Bài giảng môn học Vật lý lớp 9 - Tiết 40: Truyền tải điện năng đi xa (Tiết 1)

Ngày soạn:24/1/2007. Ngày dạy :26/1/2007. Tiết 40 Truyền tải điện năng đi xa I - Mục tiêu 1. Lập được cộng thức tính năng lượng hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện 2. Nêu được hai cách giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện và lí do vì sao chọn cáh tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây. II- Chuẩn bị: HS ôn lại công thức về công suất của dòng điện và công suất toả nhiệt của dòng điện III- Hoạt động dạy học Hoạt động của HS Trợ giúp của GV HĐ1: Nhận biết sự cần thiết phải có máy biến thế để truyền tải điện năng, đặt trong trạm biến thế ở khu dân cư. Cá nhân suy nghĩa trả lời những câu hỏi của GV Dự đoán được là chắc chắn phải có lợi ích to lớn mới làm trạm biến thế nhưng chưa chỉ rõ được lợi ích như thế nào? ? Nêu câu hỏi: - Để vận chuyển điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ, người ta dùng phương tiện gì? (Đường dây dẫn điện) - Ngoài đường dây dẫn ra, ở mỗi khu phố, xã đều có một trạm phân phối điện gọi là trạm biến thế. Các em thường thấy ở trạm biến thế có vẽ dấu hiệu gì để cảnh báo nguy hiểm chết người. - Nguy hiểm chết người vì dòng điện đưa vào trạm biến thế có hiệu điện thế hàng chục nghìn vôn. Vì sao điện dùngểtong nhà chỉ cần 220V mà điện truyền đến trạm biến thế lại cao đến hàng chục nghìn vôn? làm như thế vừa tốn kém vừa nguy hiểm chết người Vậy có được lời gì không ? HĐ2: Phát hiện sự hao phí điệ năng vì toả nhiệt trên đường dây tải điện. Lập công thức tính công suất hao phí Php khi truyền tải một công suất điện P bằng một đường dây có điện trở R và đặt vào hai đầu đường dây một hiệu điện thế U a) Làm việc cá nhân kết hợp với thảo luận nhóm để tìm công thưc liên hệ giữa công suất hao phí và P, U, R b) Thảo luạn chung ở lớp về quá trình biến đổi các công thức Nêu câu hỏi: - Truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn có thuận tiện gì hơn so với vận chuyển các nhiên liệu dự trữ năng lượng khác nhau như than đá, dầu lửa? - Liệu tải điện năng bằng đường dây dẫn như thế có hao hụt, mất mát gì dọc đường không? Yêu cầu HS từ đọc mục 1 trong SGK - Cho HS làm việc theo nhóm - Gọi một HS lên bảng trình bày quá trình lập luận để tìm công thức tính công suất hao phí - Cho HS thảo luận chung ở lớp để xây dựng được công thức cần có. HĐ3 Căn cứ vào công thức tính công suất hao phí do toả nhiệt, đề xuất các biện pháp làm giảm công suất hao phí và lựa chọn cách nào có lợi nhất. Làm việc theo nhóm a) Trả lời C1, C2 và C3 b) Đại diện nhóm trình bày trước lớp kết quả làm việc c) Thảo luận chung ở lớp d) Rút ra kết luận: Lựa chọn cách làm giảm hao phí điện năng trên đường dây dẫn điện Gợi ý thêm - hãy dựa vào công thức điện trở để tìm xem muốn giảm điện trở của dây dẫn thì phải làm gì? và làm như thế có khó khăn gì? - So sánh hai cách làm giảm hao phí điện năng xem cách nào có thể làm giảm được nhiều hơn? - Muốn tăng hiệu điện thế U ở hai đầu đường dây tải thì ta phải giải quyết tiếp vấn đề gì? (Làm máy tăng hiệu điện thế) HĐ4: Vận dụng Vận dụng công thức tính điện năng hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện để xét cụ thể lợi ích của việc tăng hiệu điện thế. a) làm việc cá nhân, trả lời C4, C5 b) Thảo luận chung ở lớp về kết quả. Lần lượt tổ chức cho HS trả lời từng câu C4, C5 Thảo luận chung ở lớp, bổ sung những thiếu sót. HĐ5 Củng cố, hdvn: a) Cá nhân tự đọc phần ghi nhớ ở cuối bài. b) Trả lời câu hỏi củng cố của GV Nêu câu hỏi củng cố: - Vì sao có sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện? - Nêu công thức tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện? - Chọn biện pháp nào có lợi nhất để giảm công suất hao phí trên đường dây tải điện? Vì sao? -HDVN:* học thuộc ghi nhớ. * làm bt:36.1-36.5/sbt. Ngày soạn: Ngày giảng: Tiết 37 Máy biến thế I - Mục tiêu 1. Nêu được các bộ phận chính của máy biến thế gồm hai cuộn dây dẫn có số vòng dây khác nhau được quấn quanh một lõi sắt chung 2. Nêu được công dụng chính của máy biến thế là làm tăng hay giảm hiệu điện thế hiệu dụng theo công thức 3. Giải thích được vì sao máy biến thế lại hoạt động được với dòng điện xoay chiều mà không hoạt động được với dòng điện một chiều không đổi. 4. Vẽ được sơ đồ lắp đặt máy biến thế ở hai đầu đường dây tải điện. II- Chuẩn bị - 1 máy biến thế nhỏ, cuộn sơ cấp có 750 vòng và cuộn thứ cấp 1500 vòng - 1 nguồn điện xoay chiều 12 V - 1 vôn kế xoay chiều 15V III- Hoạt động dạy học Hoạt động của HS Trợ giúp của GV HĐ1: (3 phút) Phát hiện vai trò của máy biến thế trên đường dây tải điện a) Trả lời các câu hỏi của GV b) Phát hiện ra vấn đề phải tăng hiệu điện thế để giảm hao phí khi truyền tải điện, nhưng rồi lại phải giảm hiệu điện thế ở nơi tiêu dùng Phát hiện ra vấn đề cần phải có một loại máy làm tăng hiệu điện thế và giảm hiệu điện thế Nêu câu hỏi: - Muốn giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện ta làm thế nào thì có lợi nhất? - nếu tăng hiệu điện thế cao hàng chục nghìn vôn thì có thể dùng hiệu điện thế để thắp đèn, chạy máy được không ? Phải làm thế nào để điện ở nơi tiêu dùng chỉ có hiệu điện thế 220V mà lại tránh được hao phí trên đường dây tải điện? Có loại máy nào có thể giúp ta thực hiện cả hai nhiệm vụ đó? Như các em vừa thảo luận, ta phải tăng hiệu điện thế lên để giảm hao phí nhưng rồi lại phải giảm hiệu điện thế cho phù hợp với dụng cụ điện. Muốn làm được việc đó người ta phải dùng một máy gọi là máy biến thế mà ta sẽ tìm hiểu hôm nay. HĐ2: (3 phút) Tìm hiểu cấu tạo của máy biến thế Làm việc cá nhân Đọc SGK xem hình 37.1 SGK đối chiếu với máy biến thế nhỏ để nhận ra hai cuộn dây dẫn có số vòng khác nhau, cách điện với nhau và được quấn quanh một lõi sắt chung. Yêu cầu HS quan sát hình 37.1 SGK và máy biến thế nhỏ để nhận biết các bộ phận chính của máy biến thế. Hỏi thêm: - Số vòng dây của hai cuộn dây có bằng nhau không ? - Dòng điện có thể chạy từ cuộn dây này sang cuộndây kia được không ? Vì sao? HĐ3: (10 phút) Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của máy biến thế theo hai giai đoạn a) Trả lời câu hỏi của GV . Vận dụng kiến thức thực tế về điều kiện xuất hiện dòg điện cảm ứng để dự đoán hiện tượng xảy ra ở cuộn thức cấp kín khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn sơ cấp. Quan sát GV làm thí nghiệm kiểm tra b) Trả lời C2. Triình bày lập luận, nêu rõ là ta đã biết trong cuộn thứ cấp có dòng điện xoay chiều, mà muốn có dòng điện xoay chiều thì phải có một hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây. Vì thế ở hai đầu cuộn thứ cấp cũng có một hiệu điện thế xoay chiều . c) Rút ra kết luận về nguyên tắc hoạt động của máy biến thế. Thảo luận chung ở lớp Nêu câu hỏi: Ta đã biết hai cuộn dây của máy biến thế đặt cách điện với nhau và có chung một lõi sắt. Bây giờ nếu ta cho dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn sơ cấp thì liệu có xuất hiện dòng điện cảm ứng ở cuộn thứ cấp không ? Bóng đèn mắc ở cuộn thức cấp có sảng lên không ? Tại sao? Nêu câu hỏi: Nếu đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì liệu ở hai đầu cuộn thức cấp có xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều không ? Tại sao? GV làm thí nghiệm biểu diễn, đo hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thức cấp trong hai trường hợp: Mạch thứ cấp kín và mạch thứ cấp hở. HĐ4: (10 phút) Tìm hiểu tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế (làm tăng hoặc giảm hiệu điện thế) a) Quan sát GV làm thí nghiệm Ghi các số liệu thu được vào bảng 1 b) Lập công thức liên hệ giữa U1, U2 và n1, n2. Thảo luận ở lớp, thiết lập công thức Phát biểu bằng lời mối liên hệ trên. c) Trả lời câu hỏi của GV nêu dự đoán Quan sát GV làm thí nghiệm kiểm tra dự đoán Rút ra kết luận chung Thảo luận chung cả lớp. Nêu câu hỏi: Như trên ta đã thấy, khiđặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều U1 thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều U2. Mặt khác , ta lại biết số vòng dây n1 ở cuộn sơ cấp khác với số vòng dây ở cuộn thứ cấp. Vậy, hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế có mối quan hệ như thế nào với số vòng dây của mỗi cuộn? Yêu cầu HS quan sát thí nghiệm , ghi các số liệu thu được vào bảng 1, căn cứ vào đó rút ra kết luận Biểu diễn thí nghiệm trường hợp n2 >n1 (tăng thế) Lấy n1 = 750 vòng, n2 = 1500 vòng Khi U1 = 3V, xác định U2 Khu U1 = 2,5V, xác định U2 Nêu câu hỏi: Nếu bây giờ ta dùng cuộn 1500 vòng làm cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế thu được ở cuộn thứ cấp 750 vòng sẽ tăng lên hay giảm đi? Công thức vừa thu được còn đúng nữa không ? Khi nào thì máy có tác dụng làm tăng hiệu điện thế, khi nào làm giảm? HĐ5 (5 phút) Tìm hiểu cách lắp đặt máy biến thế ở hai đầu đường dây tải điện. Chỉ ra được ở đầu nào đặt máy tăng thế, ở đàu nào đặt máy hạ thế. Giải thích lí do. Nêu câu hỏi: Mục đích của việc dùngmáy biến thế là phải làm tăng hiệu điện thế lên hàng trăm nghìn vôn để giảm hao phí trên đường dây tải điện, nhưng mạng điện tiêu dùng hàngngày chỉ có hiệu điện thế 220V. Vậy ta phải làm thế nào để vừa giảm được hao phí trên đường dây tải điện, vừa đảm bảo phù hợp với dụng cụ điện tiêu thụ. HĐ6: (5 phút) Vận dụng Xác định số vòng dây của các cuộn dây của máy biến thế phù hợp với yêu cầu cụ thể về tăng thế hay giảm thế. Làm việc cá nhân. Trả lời C4 Trình bày kết quả ở lớp Yêu cầu HS áp dụng công thức vừa thu được để trả lời C4 HĐ7 ( 5 phút) Củng cố bài học Tự đọc phần ghi nhớ Trả lời câu hỏi của GV Nêu một số câu hỏi củng cố: - Vì sao khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều , thì ở hai đầu cuộn thứ cấp cũng xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều ? - hiệu điện thế ở hai đầu các cuộn dây cuộn dây củâmý biến thế liên hệ với số vòng dây của mỗi cuộn như thế nào? Ngày soạn: Ngày giảng: Tiết 38 Thực hành I - Mục tiêu 1. Luyện tập vận hành máy phát điện xoay chiều - Nhận biết loại máy (nam châm quay hay cuộn dây quay) các bộ phận chính của máy - Cho máy hoạt động , nhận biết hiệu quả tác dụng của dòng điện do máy phát ra không phụ thuộc vào chiều quay. - Càng quay nhanh thì hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây của máy càng cao. 2. Luyện tập vận hành máy biến thế - Nghiệm lại công thức của máy biến thế - Tìm hiểu hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp khi mạch hở. - Tìm hiểu tác dụng của lõi sắt. II- Chuẩn bị Đối với mỗi nhóm HS - 1 máy phát điện xoay chiều chiều nhỏ. - 1bóng đèn 3V có đế - 1 máy biến thế nhỏ, các cuộn dây có ghi số vòng dây, lõi sắt có thể tháo lắp được - 1 nguồn điện xoay chiều 3V và 6V - 6 sợi dây dẫn - 1 vôn kế xoay chiều 0 - 15V III- Hoạt động dạy học Hoạt động của HS Trợ giúp của GV HĐ1: (7 phút) Ôn lại cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều và máy biến thế trả lời câu hỏi của GV Nêu câu hỏi kiểm tra nhanh Nêu mục đích bài thực hành, lưu ý HS tìm hiểu thêm một số tính chất của hai loại máy chưa học trong bài học lí thuyết. HĐ2: (15 phút) Vận hành máy phát điện xoay chiều Tìm hiểu thêm một số tính chất của máy phát điện xoay chiều ảnh hưởng của chiều quay của máy, tốc độ quay của máy đến hiệu điện thế ở đầu ra của máy. Mỗi cá nhân tự tay vận hành máy, thu thập thông tin để trả lời C1, C2 Ghi kết quả vào báo cáo. Phân phối máy phát điện xoay chiều và các phụ kiện cho các nhóm (bóng đèn, dây dẫn, vôn kế) Theo dõi, giúp đỡ các nhóm gặp khó khăn. HĐ3: (18 phút) Vận hành máy biến thế a) Tiến hành thí nghiệm lần 1: Cuộn sơ cấp 500 vòng, cuộn thức cấp 1000 vòng và mắc mạch điện như hình 38.2 SGK . Ghi kết quả đo vào bảng 1 b) Tiến hành thí nghiệm lần 2: Cuộn sơ cấp 1000 vòng, cuộn thứ cấp 500 vòng và tiến hành thí nghiệm như lần 1 c) Tiến hành thí nghiệm lần 3: Cuộn sơ cấp 1500 vòng, cuộn thứ cấp 500 vòng và tiến hành thí nghiệm như các lần trước. Phân phối máy biến thế và các phụ kiện cho các nhóm (nguồn điện xoay chiều, dây dẫn, vôn kế) Hướng dẫn và kiểm tra việc lấy điện vào nguồn điện xoay chiều của từng nhóm trước khi cho HS sử dụng (mắc vào máy biến thế) HĐ4: (5 phút) Cá nhân hoàn thành báo cáo và nộp bài cho GV Ngày soạn: Ngày giảng: Tiết 39 Tổng kết chương II: Điện từ học I - Mục tiêu 1. Ôn tập và hệ thống hoá những kiến thức về nam châm, từ trường, lực từ, động cơ điện, dòng điện cảm ứng, dòng điện xoay chiều , máy phát điện xoay chiều và máy biến thế 2. Luyện tập thêm về vận dụng các kiến thức vào một số trường hợp cụ thể. II- Chuẩn bị HS trả lời các câu hỏi ở mục Tự kiểm tra trong SGK III- Hoạt động dạy học Hoạt động của HS Trợ giúp của GV HĐ1: (12 phút) Báo cáo trước lớp và trao đổi kết quả kiểm tra (từ câu 1 đến câu 9 trong bài) Gọi một số HS trả lời các câu hỏi tự kiểm tra. Các HS khác bổ sung khi cần thiết. HĐ2: (13 phút) Hệ thống hoá một số kiến thức, so sánh lực từ của nam châm và lực từ của dòng điện trong một số trường hợp Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau: - nêu cách xác định hướng của lực từ do một thanh nam châm tác dụng lên cực bắc của một kim nam châm và lực điện từ của thanh nam châm đó tác dụng lên một dòng điện thẳng. - So sánh lực từ do một nam châm vĩnh cửu với lực từ do một nam châm điện chạy bằng dòng điện xoay chiều tác dụng lên cực Bắc của một kim nam châm - Nêu quy tắc tìm chiều của đường sức từ của nam châm vĩnh cửu và của nam châm điện chạy bằng dòng điện một chiều. HĐ3: (20 phút) Luyện tập, vận dụng một số kiến thức cơ bản. Cá nhân lần lượt tìm câu trả lời cho các câu hỏi từ 10 đến 13 Tham gia thảo luận chung ở lớp về lời giải của từng câu hỏi. Các câu hỏi từ 10 đến 13 dành cho HS mỗi câu 3 phút để chuẩn bị, sau đó thảo luận chung ở lớp 2 phút. Ngày soạn: Ngày giảng: Tiết 40 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng I - Mục tiêu 1. Nhận biết được hiện tượng khác xạ ánh sáng 2. Mô tả được thí nghiệm quan sát đường truyền của tia sáng từ không khí sang nước và ngược lại. 3. Phân biệt được hiện tượng khúc xạ với hiện tượng phản xạ ánh sáng. 4. vận dụng được kiến thức đã học để giải thích một số hiện tượng đơn giản do sự đổ hướng của tia sáng khi truyền qua mặt phân cách giữa 2 môi trường gây nên. II- Chuẩn bị: Đối với mỗi nhóm HS - 1 bình thuỷ tinh hoặc bình nhựa trong - 1 bình chứa nước sạch - 1 ca múc nước - 1 miếng gỗ phẳng, mềm để có thể cắm được đinh ghim - 3 chiếc đinh ghim Đối với GV - 1 bình thuỷ tinh hoặc bình nhựa trong - 1 miếng gỗ phẳng, mềm để có thể cắm được đinh ghim - 1 nguồn sáng có thể tạo được chùm sáng hẹp. III- Hoạt động dạy học Hoạt động của HS Trợ giúp của GV HĐ1: (5 phút) Ôn lại những kiến thức có liên quan đến bài mới. Tìm hiểu hình 40.1 SGK hoặc làm thí nghiệm a) Từng HS chuẩn bị trả lời các câu hỏi của GV đưa ra b) Từng HS quan sát hình 40.1 hoặc làm thí nghiệm để trả lời các câu hỏi ở phần mở bài Yêu cầu HS trả lời những câu hỏi sau: - Định luật truyền thẳng của ánh sáng được phát biểu như thế nào? - Có thể nhận biết được đường truyền của tia sáng bằng những cách nào? yêu cầu HS đọc phần mở bài HĐ2: (5 phút) Tìm hiểu sự khúc xạ ánh sáng từ không khí sang nước a) Từng HS quan sát hình 40.2 SGK để rút ra nhận xét b) nêu được kết luận về hiện tượng khúc xạ ánh sáng c) Từng HS đọc phần một vài khái niệm d) quan sát GV tiến hành thí nghiệm. Thảo luận nhóm để trả lời C1, C2 e) Từng HS trả lời câu hỏi của GV để rút ra kết luận. Yêu cầu HS thựchiện mục 1 phần I SGK . Trước khi HS rút ra nhận xét, GV có thể yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau: - ánh sáng truyền trong không khí và trong nước đã tuân theo định luật nào? - Hiện tượng ánh sáng truyền từ không khí sang nước có tuân theo định luật truyền thẳng của ánh sáng không ? - Hiện tượng khác xạ ánh sáng là gì? yêu cầu HS tự đọc mục 3 phần I SGK - GV tiến hành thí nghiệm như hình 40.2 SGK . Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau: - Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước, tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng nào? So sánh góc tới và góc khúc xạ? - Thực hiện C3 HĐ3: (15 phút) Tìm hiểu sự khúc xạ của tia sáng khi truyền từ nước sang không khí. a) Từng HS trả lời C4 b) Nhóm bố trí thí nghiệm như hình 40.3 SGK c) Từng HS trả lời C5, C6 d) Thảo luận nhóm, trả lời câu hỏi của GV để rút ra kết luận. Yêu cầu HS trả lời C4. Gợi ý HS phân tích tính khả thi của từng phương án đã nêu ra: HS có thể đưa ra một vài phương án như: - Để nguồn sáng trong nước , chiếu ánh sáng từ đáy bình lên - Để nguồn sáng ở ngoài, chiếu ánh sáng qua đáy bình, qua nước rồi ra không khí. - Nếu không có phương án nào thựchiện được ngay trên lớp, GV nên giới thiệu phương án trong SGK Hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm Bước 1: - Cầm hai đinh ghim A, B - đặt miếng gỗ thẳng đứng trong bình - Dùng ca múc nước từ từ đổ vào bình cho tới vạch phân cách. - Hướng dẫn HS cắm đinh ghim A sao cho tránh xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Bước 2: - Tìm vị trí đặt mắt để nhìn thấy đinh ghim B che khuất đinh ghim A ở trong nước - Đưa đinh ghi C tới vị trí sao cho nó che khuất đồng thời cả A và B - Mắt chỉ nhìn thấy đinh ghim B mà không nhìn thấy đinh ghim A chứng tỏ điều gì? - Giữ nguyên vị trí đặt mắt, nếu bỏ đinh ghim B,C đi thì có nhìn thấy đinh ghim A không? Vì sao? Bước 3: - Nhấc miếng gỗ ra khỏi mặt nước , dùng bút kẻ đường nối vị trí ba định ghim. - Nhắc HS nhấc miếng gỗ ra nhẹ nhàng để tránh rơi đinh Yêu cầu một vài HS trả lời C5, C6 và cho cả lớp thảo luận Yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng nào? So sánh độ lớn góc khúc xạ với góc tới. HĐ4: (10 phút) Củng cố bài học và vận dung a) Cá nhân suy nghĩ và trả lời câu hỏi của GV b) Cá nhân suy nghĩ, trả lời C7, C8 Có thể yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Nêu kết luận về hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi ánh sáng truyền từ không khí và những và ngược lại Đối với HS yếu kém, yêu cầu HS tự đọc phần ghi nhớ trong SGK để trả lời câu hỏi của GV yêu cầu một vài HS trả lời C7, C8 và cho cả lớp thảo luận. GV phát biểu chính xác các câu trả lời của HS