Giáo án Stem môn Vật lí Lớp 11 - Chủ đề: Chế tạo động cơ điện một chiều đơn giản

1. TÊN CHỦ ĐỀ: CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐƠN GIẢN
Số tiết: 2. Lớp 11
2. MÔ TẢ CHỦ ĐỀ
Học sinh tìm hiểu và vận dụng kiến thức: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều
Áp dụng để thiết kế và chế tạo động cơ điện một chiều đơn giản với những tiêu chí cụ thể. Sau khi hoàn thành học sinh được quan sát hoạt động của động cơ điện 1 chiều và đánh giá chất lượng sản phẩm
3. MỤC TIÊU
a. Kiến thức: 
Vận dụng được kiến thức về lực từ trường tác dụng l dây dẫn mang dòng điện, mô men ngẫu lực.
b. Kĩ năng:
Tính toán, vẽ bản thiết kế động cơ điện một chiều đơn giản đảm bảo các tiêu chí đề ra
Lập kế hoạch cá nhân, nhóm để chế tạo và thí nghiệm dự trên bản thiết kế
Trình bày, bảo vệ được bản thiết kế và sản phẩm của mình. Phản biện được các ý kiến thảo luận.
Tự nhận xét, đánh giá được quy trình làm việc cá nhân, nhóm
c. Phẩm chất:
Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học
Yêu thích, khám phá, tìm tòi và vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề được giao.
Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng giúp đỡ lẫn nhau
Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn, kỹ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực nghiệm
d. Năng lực:
Năng lực giải quyết vấn đề;
Năng lực sáng tạo;
Năng lực hợp tác;
Năng lực ngôn ngữ;
Năng lực tự học;
Năng lực tính toán;
Năng lực tìm hiểu thông tin;
4. THIẾT BỊ
Các thiết bị dạy học: Giấy A3, mẫu bản thiết kế.
Các nguyên liệu 
Stt
Nguyên liệu
Số Lượng
Tác dụng
Giá tiền
(Đồng)
1
Dây đồng đường kình 0,31mm
2m
Dùng làm khung dây 
0
2
Nam châm chữ nhật
1 cái
Tạo từ trường đều
5000
3
Pin 3,7V
2 cái
Nguồn điện một chiều
10000
4
Dây nhôm đường kính 1mm
20 cm
Chân đỡ khung dây, đưa dòng điện vào khung dây
0
5
Bảng gỗ
1 cái
Giá gắn các thiết bị
5000
6
Chân nối dây
5 cái
Kết nối dây điên
5000
7
Dây điện
1 m
Làm dây dẫn điện
3000
5. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1. XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ
a. Mục đích của hoạt động: Học sinh nắm vững yêu cầu thiết kế và chế tạo động cơ điện một chiều đơn giản theo các tiêu chí: đơn giản, chi phí thấp mà động cơ hoạt động được, có thể thay đổi tốc độ quay của roto.
b. Nội dung hoạt động: 
- Tìm hiểu mô hình máy điện một chiều để xác định cấu tạo, nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều. 
- Xác định nhiệm vụ chế tạo động cơ điện một chiều đơn giản theo các tiêu chí: đơn giản, chi phí thấp mà động cơ hoạt động được, có thể thay đổi tốc độ quay của roto.
c. Sản phẩm học tập của học sinh: 
- Mô tả và giải thích được một cách định tính về nguyên lí chế tạo động cơ điện một chiều.
- Xác định được kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo động cơ điện một chiều theo các tiêu chí đã cho.
d. Cách thức tổ chức: 
- GV giao nhiệm vụ cho HS tìm hiểu về mô hình động cơ điện một chiều với các yêu cầu mô tả cấu tạo, giải thích được tại sao khi cho dòng điện một chiều vào khung giây đặt trong từ trường đều thì khung giây quay.
- HS ghi lời mô tả và giải thích vào vở cá nhân; trao đổi với bạn; trình bày và thảo luận.
- GV xác nhận kiến thức cần sử dụng về lực từ trường tác dụng l dây dẫn mang dòng điện, mô men ngẫu lực.
Hoạt động 2. NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC NỀN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 
Mục đích của hoạt động
HS hình thành kiến thức mới về động cơ điện, đề xuất được giải pháp và xây dựng bản thiết kế động cơ điện một chiều đơn giản.
Nội dung hoạt động
HS nghiên cứu SGK, tài liệu tham khảo, mô hình động cơ điện về các kiến thức trọng tâm sau:
- Bài: Ngẫu lực – Vật lí 10
- Bài: Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện – Vật lí 11
- Bài: Động cơ điện - Vật lí 12
HS thảo luận về các thiết kế khả thi của động cơ điện một chiều đơn giản và đưa ra giải pháp.
- HS xây dựng phương án thiết kế động cơ điện đơn giản.
- Yêu cầu:
+ Bản thiết kế chi tiết có ảnh kèm.
+ Trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế 
Sản phẩm của học sinh
HS xác định được và ghi được thông tin, kiến thức về động cơ điện một chiều
Đề xuất và lựa chọn giải pháp có căn cứ, xây dựng được bản thiết kế đảm bảo các tiêu chí đặt ra.
d. Cách thức tổ chức
GV giao nhiệm vụ cho HS:
Nghiên cứu về ngẫu lực
- Lực từ tác dụng lên đoạn giây dẫn mang dòng điện 
- Động cơ điện 
HS thực hiện nhiệm vụ theo nhóm.
Hoạt động 3. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 
a. Mục đích của hoạt động
	Học sinh hoàn thiện được bản thiết kế động cơ điện một chiều đơn giản
b. Nội dung hoạt động
HS trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra. Chứng minh sự thay tốc độ quay phụ thuộc dòng điện đầu vào và từ trường.
Thảo luận, đặt câu hỏi phản biện các ý kiến về bản thiết kế; ghi lại các nhận xét, góp ý; tiếp thu, điều chỉnh bản thiết kế nếu cần.
Phân công công việc, lập kế hoạch chế tạo và thử nghiệm.
c. Sản phẩm của học sinh
Bản thiết kế động cơ điện một chiều đơn giản sau khi được điều chỉnh và hoàn thiện.
d. Cách thức tổ chức
GV đưa ra yêu cầu về: nội dung cần trình bày; thời lượng báo cáo; cách thức trình bày bản thiết kế và thảo luận.
HS báo cáo, thảo luận.
GV điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ HS.
	Hình 1. Sơ đồ động cơ một chiều đơn giản
Hoạt động 4. CHẾ TẠO MẪU THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
a. Mục đích của hoạt động
HS dựa vào bản thiết kế đã chọn để chế tạo động cơ điện một chiều đơn giản sao cho đảm bảo yêu cầu đặt ra
HS thử nghiệm, đánh giá và điều chỉnh sản phẩm nếu cần.
b. Nội dung hoạt động
HS sử dụng các nguyên vật liệu đã cho để tiến hành chế tạo sản phẩm theo bản thiết kế.
Trong quá trình chế tạo, HS đồng thởi thử nghiệm và điều chỉnh để có sản phẩm đạt mục tiêu.
c. Sản phẩm của học sinh
Mỗi nhóm HS có một sản phẩm là động cơ điện một chiều đơn giản đã hoàn thiện và thử nghiệm.
d. Cách thức tổ chức
GV giao nhiệm vụ: 	
Sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho trước để chế tạo động cơ điện một chiều theo bản thiết kế.
Thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm.
HS tiến hành chế tạo, thử nghiệm và hoàn thiện sản phẩm theo nhóm.
GV quan sán, hỗ trợ HS nếu cần.
Hoạt động 5. CHIA SẺ, THẢO LUẬN, ĐIỀU CHỈNH
a. Mục đích của hoạt động
Các nhóm giới thiệu sản phẩm của mình trước lớp, chia sẻ kết quả thí nghiệm, thảo luận và định hướng cải tiến sản phẩm. 
b. Nội dung hoạt động
Các nhóm trình bày sản phẩm trước lớp
Đánh giá sản phẩm dựa trên các tiêu chí đã để ra:
Đơn giản, giá rẻ;
Động cơ hoạt động được;
Có thể thay đổi tốc độ quay. 
Chia sẻ thảo luận để tiếp tực hoàn thiện sản phẩm
Các nhóm tự đánh giá, đánh giá các nhóm khác, đồng thời tiếp các góp ý, nhận xét của GV và của các nhóm khác
Sau khi chia sẻ và thảo luận, đề xuất các phương án điểu chỉnh sản phẩm
Chia sẻ các khó khăn, các kiến thức và rút kinh nghiệm rút ra qua quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế sản phẩm.
c. Sản phẩm của học sinh
Động cơ điện một chiều đơn giản đã được chế tạo và nội dung trình bày báo cáo của các nhóm.
d. Cách thức tổ chức.
GV giao nhiệm vụ: các nhóm trình bày sản phẩm trước lớp và tiến hành thảo luận chia sẻ 
HS trình diễn sản phẩm trước lớp để đánh giá tính khả thi của sản phẩm (dựa vào các tiêu chí)
Các nhóm chia sẻ kết quả, đề xuất các phương án điều chỉnh, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo động cơ điện một chiều đơn giản.
GV đánh giá, kết luận và tổng kết.
Các nhóm đánh giá theo phiếu đánh giá (Phụ lục 2a), mỗi cá nhân tự đánh giá bản thân theo phiếu tự đánh giá (Phụ lục 2b)
GV công bố cách tính điểm cho mỗi cá nhân theo công thức.
Điểm cá nhân = điểm nhóm+điểm cá nhân2
Phụ lục 1
BẢN THIẾT KẾ
Nhóm: ..
Hình ảnh bản thiết kế:
Mô tả thiết kế và giải thích: 
Các nguyên vật liệu và dụng cụ sử dụng: 
STT
Tên nguyên vật liệu, dụng cụ
Số lượng dự kiến
4. Quy trình thực hiện dự kiến:
Các bước
Nội dung
Thời gian dự kiến
Phân công nhiệm vụ:
STT
Thành viên
Nhiệm vụ
Ý KIẾN CỦA GIÁO VIÊN
Phụ lục 2a
PHIẾU ĐÁNH GIÁ
Nhóm đánh giá: .. Nhóm được đánh giá: .
STT
Nội dung chính
Nội dung chi tiết
Điểm tối đa
Điểm
1
Ảnh bản thiết kế
Đảm bảo tính khoa học, dễ đọc, chú thích rõ, đẹp.
 ( - 0,25 điểm/lỗi )
1
2
Mô tả và giải thích bản thiết kế
Mô tả được tất cả các chi tiết có trong bảng thiết kế. ( - 0,25 điểm/lỗi )
1,5
Giải thích được các bộ phận trong bản thiết kế. ( - 0,25 điểm/lỗi )
1
3
Nguyên vật liệu
Đảm bảo được tiêu chí đơn giản, rẻ tiền và dễ tìm. ( - 0,25 điểm/lỗi )
1
4
Chuẩn bị
Chuẩn bị phần trình bày tốt
0,5
5
Sản phẩm chế tạo
Đảm bảo được các tiêu chí đưa ra:
Hoạt động được
Thay đổi được tốc độ roto
Đơn giản, rẻ
Có tính thẩm mĩ
( - 0,5 điểm/lỗi )
2
6
Thuyết trình
Tóm tắt được kiến thức trọng tâm
2
Ngắn gọn, nhấn mạnh chộ quan trọng
Có giải thích minh họa bên ngoài
Có sử dụng các công cụ hộ trợ khác
Tự tin, giọng nói dễ nghe, thu hút người nghe
7
Phản hồi câu hỏi
Chính xác, ngắn ngọn, thỏa mãn được người hỏi.
1
TỔNG ĐIỂM
10
Phụ lục 2b
PHIẾU TỰ ĐÁNH GIÁ
Họ và tên: ..................................................... Nhóm: .....................................
STT
Nội dung chính
Nội dung chi tiết
Điểm tối đa
Điểm
1
Nhiệm vụ 
Hoàn thành rất tốt
5
Hoàn thành tốt
4
Hoàn thành
3
Không hoàn thành
0
2
Thảo luận và tinh thần làm nhóm
Tham gia tích cực
5
Tham gia 
3
Tham gia ít
2
Không tham gia
0
TỔNG ĐIỂM
10
Xác nhận của tổ trưởng:
Phụ lục 3
BỘ CÂU HỎI PHÁT TRIỂN NỘI DUNG BÀI HỌC
Câu 1: Hãy nêu cấu tạo của động cơ điện một chiều?
Câu 2: Hãy chỉ và gọi tên các bộ phận của máy điện một chiều trên mô hình?
Câu 3: Chức năng của bộ phận cổ góp là gì?
Câu 4: Tốc độ quay của roto phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Câu 5: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Câu 6: Đề xuất các phương án để thay đổi lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện?
Câu 7: Giải thích sự tạo ra chuyển động quay của roto?