TRUNG TÂM DẠY HỌC VẬT LÝ : GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VL12

Trường THPT Quảng Trị Họ và tên giáo viên Tổ: Vật Lí – Thiết Bị Lê Công Long

BÀI 1. ĐẶC TRƯNG CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Môn học: Chuyên đề vật lí; lớp 12A

Thời gian thực hiện: 02 tiết (Tiết CĐ1,2)

I. MỤC TIÊU

1. Năng lực

1.1. Năng lực vật lí

-Thiết kế được phương án và thực hiện được phương án đo tần số, điện áp của dòng điện xoay chiều.

- Nêu được công suất tỏa nhiệt trung bình trên điện trở thuần bằng một nửa công suất cực đại của dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua điện trở thuần này.

-Mô tả được cường độ dòng điện, điện áp xoay chiều bằng biểu thức đại số và bằng đồ thị theo thời gian.

-So sánh được giá trị hiệu dụng với giá trị cực đại của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều.

(HS KT: Có ý thức học tập với nhiệm vụ được giao)

1.2. Năng lực chung

-Thảo luận và hỗ trợ các bạn trong nhóm xây dựng phương án thí nghiệm, thực hiện thí nghiệm đo tần số, điện áp của dòng điện xoay chiều.

-Tự chủ và hợp tác để mô tả biểu thức công suất, dòng điện, điện áp của dòng điện xoay chiều.

2. Phẩm chất

- Chăm chỉ, trong học tập và tìm hiểu nội dung kiến thức mới về cấu tạo của chất

- Có trách nhiệm trong hoạt động nhóm

(HS KT: Mô tả được cường độ dòng điện, Nêu được công suất tỏa nhiệt trung bình trên điện trở thuần)

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Giáo viên

-Bộ dụng cụ thí nghiệm đo tần số và điện áp xoay chiều (các thiết bị mô tả như Hình 1.1 SGK trang 6).

- File trình chiếu hỗ trợ bài dạy, nhiệm vụ theo các phiếu cho học sinh chuẩn bị trên Padlet

2. Học sinh

- Nội dung nhiệm vụ GV phân công theo các phiếu trên Padlet

III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC

Hoạt động 1: Mở đầu

a. Mục tiêu: Xác định được vấn đề của bài học.

b. Nội dung: Ôn lại về dòng điện xoay chiều

c. Sản phẩm:Câu trả lời của HS:

b. Tổ chức thực hiện

Các bước thực hiện	Hoạt động của GV và HS
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ	– GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi ở phần mở đầu.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập	– HS làm việc cá nhân, nhớ lại kiến thức về dòng điện xoay chiều đã học để suy nghĩ và trả lời câu hỏi.
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	– HS trình bày câu trả lời (nêu được có giá trị thay đổi, đổi chiều luân phiên, các giá trị tức thời, hiệu dụng, cực đại, các tác dụng nhiệt, từ, sinh lí,...)
Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ	– GV nhận xét và ghi nhận ý kiến của HS. – GV dẫn dắt vào bài mới

Hoạt động 2: Hình thành kiến thức

2.1. Tìm hiểu đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều

a. Mục tiêu: Viết được biểu thức suất điện động, điện áp, dòng điện xoay chiều, các giá trị đặc trưng

b. Nội dung: Thực hiện nhiệm vụ học tập 1

c. Sản phẩm: Đáp án các câu hỏi trong phiếu học tậpsố 1 theo nội dung I, SGK, trang 6

d. Tổ chức thực hiện

Các bước thực hiện

Hoạt động của GV và HS

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

– GV thực hiện: Chia nhóm HS, tối đa 6 HS/nhóm. Nêu nhiệm vụ học tập 1 cho các nhóm.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập

– HS thực hiện: Tập hợp nhóm và nhận nhiệm vụ học tập. Thảo luận theo nhóm, hoàn thành nhiệm vụ học tập 1.

– GV quan sát, hỗ trợ (nếu cần).

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

– Thảo luận toàn lớp lần lượt từng nhiệm vụ học tập.

– Với mỗi nhiệm vụ, GV cho nhóm này trình bày thì nhóm khác góp ý (nếucó nội dung bổ sung).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ

+ GV nhận xét chung về kết quả làm việc của các nhóm.

+ Kết luận nội dung trọng tâm để HS ghi vào vở.

2.2. Đề xuất phương án đo đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều

a. Mục tiêu: Đo tần số và điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng đồng hồ đo điện đa năng.

b. Thực hiện nhiệm vụ học tập 2

c. Sản phẩm: Bản mô tả của HS

d. Tổ chức thực hiện

Các bước thực hiện

Hoạt động của GV và HS

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

– GV thực hiện: Chia nhóm HS, tối đa 6 HS/nhóm. Nêu nhiệm vụ học tập số 2 cho HS.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập

– HS thực hiện: Tập hợp nhóm theo sự phân chia của GV và nhận nhiệm vụ học tập.

+ Thảo luận, hoàn thành nhiệm vụ học tập số 2.

– GV quan sát, hỗ trợ HSKT

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

– Thảo luận toàn lớp lần lượt từng nhiệm vụ

– Mỗi nhiệm vụ, GV gọi đại diện nhóm HS trình bày phương án lựachọn của nhóm và giải thích.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ

– HS nhận xét phương án của nhóm khác, đưa ra phương án lựa chọn khácvà giải thích (nếu có).

– GV nhận xét chung về kết quả làm việc của các nhóm.

2.3. Thực hành đo tần số và điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều

a. Mục tiêu: Tiến hành thí nghiệm đo tần số, điện áp hiệu dụng bằng đồng hồ đo điện đa năng. Đọc được số liệu và tính được giá trị trung bình của tần số và điện áp hiệu dụng.

b. Nội dung: Thực hiện nhiệm vụ học tập 3

c. Sản phẩm: Nhận xét và kết luận của HS về thí nghiệm và sử dụng chức năng

d. Tổ chức thực hiện

Các bước thực hiện

Hoạt động của GV và HS

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

– GV Phát bộ dụng cụ thí nghiệm (có nhóm thêm tụ điện, có nhóm thêm cuộn dây) và nêu nhiệm vụ học tập số 3 cho HS

+ Hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm theo SGK trang 7.

+ Yêu cầu HS thảo luận và hoàn thành nhiệm vụ học tập 3.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS Nhận bộ dụng cụ thí nghiệm và thực hiện nhiệm vụ

- HS thảo luận về kết quả thí nghiệm và rút ra kết luận về giá trị của tần số, điện áp xoay chiều.

– GV quan sát, hỗ trợ HSKT

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

– HS nộp nhiệm vụ học tập 3 trên padlet

– GV lựa chọn đại diện 4 nhóm HS trình bày kết quả thực hiện nhiệm vụ, lựa chọn 2 nhóm có làm thí nghiệm với tụ điện và 2 nhóm có làm thí nghiệm với cuộn dây.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ

– HS các nhóm khác so sánh kết quả của nhóm mình với nhóm đang trình bày, nêu ý kiến (nếu có).

– GV Nhận xét chung về kết quả làm việc của các nhóm.

2.4. Tìm hiểu đồ thị và biểu thức dòng điện xoay chiều, điện áp xoay chiều qua điện trở

a. Mục tiêu: Tính được các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều. Mô tả được cường độ dòng điện xoay chiều bằng đồ thị và bằng biểu thức đại số.

b. Nội dung: Thực hiện nhiệm vụ học tập 4

c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS

d. Tổ chức thực hiện

Các bước thực hiện	Hoạt động của GV và HS
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ	– GV Yêu cầu HS thực hiện nhiệm vụ học tập số 4
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập	– HS thực hiện: Thực hiện nhiệm vụ học tập 4.
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	– Mời 2 nhóm trình bày và các nhóm khác góp ý về pha ban đầu, biểu thức của i và u, mối liên hệ giữa I, U và R. GV quan sát, hỗ trợ HSKT
Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ	– HS theo dõi phần trình bày của bạn, nhận xét, bổ sung, chỉnh sửa (nếu cần). – GV nhận xét, góp ý để kết luận

2.5. Tìm hiểu công suất cực đại và công suất trung bình

a. Mục tiêu: So sánh được công cực đại, công suất trung bình của dòng điện xoay chiều qua điện trở.

b. Nội dung: Xây dựng biểu thức công suất

c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS

d. Tổ chức thực hiệnxây dựng biểu thức công suất

Các bước thực hiện	Hoạt động của GV và HS
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ	– GV yêu cầu HS thực hiện xây dựng biểu thức công suất
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập	– HS thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu của GV. – GV quan sát HS và hướng dẫn, hỗ trợ (nếu cần).
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	– Mời 1 HS trình bày, HS khác nhận xét – GV mời HS trao đổi về các giá trị công suất tức thời, công suất cực đại và công suất trung bình - GV Theo dõi và hỗ trợ HSKT
Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ	– GV nhận xét kết quả biến đổi của HS

Hoạt động 3: Luyện tập

a. Mục tiêu: Xác định các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều qua đồ thị điện áp.

b. Nội dung: Làm bài tập luyện tập

c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS

d. Tổ chức thực hiện

Các bước thực hiện	Hoạt động của GV và HS
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ	– GV yêu cầu HS làm việc cá nhân hoàn thành bài tập. Trình bày bài làm vào vở ghi cá nhân.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập	HS thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu của GV.
Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận	– GVmời HS lên bảng thực hiện – GV yêu cầu các bạn khác làm vào vở và nhận xét kết quả 4 bạn làm trên bảng. - GV Theo dõi và hỗ trợ HSKT
Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ	– GV kết luận, nhận xét phân trình bày của HS

Hoạt động 4: Vận dụng

a. Mục tiêu: Xác định các đại lượng trong mạch điện xoay chiều dân dụng: Tính công suất của bàn là, máy sấytóc, điện áp cực đại, tần số dòng điện,...

b. Nội dung: Tìm hiểu dòng điện xoay chiều trong gia đình

c. Sản phẩm: Bản báo cáo kết quả tìm hiểu của HS

d. Tổ chức thực hiện

Các bước thực hiện

Hoạt động của GV và HS

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

– GV yêu cầu HS thực hiện trình chiếu về các nội dung sau:

+ Tìm hiểu dòng điện xoay chiều trong gia đình: tần số, điện áp cực đại, điện áp hiệu dụng.

+ Tìm hiểu về công suất của bàn là, máy sấy tóc: tính cường độ dòng điện hiệu dụng qua bàn là, máy sấy tóc.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập

– HS làm việc nhóm, thảo luận và thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu của GV (ở nhà).

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

– Bản trình chiếu theo yêu cầu của GV. Trình chiếu và các nhóm khác đặt câu hỏi về cách tính, cách xác định.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ

– HS nhận xét bài của nhóm bạn nêu ưu điểm, nhược điểm và các điểm cầnđiều chỉnh.

– GV nhận xét chung kết quả thực hiện nhiệm vụ.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Đọc nội dung sau và mục I, SGK trang 6 và thực hiện các suy luận để rút ra biểu thức điện áp và dòng điện xoay chiều.

Đặt khung dây phẳng MNPQ có tiết diện trong từ trường đều thì từ thông qua tiết diện khung dây là:

Nếu quay đều khung dây quanh trục OO’ với tốc độ góc thì từ thông qua tiết diện khung dây biến thiên theo thời gian là:

Theo định luật Fa-ra-đây, suất điện động cảm ứng xuất hiện ở hai đầu khung dây là:

Trong đó, và .

Suất điện động này chính là suất điện động xoay chiều hình sin trong khung dây.

Nhiệm vụ 1: Nếu nối hai đầu khung dây với mạch ngoài thành mạch điện kín thì:

Nhiệm vụ 2: Từ các biểu thức trên, hãy thảo luận nhóm để mô tả ý nghĩa của các đại lượng:

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Sử dụng điện thoại tìm hiểu về đồng hồ đo điện đa năng, cảm biến điện áp để thực hiện các nhiệm vụ sau:

Nhiệm vụ 1: Thảo luận nhóm mô tả các phương pháp đo tần số, điện áp của dòng điện xoay chiều.

Mô tả phương án sử dụng đồng hồ đo điện đa năng		Mô tả phương án sử dụng cảm biến điện áp
Để đo tần số	Để đo điện áp	Để đo tần số	Để đo điện áp

Nhiệm vụ 2: Vẽ sơ đồ bố trí thí nghiệm sử dụng đồng hồ đo điện đa năng để đo tần số, điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều qua điện trở R

Sơ đồ đo tần số dòng điện qua điện trở R

Sơ đồ đo điện áp hiệu dụng qua điện trở R

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

Tực hiện thí nghiệm A: Đo tần số dòng điện xoay chiều.

1.1. Tảo luận nhóm để hoàn thành nhiệm vụ sau:

Nhiệm vụ	Mô tả các dụng cụ đo	Vẽ sơ đồ mạch điện	Vẽ sơ đồ bố trí các thiết bị

1.2. Tiến hành đo và điền kết quả vào bảng sau:

Lần đo	Điện áp đầu ra (V)	Tần số dòng điện qua điện trở (Hz)
1
2
3

1.3. Nhận xét về giá trị của tần số dòng điện khi điện áp thay đổi

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

1.4. Tính giá trị trung bình của tần số dòng điện

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

2. Tực hiện thí nghiệm B: Đo điện áp xoay chiều giữa hai đầu điện trở.

2.1. Tảo luận nhóm để hoàn thành nhiệm vụ sau:

Nhiệm vụ	Mô tả các dụng cụ đo	Vẽ sơ đồ mạch điện	Vẽ sơ đồ bố trí các thiết bị

2.2. Tiến hành đo và điền kết quả vào bằng sau:

Lần đo	Tần số dòng điện qua điện trở (Hz)	Điện áp giữa hai đầu điện trở (V)
1
2
3

2.3. Nhận xét về giá trị của điện áp khi tần số thay đổi.

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

2.4. Tính giá trị trung bình của điện áp đo được

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

2.5. Giá trị điện áp đo được là giá trị cực đại hay giá trị hiệu dụng. Giải thích

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

3. Tực hiện thí nghiệm khảo sát điện áp qua tụ điện hoặc cuộn dây khi tần số thay đổiTay điện trở bằng tụ điện hoặc cuộn dây thực hiện các bước như thí nghiệm B đểđiền kết quả vào bảng sau:

Lần đo	Tần số dòng điện qua điện trở (Hz)	Điện áp giữa hai đầu tụ điện hoặc cuộn dây (V)
1
2
3

Nhận xét về giá trị của điện áp khi tần số thay đổi

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

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4

Quan sát đồ thị cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều trong Hình 1.2a vàHình 1.2b, SGK trang 8 thực hiện các nhiệm vụ sau:

Nhiệm vụ 1: Xác định các đại lượng

Của cường độ dòng điện xoay chiều qua điện trở		Của điện áp xoay chiều qua điện trở
Tần số	Pha ban đầu	Tần số	Pha ban đầu

Biểu thức dòng điện xoay chiều qua điện trở ......................................................................		Biểu thức điện áp xoay chiều qua điện trở ......................................................................

Nhiệm vụ 2: Xác định các đại lượng

Của cường độ dòng điện xoay chiều qua điện trở		Của điện áp xoay chiều qua điện trở
Giá trị cực đại	Giá trị hiệu dụng	Giá trị cực đại	Giá trị hiệu dụng

So sánh tỉ số giữa điện áp hiệu dụng và cường độ dòng điện hiệu dụng với giá trị điện trở

Nhận xét về mối liên hệ giữa U, I và R, giữa u, i và R

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................Đáp án các phiếu học tập

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Đọc nội dung sau và mục I, SGK trang 6 và thực hiện các suy luận để rút ra biểu thức điện áp và dòng điện xoay chiều.

Đặt khung dây phẳng MNPQ có tiết diện S trong từ trường đều B thì từ thông qua tiết diện khung dây là:

Nếu quay đều khung dây quanh trục OO’ với tốc độ gócthì từ thông qua tiết diện khung dây biến thiên theo thời gian t là:

Teo định luật Fa-ra-đây, suất điện động cảm ứng xuất hiện ở hai đầu khung dây là:

Trong đó: ;

Suất điện động này chính là suất điện động xoay chiều hình sin trong khung dây.

Nhiệm vụ 1: Nếu nối hai đầu khung dây với mạch ngoài thành mạch điện kín thì

Nhiệm vụ 2: Từ các biểu thức trên, hãy thảo luận nhóm để mô tả ý nghĩa của các đại lượng

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Sử dụng điện thoại tìm hiểu về đồng hồ đo điện đa năng, cảm biến điện áp để thựchiện các nhiệm vụ sau:

Nhiệm vụ 1: Thảo luận nhóm mô tả các phương pháp đo tần số, điện áp của dòng điện xoay chiều.

Mô tả phương án sử dụng đồng hồ đo điện đa năng		Mô tả phương án sử dụng cảm biến điện áp
Để đo tần số	Để đo điện áp	Để đo tần số	Để đo điện áp
Cắm 2 đầu que đo vào chốt có ghi kí hiệu Hz và chốt ghi chữ COM, chuyển thang đo về chế độ Hz đo tần số của điện kế. Nối 2 đầu que đo nối tiếp với điện trở để đo tần số dòng điện qua điện trở.	Cắm 2 đầu que đo vào chốt có ghi kí hiệu V và chốt ghi chữ COM, chuyển thang đo điện điện áp xoay chiều (có dấu ~). Đặt 2 đầu que đo ở 2 đầu của điện trở để đo điện áp của dòng điện.	Sử dụng cảm biến dòng điện mắc nối tiếp với điện trở trong đoạn mạch điện xoay chiều. Để chế độ hiển thị là đồ thị cường độ dòng điện theo thời gian. Xác định khoảng thời gian giữa 2 đỉnh dương liên tiếp của cường độ dòng điện là được chu kì. Lấy nghịch đảo chu kì ra tần số dòng điện.	Sử dụng cảm biếnđiện áp mắc song song với điện trởtrong đoạn mạch điện xoay chiều. Đểchế độ hiển thị là đồ thị của điện áp theo thời gian. Xác định giá trị cực đại của điện áp, tính được giá trị điện áp hiệu dụng.