Giáo án dạy theo chủ đề môn Vật lý Lớp 9 - Chủ đề 8: Lực điện tử - Năm học 2019-2020 - Phạm Minh Sơn

Ngày soạn: 20/11/2019 
Tên chủ đề : Chủ đề 8:
LỰC ĐIỆN TỪ
Giới thiệu chung về chủ đề: chủ đề hướng dẫn học sinh nghiên cứu:
Lực điện từ và Động cơ điện một chiều. Khi học xong chủ đề này, học sinh sẽ nắm được quy tắc xác định lực điện từ và cấu tạo, hoạt động của động cơ điện một chiều.
Vận dụng được hai quy tắc: nắm tay phải và quy tắc nắm tay trái để giải một số bài tập.
Thời lượng thực hiện chủ đề: 3 tiết 
I. MỤC TIÊU:
1. Kiến thức, kỹ năng, thái độ:
- Kiến thức: :
+ Mô tả được thí nghiệm chứng tỏ tác dụng của lực điện từ lên đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường.
+ Phát biểu được quy tắc bàn tay trái.
+ Nêu được cấu tạo và giải thích nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều.
+ Nêu được sự biến đổi điện năng thành cơ năng trong khi động cơ điện hoạt động.
- Kĩ năng : 
+ Rèn kĩ năng sử dụng qui tắc bàn tay trái để xác định một trong ba yếu tố khi biết hai yếu tố kia.
+ Rèn kĩ năng phân tích kênh hình, kênh chữ, kĩ năng quan sát, kĩ năng thiết kế, thảo luận nhóm, 
- Thái độ : 
 - Yêu thích môn học, có ý thức thu thập thông tin.
 - Giáo dục tính cẩn thận , chính xác trong công việc .
 - Ham thích tìm hiểu hiện tượng vật lý.
 - Trung thực, cẩn thận, khéo léo trong thao tác thí nghiệm.
2. Định hướng các năng lực cĩ thể hình thành và phát triển:
- Năng lực giải quyết vấn đề: tiến hành thực hiện các cách thức tìm ra câu trả lời bằng suy luận lý thuyết và khảo sát thực nghiệm.
- Năng lực giao tiếp: mơ tả được sơ đồ thí nghiệm
- Năng lực về trao đổi thơng tin
 - Năng lực tính tốn: Mơ hình hĩa vật lí để suy luận kiến thức đã biết ra kiến thức mới.
-Năng lực thực nghiệm:NL dự đốn suy luận lí thuyết, thiết kế và thực hiện theo phương án thí nghiệm, dự đốn, phân tích , khái quát rút ra kết luận khoa học. Đánh giá kết quả và giải quyết vân đề.
- Năng lực trình bày được về các kiến thức, đại lượng, định luật, 
- Năng lực vận dụng sự tương tự và các mơ hình để xây dựng kiến thức vật lí.
- Năng lực xác định phương án, tiến hành thí nghiệm, xử lí và rút ra nhận xét.
- Năng lực sử dụng kiến thức vật lí để thực hiện nhiệm vụ học tập
 II- CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH:
 1. Giáo viên: : 
* Cho mỗi nhóm.
-1 nam châm chữ U. -1 nguồn điện 6V. -1 bộ TN lực điện từ.
-7 đoạn dây nối. 1 biến trở loại 20W-2A. -1 công tắc.
-1 ampe kế GHĐ 1A-ĐCNN 0,1A.
* Cho cả lớp: Phóng to các hình 27.2 -> 27.5 trong SGK, mô hình động cơ điện một chiều
 2.Học sinh : 
 + SGK , SBT .
 + Đọc và tìm hiểu bài trước .
 +Dụng cụ học tập.
 + Bảng nhóm, bảng cá nhân.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC:
Hoạt động 1: Tình huống xuất phát/ khởi động:
Mục tiêu hoạt động
Nội dung, phương thức tổ chức hoạt động học tập của học sinh
Dự kiến sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động
Tạo tâm thế để HS bước vào bài học mới
- HS huy động các kiến thức cũ và sử dụng một số kĩ năng để tiếp nhận kiến thức mới
Yêu cầu cá nhân HS thực hiện hai câu hỏi sau:
a) Hãy điền cụm từ thích hợp vào chỗ trống để được câu đúng: Sắt, thép đặt trong từ trường đều bị 
b) Một cuộn dây PQ được đặt sao cho trục của nó nằm dọc theo thanh nam châm AB như hình. Đóng khoá K, hiện tượng gì xảy ra với thanh nam châm? 
A. Thanh nam châm vẫn đứng yên
B. Thanh nam châm chỉ bị hút
C. Thanh nam châm chỉ bị đẩy
D. Thanh nam châm có thể bị hút hoặc bị đẩy
- GV giới thiệu bài mới: Từ trường tác dụng lực từ lên nam châm đặt trong nó, vậy nếu thay nam châm AB bằng dây dẫn có dòng điện đặt trong nó thì từ trường có tác dụng lực từ lên dòng điện không? Nếu có thì nó có ứng dụng gì trong đời sống và trong kĩ thuật?
Hơm nay chúng ta cùng nhau tìm hiểu.
Hứng thú tìm hiểu kiến thức mới
Thảo luận và trả lời câu hỏi GV nêu ra.
- Dự kiến sản phẩm:
a) Nhiễm từ
b) D
- GV nhận xét, đánh giá sản phẩm của HS.
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Mục tiêu hoạt động
Nội dung, phương thức tổ chức hoạt động học tập của học sinh
Dự kiến sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động
Nắm được điều kiện xuất hiện lực điện từ
Nội dung 1: Tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dòng điện 
- Hướng dẫn HS hoạt động nhóm mắc mạch điện theo hình 27.1 SGK. Đặc biệt chú ý việc treo dây AB không chạm vào nam châm.
+ Hiện tượng xảy ra với đoạn dây AB chứng tỏ điều gì?
-> Thông báo: Lực xuất hiện trong TN trên gọi là lực điện từ.
- Yêu cầu HS thay đổi sao cho đoạn dây AB song song với các đường sức từ của nam châm-> nhận xét hiện tượng?
- Khi nào có lực từ của từ trường tác dụng lên dây dẫn có dòng điện? 
- GV cho HS nhận xét kết quả
I: Tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dòng điện 
- Mắc được mạch điện, tiến hành được TN; Quan sát được hiện tượng và nhận xét đươc. 
+ Chứng tỏ đoạn dây dẫn AB chịu tác dụng của một lực nào đó.
- Làm TN theo yêu cầu của GV -> hiện tượng: dây AB nằm yên.
- Khi đặt trong từ trường và không song song với đst.
- KL:Dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường và khơng song song với đường sức từ thì chịu tác dụng của lực điện từ.
+ Nắm được lực điện từ phụ thuộc vào 2 yếu tố
+ Nắm được quy tắc bàn tay trái
Nội dung 2: Tìm hiểu chiều của lực điện từ và quy tắc bàn tay trái
- Hướng dẫn HS hoạt động nhóm theo các gợi ý sau:
+ Chiều của lực từ phụ thuộc vào yếu tố nào? 
+ Yêu cầu HS nêu các cách tiến hành TN kiểm tra và lựa chọn phương án tiến hành TN kiểm tra. 
+ Yêu cầu HS báo cáo kết quả thảo luận 
- Hướng dẫn HS trả lời các câu hỏi gợi ý sau:
+ Làm thế nào để biết được chiều của lực điện từ khi biết chiều của dòng điện chạy qua dây dẫn và chiều của đường sức từ?
+ Yêu cầu HS gấp SGK lại, quan sát hình 27.2 trên bảng. Từ đó rút ra quy tắc bàn tay trái. 
+ Yêu cầu HS dùng quy tắc này để kiểm tra chiều của chuyển động ở TN đầu tiên?
-> Quan sát HS thực hiện để điều chỉnh sai sót.
II. Chiều của lực điện từ -Qui tắc bàn tay trái.
1.Chiều của lực điện từ phụ thuộc vào những yếu tớ nào?. 
+ Đưa ra các dự đoán.
+ Nêu được các phương án TN, thảo luận cả lớp chọn phương án tối ưu làm TN, rút ra kết luận.
+ Báo cáo kết quả: phụ thuộc vào chiều của dòng điện và chiều của đst. 
+ Nghiên cứu SGK để tìm hiểu quy tắc bàn tay trái. 
+ Hoạt động theo từng bàn, thảo luận rút ra quy tắc bàn tay trái như SGK.
2.Quy tắc bàn tay trái:
Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cở tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực điện từ.
+ Vận dụng quy tắc bàn tay trái để đối chiếu với chiều chuyển động của dây dẫn AB trong thí nghiệm ở hình 27.1 SGK đã quan sát được.
Nắm được cấu tạo, hoạt động của động cơ điêïn một chiều đơn giản và động cơ điện một chiều dùng trong kĩ thuật
-Giải thích được nguyên tắc hoạt động (về mặt tác dụng lực và chuyển hĩa năng luợng) của động cơ điện một chiều
Vận dụng được quy tắc bàn tay trái xác định chiều lực điện từ tác dụng lên dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đặt vuơng góc với đường sức từ hoặc chiều dòng điện hoặc chiều đường sức từ khi biết hai trong ba yếu tớ trên.
Nội dung 3:Tìm hiểu nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ điêïn một chiều
- GV treo bảng phụ mô hình động cơ điện một chiều cho HS quan sát. Kể tên các bộ phận chính của động cơ điện một chiều?
 Xác định các bộ phận của động cơ trên hình vẽ và mô hình.
- Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên nguyên tắc nào?
- Yêu cầu HS trả lời các câu:
+ Vận dụng quy tắc bàn tay trái để xác định lực điện từ lên đoạn AB và CD.
+ Cặp lực vừa vẽ được có tác dụng gì với khung dây?
- GV treo hình vẽ 28.2 lên bảng, yêu cầu HS quan sát để chỉ ra các bộ phận chính của động cơ điện một chiều trong kĩ thuật.
-Yêu cầu HS nêu cấu tạo của bộ phận quay?
- HS quan sát hình vẽ chỉ ra 2 bộ phận chính của động cơ điện một chiều: rôto và stato.
- Trong thực tế ngoài động cơ điện một chiều còn có động cơ điện xoay chiều (lấy ví dụ).
- Khi hoạt động, động cơ điện chuyển hóa năng lượng từ dạng nào sang dạng nào?
- GV yêu cầu HS nhận xét 
- Ngoài ra có một phần biến thành nhiệt năng (phần vô ích).
* GDMT: 
- Cổ góp điện có tác dụng gì? 
- Khi động cơ điện hoạt động, thường tại các cổ góp điện xuất hiện tia lửa điện kèm theo không khí có mùi khét. Nó là tác nhân sinh ra các khí NO, NO2, có mùi hắc. Sự hoạt động của động cơ cũng ảnh hưởng đến các thiết bị điện khác (nếu cùng mắc vào mạng điện) và gây nhiễu các thiết bị vô tuyến truyền hình gần đó. Hãy đề ra biện pháp khắc phục?
- GV bổ sung (nếu cần).
Nội dung 4: Bài tập vận dụng quy tắc BTP+ BTT
Giải bài tập 1 :
˜Yêu cầu HS đọc đề bài tập 1 và cho biết đề cho biết yếu tớ nào và cần tìm yếu tớ nào?
?Theo quy tắc bàn tay trái muớn xác định chiều lực điện từ ta cần có những yếu tớ nào?
? Chiều đường sức từ được xác định như thế nào?
-GV làm mẫu 1 bài h1
˜Yêu cầu HS với từng hình vẽ, luyện cách đặt và xoay bàn tay trái sao cho phù hợp với mỡi hình vẽ để tìm lời giải biểu diễn trên hình vẽ, sau đó gọi 3 HS lên bảng, mỡi HS thực hiện mợt hình.
˜Yêu cầu HS so sánh và nhận xét các bài giải trên bảng.
- Nêu nhận xét chung, nhắc nhở cho HS những sai sót của HS thường mắc khi áp dụng quy tắc bàn tay trái.
˜Yêu cầu HS đọc đề bài tập 2 và cho biết đề cho biết yếu tớ nào và cần tìm yếu tớ nào?
? Đới với bài tập này muớn xác định hai từ cực của nam châm ta cần xác định yếu tớ nào?
-GV làm mẫu 1 bài h1
˜Yêu cầu HS với từng hình vẽ, luyện cách đặt và xoay bàn tay trái sao cho phù hợp với mỡi hình vẽ để tìm lời giải biểu diễn trên hình vẽ, sau đó gọi 2 HS lên bảng, mỡi HS thực hiện mợt hình.
˜Yêu cầu HS so sánh và nhận xét các bài giải trên bảng.
- Nêu nhận xét chung, nhắc nhở cho HS những sai sót của HS thường mắc khi áp dụng quy tắc bàn tay trái.
Giải bài tập 3 :
˜Yêu cầu HS đọc đề bài tập 3 và cho biết đề cho biết yếu tớ nào và cần tìm yếu tớ nào?
?Theo quy tắc bàn tay trái muớn xác định chiều dòng điện ta cần có những yếu tớ nào?
*Yêu cầu HS vẽ các đường sức từ và chiều của nó trước khi vận dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều dòng điện.
˜Yêu cầu HS với từng hình vẽ, luyện cách đặt và xoay bàn tay trái sao cho phù hợp với mỡi hình vẽ để tìm lời giải biểu diễn trên hình vẽ, sau đó gọi 3 HS lên bảng, mỡi HS thực hiện mợt hình.
˜Yêu cầu HS so sánh và nhận xét các bài giải trên bảng.
- Nêu nhận xét chung, nhắc nhở cho HS những sai sót của HS thường mắc khi áp dụng quy tắc bàn tay trái.
I. Nguyên tắc cấu tạo và hoạt đợng của đợng cơ điện mợt chiều.
Động cơ điện một chiều cĩ hai bộ phận chính là:
- Nam châm: là bộ phận tạo ra từ trường, thơng thường là bộ phận đứng yên gọi là stato. 
- Khung dây dẫn: là bộ phận chuyển động, gọi là rơto. 
- Ngồi ra động cơ điện một chiều cịn cĩ bộ phận cổ gĩp cĩ tác dụng chỉ cho dịng điện vào khung dây theo một chiều nhất định.
Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên tác dụng của từ trường lên dây dẫn cĩ dịng điện chạy qua.
+ Xác định được cặp lực điện từ F1, F2
+ Làm quay khung.
- Bộ phận tạo ra từ trường là nam châm điện.
- Bộ phận quay là cuộn dây gồm nhiều vòng dây đặt lệch nhau và song song với trục của khối trụ.
 - HS xác định được
II. Sự biến đởi năng lượng trong đợng cơ điện.
 Động cơ điện hoạt động, điện năng đã được chuyển hóa thành cơ năng.
- Đưa điện vào roto của động cơ điện.
- Biện pháp: 
+ Thay thế các động cơ điện một chiều bằng động cơ điện xoay chiều.
+ Tránh mắc chung động cơ điện một chiều với các thiết bị thu phát sóng điện từ.
III: Bài tập vận dụng quy tắc BTP+ BTT
Bài 1: Xác định chiều của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn có dòng điện chạy qua trong mỡi trường hợp sau:
N
S
H.1
N
S
.
H.3
N
S
+
H.4
S
N
H.2
Bài 2: Hãy xác định của nam trong hình vẽ sau, với F là lực điện từ tác dụng vào dây dẫn.
H.1
A
B
H.2
+
A
B
B
H.3
.
A
Bài 3: Xác định chiều dòng điện trong dây dẫn ở hình vẽ sau:
S
N
H.1
S
N
H.b
S
N
H.3
S
N
H.c
Lực điện từ có chiều từ ngoài vào trong mặt phẳng hình vẽ.
S
N
H.1
S
N
H.b
S
N
H.3
Hoạt động 3: Luyện tập
Mục tiêu hoạt động
Nội dung, phương thức tổ chức hoạt động học tập của học sinh
Dự kiến sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động
Vận dụng kiến thức đã học để giải thích một số hiện tượng và bài tập cĩ liên quan.
Yêu cầu HS hoàn thành các câu hỏi C2?
Hướng dẫn HS tiếp tục thực hiện bài 2 (hình 30.2 trang 83) và bài 3 (trang 84).	
3. Luyện tập.
 C2: I có chiều từ B -> A
 Bài 2:
 S
+
 N
N
S
N
S
 Ÿ
Ÿ
- Bài 3: a) 
N
S
b) Cặp lực F1, F2 làm cho khung dây quay ngược chiều kim đồng hồ.
c)Muốn khung dây quay theo chiều ngược lại thì: 
+ đổi chiều dòng điện, giữ nguyên từ cực của nam châm.
+ đổi từ cực của nam châm, giữ nguyên chiều dòng điện.
Hoạt động 4. Vận dụng, tìm tịi mở rộng
Mục tiêu hoạt động 
 Nội dung, phương thức tổ chức hoạt động học tập của học sinh
 Dự kiến sản phẩm, đánh giá kết quả hoạt động
Vận dụng kiến thức đã học để giải thích một số hiện tượng và bài tập cĩ liên quan.
Yêu cầu HS hoàn thành tiếp các câu C6, C7 trang 78 SGK?
-
 Bộ phận chính của đồng hồ Ampe kế, Vôn kế là gì? Bộ phận đó được chế tạo dựa vào hiện tượng gì?
- Hướng dẫn HS nhận xét
HS trả lời câu hỏi khắc sâu kiến thức bài học.
C6: Động cơ có công suất lớn thì cần từ trường mạnh nên nam châm điện mới có thể tạo ra từ trường mạnh được.
- C7: Quạt điện, bơm nước, máy xay sinh tố, 
- Bộ phận chính là điện kế được chế tạo dựa vào hiện tượng lực điện từ tác dụng lên khung dây dẫn có dòng điện chạy qua.
IV. Câu hỏi/bài tập kiểm tra đánh giá chủ đề theo định hướng phát triển năng lực.
1. Mức độ nhận biết
a) Lực do dòng điện tác dụng lên dây dẫn có dòng điện chạy qua gọi là lực gì?
b) “Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực điện từ”. Đây là quy tắc gì?
2. Mức độ thông hiểu
a) Khi cho dòng điện chạy qua khung dây dẫn đặt trong từ trường của nam châm, thấy khung quay. Chứng tỏ điều gì?
b) Nếu thay đổi chiều dòng điện qua khung dây ở câu a thì điều gì xảy ra với khung dây? Vì sao?
3. Mức độ vận dụng
Hình 27.2 mơ tả đoạn dây dẫn AB cĩ dịng điện đi qua được đặt ở khỏang giữa hai cực của nam châm hình chữ U. Biểu diễn lực điện từ tác dụng vào AB. Nếu đổi chiều dịng điện hoặc đổi cực của nam châm thì lực điện từ sẽ ra sao?
 4. Mức độ vận dụng cao
 So sánh sự khác nhau của hai bộ phận chính của động cơ điện một chiều trong kĩ thuật so với động cơ điện một chiều đơn giản?	
V. PHỤ LỤC
* Phiếu học tập 1: Tìm hiểu chiều của lực điện từ. 
 Từ các quan sát thu được qua thí nghiệm, hoàn thành các nhận xét sau:
 - Khi đổi chiều dòng điện qua dây dẫn thì 
 - Khi đổi chiều đường sức từ thì 
 - Chiều của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn phụ thuộc vào chiều  và chiều  
 Nếu đồng thời đổi cả chiều dòng điện và chiều đường sức từ thì chiều của lực điện từ  
* Phiếu học tập số 2: Nội dung bài 2 trang 83 SGK.