Giáo án môn Vật lý 12 - Bài 18: Hiện tượng nhiệt điện, hiện tượng siêu dẫn

Lí luận dạy học Vật lí 
Thiết kế giáo án theo phương pháp thực nghiệm
Sinh viên: Võ Thị Khánh Hòa
Lớp: ĐHSP Vật lí K54
Bài 18: HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
Mục tiêu
Kiến thức
Phát biểu được định nghĩa hiện tượng nhiệt điện và một số ứng dụng của nó.
Viết được biểu thức của suất điện động nhiệt điện, biết được suất điện động nhiệt điện phụ thuộc vào các yếu tố nào.
Hiểu được hiện tượng siêu dẫn, một số ứng dụng của vật liệu siêu dẫn trong kĩ thuật.
Kỹ năng
Giải thích được suất điện động nhiệt điện, biết được ứng dụng cặp nhiệt điện
Giải thích hiện tượng siêu dẫn
Thái độ
 - Có tính tích cực, hứng thú với môn học, yêu thích khoa học 
Phương pháp
 Sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp với một số phương pháp truyền thống khác. Trong đó, phương pháp thực nghiệm được sử dụng làm phương pháp chủ đạo để nghiên cứu mục Hiện tượng nhiệt điện.
Chuẩn bị
Giáo viên
Bộ thí nghiệm về dòng nhiệt điện.
Học sinh
Ôn lại kiến thức tính dẫn điện của kim loại trong bài Dòng điện trong kim loại
Tiến trình dạy học
Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ (5’)
Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động của học sinh
- Nêu câu hỏi kiểm tra bài cũ
Câu hỏi số 1: Hãy nêu các tính chất điện của kim loại?
Câu hỏi số 2: Điện trở của kim loại phụ thuộc nhiệt độ như thế nào?
- HS trả lời hai câu hỏi của giáo viên 
- Theo dõi và nhận xét câu trả lời của bạn.
Nội dung bài học
 Hoạt động 1: Hiện tượng nhiệt điện (25’)
Phát biểu được định nghĩa hiện tượng nhiệt điện và một số ứng dụng của nó.
Viết được biểu thức của suất điện động nhiệt điện, biết được suất điện động nhiệt điện phụ thuộc vào các yếu tố nào.
Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Bước 1: Nêu sự kiện khởi đầu
THÍ NGHIỆM: 
Giáo viên giới thiệu dụng cụ và bố trí thí nghiệm như hình.
- Giáo viên lưu ý về:
Hai đoạn dây được làm bằng hai kim loại khác nhau.
Hai đầu của hai dây bằng kim loại được hàn lại với nhau.
Dụng cụ thí nghiệm không có nguồn điện.
Bước 2: Làm bộc lộ quan điểm sẵn có của học sinh
Để làm bộc lộ quan điểm của học sinh thì giáo viên có thể nêu câu hỏi: Hãy dự đoán kết quả khi hơ nóng 1 đầu của mối hàn? Có xuất hiện dòng điện không.
Bước 3: Xây dựng giả thuyết ban đầu
Giáo viên tạm chấp nhận những dự đoán trên của học sinh và coi đây như giả thuyết ban đầu.
Giáo viên đặt vấn đề: Để biết giả thuyết xây dựng có phù hợp không, cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra nó.
Bước 4: Tiến hành thí nghiệm kiểm tra
- Giáo viên gọi một học sinh lên bảng cùng giáo viên tiến hành thí nghiệm cho cả lớp quan sát.
- Giáo viên cho học sinh rút ra nhận xét về kết quả thí nghiệm
Bước 1’: Nêu sự kiện khởi đầu mới
Sự kiện khởi đầu mới chính là kết quả thí nghiệm kiểm tra giả thuyết ban đầu.
Giáo viên yêu cầu học sinh đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết ban đầu.
Bước 2’: Làm bộc lộ quan điểm sẵn có của học sinh
Để làm bộc lộ quan niệm sẵn có của học sinh, giáo viên có thể nêu câu hỏi:
Nguyên nhân làm số chỉ của miliampe kế thay đổi là gì?
Bước 3’: Xây dựng giả thuyết mới
Câu trả lời của học sinh chính là giả thuyết mới cho sự kiện khởi đầu mới.
Bước 4’: Cho học sinh đề xuất các phương án thí nghiệm kiểm tra
- Giáo viên yêu cầu học sinh đề xuất các phương án thí nghiệm kiểm tra:
Bước 5’: Tiến hành thí nghiệm kiểm tra
Cho học sinh lên tiến hành thí nghiệm
Bước 6’: Hướng dẫn học sinh khẳng định mô hình – giả thuyết được chấp nhận
- Giáo viên yêu cầu học sinh nhận xét kết quả thí nghiệm
Giáo viên yêu cầu học sinh đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết ban đầu.
Giáo viên yêu cầu học sinh rút ra kết luận.
- Giáo viên hướng dẫn học sinh giải thích thí nghiệm:
Hai dây được làm bằng hai kim loại khác nhau và được hàn hai đầu lại với nhau. Khi ta hơ nóng 1 đầu của mối hàn thì đầu này do chuyển động nhiệt, các hạt tải điện thay đổi từ điểm này sang điểm khác cụ thể là hạt tải điện từ nơi có nhiệt độ cao hoặc nơi có mật độ lớn sẽ dịch chuyển về nơi có nhiệt độ hoặc mật độ thấp hơn. Kết quả là giữa các vùng không đồng nhất hình thành hiệu điện thế, và trong mạch kín hình thành suất điện động và có dòng điện chạy qua ta đo được bằng miliampe kế.
Bước 7’: Phát biểu khái niệm hiện tượng nhiệt điện
- Giáo viên kết luận: Hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng tạo thành suất điện động nhiệt điện trong một mạch điện kín gồm hai vật dẫn khác nhau khi giữ hai mối hàn ở hai nhiệt độ khác nhau.
Biểu thức của suất điện động nhiệt điện: 
ξ= αT (T1- T2)
- Suất điện động phụ thuộc vào yếu tố nào? 
- Yêu cầu học sinh đọc phần Ứng dụng của cặp nhiệt điện.
- Học sinh lắng nghe và quan sát sơ đồ thí nghiệm
- Học sinh dự đoán: Hai dây kim loại sẽ nóng lên và không xuất hiện dòng điện.
- Học sinh có thể nêu giả thuyết:
Khi hơ nóng 1 đầu mối hàn thì mối hàn sẽ nóng lên và số chỉ miliampe kế bằng 0.
- Học sinh tiến hành thí nghiệm đốt đèn cồn hơ nóng 1 mối hàn.
- Học sinh dể dàng nhận thấy: số chỉ của miliampe khác 0.
Học sinh đối chiếu và nhận thấy kết quả thí nghiệm mâu thuẫn với giả thuyết ban đầu. 
- Phân tích, so sánh và dựa vào kết quả thí nghiệm, cách tiến hành thí nghiệm, học sinh sẽ đưa ra được câu trả lời:
Nguyên nhân làm số chỉ miliampe kế thay đổi là do hơ nóng 1 đầu mối hàn, còn 1 đầu không bị hơ nóng.
Như vậy, giả thuyết mới được học sinh xây dựng chính là: Nguyên nhân làm số chỉ miliampe kế thay đổi là do có sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 mối hàn.
- Học sinh đề xuất các phương án thí nghiệm: Thay đổi nhiệt độ giữa 2 mối hàn bằng cách:
+ Hơ nóng 1 đầu mối hàn, còn đầu kia đặt trong không khí.
+ Hơ nóng 1 đầu mối hàn, còn đầu kia đặt vào trong cốc nước đá.
- Học sinh tiến hành thí nghiệm kiểm tra
- Học sinh rút ra nhận xét: Tiến hành thí nghiệm như trên thì khi hơ nóng 1 đầu mối hàn còn đầu kia đặt vào cốc nước đá thì số chỉ miliampe kế lớn hơn khi đầu kia của mối hàn đặt trong không khí.
Học sinh đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết mới: kết quả thí nghiệm phù hợp với giả thuyết được đặt ra.
- Học sinh đưa ra kết luận: Nguyên nhân có dòng điện xuất hiện là do có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối hàn.
- Học sinh chú ý lắng nghe, lĩnh hội ri thức.
- Học sinh phát biểu định nghĩa Hiện tượng nhiệt điện
ξ= αT ( T1- T2)
αT: hệ số nhiệt điện động phụ thuộc vào vật liệu làm cặp nhiệt điện.
ξ: suất điện động nhiệt điện phụ thuộc vào hiệu nhiệt độ đó, tức là chênh lệch nhiệt độ càng lớn thì suất điện động nhiệt điện càng lớn.
- Học sinh nghiên cứu biết được ứng dụng của cặp nhiệt điện là: nhiệt kế nhiệt điện, pin nhiệt điện.
Hoạt động 2: Hiện tượng siêu dẫn (10’)
- Hiểu được hiện tượng siêu dẫn, một số ứng dụng của vật liệu siêu dẫn trong kĩ thuật.
Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động của học sinh
- Yêu cầu học sinh nghiên cứu mục 2a,b xem hình 18.3
Trả lời câu hỏi:
+ Thế nào là hiện tượng siêu dẫn?
+ Hiện tượng siêu dẫn có những ứng dụng gì?
- Học sinh nghiên cứu và trả lời câu hỏi:
+ Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ Tc nào đó, điện trở của kim loại nó giảm đột ngột đến giá trị bằng 0.
+ Người ta chế tạo ra nam châm điện có cuộn dây bằng vật liệu siêu dẫn, có thể tạo ra từ trường mạnh trong thời gian dài mà không hao phí năng lượng vì tỏa nhiệt.
Hoạt động 3: Củng cố và giao nhiệm vụ về nhà (5’)
Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nhắc lại nội dung kiến thức trọng tâm của bài học.
Làm nhanh bài tập 1,2 SGK
Ra bài tập về nhà cho học sinh, các bài ngoài SGK có liên quan đến bài học.
Nghiên cứu trước bài 19.
- Học sinh làm bài tập, ghi bài tập về nhà.