Giáo án Nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện Vật lí 11 Cánh diều

BÀI 3: NGUỒN ĐIỆN, NĂNG LƯỢNG ĐIỆN VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
Sau bài học này, HS sẽ:
- Định nghĩa được suất điện động qua năng lượng dịch chuyển một diện tích đơn vị theo vòng kín.
- So sánh được suất điện động và hiệu điện thế.
- Mô tả được ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn.
- Nêu được năng lượng điện tiêu thụ của đoạn mạch được đo bằng công của lực
điện thực hiện khi dịch chuyển các điện tích; công suất tiêu thụ năng lượng điện
của một đoạn mạch là năng lượng điện mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian.
- Tính được năng lượng điện và công suất tiêu thụ năng lượng điện của đoạn mạch.
- Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án, đo được suất điện động
và điện trở trong của pin hoặc acquy (battery hoặc accumulator) bằng dụng cụ thực hành. 2. Năng lực
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, tiếp thu sự góp ý và hỗ trợ thành viên trong
nhóm khi tìm hiểu về nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện.
- Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan
đến nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện, đề xuất giải pháp giải quyết.
Năng lực vật lí:
- Nêu được khái niệm suất điện động, biểu thức và đơn vị của suất điện động. 1
- Giải thích được ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế
giữa hai cực của nguồn.
- So sánh được suất điện động và hiệu điện thế.
- Nêu được biểu thức tính năng lượng điện và công suất điện.
- Thực hiện được thí nghiệm đo suất điện động và điện trở trong của pin.
- Vận dụng được kiến thức để làm bài tập và giải thích được một số vấn đề trong thực tế. 3. Phẩm chất
- Chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm trong học tập và thực hành.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU:
1. Đối với giáo viên: - SGK, SGV, Giáo án.
- Hình vẽ và đồ thị trong SGK: Hình ảnh sơ đồ mạch điện để tìm mối liên hệ giữa ξ,
r và R, hình ảnh cá chình điện,…
- Máy chiếu, máy tính (nếu có).
2. Đối với học sinh:
- HS mỗi nhóm: Bộ dụng cụ thí nghiệm đo suất điện động và điện trở trong của pin:
pin 1,5 V, điện trở 10 Ω, biến trở 100 Ω, dây nối, công tắc, bảng để lắp mạch điện.
- HS cả lớp: Hình vẽ và đồ thị liên quan đến nội dung bài học và các dụng cụ học
tập theo yêu cầu của GV.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG
a. Mục tiêu: Thông qua câu hỏi định hướng của GV, HS nêu vấn đề làm thế nào để duy trì được dòng điện trong mạch điện.
b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thảo luận về điều kiện duy trì dòng điện qua vật dẫn.
c. Sản phẩm học tập: HS trả lời câu hỏi mà GV đưa ra.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập:
- GV chiếu hình ảnh pin giúp duy trì dòng điện trong điện thoại (hình 3.1) cho HS quan sát. 2
Nếu gắn mỗi đầu của một vật dẫn vào một bản tụ điện đã tích điện thì chỉ có dòng điện chạy qua vật dẫn
trong một khoảng thời gian rất ngắn. Nhưng nếu gắn mỗi đầu của cùng một vật dẫn đó vào một cực của pin
hoặc acquy thì dòng điện được duy trì lâu hơn nhiều.
- GV đặt câu hỏi yêu cầu HS thảo luận: Vì sao lại như vậy? Làm thế nào để duy trì được dòng điện tích dịch
chuyển có hướng qua một vật dẫn?
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS thảo luận và đưa ra câu trả lời.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
- GV mời 1 – 2 bạn ngẫu nhiên đứng dậy trình bày suy nghĩ của mình.
Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập
- GV tiếp nhận câu trả lời dẫn dắt HS vào bài: Để trả lời câu hỏi này chúng ta vào bài học ngày hôm nay: Bài
3. Nguồn điện, năng lượng điện và công suất điện.
B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC
Hoạt động 1. Định nghĩa suất điện động
a. Mục tiêu: HS nêu được khái niệm suất điện động của nguồn điện, công thức và đơn vị suất điện động.
b. Nội dung: GV cho HS thảo luận và nêu được khái niệm suất điện động của nguồn điện.
c. Sản phẩm học tập: HS thực hiện được yêu cầu GV đưa ra để nêu được khái niệm suất điện động của nguồn điện.
d. Tổ chức thực hiện:
HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS
DỰ KIẾN SẢN PHẨM
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập: I. NGUỒN ĐIỆN
- GV trình bày về sự di chuyển của electron 1. Suất điện động của nguồn điện
thành dòng qua mạch ngoài và nguồn điện.
- Để duy trì dòng điện tích dịch
- GV chiếu hình ảnh người thực hiện công làm chuyển có hướng qua một vật dẫn,
cho các quả bóng chuyển động liên tục (hình cần tạo ra và duy trì giữa hai đầu
3.2b). Tương tự như vậy, nguồn điện thực hiện của nó một hiệu điện thế.
công lên hạt tải điện để duy trì dòng điện trong - Trong nguồn điện, các hạt điện
mạch (hình 3.2a) cho HS quan sát.
tích dương chuyển động từ nơi có 3
điện thế thấp (ở cực âm) đến nơi có
điện thế cao hơn (ở cực dương).
- Công của nguồn điện chuyển
thành năng lượng điện trong mạch.
*Trả lời Câu hỏi 1 (SGK – tr98)
Trong pin, hóa năng chuyển hóa
thành điện năng. Trong bóng đèn,
điện năng chuyển hóa thành quang năng và nhiệt năng. *Kết luận
- Suất điện động của nguồn điện là
đại lượng đặc trưng cho khả năng
thực hiện công của nguồn điện,
được đo bằng thương số giữa công - GV đặt câu hỏi:
A do nguồn điện thực hiện làm
+ Trong nguồn điện, các hạt tích điện dương dịch chuyển một điện tích dương q
chuyển động như thế nào?
bên trong nguồn điện từ cực âm
+ Công của nguồn điện có tác dụng gì?
đến cực dương và độ lớn của điện
- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, tích đó.
nghiên cứu SGK và trả lời nội dung Câu hỏi 1 (SGK – tr98) ξ= A q
Một đèn mắc nối tiếp với một pin như Hình Đơn vị của suất điện động là vôn 3.3. (V).
- Nói cách khác, suất điện động
được xác định bằng công của
nguồn điện tích dịch chuyển một
điện tích đơn vị theo một vòng kín của mạch điện.
Nêu sự biến đổi năng lượng xảy ra trong pin *Trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr98)
và trong đèn khi đóng khóa K.
Từ (3.1) suy ra đơn vị của suất
- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, điện động là J/C. Ở chủ đề trước,
nghiên cứu SGK và tìm hiểu về định nghĩa khi đề cập đến hiệu điện thế, HS đã
suất điện động, biểu thức và đơn vị của suất biết 1 V = 1 J/C. Như vậy, suất điện động.
điện động có cùng đơn vị với hiệu
- GV yêu cầu HS trả lời nội dung Câu hỏi 2 điện thế. (SGK – tr98)
Từ biểu thức 3.1, chứng minh suất điện động
có cùng đơn vị với hiệu điện thế.
- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về định nghĩa suất điện động.
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập 4