Dòng qua mạch tải điện chạy qua mạch ngoài AB.

Câu hỏi 3: Relay trong Hình 8.5 sẽ hoạt động thế nào nếu nối trực tiếp đầu ra của mạch khuếch đại thuật toán với chân điều khiển của relay mà không qua diode?

Trả lời

Relay sẽ luôn trong trạng thái đóng mạch dù điện áp đầu vào là âm hay dương

Câu hỏi 4: Trong sơ đồ Hình 8.8, để dàn LED sáng thì điện áp lối ra của mạch khuếch đại thuật toán phải dương hay âm so với đất?

Trả lời

Điện áp lối ra của mạch khuếch đại phải dương so với mặt đất

Câu hỏi 5: Tại sao phải mắc điện trở nối tiếp với đèn LED ở lối ra của mạch khuếch đại thuật toán?

Trả lời

Vì điện áp hoạt động của đèn LED khá nhỏ, chỉ cỡ 2V do đó không thể mắc trực tiếp nó vào nối ra của bộ khuếch đại thuật toán bởi vì kho đó dòng qua LED sẽ lớn, sẽ làm hỏng LED và bộ khuếch đại nên cần dùng một điện trở có giá trị phù hợp mắc nối tiếp với LED.

C. BÀI 9

Câu hỏi mở bài 9.1: Trong ngôi nhà thông minh, cánh cửa có thể tự đóng và mở khi có người qua lại, vòi nước có thể tự mở và tự khóa khi có người sử dụng, bóng đèn có thể tự bật khi trời tối và tự tắt khi trời sáng. Làm thế nào để các thiết bị này có thể hoạt động một cách tự động như vậy?

Trả lời

Vai trò của bộ khuếch đại thuật toán là khuếch đại tín hiệu đầu vào từ cảm biến để đưa tín hiệu vào mạch điện và đến thiết bị cần điều khiển.

Có thể không cần bộ khuếch đại tuy nhiên với những tín hiệu nhỏ, yếu thì thiết bị sẽ không điều khiển được.

Trả lời

Thiết bị điện trong ngôi nhà tự động vận hành là tính năng vượt bậc của giải pháp nhà thông minh, mang lại cho bạn một cuộc sống hiện đại, tiện nghi hơn. Với sự tích hợp các cảm biến chuyển động, cảm ứng ánh sáng thông minh, không cần đến sự hỗ trợ của con người mà thiết bị vẫn hoạt động rất tốt.

Câu hỏi I.1: Vai trò của bộ khuếch đại thuật toán trong sơ đồ Hình 9.1 là gi? Có thể dùng tín hiệu trực tiếp từ cảm biến để điều khiển thiết bị mà không cần mạch khuếch đại được không?

Trả lời

Có thể không cần bộ khuếch đại tuy nhiên với những tín hiệu nhỏ, yếu thì thiết bị sẽ không điều khiển được.

Câu hỏi I.2: Tại sao điện trở của cảm biến trong Hình 9.2 thay đổi lại làm tín hiệu điện áp tới chân vào không đảo của bộ khuếch đại thuật toán thay đổi?

Trả lời

Khi đưa tay tới gần vòi nước, tia hồng ngoại phản xạ trên tay sẽ tới đầu thu với cường độ mạnh hơn làm điện áp U_s tăng vượt điện áp U₀. Kết quả là điện áp lối ra ở mức cao và relay sẽ đóng mạch để mở khóa van nước.

VI. Ra bài tập về nhà, rút kinh nghiệm: Bài tập được giao trước mỗi bài học

Thực hiện dự án tìm hiểu về cảm biến (Bài 9) theo các bước sau:

Thực hiện dự án thiết kế một số mạch điện ứng dụng đơn giản có sử dụng thiết bị đầu ra (Bài 9) theo các bước sau:

Bước 1: Nhiệm vụ:

Tìm hiểu về một số ứng dụng đơn giản của mạch điện có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra

Trình bày một số ứng dụng đơn giản có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra.

Bước 2: Hình thức báo cáo: Thuyết trình, hồ sơ học tập, sơ đồ tư duy,...

Bước 3: Kế hoạch và thời gian thực hiện: (... ngày, phân bố công việc phù hợp với thời gian biểu của học sinh)

giai đoạn 1: Tìm hiểu về một số ứng dụng đơn giản của mạch điện có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra

giai đoạn 2: Tìm hiểu về nguyên tắc hoạt động của những ứng dụng đơn giản của mạch điện có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra

giai đoạn 3: Kiểm tra lại tính chính xác của các nội dung, xây dựng cách trình bày các nội dung đã tìm kiếm

Bước 4: Tiêu chí đánh giá dự án

Hoàn thành đúng thời hạn

Nội dung đầy đủ, chi tiết

Ví dụ minh họa rõ ràng

Trình bày khoa học, sạch đẹp

Phong thái thuyết trình tự tin

...

Bước 5: Thực hiện kế hoạch

Mạch điện tự động chiếu sáng

· Mạch điện của thiết bị tự bật đèn khi trời tối và tắt đèn khi trời sáng. Trong đó điện trở R₂ được thay bằng cảm biến điện trở quang R_s. Con chạy của biến trở R₀ được đặt ở vị trí sao cho điện áp U₀ chỉ nhỏ hơn điện áp U_s lúc trời tối một chút. Như vậy, khi trời tối điện áp U_r ở mức cao, relay sẽ đóng mạch làm cho đèn sáng. Khi trời sáng điện áp U_s sẽ giảm xuống thấp hơn điện áp U₀ do đó điện áp U_r ở mức thấp, relay sẽ ngắt mạch để tắt đèn. Với nguyên tắc hoạt động của mạch điện như trên, bóng đèn sẽ tự bật khi trời tối và tự tắt khi trời sáng.

Mạch điện cảnh báo rò rỉ khí cháy nổ

· Mạch điện cảnh báo rò rỉ khí cháy nổ hoạt động tương tự như mạch tự động bật tắt bóng đèn. Con chạy của biến trở R₀ được đặt sao cho điện áp U₀ chỉ cao hơn điện áp U_s một chút khi không có rỏ rỉ khí. Như vậy, khi không có rò rỉ khí, điện áp U_r ở mức thấp, còi không kêu. Khi có rò rỉ khí, điện trở của cảm biến giảm xuống đột ngột làm cho điện áp U_r tăng nhanh. Nếu điện áp U_s tăng cao hơn điện áp U₀ thì điện áp U_r sẽ ở mức cao, còi cảnh báo sẽ được kích hoạt để phát ra âm thanh.

Bước 6: Báo cáo và đánh giá dự án, nghe nhận xét, rút kinh nghiệm cho dự án sau.

*Thực hiện dự án tìm hiểu về bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra (Bài 8) theo các bước sau:

Bước 1: Nhiệm vụ:

· Tìm hiểu về tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán và nguyên tắc hoạt động của thiết bị đầu ra là mạch op-amp-relays, mạch op-amp-LEDs và mạch op-amp-CMs.

Bước 2: Hình thức báo cáo: Thuyết trình, hồ sơ học tập, sơ đồ tư duy,...

Bước 3: Kế hoạch và thời gian thực hiện: (... ngày, phân bố công việc phù hợp với thời gian biểu của học sinh)

· giai đoạn 1: Tìm hiểu về tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán

· giai đoạn 2: Tìm hiểu về nguyên tắc hoạt động của thiết bị đầu ra là mạch op-amp-relays, mạch op-amp-LEDs và mạch op-amp-CMs.

· giai đoạn 3: Kiểm tra lại tính chính xác của các nội dung, xây dựng cách trình bày các nội dung đã tìm kiếm

Bước 4: Tiêu chí đánh giá dự án

· Hoàn thành đúng thời hạn

· Nội dung đầy đủ, chi tiết

· Ví dụ minh họa rõ ràng, dễ hiểu, gần gũi với thực tế

· Trình bày khoa học, sạch đẹp

· Phong thái thuyết trình tự tin

· ...

Bước 5: Thực hiện kế hoạch

Bộ khuếch đại thuật toán được ứng dụng phổ biến trong rất nhiều thiết bị điện tử từ các thiết bị dân dụng cho đến công nghiệp và khoa học. Một bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng cần có một số tính chất sau:

· Hệ số khuếch đại của bộ thuật toán lí tưởng bằng vô cùng. Trên thực tế hệ số khuếch đại có thể lên tới vài trăm ngàn. Chính vì vậy, bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng có thể khuếch đại được tín hiệu có biên độ rất nhỏ.

· Bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng cho phép khuếch đại được tín hiệu có công suất rất nhỏ mà không làm suy giảm tín hiệu do bị tiêu hao năng lượng ở lối vào và dòng điện lối ra không bị suy giảm do tiêu hao năng lượng trong mạch khuếch đại khi nó được nối với tải.

· Bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng hoạt động ở mọi tần số.

· Tín hiệu lối vào bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng gần như ngay lập tức được khuếch đại thành tín hiệu lối ra mà không có thời gian trễ.

· Bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng không gây nhiễu trong quá trình khuếch đại.

Nguyên tắc hoạt động của thiết bị đầu ra là mạch op-amp-relays, mạch op-amp-LEDs và mạch op-amp-CMs.

+ Mạch op-amp-relays: Relays điện từ là một công tắc đóng, ngắt hoặc chuyển mạch bằng lực từ. Qúa trình đóng, ngắt mạch điện được thực hiện bằng dòng điện (dòng điều khiển)

+ Mạch op-amp-LEDs: LED là một linh kiện điện tử biến đổi điện năng thành quang năng với hiệu suất cao. Bản chất của LED là một diode bán dẫn, LED sẽ phát sáng nếu có dòng điện chạy theo chiều thuận.

+ Mạch op-amp-CMs: Vôn kế chỉ thị kim mắc trực tiếp vào lối ra của bộ khuếch đại thuật toán được dùng để làm bộ hiển thị.

Bước 6: Báo cáo và đánh giá dự án, nghe nhận xét, rút kinh nghiệm cho dự án sau.

IV. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)

..........................................................................................................................................................................

V. KÝ DUYỆT

Nam Trực, ngày...... tháng....... năm 20...

DUYỆT CỦA BGH

DUYỆT CỦA TỔ TRƯỞNG

ĐOÀN VĂN DOANH

GIÁO VIÊN