TÍCH HOP NĂNG LƯỢNG

Sở giáo dục và đào tạo thanh hoáTrờng THPT Quan Sơn Sáng kiến kinh nghiệm Đề tài: Vận dụng phơng pháp tích hợp sử dụng năng l-ợng tiết kiệm và hiệu quả vào bài dạy máy phát điện xoay chi

Trang 1

Sở giáo dục và đào tạo thanh hoá

Trờng THPT Quan Sơn

Sáng kiến kinh nghiệm

Đề tài:

Vận dụng phơng pháp tích hợp sử dụng năng l-ợng tiết kiệm và hiệu quả vào bài dạy máy phát

điện xoay chiều

Họ và tên: Nguyễn MạnhThắng

Chức vụ: Giáo viên

Đơn vị công tác: THPT Quan Sơn

Nhóm chuyên môn: Vật lý

Lĩnh vực đề tài: Phơng pháp

Năm học: 2009 - 2010

A Đặt Vấn đề

I Lời mở đầu

ua 5 năm đổi mới giáo dục THPT, trờng THPT Quan Sơn đã hởng ứng và thực hiện chơng trình đổi mới phơng pháp giáo dục vào thực tiễn giảng dạy Trên cơ

sở kế thừa và phát triển những phơng pháp, cách thức tích cực giáo dục đã quen thuộc, đồng thời các giáo viên đã vận dụng một cách có hiệu quả những phơng pháp giáo dục mới, phù hợp với điều kiện hoàn cảnh nhà trờng để thực hiện nhiệm vụ dạy học tích cực Đồng thời với việc thực hiện phơng pháp dạy học tích cực trong từng tiết học, từng bài giảng thì việc giáo dục cho học sinh về giáo dục môi trờng, tiết kiệm năng lợng cũng đợc trú trọng và vận dụng một cách có hiệu quả

Q

Gv: Nguyễn Mạnh Thắng - Trờng THPT Quan Sơn I 1

Trang 2

Trong những năm gần đây, do sự phát triển của xã hội, nhu cầu cần thiết sử dụng năng lợng trong sản xuất cũng nh trong sinh hoạt ngày càng cao Theo số liệu của cơ quan năng lợng quốc tế IEA thì tiêu thụ năng lợng trên thế giới cho các lĩnh vực sản xuất và tiện nghi nh sau: công nghiệp chiếm khoảng 25%; giao thông vận tải và tiện nghi nhà ở khoảng 50%; thơng mại và dịch vụ khoảng 10%; nông lâm và ng nghiệp khoảng 3%; sử dụng khác 12% ở Việt Nam chúng ta, do nhu cầu phát triển ngày càng cao nguồn năng lợng mà chúng ta sử dụng chủ yếu là than đá, dầu, khí tự nhiên, trong đó điện năng là dạng năng lợng có nhiều u điểm vì tiện cho sử dụng, dễ

đợc chuyển hoá từ các dạng năng lợng khác khi sản xuất, đồng thời dễ chuyển hoá thành các dạng năng lợng khác nh cơ năng, nhiệt năng, quang năng Tuy nhiên việc khai thác nguồn tài nguyên hoá thạch trên thế giới cũng nh ở Việt Nam đang ngày càng cạn kiệt, chính vì vậy sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả là vấn đề cấp thiết và quan trọng Một trong những biện pháp sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả đó là đa nội dung giáo dục tiết kiệm năng lợng và sử dụng có hiệu quả vào từng bài giảng, từng tiết dạy để đáp ứng nhiệm vụ dạy học

ý thức đợc nhiệm vụ dạy học cũng nh việc cần thiết trong việc giáo dục học sinh

sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả, tôi mạnh dạn xin đợc trình bày sáng kiến kinh nghiệm của mình vào một bài dạy cụ thể (Máy phát điện xoay chiều) đó là đề tài “Vận dụng phơng pháp tích hợp sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả vào bài dạy máy phát điện xoay chiều“.

Quan Sơn - Ngày 05/ 04/2010

II Thực trạng vấn đề cần nghiên cứu:

1- Thực trạng vấn đề năng lợng và chơng trình đổi mới:

+ Năng lợng có vai trò sống còn đối với cuộc sống con ngời, nó quyết định sự tồn tại, phát triển và chất lợng cuộc sống con ngời Vai trò của năng lợng thể hiện rõ thông qua việc con ngời sử dụng năng lợng cho các hoạt động sản xuất, đi lại, xây dựng và đời sống hàng ngày Ngày nay có thể thấy rõ các vấn đề khủng hoảng năng lợng đã ảnh hởng rất lớn đến kinh tế và xã hội các nớc trên thế giới, trong đó có Việt Nam Chính vì vậy việc đa vấn đề năng lợng mà cụ thể là sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả thông qua môn học, hoạt động ngoài giờ lên lớp là mang tính cấp bách và cần thiết

+ Vấn đề đa phơng pháp dạy học tích hợp về sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả là một trong vấn đề mới trong trơng trình đổi mới giáo dục THPT hiện nay Trong những năm trớc việc giáo dục cho học sinh ý thức tiết kiệm năng lợng hay sử dụng hiệu quả chỉ đợc thực hiện một cách lồng ghép xen kẽ với việc liên hệ tính giáo dục cho học sinh

2 - Thực trạng trờng THPT Quan Sơn I:

+ Trờng THPT Quan Sơn I đóng trên địa bàn thuộc huyện miền núi cao, cơ sở vật chất còn nhiều thiếu thốn, trình độ dân trí còn thấp, đời sống của nhân dân khó khăn

đã ảnh hởng không nhỏ đến việc học tập của các em học sinh

+ Đời sống của đa số các gia đình học sinh đang theo học còn gặp nhiều khó khăn, một số địa bàn trong huyện mới có điện sinh hoạt trong những năm gần đây, vì vậy việc giáo dục cho học sinh về sử dụng máy phát điện, cũng nh sử dụng năng lợng

điện một cách có hiệu quả là vấn đề vô cùng cần thiết

3- Thực trạng bài dạy “ Máy phát điện xoay chiều“:

Trang 3

Việc vận dụng phơng pháp tích hợp về sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả trong bài “ Máy phát điện xoay chiều”ở trờng THPT Quan Sơn I có những vấn đề

đáng quan tâm

+ Do năng lực của các em học sinh còn nhiều hạn chế dẫn tới giáo viên phải dành nhiều thời gian cho việc tiếp thu tri thức khoa học cơ bản của các em học sinh ( cấu tạo máy phát, nguyên tắc hoạt động, ứng dụng, cách mắc mạch) Điều này đòi hỏi phải có sự phân bố thời gian hợp lý cho từng hoạt động

+ Việc sử dụng máy chiếu để hỗ trợ bài dạy cũng là một vấn đề khó khăn vì cha có phòng chuyên dụng

Tuy nhiên, nếu thực hiện một cách khéo léo bằng cách vận dụng và kết hợp những phơng pháp dạy học tích cực, sẽ giúp các em hiểu đợc sự cần thiết của việc sử dụng năng lợng điện một cách tiết kiệm và hiệu quả để từ đó hình thành cho các em ý thức và trách nhiệm trong học tập cũng nh trong cuộc sống

B Giải quyết vấn đề

I Các giải pháp thực hiện chung:

1- giáo viên phải chuẩn bị giáo án, định hình đợc phơng pháp và trọng tâm của bài dạy về mặt kiến thức và kỹ năng cũng nh tính giáo dục

2- Lập sơ đồ lô gíc tiến trình thực hiện cho bài dạy

3- Phân bố các hoạt động với thời gian thực hiện tơng ứng hợp lý

4- Sử dụng phơng pháp tích hợp bằng những câu hỏi có tính chất liên hệ, gợi mở 5- Sử dụng thí nghiệm, CNTT để hỗ trợ các mô hình, các hình ảnh cho bài giảng

đợc sinh động

6- Chuẩn bị một số t liệu mang tính chất liên hệ và giáo dục

7- Vận dụng các phơng pháp một cách linh hoạt, đảm bảo tính tích cực và chủ

động cho học sinh trong bài dạy

II các biện pháp tổ chức cụ thể cho bài dạy:

1 Giáo viên phải xác định đợc mục tiêu bài dạy:

a) Kiến thức:

- Mô tả đợc sơ đồ cấu tạo và giải thích đợc nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3 pha

- Cách mắc mạch 3 pha hình sao và hình tam giác

b) Kĩ năng:

- Tìm hiểu kiến thức từ mô hình, hình ảnh, thông tin t liệu khoa học ứng dụng

- Vận dụng kiến thức về hiện tợng cảm ứng điện từ vào bài học

- Vận dụng kiến thức khoa học vào kỹ thuật, đời sống và biết cách tiết kiệm

năng lợng điện trong sinh hoạt.

c) Thái độ:

- Tạo đợc hứng thú cho học sinh

- Tìm hiểu kiến thức từ thực tiễn cuộc sống

- Nghiêm túc và thận trọng trong nghiên cứu; giáo dục kỹ thuật tổng hợp, lòng say mê yêu thích môn học, có trách nhiệm cao trong việc sử dụng năng lợng

tiết kiệm và hiệu quả (NLTK & HQ).

d)Trọng tâm:

Trang 4

- Cấu tạo v nguyên tà ắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều.

- Giáo dục cho học sinh trách nhiệm trong việc sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả (NLTK & HQ)

2 Dự kiến thời gian hợp lý cho các hoạt động chính trong bài

3 Chuẩn bị một số mô hình, hình ảnh( có thể dùng CNTT)

- Mô hình máy phát điện xoay chiều 1 pha, 3 pha

- Hình ảnh nhà máy nhiệt điện Vũng Tàu và nhà máy thuỷ điện Hoà Bình

4 Một số thông tin t liệu:

- Sử dụng năng lợng điện trong sinh hoạt, sản xuất,

- Nguồn tài nguyên dùng để tạo ra điện ( than, khí đốt, nớc, gió)

- Thực trạng về vấn đề năng lợng điện trên thế giới và Việt Nam

Máy phát điện

Nhà máy nhiệt điện VũngTàu Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình

Trang 5

5 Chuẩn bị một số câu hỏi, câu đặt vấn đề, bài tập vận dụng phơng pháp

tích hợp về sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả trong bài dạy “ Máy

phát điện xoay chiều“

VD1:

+ Có thể sử dụng năng lợng nào để chạy máy phát điện?

+ So sánh các dạng năng lợng đó? Dạng năng lợng nào chạy máy phát điện là

tiết kiệm năng lợng nhất?

+ Nguồn năng lợng mà nớc ta đang sử dụng để sản xuất điện có phải là vô tận

không? Khai thác nguồn năng lợng đó có ảnh hởng gì tới môi trờng? Chúng ta là học

sinh phải có trách nhiệm gì đối với việc nguồn năng lợng hoá thạch đang cạn kiệt

dần

+ Hệ ba pha cú những ưu việt gỡ? Em hãy xác định những u việt đó dựa vào thực

tế và SGK

+ ở địa phơng em có sử dụng máy phát điện không?

VD2:

Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu cách tạo ra máy phát điện xoay chiều một

pha đơn giản trong đời sống sao cho tiện ích và tiết kiệm năng lợng

6 Lập sơ đồ tiến trình logic:

Để tạo ra một máy phát điện ta cần dựa vào nguyên tắc nào?

Cấu tạo của máy phát điện là gì?

Cách chế tạo và sử dụng máy phát điện nh thế nào cho hiệu quả

và tiết kiệm đ ợc năng l ợng?

Là học sinh, em đã thực hiện tiết kiệmđiện nh thế nào?

Khi khung dây chuyển động trong từ tr ờng, từ thông qua khung dây biến

thiên, trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng

Máy phát điện xoay chiều một pha:

+Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào

hiện t ợng cảm ứng điện từ

+Cấu tạo:

Phần cảm( tạo ra từ tr ờng)

Phần ứng( tạo ra dòng điện)

Bộ góp điện ( đ a điện từ máy

phát ra ngoài)

Máy phát điện một chiều:

+Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào

hiện t ợng cảm ứng điện từ

+Cấu tạo:

Phần cảm( tạo ra từ tr ờng)

Phần ứng( tạo ra dòng điện)

Bộ góp điện ( đ a điện từ máy

phát ra ngoài)

Máy phát điện xoay chiều 3 pha:

+Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào hiện t ợng cảm ứng điện từ

+Cấu tạo:

Phần cảm( tạo ra từ tr ờng) Phần ứng( tạo ra dòng điện)

Cách mắc mạch 3 pha:

Mắc hình sao Mắc hình tam giác

-Thiết kế và sử dụng máy phát điện xoay chiều một pha nhằm tiết kiệm

năng l ợng( đinamô xe đạp, đèn pin lắc theo nhịp đi )

- Tiết kiệm dây khi sử dụng cách mắc hình sao, hình tam giác

~

M

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

Trang 6

Gi¸o ¸n tÝch hîp sö dông n¨ng lîng tiÕt kiÖm vµ hiÖu qu¶

vµo d¹y häc vËt lý



Bµi

M¸y ph¸T §iÖN XOAY CHiÒu

( 1 tiÕt )

I MôC TIªu

1 KiÕn thøc:

- M« t¶ đîc s¬ đå cÊu t¹o v gi¶i thÝch à đîc nguyªn t¾c ho¹t đéng cña m¸y ph¸t điÖn xoay chiÒu 1 pha v m¸y ph¸t à điÖn xoay chiÒu 3 pha

- C¸ch m¾c m¹ch 3 pha h×nh sao vµ h×nh tam gi¸c

2 KÜ n¨ng:

- T×m hiÓu kiÕn thøc tõ m« h×nh, h×nh ¶nh, c¸c th«ng tin khoa häc øng dông

- VËn dông kiÕn thøc vÒ hiÖn tîng c¶m øng ®iÖn tõ vµo bµi häc

Gv: NguyÔn M¹nh Th¾ng - Trêng THPT Quan S¬n I 6

Trang 7

- Vận dụng kiến thức khoa học vào kỹ thuật, đời sống và biết tiết kiệm năng l-ợng.

3 Thái độ:

- Tạo đợc hứng thú cho học sinh qua bài dạy

- Tìm tòi kiến thức từ thực tiễn cuộc sống

- Nghiêm túc và thận trọng trong nghiên cứu; giáo dục kỹ thuật tổng hợp, lòng

say mê yêu thích môn học, có trách nhiệm cao trong việc sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả (NLTK & HQ).

4.Trọng tâm :

- Cấu tạo v nguyên tắc hoạt à động của máy phát điện xoay chiều 1pha và 3pha, cách mắc mạch 3 pha hình sao và hình tam giác

- Giáo dục cho học sinh trách nhiệm trong việc sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả (NLTK & HQ).

II CHUẩN Bị

1 Giáo viên:

- Các mô hình máy phát điện xoay chiều 1 pha, 3 pha, sơ đồ chỉnh lu dòng điện xoay chiều đối với các mạch chỉnh lu

- Dùng CNTT để hỗ trợ hình ảnh( máy phát điện, nhà máy nhiệt điện Vũng Tàu và nhà máy thuỷ điện Hoà Bình )

2 Học sinh:

- Ôn lại các kiến thức về hiện tợng cảm ứng điện từ và định luật Len-x ở lớp 11

III HOạT ĐỘNG DạY HọC

Hoạt động 1 (5 phút): Nhắc lại kiến thức cũ - Đặt vấn đề vào bài mới

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản

-Nêu lại hiện tượng cảm ứng

điện từ v à định luật Faraday

- Dựa vào hiện tợng cảm ứng

điện từ có thể tạo ra điện Vậy

máy phát điện có cấu tạo nh thế

nào? Đa dòng điện ra ngoài nh

thế nào?

-Theo dõi v tái hiện lại à kiến thức cũ

- Hs: Mong muốn tìm câu trả lời

Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều một pha

Trang 8

Hoạt động 3 (5 phút): Tìm hiểu cách tạo ra dòng điện 1 chiều

- Trong phần n y chúng ta sẽ à

tìm hiểu cách tạo ra dòng

điện một chiều từ các nguồn

xoay chiều

- Gv: Giới thiệu về việc tạo

dòng điện xoay chiều từ dòng

xoay chiều thông qua điốt

bán dẫn và cách mắc

- HS ghi nhận tìm hiểu cách tạo ra dòng điện một chiều từ các nguồn xoay chiều

- HS ghi nhận 2 cách chỉnh lu dùng điôt

II Dòng điện một chiều

- Chỉnh lu dòng điện xoay chiều

Mắc xen vào mạch phát điện xoay chiều một mạch tạo bởi một

số điôt bán dẫn gọi là

mạch chỉnh lu hay bộ chỉnh lu.

Hoạt động 4 (15 phút): Tìm hiểu về hệ 3 pha

Gv: Nguyễn Mạnh Thắng - Trờng THPT Quan Sơn I

- Cho HS nghiên cứu mô hình

máy phát điện xoay chiều 1

pha → Máy phát điện xoay

chiều hoạt động dựa v o à

nguyên tắc n o?à

→ Nó có cấu tạo như thế n o?à

+ Các cuộn nam châm điện

của phần cảm (ro to):

+ Các cuộn dây của phần ứng

(stato):

*Tích hợp giáo dục tiết kiệm

năng lợng:

GV: Trong phần này chúng ta

sẽ tìm hiểu cách tạo ra máy

phát điện xoay chiều một pha

đơn giản trong đời sống sao

cho tiện ích và tiết kiệm năng

lợng.

- HS nghiên cứu từ mô

hình v Sgk để trả lời.à

+ HS nghiên cứu đinamo

xe đạp vá cách vận hành

+ HS nghiên cứu đèn pin lắc theo nhịp điệu

I Máy phát điện xoay chiều một pha

Cấu tạo:

- Phần cảm (roto) tạo

ra từ thông biến thiên bằng các nam châm quay

- Phần ứng (stato) gồm các cuộn dây giống nhau, cố định trên một vòng tròn

+ Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần ho n với tần số:à

f np= trong đó: n (vòng/s)

p: số cặp cực

8

B2

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

~

M

N

Trang 9

- Giíi thiÖu vÒ hÖ 3 pha.

- Th«ng b¸o vÒ m¸y ph¸t điÖn

xoay chiÒu 3 pha

- NÕu suÊt điÖn đéng xoay

chiÒu thø nhÊt cã biÓu thøc:

e1 = e0 2cosωt th× hai suÊt

điÖn đéng xoay chiÒu cßn l¹i

cã biÓu thcc nh thÕ nµo?

- Y/c HS nghiªn cøu Sgk vµ m«

h×nh đÓ t×m hiÓu cÊu t¹o cña

m¸y ph¸t điÖn xoay chiÒu 3

pha

- M¸y ph¸t ba pha đưîc nèi víi

ba m¹ch tiªu thô điÖn n¨ng

(t¶i) XÐt c¸c t¶i đèi xứng

(cïng điÖn trë, dung kh¸ng,

c¶m kh¸ng)

- C¸c t¶i đîc m¾c víi nhau

theo nh÷ng c¸ch nµo?

- M« t¶ hai c¸ch m¾c theo h×nh

- HS ghi nhËn vÒ hÖ 3 pha

- HS nghiªn cøu Sgk v à ghi nhËn vÒ m¸y ph¸t điÖn xoay chiÒu 3 pha

- LÖch pha nhau 1200

(2π/3 rad) nên:

cos

2

2 ( )

3

e =e ωt− π

cos

4

2 ( )

3

e =e ωt− π

- HS t×m hiÓu cÊu t¹o cña m¸y ph¸t điÖn xoay chiÒu 3 pha dùa vµo Sgk

v m« h×nh.à

- HS nghiªn cøu Sgk vµ tr×nh b y hai c¸ch m¾c:à + M¾c h×nh sao

+ M¾c h×nh tam gi¸c

- HS ghi nhËn c¸c kh¸i

III HÖ ba pha

ba pha

1 M¸y ph¸t đ iÖn xoay chiÒu 3 pha

- L m¸y t¹o ra 3 suÊt à điÖn đéng xoay chiÒu h×nh sin cïng tÇn sè, cïng biªn đé vµ lÖch pha nhau 1200 tõng đ«i mét

cos

e =e ωt

cos

2

2 ( )

3

e =e ωt− π

cos

4

2 ( )

3

e =e ωt− π

- CÊu t¹o: (Sgk)

- KÝ hiÖu:

2 C¸ch m¾c m¹ch ba pha

- Trong m¹ch ba pha, c¸c t¶i đưîc m¾c víi nhau theo hai c¸ch:

a M¾c h×nh sao

b M¾c h×nh tam gi¸c

- C¸c điÖn ¸p u10, u20,

Gv: NguyÔn M¹nh Th¾ng - Trêng THPT Quan S¬n I 9

N

S

~

1

2 3 0

Trang 10

17.4 v 17.5 Sgk.à

- Trình bày điện áp pha và điện

áp dây

- Dòng điện xoay chiều do

máy phát điện xoay chiều ba

pha phát ra l dòng ba pha.à

→ Chúng có đặc điểm gì?

- Nếu các tải là đối xứng → ba

dòng điện này sẽ có cùng biên

độ

*Tích hợp giáo dục tiết kiệm

năng lợng:

GV:

+ Hệ 3 pha có những u việt gì?

+Có thể sử dụng năng lợng

nào để chạy máy phát điện?

+ So sánh các dạng năng lợng

đó? Dạng năng lợng nào chạy

máy phát điện là tiết

kiệm năng lợng nhất?

+ Nguồn năng lợng mà nớc ta

đang sử dụng để sản xuất điện

có phải là vô tận không?

Chúng ta là học sinh phải có

trách nhiệm gì đối với việc

nguồn năng lợng hoá thạch

đang cạn kiệt dần Em hãy đề

xuất các phơng án sử dụng

năng lợng điện sao cho tiết

kiệm và hiệu quả?

niệm điện áp pha v à điện

áp dây

- HS nghiên cứu Sgk để trả lời: l hệ ba dòng à điện xoay chiều hình sin

có cùng tần số, nhưng lệch pha với nhau 1200

từng đôi một

- HS nghiên cứu Sgk và liên hệ thực tế để tìm những u việt của hệ ba pha

-HS: Thảo luận và trả lời -HS: Thảo luận và rả lời

-HS: Thảo luận và trả lời

u30 gọi l à điện áp pha.

- Các điện áp u12, u23,

u31 gọi l à điện áp dây.

Udõy = 3Upha

3 Dòng ba pha

- Dòng ba pha l hệ ba à dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần

số, nhưng lệch pha với nhau 1200 từng đôi một

4 Những u việt của hệ

ba pha

- Tiết kiệm dây dẫn

- Cung cấp điện cho các động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nh máy, xí à nghiệp

Hoạt động 5 (5 phút): Giao nhiệm vụ về nhà.

Định dạng
Số trang	12
Dung lượng	913 KB