Giáo án Stem Lớp 11 - Chủ đề: Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả (3 tiết) - Trường THPT số 3 Lào Cai

Nội dung text: Giáo án Stem Lớp 11 - Chủ đề: Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả (3 tiết) - Trường THPT số 3 Lào Cai

1. Mục đích: Tiến hành thí nghiệm để nghiên cứu các nguyên liệu có thể dùng để tạo ra nguồn điện. Các nguyên liệu tìm hiểu là quả chanh, củ khoai tây, quả cà chua, quả táo. GV phát nguyên liệu và phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm cho các nhóm để các nhóm tự tiến hành thí nghiệm: Nguyên vật liệu: Mỗi nhóm HS sẽ nhận được một số vật liệu và dụng cụ sau: + Củ khoai tây/quả táo/quả chanh (mỗi nhóm làm với một loại củ quả. Nguyên liệu này có thể GV chuẩn bị hoặc HS tự chuẩn bị). + 2 đoạn dây điện có màu khác nhau; + 2 tấm cực bằng đồng và kẽm (hình chữ nhật có kích thước 1cm x 8cm) làm 2 điện cực. Phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm: + Cắm 2 điện cực (2 thanh kim loại đồng và kẽm) lần lượt vào từng loại củ, quả. Chú ý cắm các điện cực chắc chắn và không để chúng tiếp xúc với nhau. + Mỗi đầu thanh kim lọai nối với một đoạn dây điện có màu khác nhau. + Lấy đồng hồ đo điện, xoay núm xoay về chế độ đo hiệu điện thế một chiều ở thang đo 2V. + Đo hiệu điện thế trên hai đầu dây dẫn 3 lần liên tiếp, quan sát chỉ số trên đồng hồ và ghi lại hiệu điện thế theo mẫu sau: Lần đo Hiệu điện thế Hiệu điện thế trunng bình 1 2 3 – HS làm thí nghiệm theo nhóm, GV quan sát hỗ trợ nếu cần. – Đại diện HS các nhóm trình bày kết quả thí nghiệm và kết luận. – GV nhận xét, chốt kiến thức: các nguyên liệu sử dụng trong thí nghiệm đều có thể sử dụng để làm nguồn điện thân thiện với môi trường. Bước 3. Giao nhiệm vụ cho HS và xác lập tiêu chí đánh giá sản phẩm GV nêu nhiệm vụ: Căn cứ vào kết quả thí nghiệm vừa tiến hành, các nhóm sẽ thực hiện dự án “Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả”. Sản phẩm đèn ngủ cần đạt được các tiêu chí về nguồn điện, công suất của đèn, thời gian chiếu sáng đèn, hình thức, chi phí và được đánh giá cụ thể như sau:
2. Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá sản phẩm đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả Tiêu chí Điểm tối đa Đèn sử dụng nguồn điện từ củ, quả. 1 Nguồn thắp sáng được bóng LED có hiệu điện thế định mức 3 3V. Đèn có thời gian sáng tối thiểu 5 phút. 3 Đèn có hình thức đẹp. 1 Chi phí làm đèn tiết kiệm. 2 Tổng điểm 10 Bước 4. GV thống nhất kế hoạch triển khai Hoạt động chính Thời lượng Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án Tiết 1 Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và 1 tuần (HS tự học ở nhà theo chuẩn bị bản thiết kế sản phẩm để báo cáo. nhóm). Hoạt động 3: Báo cáo phương án thiết kế. Tiết 2 Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm 1 tuần (HS tự làm ở nhà theo nhóm). Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản Tiết 3 phẩm. Trong đó, GV nêu rõ nhiệm vụ ở nhà của hoạt động 2: – Nghiên cứu kiến thức liên quan: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa; Biểu thức của định luật Ôm cho toàn mạch; Công thức tính hiệu suất và công suất của pin điện hóa, suất điện động của bộ nguồn trong các cách ghép nguồn điện thành bộ; quá trình oxi hóa khử trên các điện cực. – Tiến hành thí nghiệm xác định sự phụ thuộc của điện áp giữa hai điện cực của pin điện hóa được xét phụ thuộc vào các yếu tố như thế nào.
3. Học sinh tự học và làm việc nhóm thảo luận thống nhất các kiến thức liên quan, làm thí nghiệm, vẽ bản thiết kế mạch điện và sản phẩm. GV đôn đốc, hỗ trợ tài liệu, giải đáp thắc mắc cho các nhóm khi cần thiết. C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau: – Bài ghi của cá nhân về các kiến thức liên quan; – Bản vẽ mạch điện và bản thiết kế sản phẩm đèn ngủ (trình bày trên giấy A0 hoặc bài trình chiếu powerpoint); – Bài thuyết trình về bản vẽ và bản thiết kế. D. Cách thức tổ chức hoạt động: – Các thành viên trong nhóm đọc bài 7, 8, 9, 10 trong sách giáo khoa Vật lí lớp 11, bài 8 sách giáo khoa Công nghệ 11. Trong đó cần xác định được các kiến thức trọng tâm như sau + Dòng điện được tạo ra và duy trì nhờ nguồn điện + Cường độ dòng điện đặc trưng cho lượng điện tích dịch chuyển theo thời gian qua tiết diện của dây dẫn. Nếu cường độ dòng điện là không đổi theo thời gian thì ta có dòng điện không đổi + Nguồn điện hóa tạo ra và duy trì điện áp giữa hai điện cực nhờ các phản ứng điện hóa có bản chất là các phản ứng ô xy hóa–khử giữa điện cực và dung dịch chất điện li. + Công và công suất của mạch điện tỉ lệ với điện áp và điện lượng chuyển qua mạch. Với công thức A=qU= UIt, P= UI + Công và công suất của nguồn điện là: A= Eit và P=EI + Định luật Ôm toàn mạch là I= và U=E–Ir + Hiệu suất của nguồn điện: H= 100% + Các cách ghép nguồn điện để tạo ra các điện áp thích hợp. – HS làm việc nhóm: ● Chia sẻ với các thành viên khác trong nhóm về kiến thức đã tìm hiểu được. Ghi tóm tắt lại các kiến thức vào vở cá nhân. ● Tiến hành thí nghiệm xác định sự phụ thuộc của điện áp giữa hai điện cực của pin điện hóa được xét phụ thuộc vào các yếu tố: Tiến hành lại thí nghiệm như ở hoạt động 1 với nguyên liệu củ quả chọn làm nguồn điện (chanh, táo, khoai tây, ) để xác định được hiệu điện thế của 1 nguồn phụ thuộc vào
4. Hoạt động 3: TRÌNH BÀY VÀ BẢO VỆ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ DÙNG NGUỒN ĐIỆN TỪ CỦ QUẢ (Tiết 2 – 45 phút) A. Mục đích: Học sinh trình bày được phương án thiết kế đèn ngủ (bản vẽ mạch điện và bản thiết kế sản phẩm) và sử dụng các kiến thức nền để giải thích nguyên lí hoạt động của đèn và phương án thiết kế mà nhóm đã lựa chọn. B. Nội dung: – GV tổ chức cho HS từng nhóm trình bày phương án thiết kế đèn ngủ; – GV tổ chức hoạt động thảo luận cho từng thiết kế: các nhóm khác và GV nêu câu hỏi làm rõ, phản biện và góp ý cho bản thiết kế; nhóm trình bày trả lời câu hỏi, lập luận, bảo vệ quan điểm hoặc ghi nhận ý kiến góp ý phù hợp để hoàn thiện bản thiết kế; – GV chuẩn hoá các kiến thức liên quan cho HS; yêu cầu HS ghi lại các kiến thức vào vở và chỉnh sửa phương án thiết kế (nếu có). C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được sản phẩm là bản thiết kế hoàn chỉnh cho việc chế tạo đèn ngủ. D. Cách thức tổ chức hoạt động: Bước 1: Lần lượt từng nhóm trình bày phương án thiết kế trong 5 phút. Các nhóm còn lại chú ý nghe. Bước 2: GV tổ chức cho các nhóm còn lại nêu câu hỏi, nhận xét về phương án thiết kế của nhóm bạn; nhóm trình bày trả lời, bảo vệ, thu nhận góp ý, đưa ra sửa chữa phù hợp. Bước 3: GV nhận xét, tổng kết và chuẩn hoá các kiến thức liên quan, chốt lại các vấn đề cần chú ý, chỉnh sửa của các nhóm. Bước 4: GV giao nhiệm vụ cho các nhóm về nhà triển khai chế tạo sản phẩm theo bản thiết kế. Hoạt động 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM ĐÈN NGỦ DÙNG NGUỒN ĐIỆN TỪ CỦ QUẢ (HS làm việc ở nhà hoặc trên phòng thí nghiệm – 1 tuần ) A. Mục đích: Các nhóm HS thực hành, chế tạo được đèn ngủ căn cứ trên bản thiết kế đã chỉnh sửa. B. Nội dung:
5. – Yêu cầu HS của từng nhóm trình bày, phân tích về hoạt động, giá thành và kiểu dáng của đèn. – GV và hội đồng GV tham gia sẽ bình chọn kiểu dáng đèn đẹp. Song song với quá trình trên là theo dõi thời gian sáng tối thiểu đến khi các đèn tự tắt, để ghi nhận theo tiêu chí thời gian sáng và tự tắt của các nhóm. – GV nhận xét và công bố kết quả chấm sản phẩm theo tiêu chí của Phiếu đánh giá số 1. – Giáo viên đặt câu hỏi cho bài báo cáo để làm rõ cơ chế hoạt động của đèn, giải thích các hiện tượng xảy ra khi thiết kế và bật đèn sáng, khắc sâu kiến thức mới của chủ đề và các kiến thức liên quan. – Khuyến khích các nhóm nêu câu hỏi cho nhóm khác. – GV tổng kết chung về hoạt động của các nhóm; Hướng dẫn các nhóm cập nhật điểm học tập của nhóm. GV có thể nêu câu hỏi lấy thông tin phản hồi: + Các em đã học được những kiến thức và kỹ năng nào trong quá trình triển khai dự án này? + Điều gì làm em ấn tượng nhất/nhớ nhất khi triển khai dự án này?
6. THÍ NGHIỆM KHÁM PHÁ KIẾN THỨC Nguyên vật liệu: + Củ khoai tây/quả táo/quả chanh + Máy đo hiệu điện thế + 2 đoạn dây điện có màu khác nhau + Kéo + Kim loại đồng và kẽm dạng lá + Dao + Bóng đèn led 3V + Băng dính Hướng dẫn làm thí nghiệm: + Cắt lá đồng và kẽm thành hình chữ nhật làm điện cực (kích thước khoảng 0,5cmx5cm). + Cắm 2 điện cực lần lượt vào từng loại củ, quả. Chú ý cắm các điện cực chắc chắn và không để chúng tiếp xúc với nhau. + Mỗi đầu thanh kim lọai nối với một đoạn dây điện có màu khác nhau. + Lấy đồng hồ đo điện, xoay núm xoay về chế độ đo hiệu điện thế một chiều. + Đo hiệu điện thế trên hai đầu dây dẫn 3 lần liên tiếp, quan sát chỉ số trên đồng hồ và ghi lại hiệu điện thế theo mẫu sau: Nguồn củ quả Lần đo Hiệu điện thế Hiệu điện thế trung bình 1 2 3 1 2 3 KẾT LUẬN (về khả năng tạo ra dòng điện từ các loại củ quả)
7. Kế hoạch triển khai Tiêu chí đánh Người phụ TT Hoạt động Sản phẩm Thời gian giá cơ bản trách CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá sản phẩm đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả Tiêu chí Điểm tối Điểm đạt đa được Đèn sử dụng nguồn điện từ củ, quả. 1 Nguồn thắp sáng được bóng LED có hiệu điện thế 3 định mức 3V. Đèn có thời gian sáng (trước khi tự tắt) tối thiểu 5 3 phút.
8. HƯỚNG DẪN TÌM HIỂU KIẾN THỨC NỀN (Thực hiện ở nhà) Nhiệm vụ: Nghiên cứu kiến thức liên quan về: • Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa; • Mô tả quá trình oxi hóa khử trên các điện cực; • Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu về sự phụ thuộc của suất điện động của pin vào các yếu tố; từ đó chọn ra cách tạo pin phù hợp; • Biểu thức của định luật Ôm cho toàn mạch; • Công thức tính hiệu suất và công suất của pin điện hóa, suất điện động của bộ nguồn trong các cách ghép nguồn điện thành bộ; • Quá trình oxi hóa khử trên các điện cực. Hướng dẫn thực hiện: • Phân chia mỗi thành viên trong nhóm tìm hiểu một nội dung trong nhiệm vụ; • Các thành viên đọc sách giáo khoa về vấn đề được phân công (thuộc các bài 7, 8, 9, 10 trong sách giáo khoa Vật lí lớp 11, bài 8 sách giáo khoa Công nghệ 11) và ghi tóm tắt lại; • Chia sẻ với các thành viên trong nhóm về kiến thức tìm hiểu được.
9. GÓP Ý VÀ CHỈNH SỬA SẢN PHẨM (Thực hiện trong buổi trình bày sản phẩm) • Ghi lại góp ý, nhận xét của các nhóm và giáo viên về sản phẩm của nhóm khi báo cáo • Đưa ra các điều chỉnh cần thiết để hoàn thiện sản phẩm SẢN PHẨM VÀ HÌNH ẢNH MINH HỌA HOẠT ĐỘNG CỦA NHÓM Dán các hình ảnh về sản phẩm đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả, hình ảnh minh hoạ hoạt động nhóm, có thể bao gồm đường link YouTube video mô tả quá trình làm việc nhóm.