Giáo án chuyên đề Vật lí 12 kết nối: Bài 1 Đặc trưng của dòng điện xoay chiều

Trọn bộ giáo án chuyên đề vật lí 12 sách kết nối tri thức cả năm file word. Giáo án bài 1 Đặc trưng của dòng điện xoay chiều. Bài soạn bám sát theo chương trình mới được trình bày khoa học, kiến thức trọng tâm, dễ dàng giảng dạy và chỉnh sửa đơn giản khi cần.

Bài khác

Tải về

Nội dung chi tiết

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

CHUYÊN ĐỀ 1: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

BÀI 1: ĐẶC TRƯNG CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

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.

2. Năng lực

Năng lực chung:

Năng lực tự học: Tự chủ và hợp tác với các bạn để mô tả biểu thức công suất, dòng điện, điện áp của dòng điện xoay chiều.
Năng lực giao tiếp hợp tác: 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.
Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định và tìm hiểu về đặc trưng của dòng điện xoay chiều và tiến hành thí nghiệm đo tần số, điện áp của dòng điện xoay chiều.

Năng lực vật lí:

Nêu được các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều.
Mô tả được phương án đo đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều.
Thực hiện được thí nghiệm đo tần số và điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.
Nêu được các đặc điểm của đồ thị và mô tả được biểu thức dòng điện xoay chiều, điện áp xoay chiều qua điện trở.
Viết được công thức tính công suất cực đại, công suất trung bình của dòng điện xoay chiều qua điện trở.

3. Phẩm chất

Chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm trong học tập và thí nghiệm.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU:

1. Đối với giáo viên:

SGK, SGV Chuyên đề học tập Vật lí 12, Kế hoạch bài dạy.
Hình ảnh và mô tả đồ thị dòng điện, điện áp xoay chiều.
Máy chiếu, máy tính (nếu có).
Phiếu học tập.

2. Đối với học sinh:

HS mỗi nhóm: Bộ dụng cụ thí nghiệm đo tần số và điện áp xoay chiều: Điện trở, đồng hồ đo điện năng, bảng lắp mạch điện, dây nối, máy phát âm tần.
HS cả lớp:

+ SGK Chuyên đề học tập Vật lí 12.

+ Hình vẽ 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: Từ ví dụ thực tiễn trong đời sống, giúp HS bước đầu đưa ra được các ý tưởng về dòng điện xoay chiều.

b. Nội dung: GV cho HS thảo luận về nội dung mở đầu trong SGK, HS phát biểu ý kiến của bản thân để xác định được vấn đề của bài học, từ đó GV định hướng HS vào nội dung của bài học.

c. Sản phẩm học tập: HS bước đầu phát hiện vấn đề và nêu được đặc điểm của dòng điện xoay chiều.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV giới thiệu: Điện lưới cung cấp trong các hộ gia đình là dòng điện xoay chiều.

- GV nêu câu hỏi: Vậy dòng điện xoay chiều có đặc điểm gì?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS làm việc cá nhân, nhớ lại kiến thức về dòng điện xoay chiều đã học ở lớp 9 cấp THCS và ở Bài 17 SGK Vật lí 12 để suy nghĩ và trả lời câu hỏi.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời 1 – 2 bạn ngẫu nhiên đứng dậy trình bày câu trả lời của mình.

Gợi ý đáp án:

Dòng điện xoay chiều có các đặc điểm sau: có giá trị thay đổi, có chiều thay đổi luân phiên, có tần số, có giá trị tức thời, giá trị hiệu dụng, giá trị cực đại, có đồ thị hình sin,…

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Sau khi HS trao đổi, phát biểu ý kiến, GV nhận xét và dẫn dắt vào bài mới: Để có được câu trả lời đầy đủ và chính xác, chúng ta cùng tìm hiểu bài học mới: Bài 1: Đặc trưng của dòng điện xoay chiều.

B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều.

a. Mục tiêu: Từ nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều rút ra được biểu thức suất điện động, điện áp, dòng điện xoay chiều, các giá trị đặc trưng của dòng điện xoay chiều: giá trị tức thời, hiệu dụng, cực đại, pha ban đầu, độ lệch pha, chu kì và tần số của dòng điện.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để tìm hiểu về các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều.

c. Sản phẩm:

- Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để tìm hiểu về đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều.

- HS hoàn thành Phiếu học tập số 1.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

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

hiệu điện thế xoay chiều hay điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch ngoài có dạng	cường độ dòng điện xoay chiều trong mạch có dạng	chu kì và tần số của dòng điện xoay chiều có dạng
…	…	…

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

Đại lượng/giá trị	Tức thời: i, u	Cực đại: I₀, U₀	Hiệu dụng: I, U	φ_i, φ_u
Đơn vị	…	…	…	…
Ý nghĩa	…	…	…	…
Mối liên hệ với các đại lượng khác	…	…	…	…

d. Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu làm việc cá nhân, nghiên cứu SGK và rút ra biểu thức điện áp và dòng điện xoay chiều.

- GV có thể chuẩn bị nội dung liên quan và yêu cầu HS tìm hiểu thêm (đính kèm phía dưới Hoạt động).

- GV chia lớp thành các nhóm 4-6 HS.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm và hoàn thành Phiếu học tập số 1.

- Sau khi các nhóm trả lời, GV kết luận về các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận:

*Trả lời Phiếu học tập số 1

(đính kèm phía dưới Hoạt động).

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV kết luận về nội dung Đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều.

- GV chuyển sang nội dung Đề xuất phương án đo đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều.

I. ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

- Khi biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều qua một đoạn mạch có dạng:

i = I₀cos(ωt + φ_i) (A)

thì điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch đó là

u = U₀cos(ωt + φ_u) (V)

- Giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều này lần lượt là:

Trong đó:

- i (A) và u (V) là giá trị cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch tại thời điểm t, gọi là giá trị tức thời.

- I₀ (A) và U₀ (V) là các giá trị cực đại của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều.

- ω là tần số góc của dòng điện, đơn vị rad/s.

- φ_i và φ_u là pha ban đầu của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều, đơn vị rad.

- Chu kì T (s) của dòng điện xoay chiều được xác định là:

- Tần số f (Hz) của dòng điện xoay chiều được xác định là:

TÌM HIỂU THÊM

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 ω thì từ thông qua tiết diện khung dây biến thiên theo thời gian t là:

Theo định luật Faraday, suất điện động cảm ứng xuất hiện ở hai đầu khung dây là:

Trong đó, E₀ = ωBS và .

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

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

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

hiệu điện thế xoay chiều hay điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch ngoài có dạng

cường độ dòng điện xoay chiều trong mạch có dạng

chu kì và tần số của dòng điện xoay chiều có dạng

u = U₀cos(ωt + φ_u) (V)

i = I₀cos(ωt + φ_i) (A)

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

Đại lượng/giá trị	Tức thời: i, u	Cực đại: I₀, U₀	Hiệu dụng: I, U	φ_i, φ_u
Đơn vị	A, V	A, V	A, V	rad
Ý nghĩa	Là giá trị của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch tại thời điểm t.	Là giá trị cực đại của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều.	Là giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều biến thiên theo thời gian.	Là pha ban đầu của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều
Mối liên hệ với các đại lượng khác

Hoạt động 2. Đề xuất phương án đo đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều

a. Mục tiêu: Thảo luận mô tả được phương án đo và đề xuất được thí nghiệm đo tần số và điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng đồng hồ đo điện đa năng.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để đề xuất được phương án đo đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều.

c. Sản phẩm:

- Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để mô tả được phương án đo và đề xuất phương án thí nghiệm đo tần số và điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.

- HS hoàn thành Phiếu học tập số 2.

d. Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS tiếp tục hoạt động theo nhóm đã chia và hoàn thành nội dung Phiếu học tập số 2.

- Sau khi HS trả lời, GV nhận xét và chốt phương án đo tần số, điện áp của dòng điện xoay chiều.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận:

*Trả lời Phiếu học tập số 2

(đính kèm phía dưới Hoạt động).

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV kết luận về nội dung Đề xuất phương án đo đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều.

- GV chuyển sang nội dung Thực hành đo tần số và điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.

II. THỰC HÀNH ĐO TẦN SỐ, ĐIỆN ÁP CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

(HS hoàn thành Phiếu học tập số 2)

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

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
Để đo tần số	Để đo điện áp
Vặn núm xoay của đồng hồ đo điện đa năng sang thang đo tần số, đặt hai que đo của đồng hồ này vào hai đầu đoạn mạch.	Vặn núm xoay của đồng đồ đo điện đa năng sang thang đo điện áp xoay chiều.

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.

(HS tự hoàn thành nội dung trong bảng).

Hoạt động 3. Thực hành đo tần số và điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều

a. Mục tiêu:

- HS tiến hành thí nghiệm đo tần số, điện áp hiệu dụng bằng đồng hồ đo điện đa năng.

- HS đọc được số liệu và tính được giá trị trung bình của tần số và điện áp hiệu dụng.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để thực hiện được thí nghiệm, đọc được số liệu và tính được tần số và điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.