Chuyên đề: Truyền tải điện năng đi xa ( 2 tiết ) vật lí lớp 12

Tỉnh/TP: NINH THUẬN
CHUYÊN ĐỀ: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA ( 2 tiết )
VẬT LÍ LỚP 12.
1. Xác định vấn đề cần giải quyết của chuyên đề
- Nghiên cứu sự hao phí điện năng trong quá trình truyền tải điện năng đi xa trong thực tế và đặt ra các hướng giải quyết.
2.Nội dung kiến thức cần xây dựng trong chuyên đề
- Công suất phát đi từ nhà máy phát điện
- Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải
Php = rI2 = r
 - Với công suất phát P xác định để giảm Php ta phải giảm r hoặc tăng U
 - Biện pháp giảm r có những hạn chế. Trái lại, biện pháp tăng U có hiệu quả rỏ rệt: Tăng U lên n lần thì Php giảm n2 lần.
- Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động máy biến áp
- Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp
* Cuộn thứ cấp để hở (I2 = 0, máy biến áp ở chế độ không tải)
 Thay đổi các số vòng N1, N2, đo các điện áp U1 và U2 ta thấy: 
 Nếu N2 > N1thì U2 > U1: Máy tăng áp.
 Nếu N2 < N1thì U2 < U1: Máy hạ áp.
* Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ (I2 ¹ 0, máy biến áp ở chế độ có tải)
 Nếu hao phí điện năng trong máy biến áp không đáng kể (máy biến áp làm việc trong điều kiện lí tưởng) thì công suất của dòng điện trong mạch sơ cấp và trong mạch thứ cấp có thể coi bằng nhau
U1I1 = U2I2
	Do đó: 
- Ứng dụng máy biến áp
	 + Sử dụng trong việc truyền tải điện năng để giảm hao phí trên đường dây truyền tải.
	+ Sử dụng trong máy hàn điện, nấu chảy kim loại.
	+ Dùng làm ổn áp
3. Chuẩn kiến thức kĩ năng và một số năng lực có thể được phát triển
	3.1. Kiến thức
	- Phát biểu được định nghĩa, nêu công thức cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy biến áp.
	- Viết được hệ thức giữa cường độ dòng điện hiệu dụng trong cuộn thứ cấp và trong cuộn sơ cấp của một máy biến áp.
 - Viết được công suất hao phí trên đường dây tải điện từ đó suy ra những giải pháp giảm công suất hao phí trên đường dây tải điện.
	3.2. Kĩ năng
	- Đề xuất các phương án thí nghiệm làm giảm hao phí điện năng đi xa. Lắp ráp thí nghiệm, thu thập, xử lý số liệu.
	- Giải được một số bài tập về máy biến áp và hao phí điện.
	- Làm việc nhóm . 
	3.3. Thái độ
	- Say mê khoa học
	- Tự lực, tự giác học tập . 
	- Kiên nhẫn, cẩn thận .
	3.4. Năng lực có thể phát triển
- Bảng mô tả các năng lực có thể phát triển trong chủ đề 
Mô tả mức độ thực hiện 
trong chuyên đề
Năng lực thành phần
Nhóm năng lực
- Viết được công thức tính công suất hao phí
- Định nghĩa máy biến áp
K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí cơ bản, các phép đo, các hằng số vật lí
Nhóm NLTP liên quan đến sử dụng kiến thức vật lí
- Biết được mối liên hệ của công suất hao phí với điện trở và điện áp .
- Biết được mối liên hệ giữa điện áp, cường độ dòng điện, số vòng dây
K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí 
- Từ công thức hao phí, tìm các phương án giảm hao phí
K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập
- Tính được công suất hao phí
- Giải một số bài tập về máy biến áp
- Dự đoán các biện pháp giảm công suất hao phí
K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp ) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn
- Đặt ra những câu hỏi liên quan về truyền tải điện ?
- Đặt ra những câu hỏi liên quan về máy biến áp ?
P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí
Nhóm NLTP về phương pháp (tập trung vào năng lực thực nghiệm và năng lực mô hình hóa)
P2: mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó
Thu thập, đánh giá lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhauđể tìm hiểu về cách truyền tải điện và máy biến áp và ứng dụng.
P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí
P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí
Lựa chọn kiến thức về tương quan tỷ lệ thuận và tỉ lệ nghịch để xử lý các kết quả thí nghiệm để đưa ra mối quan hệ giữa các đại lượng.
P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí.
- Chỉ ra được máy biến áp lí tưởng, bỏ qua điện trở của các cuộn dây 
P6: chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí
- Đề xuất các giả thuyết giữa công suất hao phí với điện trở, điện trở suất, tiết diện và điện áp .
- Đề xuất các giả thuyết về mối liên hệ giữa U và N; mối liên hệ giữa U và I
P7: đề xuất được giả thuyết; suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được.
- Đề xuất các phương án thí nghiệm kiểm chứng các biện pháp giảm hao phí trên đường dây truyền tải .
- Đề xuất các phương án thí nghiệm khảo sát các công thức máy biến áp.
- Lắp ráp dụng cụ, tiến hành xử lí kết quả và rút ra nhận xét .
P8: xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét. 
- Biện luận về sai số của kết quả thí nghiệm và nguyên nhân gây nên sai số.
P9: Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và tính đúng đắn các kết luận được khái quát hóa từ kết quả thí nghiệm này.
Trao đổi những kiến thức về truyền tải điện và ứng dụng máy biến áp
X1: trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí và các cách diễn tả đặc thù của vật lí 
Nhóm NLTP trao đổi thông tin
X2: phân biệt được những mô tả các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ đời sống và ngôn ngữ vật lí (chuyên ngành) 
So sánh nhận xét từ kết quả thí nghiệm của nhóm mình với các nhóm khác và kết luận nêu ở SGK
X3: lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau,
- Mô tả cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.
X4: mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kĩ thuật, công nghệ
- Ghi lại các kết quả thí nghiệm
X5: Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm)
- Trình bày kết quả thí nghiệm
X6: trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm) một cách phù hợp
- Thảo luậm nhóm về kết quả thí nghiệm
X7: thảo luận được kết quả công việc của mình và những vấn đề liên quan dưới góc nhìn vật lí 
- Tham gia nhóm làm thí nghiệm
X8: tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí
Xác định được trình độ hiện có : công suất hao phí,điện áp hai đầu nguồn, điện trở trên dây dẫn, máy biến áp.
C1: Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng , thái độ của cá nhân trong học tập vật lí
Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân
Lập kế hoạch, thực hiện kế hoạch học tập trên lớp và ở nhà phù hợp với chuyên đề
C2: Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ bản thân.
- Chỉ ra hạn chế của phương án giảm hao phí bằng cách giảm điện trở của dây.
- Chỉ ra hiệu quả của việc tăng điện áp để giảm hao phí.
C3: Chỉ ra được vai trò (cơ hội) và hạn chế của các quan điểm vật lí đối với các trường hợp cụ thể trong môn Vật lí và ngoài môn Vật lí 
- So sánh và đánh giá hiệu quả các biện pháp giảm hao phí điện năng . 
C4: So sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí- các giải pháp kĩ thuật khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường 
- Đánh giá mức độ an toàn của thí nghiệm khảo sát máy biến áp với nguồn điện xoay chiều dưới 40V.
C5: Sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá và cảnh báo mức độ an toàn của thí nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và của các công nghệ hiện đại 
- Nhận ra được vai trò của máy biến áp đối với đời sống, kinh tế con người .
C6: Nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các mối quan hệ xã hội và lịch sử.
4. Tiến trình dạy học
	4.1. Nội dung 1: 
	- Phát hiện hao phí trong quá trình truyền tải điện đi xa.
	- Đề xuất các giả thuyết làm giảm hao phí 
	- Tiến hành các phương án thí nghiệm .
	- Nhận xét đánh giá và chọn phương án tối ưu.
	4.1.1. Hoạt động 1: Tình huống xuất phát, đề xuất vấn đề
- Dự kiến thời gian thực hiện: 8p
- Chuẩn bị phương tiện cần thiết: Hình ảnh, các thông tin liên quan 
- Mục tiêu hoạt động: Các năng lực có thể phát triển thông qua hoạt động này : P1, P3, X1 
- Tiến trình thực hiện hoạt động (theo 4 bước sau): 
STT
Bước
Nội dung
1
Chuyển giao nhiệm vụ
Gv nêu câu hỏi tình huống: 
- Gv cho học sinh quan sát số chỉ công tơ điện ở nơi phát và nơi tiêu thụ. Vì sao lại có sự chênh lệch này .
- Vì sao các hộ gia đình càng xa nơi phát điện thì điện càng yếu.
- Vì sao điện áp sử dụng trong gia đình là 220V, trong khi điện áp truyền tải Bắc-Nam lại sử dụng là 500KV
2
Thực hiện nhiệm vụ
Học sinh có thể làm việc cá nhân, trao đổi với bạn để trả lời câu hỏi tình huống của GV
3
Báo cáo, thảo luận
GV tổ chức cho hs trình bày và thảo luận theo nhóm .
4
Kết luận hoặc Nhận định hoặc Hợp thức hóa kiến thức
Từ kết quả thảo luận phát hiện vấn đề cần giải quyết là :
- Trong quá trình truyền tải điện năng có xuất hiện hao phí
4.1.2. Hoạt động 2: Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề
- Dự kiến thời gian thực hiện:12p
- Mục tiêu hoạt động: Các năng lực có thể phát triển thông qua hoạt động này : K1, K2, K3, K4, P5, P7, P8, P9, X1, X3, X5, X6, X7, X8, C1, C3, C4
- Tiến trình thực hiện hoạt động (theo 4 bước sau): 
STT
Bước
Nội dung
1
Chuyển giao nhiệm vụ
Gv giao nhiệm vụ cho hs tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến hao phí
2
Thực hiện nhiệm vụ
Hs thảo luận rút ra công thức tính công suất hao phí
3
Báo cáo, thảo luận
Thảo luận tìm hiểu sự phụ thuộc của công suất hao phí với điện trở và điện áp .
4
Kết luận hoặc Nhận định hoặc Hợp thức hóa kiến thức
Từ kết quả thảo luận , GV giúp hs thấy được công suất hao phí phụ thuộc vào điện trở và điện áp nơi phát
4.1.3. Hoạt động 3: Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề
- Dự kiến thời gian thực hiện:20p
- Chuẩn bị phương tiện cần thiết: Bộ TN khảo sát hao phí 
- Mục tiêu hoạt động: Các năng lực có thể phát triển thông qua hoạt động này : K4; P1; P5; P8; P9; X3; X5; X6; X7; X8; C3; C4
- Tiến trình thực hiện hoạt động (theo 4 bước sau): 
STT
Bước
Nội dung
1
Chuyển giao nhiệm vụ
GV giao cho học sinh đề xuất các phương án giảm hao phí và làm thí nghiệm kiểm chứng . Từ đó lựa chọn phương án tối ưu nhất
2
Thực hiện nhiệm vụ
Thảo luận từ công thức tính công suất hao phí đưa ra biện pháp giảm hao phí và làm thí nghiệm kiểm chứng
3
Báo cáo, thảo luận
- Báo cáo kết quả thí nghiệm
- Thảo luận đưa ra phương án tối ưu nhất
4
Kết luận hoặc Nhận định hoặc Hợp thức hóa kiến thức
- Gv nhận xét kết quả làm việc của hs và xác nhận cách giảm hao phí bằng cách giảm R hoặc tăng U trong đó biện pháp tăng U đạt hiệu qủa kinh tế và tối ưu nhất .
4.1.4. Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ về nhà
- Dự kiến thời gian thực hiện:5p
- Mục tiêu : 
Làm bài tập
Tìm hiểu máy biến áp
4.1. Nội dung 2: 
	- Tìm hiểu cấu tạo, hoạt động máy biến áp .
	- Tiến hành các phương án thí nghiệm đưa ra công thức về máy biến áp.
	- Đưa ra các ứng dụng của máy biến áp.
4.2.1. Hoạt động 1: Tìm hiểu về máy biến áp
- Dự kiến thời gian thực hiện: 15p
- Chuẩn bị phương tiện cần thiết: 
- Mục tiêu hoạt động: Các năng lực có thể phát triển thông qua hoạt động này, K1; P1; P6; X4
- Tiến trình thực hiện hoạt động (theo 4 bước sau): 
STT
Bước
Nội dung
1
Chuyển giao nhiệm vụ
GV giao nhiệm vụ cho hs
- Tìm hiểu về công dụng, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.
2
Thực hiện nhiệm vụ
Học sinh có thể làm việc cá nhân, trao đổi với bạn để trả lời câu hỏi tình huống của GV
3
Báo cáo, thảo luận
GV tổ chức cho hs trình bày và thảo luận theo nhóm .
4
Kết luận hoặc Nhận định hoặc Hợp thức hóa kiến thức
Từ kết quả thảo luận phát hiện vấn đề cần giải quyết là :
Hiểu được công dụng, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.
4.2.2. Hoạt động 2: Khảo sát về máy biến áp
- Dự kiến thời gian thực hiện: 25p
- Chuẩn bị phương tiện cần thiết: bộ thí nghiệm khảo sát máy biến áp
- Mục tiêu hoạt động: Các năng lực có thể phát triển thông qua hoạt động này : P5; P6; P7; P8; P9; X5; X6; X7; X8; C5; C6. 
- Tiến trình thực hiện hoạt động (theo 4 bước sau): 
STT
Hoạt động
Nội dung
1
Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết : 
- Tìm mối liên hệ giữa U và N ?
- U và I liên hệ với nhau như thế nào ?
2
Phát biểu VĐ cần giải quyết 
Hs thảo luận nhóm giải quyết vấn đề được giao
3
Giải quyết VĐ
3.1. Giải quyết VĐ nhờ suy luận lí thuyết, trong đó có suy luận toán học
- Từ kiến thức hiện tượng cảm ứng điện từ rút ra hệ thức liên hệ liên hệ giữa U và N
- Từ kiến thức công suất ở hai cuộn bằng nhau để rút ra mối liên hệ giữa U và I .
- Từ hai hệ thức rút ra hệ thức chung : 
3.2. Kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết nhờ TN
- Hs tiến hành thí nghiệm kiểm nghiệm sự phụ thuộc giữa U và N : 
Thay đổi các số vòng N1, N2, đo các điện áp U1 và U2 kiểm tra hệ thức : 
- Hs tiến hành thí nghiệm kiểm nghiệm sự phụ thuộc giữa U và I :
Đo U và I ở hai cuộn, kiểm chứng hệ thức
U1I1 = U2I2
4
Rút ra kết luận
Gv nhận xét kết quả thí nghiệm rút ra kết luận : 
4.2.3. Hoạt động 3: Tổng kết bài học 
- Dự kiến thời gian thực hiện: 5p
- Mục tiêu hoạt động: Các năng lực có thể phát triển thông qua hoạt động này : C1;C2
- Tiến trình thực hiện hoạt động (theo 4 bước sau): 
STT
Bước
Nội dung
1
Chuyển giao nhiệm vụ
Cho hs trả lời nhanh các câu hỏi trắc nghiệm
2
Thực hiện nhiệm vụ
Hs tham giai trả lời các câu hỏi
3
Kết luận hoặc Nhận định hoặc Hợp thức hóa kiến thức
Gv nhận xét câu trả lời, tổng kết bài học
Giao nhiệm vụ về nhà 
5. Kiểm tra, đánh giá trong quá trình dạy học
5.1. Hình thức kiểm tra, đánh giá
5.2. Công cụ kiểm tra, đánh giá
	- Soạn câu hỏi/bài tập kiểm tra, đánh giá năng lực: Trong mục tiêu có năng lực thành phần nào thì cần xây dựng câu hỏi/bài tập kiểm tra đánh giá năng lực thành phần đó.
Nhóm năng lực
Năng lực thành phần
 Câu hỏi/ bài tâp hoặc số thứ tự - mức độ 
1. Nhóm NLTP liên quan đến sử dụng kiến thức vật lí
K1:
VD: 
1.1.1 (Nhận biết-K1)
1.1.2 (Hiểu-K1, X1)
K2:
1.2. 1 (Nhận biết-K2)
1.2.2 (Hiểu-K2, X1)
K3:
K4:
2. Nhóm NLTP về phương pháp 
P1:
2.1. 1 (Vận dụng-P1, X3)
2.1.2 (Hiểu-K2, X1)
P2:
P3:
P4:
P5:
P6:
P7:
P8:
P9:
3. Nhóm NLTP trao đổi thông tin
X1:
3.1. 1 (Hiểu- X1,X5)
3.1.2. (Vận dụng-X1, C1)
X2:
X3:
X4:
X5:
X6:
X7:
X8:
4. Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân
C1:
C2:
C3:
C4:
C5:
C6:
Nội dung chi tiết các câu hỏi/ bài tập đã xây dựng	
1.1. 1 (Nhận biết-K1)
1.1.2. (Hiểu-K1, X1)
.