Soạn mới giáo án Vật lí 11 CTST bài 20: Thực hành xác định suất điện động và điện trở trong của pin

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 6 – 8 nhóm.

- GV giới thiệu bộ dụng cụ thực hành đo suất điện động và điện trở trong của pin.

+ 2 pin: 1 pin chưa sử dụng và 1 pin đã qua sử dụng, hộp đựng pin (1).

+ 1 biến trở R (2).

+ 1 điện trở R₀ đã biết giá trị (3).

+ 2 đồng hồ đo điện đa năng hiện số dùng làm ampe kế một chiều và vôn kế một chiều (4).

+ Khóa K (5).

+ Bảng điện (6) và dây nối (7).

- GV yêu cầu các nhóm thảo luận, nghiên cứu SGK nội dung mục đích và cơ sở lí thuyết và trả lời câu hỏi sau:

+ Thảo luận 1 (SGK – tr118): Dựa vào cơ sở lí thuyết và dụng cụ trong hình 20.3, hãy thảo luận nhóm để đưa ra một phương án thí nghiệm xác định ξ và r của pin.

+ Thảo luận 2 (SGK – tr118): Tìm hiểu và thảo luận vai trò của điện trở R₀ trong mạch điện.

- Sau khi HS trả lời, GV thống nhất phương án thực hành thí nghiệm với lớp.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS theo dõi hướng dẫn của GV, thảo luận và đề xuất phương án thí nghiệm.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời câu hỏi.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

- GV kết luận về phương án thí nghiệm.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

1. Mục đích

- Đo suất điện động và điện trở trong của pin chưa qua sử dụng và pin đã qua sử dụng.

2. Cơ sở lí thuyết

- Xét mạch điện gồm một nguồn điện có suất điện động ξ và điện trở trong r mắc nối tiếp với mạch ngoài gồm điện trở R, có giá trị đã biết và biến trở R mắc nối tiếp như Hình 20.1. Xem điện trở của các dây dẫn không đáng kể.

- Khi đóng khoá K, trong mạch xuất hiện dòng điện có cường độ là I được xác định theo công thức:

- Đồ thị mô tả mối quan hệ giữa I và U là một đoạn thẳng như Hình 20.2.

*Trả lời Thảo luận 2 (SGK – tr118)

Điện trở R_o có công dụng đảm bảo cho cường độ dòng điện qua mạch không quá lớn nhằm bảo vệ các thành phần của mạch điện không bị hư hại.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV phát dụng cụ thí nghiệm cho các nhóm và hướng dẫn các nhóm tiến hành thí nghiệm, thu thập, xử lí số liệu theo các bước sau:

Bước 1: Lắp mạch điện như Hình 20.1.

Bước 2: Chọn pin cần đo để lắp vào hộp đựng pin.

Bước 3: Chọn thang đo thích hợp cho hai đồng hồ đo điện đa năng và để biến trở ở giá trị lớn nhất.

Bước 4: Đóng khoá K. Đọc giá trị của cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế U giữa hai đầu biến trở, ghi số liệu vào Bảng 20.1.

Bước 5: Thay đổi giá trị R của biến trở, ứng với mỗi giá trị của biến trở, đọc giá trị của I và U tương ứng, ghi số liệu vào Bảng 20.1

Lưu ý:

+ Cần ngắt khoá K sau mỗi lần lấy số liệu.

+ Ứng với mỗi pin, cần lấy ít nhất 5 cặp số liệu (I, U) để giảm sai số trong quá trình xử lí số liệu.

- Sau khi tiến hành thí nghiệm, GV yêu cầu HS trả lời nội dung Thảo luận 3 (SGK – tr119)

Hãy nêu các nguyên nhân gây ra sai số trong phương án thí nghiệm lựa chọn và cách khắc phục.

- GV hướng dẫn HS hoàn thành bảng số liệu, vẽ đồ thị và báo cáo kết quả thí nghiệm.

+ Dựa vào bảng số liệu, vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ giữa I và U.

+ Xác định suất điện động ξ và điện trở trong r của pin từ đồ thị.

- Sau khi HS báo cáo kết quả thí nghiệm, GV yêu cầu HS hoàn thành nội dung Luyện tập (SGK – tr119)

Pin chưa sử dụng thường có điện trở trong nhỏ nên đồ thị thu được sẽ có độ dốc nhỏ. Do đó, để xác định được giao điểm với trục hoành, ta cần phải lấy một dải số liệu rộng hơn. Hãy đề xuất một cách xác định r mà không phải kéo dài đồ thị.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS tiến hành thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của GV.

- HS trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra và hoàn thành xử lí số liệu, báo cáo kết quả thí nghiệm.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời câu hỏi.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

- GV kết luận về kết quả thí nghiệm.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung luyện tập – vận dụng.

3. Tiến hành thí nghiệm

Gợi ý số liệu thí nghiệm:

R₀ = 10 Ω

Từ đồ thị, ta được: ξ = 1,37 V và r = 1,91 Ω.

*Trả lời Thảo luận 3 (SGK – tr130)

Các nguyên nhân gây ra sai số trong thí nghiệm:

- Thao tác sử dụng các thiết bị điện chưa chính xác.

- Các dây điện được nối với nhau chưa chắc chắn làm cho mạch điện hoạt động không ổn định.

- Pin dùng để thực hành quá cũ.

- Vẽ đồ thị và kéo dài các điểm chưa chính xác.

Cách khắc phục:

- Chú ý các thao tác sử dụng các thiết bị điện cho chính xác: Khi muốn đo giá trị cường độ dòng điện hoặc hiệu điện thế, cần phải vặn núm xoay của đồng hồ đo điện đến đúng vị trí đại lượng cần xác định. Lưu ý, phải để ở chế độ dòng điện một chiều DC.

- Chú ý để nối các dây điện vào mạch một cách chắc chắn để đảm bảo mạch điện hoạt động ổn định.

- Khi muốn đo chính xác giá trị suất điện động của pin, nên sử dụng pin cũ vì lúc này điện trở trong của pin sẽ lớn và ổn định. Khi muốn đo điện trở trong của pin nên sử dụng pin mới để có thể cho ra giá trị tiệm cận với giá trị sử dụng.

- Chú ý cẩn thận khi xử lí đồ thị để việc xác định các điểm giao với hai trục đồ thị khi kéo dài đường đồ thị được chính xác nhất có thể.

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr119)

Để không phải kéo dài đường đồ thị để tìm giao điểm của đường này với trục hoành mà vẫn xác định được r, ta chọn hai điểm nằm trên đồ thị, xác định các cặp giá trị (I₁, U₁) và (I₂, U₂) tương ứng với từng điểm. Dựa vào công thức (20.2), ta có: . Từ đó suy ra r khi đã biết giá trị của R₀.