BAI GIANG DONG DIEN TRONG KIM LOAI

HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Học sinh thảo luận theo nhóm để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; - Khi nhiệt độ giảm, mạng tinh thể càng bớt mất trật tự nên sự cản trở của nó đến [r]

Trang 1

DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

A MỤC TIÊU BÀI DẠY:

1 Kiến thức: Học sinh nắm được tính chất chung của kim loại,

bản chất của dòng điện trong kim loại thông qua nội dung của thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại; Hiểu được sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại vào nhiệt độ, hiện tượng nhiệt điện;

2 Kĩ năng: Vận dụng công thức vào việc xác định điện trở trong

của nguồn điện ở các bài toán cụ thể; Giải thích được một số hiện tượng điện trong môi trường kim loại

3 Giáo dục thái độ:

B CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

1 Giáo viên: Đồ dùng cho thí nghiệm hình 13.4/sgk; Mô hình tinh

thể kim loại;

2 Học sinh: Ôn tập lại tính chất dẫn điện của kim loại đã học ở

trung học cơ sở

C TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC.

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO

VIÊN

HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

*Hãy nêu bản chất dòng điện trong

kim loại?

*Giáo viên đặt vấn đề về sự cần

thiết nghiên cứu bản chất của dòng

điện trong kim loại: Dòng điện là

gì? Bản chất của dòng điện trong

kim loại? Điều kiện để có dòng

điện? Dòng điện trong kim loại có

những tính chất gì? Tại sao kim

loại dẫn điện tốt?

*Để tìm hiểu các tính chất dẫn

điện của kim loại và giải thích

được các tính chất đó, bài học

ngày hôm nay chúng ta nghiên cứu

thuyết mời là thuyết electron về

tính dẫn điện trong kim loại

* Học sinh tái hiện lại các kiến thức

đã học ở trung học cơ sở để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;

*Học sinh nhận thức được nội dung bài học và hình thành ý tưởng nghiên cứu

Hoạt động 2: Tìm hiểu bản chất của dòng điện trong kim loại.

VIÊN

a Nội dung thuyết electron về

tính dẫn điện trong kim loại.

* Giáo viên cho học sinh làm việc

theo nhóm, nghiên cứu nội dung

*Học sinh làm việc theo nhóm để rút ra được nội dung theo yêu cầu của giáo viên:

+ Trong kim loại, do bán kính

Trang 2

sách giáo khoa để tìm được nội

dung cơ bản của thuyết electron

về tính dẫn điện của kim loại:

*Giáo viên nhấn mạnh: Tính tuần

hoàn có thể bị vi phạm ở một số

vị trí trong mạng tinh thể kim loại

do nguyên tử lạ, do chuyển động

nhiệt của các iôn làm cho iôn bị

đẩy ra khỏi vị trí thông thường,

các điểm ấy gọi là các điểm mất

trật tự của mạng tinh thể;

+ Giáo viên làm sáng tỏ để học

sinh nắm được khái niệm: Độ mất

trật tự, vận tốc chuyển động

nhiệt hỗn loạn, quãng đường tự

do trung bình, thời gian bay tự

do trung bình, biểu thức vận tốc

trôi, độ linh động

Sự hình thành hạt mang điện tự

do:

*Giáo viên yêu cầu học sinh trình

bày sự chuyển động của các hạt

mang điện tự do?

* Giáo viên đưa ra tình huống khi

chưa đặt vào hai đầu vật dẫn một

hiệu điện thế?

*Giáo viên nhấn mạnh: Sự chuyển

động hỗn loạn của các electron

trong tinh thể kim loại tạo thành

khí electron tự do chiếm toàn bộ

thể tích của kim loại và không

sinh ra dòng điện nào cả

* Trong trường hợp đặt vào hai

đầu của vật dẫn một hiệu điện

thế?

*Giáo viên yêu cầu học sinh kết

nguyên tử lớn nên một số electron ở lớp ngoài cùng dễ bứt ra khỏi liên kết với hạt nhân để trở thành các electron tự do; Các iôn dương kim loại sắp xếp một cách có trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận những kiến thức do giáo viên cung cấp

+ Các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử và chuyển động hỗn loạn bên trong tinh thể kim loại được gọi

là các electron tự do

*Học sinh thảo luận theo nhóm và rút ra được:

+ Khi chưa chịu tác dụng của lực điện trường, các electron tự do chuyển động nhiệt hỗn loạn bên trong tinh thể kim loại, trong quá trình chuyển động này, luôn kèm theo hai quá trình trái ngược nhau là quá trình phân li và quá trình tái hợp, trong một điều kiện xác định

cụ thể thì mật độ các electron tự do

là xác định, nghĩa là xảy ra quá trình cân bằng thuận giữa tốc độ phân li

và tốc độ tái hợp;

+ Trong trường hợp các electron tự

do chịu tác dụng của lực điện trường thì chúng chuyển động một cách có định hướng bên trong tinh thể kim loại (ngược với chiều của lực điện trường) gây ra dòng điện trong kim loại

* Học sinh làm việc cá nhân để rút

Trang 3

luận về bản chất của dòng điện

trong kim loại?

*Giáo viên phát vấn: Tại sao khi

đóng mạch điện thì ngọn đèn dù

xa cũng hầu như lập tức phát

sáng?

*Giáo viên yêu cầu học sinh thảo

luận theo nhóm để trả lời câu hỏi

theo yêu cầu của giáo viên

*Giáo viên nhấn mạnh: Trong quá

trình chuyển động có định hướng

của các electron tự do, xảy ra quá

trình va chạm với các iôn dương

kim loại do mất gây ra điện trở

của kim loại

ra bản chất của dòng điện trong kim

loại: Bản chất của dòng điện trong

kim loại là dòng chuyển dời có định hướng bên trong kim loại.

*Học sinh thảo luận theo nhóm và trả lời câu hỏi của giáo viên:

Câu trả lời đúng: Vận tốc chuyển

động có hướng của các electron là nhỏ (0,2mm/s) nhưng vận tốc lan truyền điện trường rất lớn (300.000km/s) do đó khi đóng mạch điện thì ngọn đèn dù ở xa cũng hầu như lập tức phát sáng.

Hoạt động 3: Tìm hiểu sự phụ thuộc điện của điện trở suất của kim loại vào nhiệt độ

VIÊN

*Giáo viên yêu cầu học sinh làm

việc theo nhóm dùng thuyết

electron để giải thích tính chất

điện của kim loại;

*Dòng điện trong vật dẫn kim loại

có tuân theo định luật Ohm hay

không?

* Để làm rõ vấn đề này, ta tiến

hành thí nghiệm như sau:

*Giáo viên yêu cầu học sinh tiến

hành lắp mạch điện như hình vẽ:

*Giáo viên yêu cầu học sinh tiến

hành thí nghiệm và ghi nhận các

số liệu để vẽ đường đặc trưng VA;

+ Trường hợp điện trở R được

nhúng xuống nước;

*Học sinh khảo sát và vẽ đường đặc trưng VA để rút ra nhận xét:

U

I I

Trang 4

+ Trường hợp điện trở R không

nhúng xuống nước

luận và rút ra nhận xét:

*Giáo viên đưa ra các câu hỏi gợi

ý:

+ Hãy cho biết trường hợp nào thì

dòng điện qua điện trở R tuân theo

định luật Ohm? Giải thích?

+ Tại sao khi không nhúng điện

trở R vào nước thì dòng điện qua

điện trở R không tuân theo nội

dung định luật Ohm?

luận và trả lời câu hỏi theo yêu cầu

của giáo viên Câu trả lời đúng:

Điện trở vật dẫn phụ thuộc vào

nhiệt độ.

+ Vì sao điện trở kim loại tăng

theo nhiệt độ?

*Giáo viên nhấn mạnh:

+ Kim loại là vật dẫn có tính

dẫn điện tốt.

+ Điện trở suất của kim loại

rất nhỏ nghĩa là điện dẫn của

kim loại rất lớn.

+ Dòng điện trong kim loại chỉ

tuân theo định luật Ohm khi

nhiệt độ của kim loại không đổi.

luận và giải thích được tại sao

dòng điện gây ra tác dụng nhiệt

khi qua các vật dẫn kim loại

+ Giáo viên trình bày các biểu

thức phụ thuộc điện trở suất vào

nhiệt độ:  = o[1 + (t - to)]

+ Ý nghĩa của hệ số nhiệt điện trở

*Giáo viên cung cấp thêm:

*Học sinh thảo luận theo nhóm để rút ra được nhận xét trong hai trường hợp, kết quả là:

+ Trường hợp khi điện trở R được nhúng xuống nước thì dòng điện trong mạch tuân theo định luật Ohm;

+ Trong trường hợp khi điện trở R không nhúng xuống nước thì dòng điện trong mạch không tuân theo định luật Ohm

*Học sinh làm việc theo nhóm và trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên: Điện trở vật dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ Điện trở của vật dẫn tăng lên khi nhiệt độ của vật dẫn tăng Khi nhúng điện trở R trong nước thì điện trở truyền nhiệt lượng cho nước nên nhiệt độ của điện trở tăng không đáng kể, vì vậy dòng điện qua điện trở sẽ tuân theo định luật Ohm nếu ta nhúng điện trở R trong quá trình tiến hành thí nghiệm

*Học sinh thảo luận theo nhóm để trả lời theo yêu cầu của giáo viên:

Khi dòng các electron chạy trong

tinh thể kim loại, sẽ va chạm với các iôn dương nút mạng tinh thể

và truyền một phần động năng cho chúng làm cho chúng dao động mạnh lên, nghĩa là nội năng của chúng tăng.

*Học sinh ghi nhận biểu thức của

sự phụ thuộc điện trở vật dẫn vào nhiệt độ:  = o[1 + (t - to)]

Trang 5

Hoạt động 4: Tìm hiểu điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn.

Phần này chủ yếu giáo viên gợi ý cho học sinh nêu nhận xét về điện trở của các nhiệt gần 4K (thông qua bảng 13.1 và đồ thị 13.2/sgk – 75, từ đó tổng quát hoá hiện tượng.

VIÊN

*Sự biến thiên của điện trở suất

theo nhiệt độ từ đồ thị 13.2, hãy

cho biết điện trở của vật dẫn thay

đổi như thế nào khi nhiệt độ giảm

xuống đến 0K?

*Giáo viên gợi ý học sinh vận

dụng thuyết electron về tính dẫn

điện của kim loại để giải thích

*Khi hạ thấp nhiệt độ xuống dưới

Tc nào đó, điện trở của kim loại

hay hợp kim đó giảm đột ngột đến

giá trị bằng không, hiện tượng đó

được gọi là hiện tượng siêu dẫn

Khi đó kim loại hay hợp kim có

tính siêu dẫn

* Trong trường hợp xảy ra hiện

tượng siêu dẫn, nếu trong vòng

dây siêu dẫn có dòng điện chạy,

thì dòng điện này sẽ duy trì rất lâu,

sau khi ngắt dòng điện

*Giáo viên trao đổi có tính chất

thông báo các ứng dụng của hiện

tượng siêu dẫn và hiện nay trong

khoa học người ta đã làm được gì

về hiện tượng này

*Học sinh thảo luận theo nhóm để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;

- Khi nhiệt độ giảm, mạng tinh thể càng bớt mất trật tự nên sự cản trở của nó đến chuyển động có định hướng của các electron càng ít, điện trở suất của kim loại giảm liên tục Đến 0K, điện trở của các vật dẫn kim loại rất bé

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức;

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận những ứng dụng của dòng điện siêu dẫn

*Học sinh tiếp nhận thông tin

Hoạt động 5: Tìm hiểu hiện tượng nhiệt điện.

Nếu có điều kiện thì giáo viên tiến hành thí nghiệm như hình 13.4, từ kết quả thí nghiệm, giáo viên lập luận để đưa ra biểu thức suất nhiệt điện động như sách giáo khoa Giáo viên cần cố gắng liên hệ với các kiến thức đã học ở chương trước để học sinh có thể hiểu bài Yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên.

VIÊN

*Giáo viên mô tả thí nghiệm như

hình vẽ 13.4/sgk

*Giáo viên yêu cầu học sinh vẽ

*Học sinh lắng nghe và nhận thức được vấn đề cần nghiên cứu;

*Học sinh vẽ sơ đồ thí nghiệm vào

Trang 6

hình vào vở;

*Hiện tượng gì xảy ra khi dùng

đèn cồn tăng độ chênh lệch nhiệt

độ của hai mối hàn A và B băng

cách đốt nóng một mối hàn?

* Khi tăng nhiệt độ đầu A lên, theo

dõi dòng điện trong mạch, nhận

xét kết quả thu được

*Giáo viên tiến hành thí nghiệm

yêu cầu học sinh quan sát và rút ra

nhận xét

*Giáo viên yêu cầu học sinh rút ra

kết luận?

*Giáo viên nhấn mạnh: Dòng điện

trên được gọi là dòng nhiệt điện và

suất điện động gây ra dòng nhiệt

điện được gọi là suất nhiệt điện

động

* Dụng cụ tiến hành thí nghiệm

như trên được gọi là cặp nhiệt

điện

*Vậy hiện tượng nhiệt điện là gì?

Giáo viên yêu cầu học sinh làm

việc cá nhân để trả lời câu hỏi theo

yêu cầu của giáo viên

* Giáo viên lập luận để rút ra biểu

thức của suất nhiệt điện động như

sách giáo khoa:

E = (T1 – T2)

*Giáo viên giới thiệu các khả năng

ứng dụng của suất nhiệt điện động;

* Giáo viên giới thiệu ưu điểm của

cặp nhiệt điện;

*Giáo viên dẫn dắt học sinh phân

tích và tìm hiểu các ứng dụng của

hiện tượng nhiệt điện

vở;

G

B A

*Học sinh quan sát thí nghiệm và nhận xét kết quả thí nghiệm

Khi đốt nóng đầu A của cặp kim loại như hình vẽ ta thấy điện kế G

bị lệch, chứng tỏ trong mạch đã xuất hiện dòng điện

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức;

*Học sinh làm việc cá nhân, suy nghĩ và nêu lên khái niệm về hiện tượng nhiệt điện;

*Học sinh ghi nhận công thức tính suất nhiệt điện động;

*Học sinh tiếp thu và ghi nhớ kiến thức

Hoạt động 6: Củng cố bài học - Định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo.

VIÊN

*Giáo viên nêu một số câu hỏi

củng cố kiến thức:

*Học sinh làm việc cá nhân, tái hiện lại kiến thức của bài học để trả

Trang 7

1 Nêu kết luận về bản chất của

dòng điện trong kim loại;

2 Vì sao khi nhiệt độ tăng lên thì

điện trở của kim loại cũng tăng

lên?

*Giáo viên nhận xét giờ học;

*Giáo viên yêu cầu học sinh về

nhà làm các bài tập ở sách giáo

khoa trang 78 và ở sách bài tập

*Giáo viên yêu cầu học sinh về

nhà xem lại nội dung về tác dụng

hoá học của dòng điện và sự điện

li trong hoá học

lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;

*Học sinh ghi nhận nhiệm vụ học tập

D RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY

………

………… ………

………

……… ……

………

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	21,21 KB