Giáo án Vật lý 11 NC - Bài 17 - Dòng điện trong kim lọai

BÀI 17 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LỌAI MỤC TIÊU BÀI HỌC : Kiến thức : Nêu được tính chất điện của kim lọai. Trình bày được sự phụ thuộc của điện trở suất kim lọai theo nhiệt độ. Hiểu được sự có mặt của các electron tự do trong kim lọai. Vận dụng thuyết electron tự do trong kim lọai để giải thích một cách định tính các tính chất điện của kim lọai. Kỹ năng : Giải thích được tính dẫn điện của kim lọai trên cơ sở các tính chất của kim lọai CHUẨN BỊ : Giáo viên : Thí nghiệm đo cường độ dòng điện qua bóng đèn với hiệu điện thế khác nhau Vẽ phóng to các hình 17.1 đến 17.4 và bảng 17.2 SGK Chuẩn bị mô hình mạng tinh thể kim lọai Chuẩn bị phiếu trắc nghiệm củng cố bài Học sinh : Ôn lại về tính dẫn điện của kim lọai trong SGK Vật lí 9 và định luật Ohm cho đọan mạch, định luật Jun – Lenxơ DỰ KIẾN GHI BẢNG : BÀI 17 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LỌAI Các tính chất điện của kim lọai : Kim lọai là chất dẫn điện tốt Khi nhiệt độ không đổi, dòng điện trong kim lọai tuân theo định luật Ohm. Điện trở suất của kim lọai tuân theo nhiệt độ. Electron tự do trong kim lọai : tham gia vào quá trình dẫn điện Khi không có điện trường ngòai, chuyển động hỗn lọan của các electron tự do không tạo ra dòng điện. Giải thích tính chất điện của kim lọai : Bản chất dòng điện trong kim lọai : dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường. Trong khi chuyển động có hướng các electron tự do luôn tương tác với các chỗ mất trật tự của mạng tinh thể. Đó là nguyên nhân : gây ra điện trở tỏa nhiệt của các vật dẫn kim lọai điện trở sụất phụ thuộc bản chất kim lọai điện trở tăng khi nhiệt độ tăng. TỔ CHỨC CÁC HỌAT ĐỘNG DẠY HỌC : Họat động 1 : Kiểm tra bài cũ – Giới thiệu bài mới Họat động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên Trả lời câu hỏi - suy nghĩ trả lời theo kinh nghiệm Kiểm tra bài cũ : Phát biểu , viết biểu thức định luật Jun – Lenxơ Phát biểu , viết biểu thức định luật Ohm Giới thiệu bài mới GV đặt vấn đề về sự cần thiết tìm bản chất dòng điện trong kim lọai. Dòng điện là gì? Điều kiện để có dòng điện? Dòng điện trong kim lọai có những tính chất gì ? Họat động 2 : Các tính chất của kim lọai Họat động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên Học sinh nghe, tìm hiểu và kết hợp với kiến thức đã học để giải quyết vấn đề theo yêu cầu - Kim lọai dẫn điện tốt vì điện trở suất của kim lọai rất nhỏ ( Bảng 17.1 ) - Định luật Ohm khi nhiệt độ không đổi - Tác dụng nhiệt - Điện trở dây tóc bóng đèn tăng khi nhiệt độ tăng. Điện trở suất của kim lọai tăng khi nhiệt độ tăng. - Dựa vào bảng 17.1 : dùng constantan GV yêu cầu học sinh nêu lên các tính chất điện của kim lọai , trên cơ sở đó GV tổng kết và hệ thống lại - Kim lọai có tính chất gì ?Tại sao ? - Dòng điện trong kim lọai tuân theo định luật nào ? - Dòng điện khi chạy qua kim lọai gây ra tác dụng gì ? - Căn cứ vào đồ thị 17.1 , GV yêu cầu Hs trả lời C1.Từ đó rút ra kết luận điện trở suất của kim lọai có tính chất gì ? - GV đưa ra biểu thức phụ thuộc điện trở suất vào nhiệt độ. Nêu ý nghĩa của hệ số nhiệt điện trở. Ứng dụng nhiệt kế điện trở - yêu cầu HS trả lời C2 Họat động 3 : Electron tự do trong kim lọai Họat động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên Học sinh quan sát, nhớ lại kiến thức cũ trên cơ sở trả lời các câu hỏi - Thể rắn và có cấu trúc mạng tinh thể - Các nguyên tử bị mất điện tử hóa trị trở thành ion. Các ion xếp trật tự trong không gian tạo thành mạng tinh thể - Các electron hóa trị khi tách khỏi nguyên tử trở thành tự do và chuyển động hỗn lọan - Không tạo ra dòng điện vì các electron chuyển động không có phương ưu tiên do đó tính theo một phương nào đó thì số electron chuyển động theo chiều này bằng theo chiều ngược lãi và vì vật qua một tiết diện ngang xem mhư bằng không. GV giới thiệu mô hình mạng tinh thể, nhắc lại các kiến thứcđã học ở vật lý 10 về trạng thái kim lọai. Đặt câu hỏi gợi ý cho HS - Kim lọai tồn tại ở thể nào ? - Đặc điểm của nguyên tử kim lọai ? - Tại sao trong kim lọai có các electron tự do ? - Khi không có điện trường ngòai thì chuyển động hỗn lọan của các electron có gây ra dòng điện trong kim lọai không ? Tại sao ? Họat động 4 : Bản chất dòng điện trong kim lọai – Giải thích tính chất điện của kim lọai Họat động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên - Học sinh thảo luận theo nhóm trên cơ sở SGK và gợi ý của GV để trả lời câu hòi. - Phân tích mô hình và rút ra kết luận về bản chất dòng điện trong kim lọai - Dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường - Vận tốc chuyển động có hướng nhỏ ( 0,2 mm/s) nhưng vận tốc lan truyền điện trường rất lớn ( 300000km/s ) Học sinh thảo luận theo nhóm trên cơ sở SGK và gợi ý của GV để trả lời câu hòi. - do sự va chạm của các electron với các ion nút mạng, các nguyên tử lạ lẫn trong kim lọai hay mạng tinh thể bị méo do biến dạng cơ học - Khi nhiệt độ tăng thì dao động của các ion nút mạng tăng số va chạm nhiều hơn điện trở tăng - khi va chạm với các ion nút mạng thì electron truyền một phần động năng cho chúng làm dao động mạnh lên nội năng tăng a.GV đưa ra tình huống : - Khi đặt vào hai đầu vật dẫn một hiệu điện thế thì sẽ có hiện tượng gì xả ra ? - Các electron tham gia đồng thời bao nhiêu chuyển động ? -Bản chất dòng điện trong kim lọai ? -Tại sao khi đóng mạch điện thì ngọn đèn dù ở xa cũng hầu như lập tức phát sáng ? b. GV dẫn dắt học sinh giải thích các tính chất điện của kim lọai - Nguyên nhân gây ra điện trở trong kim lọai ? - Vì sao điện trở kim lọai tăng theo nhiệt độ ? - Vì sao kim lọai nóng lên khi có dòng điện chạy qua ? Họat động 5 : Vận dụng – củng cố - hướng dẫn về nhà Họat động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên - Trả lời nhanh theo nhóm - Ghi nhận - Nêu câu trắc nghiệm trong phiếu học tập - Tóm tắt bài - Dăn dò HS về trả lời và làm các BT trong SGK - Nhắc HS đọc và chuẩn bị bài 18