Thuyết minh bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại - Phạm Thị Toản

PHIẾU THUYẾT TRÌNH SẢN PHẨM DỰ THI CUỘC THI
“THIẾT KẾ BÀI GIẢNG E – LEARNING NĂM HỌC 2016 - 2017”
Bài giảng: Bài 13. Dòng điện trong kim loại
Bộ môn: Vật Lý lớp 11 – Ban Cơ bản
Giáo viên: 1. Phạm Thị Toản
 2. Trần Thị Thập Ngân
Đơn vị: Trường THPT Phúc Yên
Trong thời đại hiện nay, Việt Nam đang trên đà tiến lên công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ đòi hỏi con người phải đa năng, có khả năng xử lý các vấn đề phát sinh trong cuộc sống một cách nhanh chóng, có hiệu quả. Cùng với sự đổi mới chung của ngành giáo dục nói chung thì Giáo Dục Trung học nói riêng với mục tiêu phát triển cũng cần có những đổi mới nhằm phát huy mạnh mẽ hơn vai trò chủ thể của học sinh để học sinh phát triển toàn diện về mọi mặt.
Để đạt được mục tiêu này th́ì vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy đang rất được quan tâm và phát triển ở mọi bậc học nói chung và bậc học trung học nói riêng, bởi ứng dụng công nghệ thông tin vào trong giảng dạy là một trong những hình thức sử dụng đồ dựng trực quan sinh động và hiện đại, phù hợp với nhu cầu đổi mới các hình thức giáo dục, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng phát triển trong thời đại hiện nay, đồng thời nâng cao trình độ đội ngũ giáo viên trước khả năng hội nhập giáo dục. 
Với thời buổi công nghệ thông tin bùng nổ như hiện nay thì các trường đã cài đặt và khai thác khá nhiều phần mềm vui chơi, học tập đa dạng và phong phú. Trong đó giáo viên có thể ứng dụng các phần mềm như powerpoint, photoshop, flash, Lecture maker, Adobe captivate, Adobe presenter, Ispring vv... để xây dựng các bài học, trò chơi, câu chuyện, bài thơ...phù hợp với các hoạt động dạy học cụ thể. Mỗi phần mềm đều có những ưu điểm và thế mạnh vượt trội của nó. Nhưng quan trọng là đáp ứng chuẩn quốc tế về E-Learning là SCORM, AICC . 
Chính vì lẽ đó, tôi tiến hành nghiên cứu và ứng dụng phần mềm E - learning để thiết kế hoạt động dạy và học trong bài giảng của mình “Bài 37. Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng” nhằm mục đích giúp người học:
 	- Tiếp cận với hình thức vui học mới “học trực tuyến”
- Với video, hình ảnh, âm thanh sinh động các em sẽ thấy hứng thú qua đó tiếp thu những kiến thức của bài một các chính xác hơn. 
- Phát triển ở học sinh khả năng tập trung chú ý, ghi nhớ có chủ định, kĩ năng quan sát, tư duy, tưởng tượng
- Đề cao tính có thể tự học nhờ bài giảng điện tử, đáp ứng tính cá thể trong học tập.
- Giúp người học có thể tự học ở mọi nơi, mọi lúc.
- Giúp giáo viên hình thành kiến thức cho học sinh đầy đủ, chính xác, khoa học.	
- Giúp các bậc phụ huynh có thể dễ dàng hình thành kiến thức cho con mình một cách chính xác, khoa học.
Qua hoạt động người học sẽ học được cách suy nghĩ, phát triển khả năng tư duy, sáng tạo cùng với các thao tác thực hành các em có thể biết được tên gọi, đặc điểm và ứng dụng thực tiễn của bài học.
1. MỤC ĐÍCH .
1.1. Kiến thức	
+ Nêu được bản chất dòng điện trong kim loại.
+ Nêu được tính chất điện chung của các kim loại, sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
+ Giải thích được một cách định tính các tính chất điện chung của kim loại dựa trên thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại và rút ra bản chất dòng điện trong kim loại
 + Nêu được hiện tượng siêu dẫn, hiện tượng nhiệt điện và ứng dụng trong thực tiễn.
1.2. Kĩ năng
- Vận dụng được thuyết electron giải thích được tính chất điện của kim loại.
- Mô tả được thí nghiệm về bản chất dòng điện trong kim loại; sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ; thí nghiệm về dòng nhiệt điện.
- Mô tả được cách tạo vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ thấp.
- Vận dụng được công thức sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ để giải thích hiện tượng và bài tập có liên quan.
1.3. Thái độ
- HS có thái độ học tập nghiêm túc, tích cực, yêu thích môn học.
- HS thấy được vai trò ứng dụng của ngành KH KT với công nghệ cao (vật liệu siêu dẫn) sẽ giúp tiết kiệm điện năng rất tốt, chế tạo đệm từ cho tàu siêu tốc.
2. PHƯƠNG PHÁP
- Phối hợp nhiều phương pháp giảng dạy như phương pháp trực quan, làm mẫu, đàm thoại, phân tích, giảng giải, gợi mở 
- Luôn t́ìm tòi, học hỏi về ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học để nâng cao chất lượng dạy và học.
3. PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN:
- Máy vi tính, headphone.
- Phần mềm Office PowerPoint
- Phần mềm Adobe Presenter.
- Phần mềm Cyberlink you Cam 7.
4. NỘI DUNG
STT
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Slide 1
Giới thiệu bài dự thi

Slide 2
Mục tiêu bài học

Slide 3
Mở đầu: Trong cuộc sống chúng ta đã từng bị rơi vào tình trạng ách tắc giao thông căng thẳng, mệt mỏi; hay gặp cảnh lụt lội làm xe bị chết máy vô cùng khổ sở. Nhiều lúc, chúng ta ước gì mình được lái những chiếc ô tô hay tàu lượn có thể bay trên không như trong bộ phim viễn tưởng “Người lái xe taxi bay”. Vậy điều mong muốn này phải chăng chỉ có trong tưởng tượng, nó có thể thành hiện thực được không? Để trả lời câu hỏi này chúng ta hãy tìm hiểu Bài 13 Dòng điện trong kim loại. 
Quan sát hình ảnh, suy nghĩ tình huống gặp phải trong thực tiễn để thấy vấn đề cần giải quyết.
Slide 4
Nêu các nội dung chính sẽ học trong bài:
I. Bản chất dòng điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của điện trở kim loại theo nhiệt độ
III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn
IV. Hiện tượng nhiệt điện

Ghi nhận các nội dung cần tiếp thu.
Slide 5
I. Bản chất dòng điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
- Bình thường nguyên tử kim loại ở trạng thái trung hòa điện. Vì một lí do nào đó nguyên tử bị mất electron hóa trị sẽ trở thành ion dương, các electron hóa trị bị tách ra khỏi nguyên tử trở thành electron tự do.
- Học sinh quan sát hình ảnh và rút ra kết luận.
Slide 6
I. Bản chất dòng điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
+ Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hoá trị trở thành các ion dương; các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử trở thành các electron tự do với mật độ n không đổi.

- Học sinh quan sát hình ảnh và rút ra kết luận.

Slide 7
- Cấu trúc mạng tinh thể kim loại
 Xét mạng tinh thể đồng:
+ Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại. Nó chỉ dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng (các nút mạng)..
+ Các electron tự do chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron tự do choán toàn bộ thể tích khối kim loại.
- Học sinh quan sát hình ảnh và rút ra kết luận về chuyển dộng của ion dương và các electron trong mạng tinh thể kim loại.

Slide 8
2. Bản chất dòng điện trong kim loại
Nhớ lại khái niệm dòng điện đã học ở chương II – Vật lý 11.
Slide 9
Thí nghiệm bản chất dòng điện trong kim loại
- Chưa đóng công tắc, không có dòng điện.
- Đóng công tắc, có dòng điện. Các electron tự do chuyển động có hướng, các ion dương chỉ dao động nhiệt xung quanh các nút mạng tinh thể.
Quan sát thí nghiệm, rút ra chuyển động của các electron, ion dương.
Slide 10
Từ việc quan sát thí nghiệm, trả lời câu hỏi:
Câu 1: Các hạt mang điện tự do trong kim loại là:
A. Các electron tự do
B. Các ion dương

Từ quan sát thí nghiệm trả lời câu hỏi 1. Đáp án A
Slide 11
Từ việc quan sát thí nghiệm, trả lời câu hỏi:
Câu 2: Các electron tự do trong kim loại chuyển động:
A. Cùng chiều điện trường
B. Ngược chiều điện trường
Từ quan sát thí nghiệm trả lời câu hỏi 2. Đáp án B
Slide 12
Từ thí nghiệm và câu hỏi 1; 2 rút ra kết luận:
2. Bản chất dòng điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường (electron chuyển động ngược chiều điện trường ngoài).
Từ quan sát thí nghiệm và trả lời câu hỏi 1; 2 rút ra bản chất dòng điện trong kim loại.
Slide 13
3. Nguyên nhân gây ra điện trở trong kim loại
Yêu cầu HS quan sát thí nghiệm, so sánh chuyển động của ion dương, electron và ghi lại giá trị của ăm pe kế, vôn kế khi chưa đốt nóng kim loại và sau khi đốt nóng khối kim loại.
Quan sát thí nghiệm, so sánh chuyển động của ion dương, electron và ghi lại giá trị của ăm pe kế, vôn kế khi chưa đốt nóng kim loại và sau khi đốt nóng khối kim loại. 
Slide 14
Xử lý kết quả thí nghiệm, xác định R1; R2 rồi rút ra kết luận: Khi nhiệt độ tăng, điện trở tăng.
Từ kết quả thí nghiệm nhận xét mối quan hệ của R theo nhiệt độ.
Slide 15
Kết luận:
3. Nguyên nhân gây ra điện trở trong kim loại
- Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.
- Các nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại: 
+ Do chuyển động nhiệt (dao động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể)
+ Sự méo mạng tinh thể do biến dạng, khuyết tật, lệch mạng.
+ Kim loại có lẫn tạp chất. 

Ghi nhận kiến thức
Slide 16
II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại vào nhiệt độ
Từ các kết quả thí nghiệm rút ra bảng giá trị điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại:
Từ đồ thị biểu diễn điện trở suất của đồng theo nhiệt độ thấy nhiệt độ tăng, điện trở suất tăng.

Ghi nhận kiến thức.
Từ đồ thị của điện trở suất theo nhiệt độ, nhận xét mối quan hệ của điện trở suất theo nhiệt độ.
Slide 17
Từ đồ thị thấy đường biểu diện điện trở suất theo nhiệt độ có dạng gần giống đường thẳng do đó kết luận: 
- Điện trở suất r của kim loại biến thiên theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất: 
Trong đó: 
r là điện trở suất của kim loại ở toC. 
r0 là điện trở suất ở t0oC (thường lấy 20oC), 
α là hệ số nhiệt điện trở có đơn vị đo là K- 1.
- Từ biểu thức:
 - Vậy điện trở của kim loại biến thiên theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất.

Từ kiến thức trên rút ra kết luận về biểu thức của điện trở suất và điện trở theo nhiệt độ.
Slide 18
Vận dụng trả lời Câu hỏi 3:
Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ:
A. Giảm đi
B. Tăng lên
C. Không đổi
D. Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ, sau đó giảm dần. 
Vận dụng trả lời câu hỏi 3: Đáp án B
Slide 19
III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn
1. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp
Từ đồ thị thấy:
- Khi nhiệt độ càng giảm thì điện trở suất của kim loại giảm liên tục.
- Nhiệt độ gần giá trị 0 K điện trở của các kim loại sạch đều rất bé.

Quan sát đồ thị, rút ra kết luận về điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp.
Slide 20
2. Hiện tượng siêu dẫn
- Yêu cầu HS Quan sát đồ thị thu được hãy cho biết sự phụ thuộc của điện trở của cột thuỷ ngân vào nhiệt độ? Nhận xét sự thay đổi điện trở của cột thuỷ ngân ở lân cận nhiệt độ 4K?
- Từ đồ thị thấy khi nhiệt độ giảm, điện trở của kim loại giảm, khi nhiệt độ giảm xuống gần 4K thì điện trở kim loại giảm mạnh đột ngột xuống đến 0.

Quan sát thí nghiệm minh họa và đồ thị, rút ra nhận xét.
Slide 21
Kết luận
2. Hiện tượng siêu dẫn
 Hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ TC nào đó, điện trở của kim loại (hợp kim) giảm đột ngột đến giá trị bằng không được gọi là hiện tượng siêu dẫn.
- Năm 1911, Heike Kamerling Onnes tìm thấy nhiệt độ Tc của Hg là 4,15K, sau đó các nhà khoa học đã tìm thêm được nhiều nhiệt độ Tc của các kim loại và hợp kim khác. Việc tìm ra nhiệt độ Tc có ý nghĩa rất quan trọng. Nhiều tính chất khác của kim loại như từ tính, nhiệt dung cũng thay đổi đột ngột ở trạng thái này.
Ngày nay các cuộn dây siêu dẫn được dùng để chế tạo các từ trường rất mạnh; đặc biệt khi cho dòng điện qua cuộn dây siêu dẫn rồi bỏ nguồn điện đi, dòng điện vẫn tiếp tục chạy trong nhiều năm mà không yếu đi.
Ngày nay, người ta sử dụng cuộn dây siêu dẫn trong việc truyền tải điện năng; tàu chạy trên đệm từ trường; tạo ra các máy gia tốc mạnh; máy quét MRI dùng trong y học...
Ghi nhận khái niệm về hiện tượng siêu dẫn.
Ghi nhận các kiến thức bổ sung thông tin về hiện tượng siêu dẫn và ứng dụng trong thực tế.
Slide 22
Yêu cầu HS quan sát video về ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn, từ đó trả lời được câu hỏi đặt ra trong phần mở đầu về việc chế tạo ô tô, các con tàu có thể bay trong không gian nhờ các nam châm siêu dẫn.
Quan sát vi deo, nhận xét từ tính của hợp chất khi làm lạnh đến nhiệt độ Tc, từ đó kết luận về vấn đề đặt ra trong phần mở đầu.
Slide 23
Yêu cầu HS sử dụng kiến thức về hiện tượng siêu dẫn trả lời câu hỏi: 
Câu 4: Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Đối với vật liệu siêu dẫn, để có dòng điện chạy trong mạch ta luôn phải duy trì một hiệu điện thế trong mạch. 
B. Điện trở của vật siêu dẫn bằng không. 
C. Đối với vật liệu siêu dẫn, có khả năng tự duy trì dòng điện trong mạch sau khi ngắt bỏ nguồn điện. 
D. Đối với vật liệu siêu dẫn, năng lượng hao phí do toả nhiệt bằng không
Vận dụng kiến thức siêu dẫn, trả lời câu hỏi 4: đáp án A
Slide 24
IV. Hiện tượng nhiệt điện
Yêu cầu HS quan sát để rút ra kết luận: 
- Nếu sợi dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh thì do chuyển động nhiệt êlectron khuếch tán từ đầu nóng qua đầu lạnh làm đầu nóng tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm 
→ Tồn tại một hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của dây dẫn.

Quan sát hình ảnh, rút ra kết luận về chiều chuyển động của các electron trong kim loại khi có sự cheeng lệch nhiệt độ hai đầu khối kim loại.
Slide 25
Yêu cầu HS quan sát video thí nghiệm về dòng nhiệt điện.

Quan sát vi deo, nắm được cấu tạo của cặp nhiệt điện và hiện tượng xảy ra ttrong thí nghiệm.
Slide 26
Từ thí nghiệm, rút ra kết luận về hiện tượng nhiệt điện: 
* Cặp nhiệt điện là hai dây dẫn kim loại khác bản chất, hai đầu hàn vào nhau. Một mối hàn giữ ở nhiệt độ cao, một mối hàn giữ ở nhiệt độ thấp, khi đó trong mạch có một suất điện động.
- Suất điện động nhiệt điện:
Trong đó:
T1 : nhiệt độ ở đầu nóng (K)
T2 : nhiệt độ ở đầu lạnh (K)
 αT : Hệ số nhiệt điện động (V/K)
 - Nêu một số các hệ số nhiệt điện đồng của các cặp kim loại: platin – platin pha rô đi;
 đồng – constantan 
- Suất điện động nhiệt điện tuy nhỏ nhưng rất ổn định theo thời gian và điều kiện thí nghiệm, nên cặp nhiệt điện được dùng phổ biến để đo nhiệt độ.

Ghi nhận kiến thức
Slide 27
Câu hỏi củng cố:
Câu 5. Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Hạt tải điện trong kim loại là electron. 
B. Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm nếu nhiệt độ trong kim loại được giữ không đổi. 
C. Hạt tải điện trong kim loại là iôn dương và iôn âm. 
D. Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt. 
Trả lời các câu hỏi củng cố bài
Câu 5: đáp án C
Slide 28
Câu 6. Khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của thanh kim loại cũng tăng do:
A. Chuyển động vì nhiệt của các electron tăng lên. 
B. Chuyển động định hướng của các electron tăng lên. 
C. Biên độ dao động của các ion dương quanh nút mạng tăng lên. 
D. Biên độ dao động của các ion dương quanh nút mạng giảm đi. 
Trả lời câu hỏi củng cố bài
Câu 6: đáp án C

Slide 29
Câu 7. Hai thanh kim loại được nối với nhau bởi hai đầu mối hàn tạo thành một mạch kín, hiện tượng nhiệt điện chỉ xảy ra khi:
A. Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau. 
B. Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau. 
C. Hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau. 
D. Thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau. 
Trả lời câu hỏi củng cố bài
Câu 7: đáp án B

Slide 30
Câu 8. Một sợi dây đồng có điện trở 74 Ω ở 500C, có điện trở suất 4,1.10-3 K-1. Điện trở của sợi dây đó ở 1000C là:
A. 82 Ω B. 89,2 Ω C. 95 Ω D. 86,6 Ω
Trả lời câu hỏi củng cố bài
Câu 8: đáp án A 

Slide 31
Câu 9. Một sợi dây bằng nhôm có điện trở 120 Ω ở nhiệt độ 200C, điện trở của sợi dây đó ở 1790C là 204 Ω. Điện trở suất của nhôm là:
A. 4,8. 10-3 K-1. B. 4,4. 10-3 K-1.
C. 4,3. 10-3 K-1. D. 4,1. 10-3 K-1.
Trả lời câu hỏi củng cố bài
Câu 9: đáp án B

Slide 32
Câu 10. Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số αT = 65 (μV/K) được đặt trong không khí ở 20C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 232C. Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện khi đó là:
A. 13,00 mV B. 13,58 mV
C. 13,98 mV D. 13,78 mV
Trả lời câu hỏi củng cố bài
Câu 10: đáp án D

Slide 33
Tư liệu tham khảo
Sách giáo khoa, sách giáo viên Vật lý 11 – NXB giáo dục 
Chuẩn kiến thức kĩ năng vật lý 11 – NXB giáo dục.
3. Thí nghiệm pin nhiệt điện của thầy Nguyễn Sinh Quân trường THPT Phan Đình Phùng – Hà Nội.
4. Phần mềm Thí nghiệm mô phỏng – trường ĐH Sư phạm Hà Nội. 
5. Các trang web: violet.vn 
 thuvienvatly.com 
 vi.wikipedia.org/wiki/Siêu_dẫn
 youtube.com


Trên đây là toàn bộ bản thuyết minh cho bài giảng E- Learning “Bài 13. Dòng điện trong kim loại” của nhóm chúng tôi. 
Để bài giảng của chúng tôi được tốt hơn nữa, nhóm tôi rất mong được sự góp ý, đánh giá về chuyên môn và công nghệ để chúng tôi có thể xây dựng một bài giảng e - Learning hay hơn, hiệu quả hơn nữa.
Xin chân thành cảm ơn!
 Phúc yên, tháng 11 năm 2016
 Xác nhận của thủ trưởng đơn vị 
 Người thực hiện 1 Người thực hiện 2 
 Phạm Thị Toản Trần Thị Thập Ngân