chuyên đề: ĐỊNH LUẬT CU LÔNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH

Nhắc lại được một số khái niệm đã học ở THCS và bổ sung thêm một số khái niệm mới: Hai loại điện tích (+; ) và lực tương tác giữa hai điện tích điểm cùng dấu, giữa hai điện tích điểm trái dấu. Nắm được các cách làm nhiễm điện cho một vật. Trình bày được khái niệm điện tích điểm và cấu tạo của điện nghiệm. Trình bày được phương, chiều và độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm (lực Culông) trong chân không. Biết cách biểu diễn lực tương tác giữa các điện tích bằng các vectơ. Biết cách tìm lực tổng hợp tác dụng lên một điện tích bằng phép cộng các vectơ lực. Trình bày được nội dung cơ bản của thuyết electron. Trình bày được ý nghĩa của các khái niệm hạt mang điện và vật dẫn điện. Phát biểu được nội dung của định luật bảo toàn điện tích.

Trang 1

Tên chuyên đề:

ĐỊNH LUẬT CU LÔNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH

(Vật Lí 11)

Đối tượng học sinh: lớp 11

Dự kiến số tiết dạy: 2 tiết

C Xây dựng kế hoạch dạy học:

Chuyên đề: ĐỊNH LUẬT CU LÔNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH

(2 TIẾT)

I MỤC TIÊU

1 Kiến thức, kĩ năng, thái độ

a) Kiến thức.

- Nhắc lại được một số khái niệm đã học ở THCS và bổ sung thêm một số khái niệm mới: Hai loại điện tích (+; -) và lực tương tác giữa hai điện tích điểm cùng dấu, giữa hai điện tích điểm trái dấu

- Nắm được các cách làm nhiễm điện cho một vật

- Trình bày được khái niệm điện tích điểm và cấu tạo của điện nghiệm

- Trình bày được phương, chiều và độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm (lực Cu-lông) trong chân không

- Biết cách biểu diễn lực tương tác giữa các điện tích bằng các vectơ

- Biết cách tìm lực tổng hợp tác dụng lên một điện tích bằng phép cộng các vectơ lực

- Trình bày được nội dung cơ bản của thuyết electron

- Trình bày được ý nghĩa của các khái niệm hạt mang điện và vật dẫn điện

- Phát biểu được nội dung của định luật bảo toàn điện tích

b) Kĩ năng.

- Vận dụng được công thức của định luật Cu-lông để làm một số bài toán đơn giản

về tương tác giữa các điện tích

- Áp dụng kiến thức để giải được một số bài toán đơn giản về cân bằng của hệ điện tích điểm

Trang 2

- Giải thích được tính dẫn điện, tính cách điện của một chất, ba hiện tượng nhiễm điện của các vật

- Vận dụng thuyết electron để giải thích sơ lược các hiện tượng nhiễm điện trong thực tế

c) Thái độ.

- Hứng thú trong học tập

- Tìm hiểu khoa học, có tác phong của nhà khoa học

2 Năng lực định hướng hình thành và phát triển cho học sinh

- Năng lực tự học, đọc hiểu: Đọc SGK, tài liệu, phiếu học tập, ghi chép,

- Năng lực hợp tác nhóm: làm thí nghiệm, trao đổi thảo luận

- Năng lực giải quyết vấn đề, sáng tạo: Làm thế nào để phát hiện xem một vật có bị nhiễm điện hay không? Vì sao một vật mang điện thì độ lớn điện tích của nó luôn bằng số nguyên lần độ lớn điện tích electron?

- Năng lực thực nghiệm – liên hệ thực tế: các thao tác và cách bố trí thí nghiệm, giải thích sơ lược các hiện tượng nhiễm điện trong thực tế,…

- Năng lực trình bày và trao đổi thông tin: trao đổi thảo luận, trình bày sản phẩm của nhóm

- Năng lực tính toán: làm một số bài tập đơn giản áp dụng định luật Cu-lông

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên

- Các phần mềm mô phỏng

- Video mô phỏng về lực Cu-lông

- Điện nghiệm

- Những thiết bị, học liệu khác cần cho bài học: thanh nhựa, thanh thuỷ tinh, tấm len, lụa, giấy vụn,

2 Học sinh

- Ôn lại kiến thức về điện tích ở Vật lí lớp 7

- SGK, vở ghi bài, giấy nháp

- Một số dụng cụ đơn giản phục vụ cho thí nghiệm làm cho vật nhiễm điện

III TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC CỦA HỌC SINH

Trang 3

1 Hướng dẫn chung.

Yêu cầu HS quan sát Video mô phỏng về lực Cu-lông và các nội dung trong mục tiêu đã nêu trên

Các họat động dạy học gồm:

Hoạt động 1 (Khởi động): Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề về tương tác

của các điện tích, hình thành khái niệm lực Cu-lông

Hoạt động 2 (Hình thành kiến thức mới):

- Tìm hiểu các loại điện tích, đặc điểm của lực Cu-lông

- Tìm hiểu thuyết electron, nội dung định luật bảo toàn điện tích, từ đó giải thích được các hiện tượng nhiễm điện

Hoạt động 3 (Luyện tập): Hệ thống hóa kiến thức và giải bài tập vận dụng Hoạt động 4 (Vận dụng; Tìm tòi mở rộng): Làm một số bài tập nâng cao áp

dụng định luật Cu-lông Giải thích một số hiện tượng nhiễm điện trong đời sống và ứng dụng của lực tương tác giữa các điện tích

Dự kiến việc tổ chức các hoạt động theo thời gian như bảng dưới:

dự kiến

Khởi động Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề về tương tác của

các điện tích, hình thành khái niệm lực Cu-lông

5 phút

Hình thành

kiến thức mới

1 Các loại điện tích Sự nhiễm điện của các vật 20 phút

4 Vật dẫn điện và vật cách điện 5 phút

5 Giải thích ba hiện tượng nhiễm điện 10 phút

6 Định luật bảo toàn điện tích 5 phút Luyện tập Hệ thống hóa kiến thức và giải bài tập vận dụng 20 phút

Vận dụng;

Tìm tòi mở

rộng

Giải thích một số hiện tượng nhiễm điện trong đời sống và ứng dụng của lực tương tác giữa các điện tích

5 phút

2 Hướng dẫn cụ thể từng hoạt động.

Hoạt động 1: Khởi động.

GV đặt vấn đề:

Trang 4

- Ngày xưa, người Hy Lạp đã nhận thấy nếu cọ xát một miếng hổ phách (nhựa cây

đã hoá thạch) vào dạ thì hổ phách có thể hút được các sợi chỉ, sợi tóc Tuy nhiên thời điểm đó người ta vẫn chưa giải thích được hiện tượng này

- Mãi về sau, người ta mới biết hổ phách cũng như một số vật khác, nếu bị cọ xát

sẽ nhiễm điện và có khả năng hút được các vật nhẹ Các em cùng quan sát video sau

(Giáo viên trình chiếu video một vật khi bị cọ xát có thể hút được các vật nhẹ)

- Vậy điện tích là gì? Tương tác giữa các điện tích với nhau như thế nào? Để trả lời câu hỏi này cũng như các câu hỏi khác nữa chúng ta đi vào chuyên đề:

ĐỊNH LUẬT CU LÔNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH

Hoạt động 2 (Hình thành kiến thức):

1 Các loại điện tích Sự nhiễm điện của các vật.

a) Mục tiêu.

- Nhắc lại được một số khái niệm đã học ở THCS và bổ sung thêm một số khái niệm mới: Hai loại điện tích (+; -) và lực tương tác giữa hai điện tích điểm cùng dấu, giữa hai điện tích điểm trái dấu

- Nắm được các cách làm nhiễm điện cho một vật

- Trình bày được khái niệm điện tích điểm và cấu tạo của điện nghiệm

b) Tổ chức hoạt động.

* Thao tác 1: Tìm hiểu về các loại điện tích.

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ học tập.

GV chia lớp thành 3 nhóm:

- Nhóm 1: Cọ xát thanh nhựa vào tấm len, rồi đưa thanh thước lại gần các mẩu giấy vụn Quan sát và giải thích hiện tượng?

- Nhóm 2: Dùng mảnh vải khô cọ xát hai thanh nhựa sẫm màu giống nhau Đặt một trong hai thanh này trên trục nhọn để nó có thể quay được dễ dàng Đưa các đầu đã cọ xát lại gần nhau Quan sát và giải thích hiện tượng?

- Nhóm 3: Cọ xát thanh thuỷ tinh vào lụa, thanh nhựa cọ xát vào vải khô Đưa các đầu đã cọ xát lại gần nhau Quan sát và giải thích hiện tượng?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập.

Trang 5

- Các thành viên trong nhóm thảo luận, tiến hành thí nghiệm, trình bày câu trả lời

ra giấy A0

- Trong quá trình hoạt động nhóm, GV quan sát HS thảo luận, trợ giúp kịp thời khi các em cần hỗ trợ Ghi nhận kết quả làm việc của cá nhân hoặc nhóm HS

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận.

- Đại diện nhóm lên báo cáo kết quả

- Các nhóm khác có thể thảo luận, đặt câu hỏi cho nhóm báo cáo

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ.

GV nhận xét, đánh giá:

- GV nhận xét, có thể định hướng như sau:

+ Nhóm 1: Thanh nhựa hút các mẩu giấy Vì khi cọ xát tấm len vào thanh nhựa đã làm cho thanh nhựa nhiễm điện

+ Nhóm 2: Đưa các đầu của hai thanh nhựa đã cọ xát lại gần nhau thì chúng đẩy nhau Nhận thấy, khi cọ xát hai thanh nhựa giống nhau vào cùng tấm vải khô thì chúng sẽ nhiễm cùng một loại điện tích Như vậy, các điện tích cùng loại sẽ đẩy nhau

+ Nhóm 3: Đưa các đầu của thanh nhựa và thanh thủy tinh đã cọ xát lại gần nhau thì chúng hút nhau Nhận thấy, trong trường hợp này thanh nhựa và thanh thủy tinh

bị nhiễm điện khác loại Như vậy, các điện tích khác loại sẽ hút nhau

- GV có thể hỏi thêm: Đơn vị của điện tích?

GV chuẩn hóa kiến thức:

a) Hai loại điện tích.

- Có hai loại điện tích: Điện tích dương và điện tích âm

- Tương tác giữa các điện tích khi đặt gần nhau: các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, các điện tích khác dấu thì hút nhau

- Đơn vị của điện tích là culông, kí hiệu là C.

Bước 5: Chuyển giao nhiệm vụ mới.

* Thao tác 2: Tìm hiểu về sự nhiễm điện của các vật.

Trang 6

GV đặt vấn đề: Như vậy khi cọ xát các vật vào nhau thì chúng có thể bị nhiễm

điện Theo các em còn có cách nào khác để làm cho một vật bị nhiễm điện nữa không?

- GV yêu cầu HS đọc SGK, tìm hiểu các cách làm nhiễm điện cho vật?

- Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của điện nghiệm?

- HS tìm hiểu SGK, có thể thảo luận với mọi người trong nhóm

- Trong quá trình học sinh tự học, GV quan sát HS, trợ giúp kịp thời khi các em cần hỗ trợ Ghi nhận kết quả làm việc của cá nhân hoặc nhóm HS

HS báo cáo kết quả

- GV nhận xét, có thể củng cố, mở rộng kiến thức cho HS:

+ Cho HS xem video kiểm chứng vật bị nhiễm điện do tiếp xúc thông qua điện nghiệm, hoặc dùng bộ thí nghiệm về tĩnh điện

+ Ta đã biết, khi một vật nhiễm điện, nó có thể hút các vật nhẹ Bởi vì khi đó, các vật nhẹ bị nhiễm điện do hưởng ứng, đầu các vật nhẹ ở gần vật nhiễm điện sẽ nhiễm điện trái dấu với vật nhiễm điện ban đầu nên nó bị hút vào

b) Sự nhiễm điện của các vật.

- Nhiễm điện do cọ xát.

- Nhiễm điện do tiếp xúc.

- Nhiễm điện do hưởng ứng.

Bước 5: Chuyển giao nhiệm vụ mới: GV đặt vấn đề: Ở trên ta đã biết các điện

tích tương tác với nhau Vậy lực tương tác giữa các điện tích phụ thuộc vào những yếu tố nào? đặc điểm của vectơ lực đó ra sao? Để trả lời câu hỏi này, ta chuyển sang phần tiếp theo

2 Định luật Cu-lông.

Trang 7

a) Mục tiêu.

- Trình bày được phương, chiều và độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm (lực Cu-lông) trong chân không

- Hiểu sơ lược cấu tạo và nguyên lí hoạt động của cân xoắn Cu-lông

- Nhiệm vụ 1: GV nêu câu hỏi cho HS: lực tương tác giữa các điện tích phụ thuộc vào những yếu tố nào?

- Nhiệm vụ 2: GV yêu cầu HS đọc SGK, tìm hiểu định luật Cu-lông:

GV chia lớp thành 4 nhóm:

+ Nhóm 1: Tìm hiểu điểm đặt của lực tương tác

+ Nhóm 2: Tìm hiểu phương của lực tương tác

+ Nhóm 3: Tìm hiểu chiều của lực tương tác

+ Nhóm 4: Tìm hiểu độ lớn của lực tương tác

- Nhiệm vụ 3: GV yêu cầu HS đọc SGK mục 3) Lực tương tác của các điện tích đặt trong điện môi.

HS tìm hiểu SGK, có thể thảo luận với mọi người trong nhóm

- HS đại diện cho lớp đứng tại chỗ báo cáo kết quả

- GV nhận xét, có thể định hướng như sau:

+ Nhiệm vụ 1: Qua thí nghiệm của các nhóm làm ở phần đầu bài học, có thể dự đoán lực tương tác giữa các điện tích phụ thuộc vào độ lớn các điện tích, vào khoảng cách giữa các điện tích

+ Nhiệm vụ 2:

Trang 8

Qua lập luận từ các lí thuyết cũng như nhiều thí nghiệm tương tự như trên, nhà vật lí Cu-lông đã đưa ra đặc điểm của lực tương tác giữa các điện tích tuân theo định luật Cu-lông

GV giới thiệu cân xoắn Cu-lông

- Lực tương tác giữa hai điện tích điểm q 1 , q 2 đặt trong chân không, cách nhau đoạn r (m) có đặc điểm:

+ Điểm đặt: lực tác dụng lên điện tích nào thì điểm đặt của lực vào điện tích ấy + Phương: trùng đường nối hai điện tích.

+ Chiều: là lực đẩy nếu hai điện tích cùng dấu, là lực hút nếu hai điện tích trái dấu.

+ Độ lớn:

1 2

k q q

r

  

, với k là hệ số tỉ lệ, trong hệ SI thì k=9.10 9

2

N m

- Chú ý: Lực tương tác của các điện tích đặt trong điện môi (chất cách điện):

1 2

2

k q q

F

r



, ε gọi là hằng số điện môi Với chân không thì ε=1, với không khí thì ε≈1, với điện môi khác thì ε>1

GV đặt vấn đề: Chúng ta đã biết các cách làm nhiễm điện cho vật Vấn đề đặt ra là

giải thích các hiện tượng đó như thế nào? Để trả lời câu hỏi này và nhiều câu hỏi tương tự khác nữa, chúng ta chuyển sang phần tiếp theo

3 Thuyết electron.

a) Mục tiêu.

- Nêu được cấu tạo nguyên tử về phương diện điện

- Trình bày được nội dung cơ bản của thuyết electron

GV yêu cầu HS đọc SGK, chia lớp thành 4 nhóm, yêu cầu trả lời các câu hỏi:

Trang 9

- Nhóm 1: Nêu cấu tạo nguyên tử về phương diện điện?

- Nhóm 2: Vì sao gọi là nguyên tử trung hoà?

- Nhóm 3: Vì sao gọi là ion dương?

- Nhóm 4: Vì sao gọi là ion âm?

HS tìm hiểu SGK, thảo luận với mọi người trong nhóm

- Nguyên tử gồm hạt nhân ở chính giữa và các êlectron (e) quay xung quanh theo các quỹ đạo hoàn toàn xác định Hạt nhân gồm hai loại hạt là nơtron (không mang điện) và prôtôn (mang điện dương).

- Bình thường tổng đại số các điện tích trong nguyên tử bằng không, nguyên tử trung hoà về điện.

+ Nếu nguyên tử bị mất (e) thì trở thành iôn dương

+ Nếu nguyên tử nhận thêm (e) thì trở thành iôn âm.

- Khối lượng của (e) rất nhỏ nên độ linh động lớn Vì vậy do một số điều kiện nào đó (như cọ xát, tiếp xúc, nung nóng,…) một số (e) có thể bứt ra khỏi nguyên tử, di chuyển trong vật hoặc di chuyển từ vật này sang vật khác gây nên các hiện tượng nhiễm điện

+ Vật nhiễm điện âm là vật thừa (e)

+ Vật nhiễm điện dương là vật thiếu (e)

GV nêu câu hỏi: Bằng quan sát thực tế, em hãy cho biết vật dẫn điện là gì? Vật cách điện là gì? Cho ví dụ?

HS có thể có nhiều câu trả lời, nhưng GV định hướng đến câu trả lời là: Vật dẫn điện là vật cho dòng điện chạy qua, vật cách điện là vật không cho dòng điện chạy qua Mà ta đã biết dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích, do đó

Trang 10

người ta phân biệt vật dẫn điện và vật cách điện như sau, ta chuyển sang phần tiếp theo

4 Vật dẫn điện và vật cách điện.

a) Mục tiêu.

Phân biệt được vật dẫn điện và vật cách điện

GV yêu cầu HS đọc SGK, cho biết vật dẫn điện là gì? Vật cách điện là gì? Cho ví dụ?

HS báo cáo kết quả

- Vật dẫn điện: Là vật có nhiều hạt mang điện có thể di chuyển được những khoảng cách lớn hơn nhiều lần kích thước phân tử - những hạt đó gọi là điện tích tự do Ví dụ: kim loại; dung dịch muối, axit, bazơ

- Vật cách điện: là vật chứa rất ít điện tích tự do (hay vật điện môi) Ví dụ: Thuỷ tinh, nước nguyên chất, không khí khô,…

GV đặt vấn đề: Ở phần trên ta đã biết các cách làm cho vật nhiễm điện và nội dung thuyết electron Bây giờ, chúng ta hãy vận dụng nội dung thuyết electron để giải thích các cách làm cho vật nhiễm điện

5 Giải thích ba hiện tượng nhiễm điện.

a) Mục tiêu.

Vận dụng thuyết electron để giải thích ba hiện tượng nhiễm điện

Trang 11

GV chia lớp thành 3 nhóm, giao nhiệm vụ cho từng nhóm:

- Nhóm 1: Giải thích hiện tượng nhiễm điện do cọ xát?

- Nhóm 2: Giải thích hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc?

- Nhóm 3: Giải thích hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng?

Đại diện nhóm lên báo cáo kết quả

* Nhiễm điện do cọ xát: Một số êlectron từ thanh thuỷ tinh bật ra và di chuyển sang tấm lụa, làm cho thanh thuỷ tinh nhiễm điện dương và tấm lụa nhiễm điện âm.

* Nhiễm điện do tiếp xúc: Khi thanh kim loại trung hoà điện tiếp xúc với quả cầu nhiễm điện dương, thì các (e) tự do từ thanh kim loại di chuyển sang quả cầu

* Nhiễm điện do hưởng ứng: Các (e) tự do trong thanh kim loại bị hút về phía quả cầu, làm cho đầu thanh gần quả cầu thừa (e) mang điện âm, đầu còn lại thiếu (e) mang điện tích dương.

GV đặt vấn đề kết hợp hỏi HS: Dựa vào phần giải thích các hiện tượng nhiễm điện

do cọ xát, do tiếp xúc, do hưởng ứng, em có nhận xét gì về điện tích của mỗi vật trong mỗi cách đó? Có nhận xét gì về tổng đại số điện tích của các vật trong mỗi cách đó?

HS trả lời, GV nhận xét và nhấn mạnh đối với một hệ cô lập về điện thì tổng đại số các điện tích là không đổi Đó là nội dung của định luật bảo toàn điện tích

6 Định luật bảo toàn điện tích.

a) Mục tiêu.

Phát biểu được nội dung của định luật bảo toàn điện tích

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	45,17 KB