Giáo án Bài 2. Các quy tắc an toàn trong phòng thực hành vật lí

Huy động kiến thức nền về nhãn thiết bị điện và nhận thức được rủi ro khi không đọc nhãn, từ đó xác định nhiệm vụ học tập của bài.

HS quan sát nguồn ghi $\mathrm{DC}\ 12\,\mathrm{V}$ và bếp điện ghi $\sim 220\,\mathrm{V}$ trên mô phỏng 3D hoặc trên mẫu thật. GV đặt câu hỏi: (1) Em đọc được những kí hiệu nào trên hai thiết bị? (2) Nếu cắm bếp điện vào nguồn một chiều, hoặc nối nguồn $12\,\mathrm{V}$ vào ổ điện lưới thì điều gì có thể xảy ra? (3) Vì sao trước khi làm thí nghiệm phải đọc nhãn và biển báo?

HS nêu được: kí hiệu $\sim$ là dòng xoay chiều, kí hiệu $\mathrm{DC}\ ⎓$ là dòng một chiều; cắm sai nguồn có thể làm hỏng thiết bị, cháy hoặc gây điện giật. Nhiệm vụ của bài: nhận biết biển báo, nêu quy tắc an toàn với thiết bị điện, nguồn nhiệt, dụng cụ quang học và xử lí đúng khi có sự cố.

Nhận biết được biển cảnh báo, biển cấm và giải thích được ý nghĩa các kí hiệu AC, DC, nối đất.

HS làm việc theo cặp với Phiếu học tập số 1 (phần A). Yêu cầu: (1) Phân loại các biển trên mô phỏng "Giá biển báo" thành biển cảnh báo và biển cấm; (2) Nêu hình dạng, màu sắc và nguy hiểm mà mỗi loại biển báo hiệu; (3) Giải thích ý nghĩa AC (~), DC (⎓) và kí hiệu nối đất; (4) Nêu tác dụng của dây nối đất.

• Biển cảnh báo: hình tam giác viền đen, nền vàng, báo hiệu điện cao áp, nhiệt độ cao, tia laser.
• Biển cấm: hình tròn viền đỏ, chỉ hành động không được làm (cấm lửa, cấm ăn uống, cấm dùng nước).
• Kí hiệu AC (~): thiết bị dùng dòng điện xoay chiều; DC (⎓): thiết bị dùng dòng điện một chiều.
• Nối đất: dây nối vỏ thiết bị với đất để tránh điện giật khi rò điện.

Nêu được các quy tắc an toàn khi dùng thiết bị điện, nguồn nhiệt, dụng cụ quang học và vận dụng quy tắc chọn điện áp đúng định mức.

Kĩ thuật mảnh ghép với ba nhóm chuyên gia: Nhóm A (thiết bị điện), Nhóm B (nguồn nhiệt), Nhóm C (dụng cụ quang học). Mỗi nhóm đọc nội dung chuyên môn của mình và trả lời câu hỏi: (A) Trước khi cấp nguồn cần kiểm tra những gì? Khi đổi cách mắc hoặc thang đo phải làm gì? Vì sao không tự sửa thiết bị? (B) Dụng cụ nóng để ở đâu, dùng gì để gắp? (C) Có được nhìn vào tia laser không? Không được hướng tia vào đâu? Ví dụ: Nguồn có đầu ra $3\,\mathrm{V}$, $6\,\mathrm{V}$, $9\,\mathrm{V}$, thiết bị cần đúng $6\,\mathrm{V}$: chọn mức nào? Sau đó các HS ghép thành nhóm mới gồm đủ ba chuyên gia để chia sẻ.

• Thiết bị điện: đọc nhãn điện áp, loại AC/DC và giới hạn thiết bị; kiểm tra dây dẫn, vỏ cách điện, mặt bàn khô và vị trí ngắt nguồn; ngắt nguồn trước khi đổi cách mắc hoặc thang đo, nhờ GV kiểm tra; nguồn điện lưới chỉ do GV thao tác; không tự sửa thiết bị, không chạm dây trần. Điện áp thấp không đồng nghĩa không có nguy cơ nóng dây hoặc cháy.
• Nguồn nhiệt: dụng cụ nóng phải để trên đế chịu nhiệt; dùng kẹp phù hợp khi gắp.
• Quang học: không nhìn trực tiếp tia laser; không hướng tia vào người hoặc mặt phản xạ.
• Ví dụ: chọn $6\,\mathrm{V}$, vì chọn đúng mức ghi trên nhãn, không chọn mức lớn nhất.

Mô tả được quy trình xử lí khi có sự cố và giải thích vai trò của dây nối đất dựa trên số liệu mô phỏng.

HS quan sát mô phỏng sự cố bếp điện: lúc $1\,\mathrm{s}$ dây điện trong bếp chạm vỏ. Trường hợp 1, không nối đất: tay khô chạm vỏ có dòng $22\,\mathrm{mA}$ qua người, người co cơ và không tự buông ra; tay ướt có dòng $220\,\mathrm{mA}$; aptomat không tự ngắt. Trường hợp 2, có dây nối đất: dòng sự cố khoảng $49\,\mathrm{A}$ chạy xuống đất, aptomat ngắt sau $0{,}02\,\mathrm{s}$, dòng qua người bằng $0$. GV hỏi: (1) Vì sao cùng một sự cố nhưng trường hợp 2 an toàn hơn? (2) Khi có người bị giật, thứ tự xử lí là gì? (3) Có cháy thì xử lí thế nào? Phiếu học tập số 2 dùng để ghi kết quả.

• Dây nối đất tạo đường đi thuận cho dòng sự cố xuống đất, dòng qua người bằng $0$ khi aptomat ngắt sau $0{,}02\,\mathrm{s}$.
• Quy trình xử lí: (1) Ngắt cầu dao hoặc nguồn trước; (2) không chạm tay trần vào người đang bị giật; (3) báo giáo viên, giữ khoảng cách; (4) có cháy điện thì dùng bình chữa cháy, không dùng nước.

Vận dụng quy tắc an toàn để xử lí các tình huống và bài tập trắc nghiệm, đúng sai, ghép đôi và tự luận.

Lớp chia thành 4 nhóm, luân chuyển qua 4 trạm, mỗi trạm 5 phút. Đề bài:
Trạm 1 (bài 1 và 4): Nguồn ghi $6\,\mathrm{V}$ DC được dùng thế nào? Một nguồn đầu ra $3\,\mathrm{V}$, $6\,\mathrm{V}$, $9\,\mathrm{V}$, thiết bị cần đúng $6\,\mathrm{V}$: chọn bao nhiêu V?
Trạm 2 (bài 2 và 3): Trước khi đổi vị trí dây đo cần làm gì? Thiết bị có dây nứt vỏ cách điện, cách xử lí đúng là gì?
Trạm 3 (bài 5 và 6): Đúng hay sai: a) Không nhìn trực tiếp chùm laser; b) Dùng nước dập mọi cháy điện; c) Đọc giới hạn đo trước khi dùng đồng hồ; d) Chỉ giáo viên xử lí phần điện lưới. Ghép dấu hiệu với ý nghĩa: AC ~, DC, bề mặt nóng.
Trạm 4 (bài 7 và 8): Một bạn muốn thay dây nối khi nguồn còn bật, em xử lí thế nào? Viết kế hoạch bảo vệ mắt khi dùng bộ quang học có laser trong lớp.
HS có thể truy cập bài tập tương tác trên trang bài học NeoEdu để tự kiểm tra.

Đáp án:

• Trạm 1: Bài 1: B (dùng đầu ra một chiều $6\,\mathrm{V}$ phù hợp; DC là một chiều, điện áp và dòng định mức phải phù hợp). Bài 4: chọn $6\,\mathrm{V}$, đúng nhãn.
• Trạm 2: Bài 2: A (ngắt nguồn theo hướng dẫn, giảm nguy cơ chập mạch và thao tác nhầm). Bài 3: D (báo giáo viên, không dùng; dây hỏng phải loại khỏi hoạt động).
• Trạm 3: a) Đúng (nguy cơ hại mắt); b) Sai (điện và nước gây thêm nguy cơ); c) Đúng; d) Đúng. Ghép: AC ~ là nguồn xoay chiều; DC là nguồn một chiều; bề mặt nóng là nguy cơ bỏng, cần tránh tiếp xúc và dùng dụng cụ bảo vệ.
• Trạm 4 (mỗi ý đạt 1 điểm, chia 4 ý 0,25 điểm): Bài 7: dừng thao tác, báo và ngắt nguồn theo hướng dẫn, không chạm phần dẫn điện, chờ kiểm tra rồi mới đổi dây. Bài 8: giáo viên kiểm soát thiết bị và loại nguồn; bố trí đường tia thấp hơn tầm mắt, chặn tia ở cuối, loại bỏ mặt phản xạ không cần thiết; học sinh không nhìn vào nguồn, không hướng tia vào người; dừng ngay khi đường tia không được kiểm soát.

Vận dụng các quy tắc đã học để lập bảng kiểm an toàn cho phòng thực hành và áp dụng vào thiết bị điện gia dụng ở nhà.

Mỗi nhóm thiết kế một bảng kiểm (checklist) gồm tối đa 8 mục cho phòng thực hành, chia theo ba nhóm: thiết bị điện, nguồn nhiệt, quang học, kèm một mục về xử lí sự cố. GV yêu cầu bảng kiểm dùng được ngay trước mỗi buổi thực hành. Về nhà: HS đọc nhãn của ít nhất 2 thiết bị điện gia dụng (ghi điện áp, loại AC hay DC, công suất) và kiểm tra thói quen ngắt điện trước khi sửa chữa trong gia đình.

Bảng kiểm mẫu gồm các mục: đọc nhãn điện áp và loại dòng trước khi cấp nguồn; kiểm tra dây dẫn và vỏ cách điện; ngắt nguồn trước khi đổi cách mắc hoặc thang đo; để dụng cụ nóng trên đế chịu nhiệt và dùng kẹp; không nhìn tia laser và không hướng tia vào người; không tự sửa thiết bị; khi có sự cố dừng hoạt động, báo giáo viên, ngắt nguồn trước và không chạm người đang bị giật; cháy điện dùng bình chữa cháy, không dùng nước. Sản phẩm về nhà: bảng ghi nhãn của hai thiết bị gia dụng và nhận xét về an toàn.