Vật líLớp 11Chương 4. Dòng điện. Mạch điện

Giáo án Bài 25. Năng lượng và công suất điện

Kế hoạch bài dạy theo mẫu Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH · 2 tiết (90 phút)

Tải Word (.docx) Bài học trên Học liệu

I. Mục tiêu

1. Kiến thức

Nêu được năng lượng điện tiêu thụ của đoạn mạch được tính theo $A = UIt$ và công suất điện theo $P = UI$ , với $U$ và $I$ không đổi.
Nêu được kWh là đơn vị năng lượng, $1\,\mathrm{kWh} = 3{,}6 \times 10^6\,\mathrm{J}$ , và phân biệt được kWh với kW.
Vận dụng được định luật Joule – Lenz $Q = RI^2t = \dfrac{U^2}{R}t$ để tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở thuần.
Giải thích được năng lượng do nguồn điện cung cấp $\mathcal{E}It$ được phân chia cho tải và cho điện trở trong; tính được công suất nguồn $P_{ng} = \mathcal{E}I$ và hiệu suất $H = \dfrac{P_{ích}}{P_{tp}}$ .

2. Năng lực

a) Năng lực chung

Tự chủ và tự học: HS chủ động dự đoán, tự đọc phiếu học tập, tự kiểm tra kết quả theo đơn vị và thứ nguyên của đại lượng.
Giao tiếp và hợp tác: HS trao đổi trong nhóm đôi và nhóm 4 để thống nhất lời giải, trình bày kết quả và nhận xét bài làm của bạn bằng lập luận vật lí.
Giải quyết vấn đề và sáng tạo: HS vận dụng công thức để so sánh mức tiêu thụ điện của các thiết bị và đề xuất cách tiết kiệm điện trong gia đình.

b) Năng lực đặc thù

Nhận thức vật lí: HS phát biểu được khái niệm năng lượng điện, công suất điện, công suất nguồn và định luật Joule – Lenz; nhận ra điện năng chuyển thành các dạng năng lượng khác nhau.
Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí: HS giải thích được vì sao các thiết bị có công suất khác nhau tiêu thụ điện năng khác nhau khi dùng cùng thời gian, và vì sao hóa đơn điện tính theo kWh.
Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: HS tính được điện năng, công suất, nhiệt lượng và hiệu suất trong bài tập và trong tình huống gia đình.

3. Phẩm chất

Chăm chỉ: HS hoàn thành đầy đủ phiếu học tập và bài luyện tập, kiểm tra lại đơn vị trước khi kết luận đáp số.
Trách nhiệm: HS nhận thức nguy cơ quá nhiệt, cháy khi dùng thiết bị sai công suất định mức; có ý thức tiết kiệm điện và không tự thao tác với mạch điện lưới.

II. Thiết bị dạy học và học liệu

1. Giáo viên

Máy chiếu hoặc màn hình tivi, bảng phụ ghi công thức và đơn vị.
Học liệu số NeoEdu: trang bài học neoedu.vn/learn/11/physics/bai-25-nang-luong-va-cong-suat-dien (bài giảng, ví dụ, bài tập tương tác); mô phỏng 3D “Một mạch điện gia đình” gồm lưới điện và ổ cắm, công tơ điện, ấm điện 220 V (1 L nước), dây nung (điện trở thuần).
Phiếu học tập số 1 và số 2 đã in (hoặc chiếu lên màn hình).
Bảng phụ hoặc giấy A0 cho các nhóm trình bày; bút dạ.

2. Học sinh

Vở ghi, bút, thước kẻ, máy tính bỏ túi.
Điện thoại hoặc máy tính bảng có kết nối mạng để truy cập mô phỏng NeoEdu (làm theo nhóm 4).
Giấy nháp, bút dạ bảng nhóm.

III. Tiến trình dạy học

Hoạt động 1: Mở đầu · 8 phút

Hóa đơn điện và chiếc bóng đèn

a) Mục tiêu

HS nhận ra điện năng tiêu thụ và công suất điện là gì; xác định vấn đề cần giải quyết: điện năng tính theo đại lượng nào và kWh nghĩa là gì.

b) Nội dung

GV chiếu mô phỏng “Một mạch điện gia đình” trên NeoEdu. HS quan sát đĩa công tơ khi bật ấm điện 2 000 W và khi bật bóng đèn. HS trả lời ba câu hỏi:

Câu 1: Đĩa công tơ quay nhanh hơn khi thiết bị có công suất lớn hơn hay nhỏ hơn? Vì sao?
Câu 2: Bóng sợi đốt 60 W và đèn LED 8 W cùng bật trong 1 giờ, bóng nào tiêu thụ nhiều điện năng hơn? Vì sao?
Câu 3: Trên hóa đơn điện, con số được ghi theo đơn vị nào: kW hay kWh? Vì sao?

c) Sản phẩm

Dự kiến HS trả lời:

Câu 1: Công suất càng lớn thì điện năng tiêu thụ trong cùng một khoảng thời gian càng lớn, nên đĩa quay nhanh hơn.
Câu 2: Bóng 60 W tiêu thụ nhiều hơn vì với cùng thời gian 1 giờ, $A = Pt$ của bóng 60 W lớn gấp 7,5 lần bóng LED 8 W.
Câu 3: Đơn vị kWh, vì hóa đơn ghi điện năng đã tiêu thụ; kW là đơn vị công suất.
Kết luận: Điện năng phụ thuộc vào công suất và thời gian sử dụng; cần học cách tính điện năng và công suất điện.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV chiếu mô phỏng, yêu cầu HS quan sát đĩa công tơ và trả lời ba câu hỏi. GV nhắc HS không thao tác với ổ điện thật trong lớp.
Học sinh
HS quan sát mô phỏng, ghi nhanh câu trả lời dự đoán vào vở trong 1 phút.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV yêu cầu HS thảo luận theo cặp đôi trong 2 phút, đi quanh lớp lắng nghe và gợi ý khi nhóm bế tắc.
Học sinh
HS cặp đôi thảo luận, thống nhất đáp án và lí giải bằng hiểu biết sẵn có.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời 2 cặp trình bày, ghi các ý đúng lên bảng và hỏi thêm: “Nếu hai thiết bị có công suất như nhau nhưng bật trong thời gian khác nhau thì điện năng có như nhau không?”
Học sinh
HS trình bày: “Đĩa quay nhanh hơn khi công suất lớn hơn.” “Bóng 60 W tốn nhiều điện hơn vì công suất lớn hơn.” “Hóa đơn ghi kWh vì đó là điện năng.” Dự kiến HS trả lời: “Không, vì điện năng còn phụ thuộc vào thời gian.”
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV nhận xét và dẫn vào bài: điện năng tiêu thụ phụ thuộc vào công suất và thời gian; công suất điện là năng lượng tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. GV ghi tiêu đề bài 25 lên bảng.
Học sinh
HS ghi tiêu đề bài và câu hỏi cần giải quyết vào vở.

Hoạt động 2.1: Hình thành kiến thức mới · 15 phút

Năng lượng điện, công suất điện và đơn vị kWh

a) Mục tiêu

HS nêu được công thức $A = UIt$ , $P = UI$ , đơn vị J và kWh; biết $1\,\mathrm{kWh} = 3{,}6 \times 10^6\,\mathrm{J}$ và phân biệt kW với kWh.

b) Nội dung

HS làm việc theo nhóm 4 với Phiếu học tập số 1 (phần A). Nhiệm vụ:

Từ định nghĩa công của lực điện $A = qU$ và cường độ dòng điện $I = \dfrac{q}{t}$ , HS suy ra $A = UIt$ .
Từ $P = \dfrac{A}{t}$ , HS suy ra $P = UI$ và nêu đơn vị của P.
HS đổi $1\,\mathrm{kWh}$ ra jun và giải thích vì sao kWh là đơn vị năng lượng.
Cả nhóm làm ví dụ: thiết bị $U = 12\,\mathrm{V}$ , $I = 0{,}5\,\mathrm{A}$ chạy trong $10\,\mathrm{phút}$ ; tính P và A.

c) Sản phẩm

Kiến thức HS rút ra:

$A = UIt$ (đơn vị J khi U tính bằng V, I tính bằng A, t tính bằng s).
$P = UI$ , đơn vị W; $1\,\mathrm{W} = 1\,\mathrm{J/s}$ .
$1\,\mathrm{kWh} = 3{,}6 \times 10^6\,\mathrm{J}$ ; kWh là đơn vị của năng lượng, còn kW là đơn vị của công suất.
Kết quả ví dụ: $P = UI = 12 \times 0{,}5 = 6\,\mathrm{W}$ ; $A = Pt = 6 \times 600 = 3600\,\mathrm{J}$ .

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV phát Phiếu học tập số 1, phần A, nêu nhiệm vụ suy ra công thức từ định nghĩa. GV nhắc: khi tính bằng J thì đổi $t$ ra giây.
Học sinh
HS nhận phiếu, đọc nhiệm vụ và chia vai trong nhóm 4 (người ghi, người tính, người kiểm tra đơn vị, người trình bày).
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV đi quanh các nhóm, gợi ý: “Trong thời gian $t$ , điện lượng dịch chuyển qua tiết diện dây là bao nhiêu nếu dòng điện là $I$ ?” Với nhóm làm nhanh, GV hỏi thêm: “Vì sao kWh không dùng để đo công suất?”
Học sinh
HS thảo luận, suy ra $q = It$ , $A = qU = UIt$ ; rồi $P = \dfrac{A}{t} = UI$ . HS tính ví dụ và đổi $1\,\mathrm{kWh}$ ra J.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời một nhóm trình bày lời suy luận, mời nhóm khác nhận xét về đơn vị. GV yêu cầu một HS giải thích vì sao $1\,\mathrm{kWh} = 1\,\mathrm{kW} \times 1\,\mathrm{h}$ .
Học sinh
HS trình bày: “ $q = It$ nên $A = qU = UIt$ .” Dự kiến HS trả lời: “kW nhân giờ cho ra năng lượng, nên kWh là năng lượng; kW chỉ là công suất.”
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: $A = UIt$ , $P = UI$ , $1\,\mathrm{kWh} = 3{,}6 \times 10^6\,\mathrm{J}$ ; nhấn mạnh kW là công suất, kWh là năng lượng. GV ghi các công thức lên bảng.
Học sinh
HS ghi công thức, đơn vị và kết luận vào vở; sửa các sai sót trong bài làm nhóm.

Hoạt động 2.2: Hình thành kiến thức mới · 15 phút

Định luật Joule – Lenz với điện trở thuần

a) Mục tiêu

HS nêu được định luật Joule – Lenz $Q = RI^2t$ và $Q = \dfrac{U^2}{R}t$ ; giải thích được điện năng của điện trở thuần chuyển hoàn toàn thành nhiệt.

b) Nội dung

HS làm việc theo cặp đôi với Phiếu học tập số 2 (phần B), kết hợp mô phỏng “Ấm điện 220 V (1 L nước)” và “Dây nung (điện trở thuần)” trên NeoEdu. Nhiệm vụ:

Quan sát dây nung: nêu dạng năng lượng xuất hiện khi có dòng điện chạy qua dây.
Dùng $A = UIt$ và định luật Ôm $U = IR$ để suy ra $Q = RI^2t$ và $Q = \dfrac{U^2}{R}t$ .
Tính nhiệt lượng khi $R = 10\,\Omega$ , $I = 0{,}2\,\mathrm{A}$ , $t = 60\,\mathrm{s}$ .
Đọc kết quả mô phỏng: để đun 1 L nước sôi cần $315\,000\,\mathrm{J}$ ; đổi ra kWh để kiểm tra.

c) Sản phẩm

Kiến thức HS rút ra:

Định luật Joule – Lenz: $Q = RI^2t = \dfrac{U^2}{R}t$ ; với điện trở thuần, toàn bộ điện năng chuyển thành nhiệt.
Ví dụ: $Q = I^2Rt = 0{,}04 \times 10 \times 60 = 24\,\mathrm{J}$ .
Kiểm tra mô phỏng: $315\,000\,\mathrm{J} \div (3{,}6 \times 10^6) = 0{,}0875\,\mathrm{kWh}$ .
Kết luận: Dây nung là điện trở thuần, nên điện năng tiêu thụ bằng nhiệt lượng tỏa ra.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV phát Phiếu học tập số 2, phần B, mở mô phỏng dây nung. GV nhắc HS chỉ quan sát trên màn hình, không chạm vào dây nung thật.
Học sinh
HS đọc nhiệm vụ, quan sát mô phỏng và ghi nhận xét ban đầu về sự thay đổi nhiệt độ của nước.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV hướng dẫn: “Thay $U = IR$ vào $A = UIt$ để có $Q$ theo $I$ và $R$ .” GV theo dõi các cặp làm ví dụ và kiểm tra đơn vị J.
Học sinh
HS biến đổi $A = UIt = I(IR)t = I^2Rt$ ; thay $I = \dfrac{U}{R}$ để có $Q = \dfrac{U^2}{R}t$ ; tính $Q = 24\,\mathrm{J}$ và đổi $315\,000\,\mathrm{J}$ ra kWh.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời 2 cặp báo cáo, hỏi thêm: “Nếu điện trở tăng gấp đôi nhưng $U$ không đổi thì nhiệt lượng thay đổi thế nào?”
Học sinh
HS báo cáo công thức và kết quả $24\,\mathrm{J}$ , $0{,}0875\,\mathrm{kWh}$ . Dự kiến HS trả lời: “ $Q = \dfrac{U^2}{R}t$ nên khi R tăng gấp đôi thì Q giảm còn một nửa.”
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: $Q = RI^2t = \dfrac{U^2}{R}t$ với điện trở thuần; nhấn mạnh công thức chỉ áp dụng cho điện trở thuần khi toàn bộ điện năng thành nhiệt. GV nhắc HS nguy cơ quá nhiệt khi dùng thiết bị sai công suất định mức.
Học sinh
HS ghi công thức Joule – Lenz và điều kiện áp dụng vào vở.

Hoạt động 2.3: Hình thành kiến thức mới · 15 phút

Năng lượng và công suất của nguồn điện

a) Mục tiêu

HS nêu được công suất nguồn $P_{ng} = \mathcal{E}I$ , công suất tải $P_{ích} = UI$ và hiệu suất $H = \dfrac{P_{ích}}{P_{tp}}$ ; giải thích được phần năng lượng hao phí trên điện trở trong.

b) Nội dung

HS làm việc theo nhóm 4 với Phiếu học tập số 2 (phần C). Xét mạch gồm nguồn có suất điện động $\mathcal{E} = 6\,\mathrm{V}$ , điện trở trong $r = 1\,\Omega$ , mắc với điện trở tải $R = 2\,\Omega$ . Nhiệm vụ:

Tính cường độ dòng điện $I = \dfrac{\mathcal{E}}{R + r}$ .
Tính công suất nguồn $P_{ng} = \mathcal{E}I$ , công suất có ích $P_{ích} = I^2R$ và công suất hao phí $P_r = I^2r$ .
Kiểm tra cân bằng $P_{ng} = P_{ích} + P_r$ .
Tính hiệu suất $H$ theo phần trăm.

c) Sản phẩm

Kết quả:

$I = \dfrac{6}{2 + 1} = 2\,\mathrm{A}$ .
$P_{ng} = \mathcal{E}I = 6 \times 2 = 12\,\mathrm{W}$ ; $P_{ích} = I^2R = 4 \times 2 = 8\,\mathrm{W}$ ; $P_r = I^2r = 4 \times 1 = 4\,\mathrm{W}$ .
Cân bằng: $12 = 8 + 4$ .
$H = \dfrac{8}{12} \approx 66{,}7\%$ .
Kết luận: Công suất nguồn chia thành công suất có ích cho tải và công suất hao phí trên điện trở trong; hiệu suất luôn nhỏ hơn 100%.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV phát Phiếu học tập số 2, phần C, vẽ sơ đồ mạch lên bảng và nêu nhiệm vụ tính các công suất và hiệu suất.
Học sinh
HS đọc sơ đồ, xác định đâu là công suất nguồn, đâu là công suất tải và đâu là công suất hao phí trên điện trở trong.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV gợi ý: “Định luật Ôm cho toàn mạch viết thế nào? Năng lượng nguồn cung cấp trong 1 giây được phân chia ra sao?” GV kiểm tra nhóm có đổi đơn vị đúng không.
Học sinh
HS tính $I = 2\,\mathrm{A}$ , các công suất và kiểm tra cân bằng; tính $H$ và làm tròn đến một chữ số thập phân.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời một nhóm trình bày bảng tính; hỏi: “Vì sao hiệu suất không thể bằng 100% khi $r \neq 0$ ?”
Học sinh
HS báo cáo: “ $P_{ng} = 12\,\mathrm{W}$ , $P_{ích} = 8\,\mathrm{W}$ , $P_r = 4\,\mathrm{W}$ , $H \approx 66{,}7\%$ .” Dự kiến HS trả lời: “Vì một phần công suất luôn hao phí trên điện trở trong $r$ .”
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: $P_{ng} = \mathcal{E}I = P_{ích} + P_r$ ; $H = \dfrac{P_{ích}}{P_{tp}}$ . GV nhấn mạnh năng lượng nguồn cung cấp $\mathcal{E}It$ được phân chia cho tải và cho điện trở trong.
Học sinh
HS ghi công thức và kết luận vào vở, đối chiếu với bài làm nhóm.

Hoạt động 3.1: Luyện tập · 12 phút

Luyện tập tính điện năng, nhiệt lượng và công suất

a) Mục tiêu

HS vận dụng $A = UIt$ , $P = UI$ , $Q = RI^2t$ và đổi đơn vị kWh để giải các bài tập tính toán cơ bản.

b) Nội dung

HS làm việc theo cặp đôi với bốn bài tập sau, sau đó đổi vở với bạn để kiểm tra:

Bài 1: Thiết bị có $U = 12\,\mathrm{V}$ , $I = 0{,}5\,\mathrm{A}$ . Tính công suất P.
Bài 2: Thiết bị có $P = 6\,\mathrm{W}$ hoạt động $t = 600\,\mathrm{s}$ . Tính điện năng A.
Bài 3: Điện trở thuần $R = 10\,\Omega$ , $I = 0{,}2\,\mathrm{A}$ chạy trong $60\,\mathrm{s}$ . Tính nhiệt lượng Q.
Bài 4: Thiết bị công suất $0{,}1\,\mathrm{kW}$ chạy $3$ giờ. Tính điện năng tiêu thụ theo kWh.

c) Sản phẩm

Đáp án:

Bài 1: $P = UI = 12 \times 0{,}5 = 6\,\mathrm{W}$ .
Bài 2: $A = Pt = 6 \times 600 = 3600\,\mathrm{J}$ .
Bài 3: $Q = I^2Rt = 0{,}04 \times 10 \times 60 = 24\,\mathrm{J}$ .
Bài 4: $A = Pt = 0{,}1 \times 3 = 0{,}3\,\mathrm{kWh}$ .
HS tự sửa bài khi đáp án khác và ghi rõ nguyên nhân sai (quên đổi đơn vị, nhầm kW với W).

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV chiếu bốn bài tập lên màn hình, nhắc HS ghi rõ đơn vị trong từng bước tính.
Học sinh
HS đọc đề, chọn công thức phù hợp và ghi vào vở nháp.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV yêu cầu các cặp làm bài 1 đến 4 trong 6 phút, sau đó đổi vở kiểm tra chéo trong 4 phút. GV đi kiểm tra bài 4 vì đây là chỗ HS dễ nhầm kW với kWh.
Học sinh
HS tính toán, đổi vở và kiểm tra đáp án của nhau.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV chiếu đáp án, mời HS nêu cách làm bài 4 và hỏi: “Vì sao không được viết $0{,}1\,\mathrm{kWh}$ cho công suất?”
Học sinh
HS đọc đáp án; dự kiến HS trả lời: “ $0{,}1\,\mathrm{kW}$ là công suất, nhân với 3 giờ được $0{,}3\,\mathrm{kWh}$ là năng lượng.”
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV nhận xét các lỗi thường gặp và chốt: công suất tính theo W hoặc kW, năng lượng tính theo J hoặc kWh; cần đổi đơn vị trước khi kết luận.
Học sinh
HS sửa lại bài làm sai và ghi chú lỗi cần tránh vào vở.

Hoạt động 3.2: Luyện tập · 10 phút

Trắc nghiệm và nhận định đúng sai

a) Mục tiêu

HS vận dụng sự phụ thuộc của công suất vào điện trở, phân biệt đúng sai các phát biểu về đơn vị và năng lượng, và tính các công suất của nguồn điện.

b) Nội dung

HS làm việc theo nhóm 4 với bốn câu sau:

Câu 5: Với điện trở thuần, $U$ cố định, nếu tăng $R$ lên gấp đôi thì P thay đổi thế nào? A. Tăng bốn lần; B. Không đổi; C. Giảm một nửa; D. Tăng gấp đôi.
Câu 6: Xét các phát biểu: a) $1\,\mathrm{kWh} = 3{,}6 \times 10^6\,\mathrm{J}$ ; b) kWh là đơn vị công suất; c) Điện trở thuần chuyển điện năng thành nhiệt; d) Công suất nguồn $\mathcal{E}I$ gồm cả phần hao phí bên trong. Phát biểu nào đúng (Đ), sai (S)?
Câu 7: Mắc điện trở có công suất định mức nhỏ hơn mức cần thiết khi dòng điện chạy qua nó thì có nguy cơ gì? A. Quá nóng, cháy hoặc hỏng; B. Luôn tiết kiệm điện hơn; C. Tự giảm nhiệt về 0; D. Không có nguy cơ với mọi dòng.
Câu 8: Nguồn có $\mathcal{E} = 9\,\mathrm{V}$ , $r = 1\,\Omega$ mắc với tải $R = 8\,\Omega$ . Tính công suất nguồn, công suất tải và hiệu suất.

c) Sản phẩm

Đáp án:

Câu 5: C. Vì $P = \dfrac{U^2}{R}$ , R tăng gấp đôi thì P giảm một nửa.
Câu 6: a) Đ; b) S (kWh là đơn vị năng lượng); c) Đ; d) Đ.
Câu 7: A. Nhiệt tỏa ra $RI^2$ có thể vượt khả năng tản nhiệt của thiết bị.
Câu 8: $I = \dfrac{9}{8 + 1} = 1\,\mathrm{A}$ ; $P_{ng} = \mathcal{E}I = 9\,\mathrm{W}$ ; $P_{ích} = I^2R = 8\,\mathrm{W}$ ; $P_r = 1\,\mathrm{W}$ ; $H = \dfrac{8}{9} \approx 88{,}9\%$ .

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV chiếu bốn câu hỏi, nêu yêu cầu: câu 8 phải ghi đầy đủ các bước tính.
Học sinh
HS đọc đề, thảo luận nhóm 4 và chọn đáp án.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV theo dõi nhóm, gợi ý câu 5 bằng công thức $P = \dfrac{U^2}{R}$ ; gợi ý câu 8 bằng cách tính $I$ trước.
Học sinh
HS làm bốn câu, ghi kết quả lên bảng nhóm.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời mỗi nhóm trình bày một câu; các nhóm khác nhận xét. GV hỏi thêm câu 6b: “Vì sao phát biểu này sai?”
Học sinh
HS trình bày: “Câu 5 chọn C vì P tỉ lệ nghịch với R khi U không đổi.” Dự kiến HS trả lời: “Câu 6b sai vì kWh là năng lượng, không phải công suất.”
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt đáp án và nhấn mạnh: khi U không đổi, công suất tỉ lệ nghịch với R; hiệu suất nguồn bằng tỉ số công suất có ích và công suất toàn phần.
Học sinh
HS ghi đáp án và kết luận vào vở; sửa các câu làm sai.

Hoạt động 4: Vận dụng · 15 phút

Tính điện năng tiêu thụ của gia đình và chọn thiết bị tiết kiệm

a) Mục tiêu

HS vận dụng công thức $A = Pt$ và đổi đơn vị kWh để ước tính điện năng tiêu thụ của thiết bị trong gia đình; đề xuất lựa chọn thiết bị tiết kiệm điện.

b) Nội dung

HS làm việc theo nhóm 4. Đề bài: Một gia đình dùng bóng đèn LED 8 W và bóng sợi đốt 60 W, mỗi bóng sáng 4 giờ mỗi ngày trong 30 ngày.

Tính điện năng tiêu thụ của mỗi bóng trong 30 ngày theo kWh.
So sánh hai bóng và nêu lí do nên chọn bóng LED khi cùng độ sáng.
Nếu GV cung cấp biểu giá điện thì HS tính tiền điện; nếu chưa có biểu giá thì chỉ dừng ở số kWh.
Nêu hai việc làm để tiết kiệm điện trong gia đình.
Lưu ý an toàn: không chạm vào ổ điện, không đo trực tiếp mạch điện lưới, không chạm vào dây nung khi đang nóng.

c) Sản phẩm

Kết quả dự kiến:

LED: $A = 8 \times 4 \times 30 = 960\,\mathrm{Wh} = 0{,}96\,\mathrm{kWh}$ .
Sợi đốt: $A = 60 \times 4 \times 30 = 7200\,\mathrm{Wh} = 7{,}2\,\mathrm{kWh}$ .
So sánh: bóng sợi đốt tiêu thụ gấp $7{,}5$ lần bóng LED trong cùng thời gian sử dụng, nên chọn bóng LED khi cùng độ sáng.
Biện pháp tiết kiệm dự kiến: chọn thiết bị hiệu suất cao; tắt thiết bị khi không dùng; hạn chế để thiết bị công suất lớn chạy lâu không cần thiết.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV chiếu đề bài tình huống gia đình, nêu bốn nhiệm vụ và nhắc lại lưu ý an toàn điện.
Học sinh
HS đọc đề, chia vai trong nhóm 4 và ghi các số liệu cần dùng vào vở nháp.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV gợi ý: “Đổi số giờ trong 30 ngày ra tổng thời gian; sau đó nhân với công suất và đổi Wh ra kWh.” GV kiểm tra đơn vị kWh của từng nhóm.
Học sinh
HS tính điện năng của hai bóng, so sánh và thảo luận hai biện pháp tiết kiệm điện.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời hai nhóm trình bày kết quả, các nhóm khác nhận xét. GV hỏi: “Nếu chỉ dựa vào công suất ghi trên bóng đèn, có đủ để so sánh tiền điện không? Vì sao?”
Học sinh
HS báo cáo: “Bóng LED tiêu thụ $0{,}96\,\mathrm{kWh}$ , bóng sợi đốt tiêu thụ $7{,}2\,\mathrm{kWh}$ .” Dự kiến HS trả lời: “Chưa đủ, vì điện năng còn phụ thuộc thời gian sử dụng; để tính tiền cần biểu giá điện.”
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: $A = Pt$ với P tính bằng kW và t tính bằng giờ thì A tính bằng kWh; chọn thiết bị hiệu suất cao và sử dụng hợp lí giúp tiết kiệm điện. GV nhắc lại các lỗi nhầm kW với kWh.
Học sinh
HS ghi kết luận và hai việc làm tiết kiệm điện mà nhóm đề xuất vào vở; hoàn thiện bài tập về nhà.

Phiếu học tập

Phiếu học tập số 1

Phần A: Năng lượng điện và công suất điện

Nhiệm vụ 1: Từ định nghĩa $A = qU$ và $I = \dfrac{q}{t}$ , suy ra $A = UIt$ .
Nhiệm vụ 2: Từ $P = \dfrac{A}{t}$ , suy ra $P = UI$ và nêu đơn vị của P.
Nhiệm vụ 3: Đổi $1\,\mathrm{kWh}$ ra jun. Giải thích vì sao kWh là đơn vị năng lượng, còn kW là đơn vị công suất.
Nhiệm vụ 4: Thiết bị có $U = 12\,\mathrm{V}$ , $I = 0{,}5\,\mathrm{A}$ chạy trong $10\,\mathrm{phút}$ . Tính P và A.

Bảng cần điền:

Đại lượng | Công thức | Đơn vị SI
Điện năng A | ? | ?
Công suất P | ? | ?
Năng lượng 1 kWh | ? | ?

Phiếu học tập số 2

Phần B: Định luật Joule – Lenz

Nhiệm vụ 1: Thay $U = IR$ vào $A = UIt$ để suy ra $Q = RI^2t$ ; thay $I = \dfrac{U}{R}$ để suy ra $Q = \dfrac{U^2}{R}t$ .
Nhiệm vụ 2: Tính Q khi $R = 10\,\Omega$ , $I = 0{,}2\,\mathrm{A}$ , $t = 60\,\mathrm{s}$ .
Nhiệm vụ 3: Mô phỏng ấm điện cần $315\,000\,\mathrm{J}$ để đun 1 L nước sôi. Đổi ra kWh.

Phần C: Nguồn điện

Nhiệm vụ 4: Nguồn có $\mathcal{E} = 6\,\mathrm{V}$ , $r = 1\,\Omega$ , tải $R = 2\,\Omega$ . Tính I, $P_{ng}$ , $P_{ích}$ , $P_r$ và kiểm tra $P_{ng} = P_{ích} + P_r$ .
Nhiệm vụ 5: Tính hiệu suất $H = \dfrac{P_{ích}}{P_{ng}}$ theo phần trăm.

Bảng cần điền:

Đại lượng | Biểu thức | Giá trị
Cường độ dòng điện I | ? | ?
Công suất nguồn $P_{ng}$ | ? | ?
Công suất có ích $P_{ích}$ | ? | ?
Công suất hao phí $P_r$ | ? | ?
Hiệu suất H | ? | ?

Hướng dẫn về nhà

Hoàn thành Phiếu học tập số 1 và số 2; ghi lại các công thức, đơn vị và điều kiện áp dụng của định luật Joule – Lenz vào vở.
Làm lại bốn bài tập luyện tập và các câu trắc nghiệm, đặc biệt chú ý đổi đơn vị giữa W, kW, kWh và J.
Dùng bài tập tương tác trên trang bài học NeoEdu để tự kiểm tra kiến thức bài 25.
Quan sát hóa đơn điện của gia đình, ghi lại số kWh tiêu thụ trong một tháng và nêu một biện pháp tiết kiệm điện mà gia đình có thể thực hiện; không tự thao tác với hệ thống điện trong nhà.

Giáo án do NeoEdu soạn với sự hỗ trợ của AI, dựa trên nội dung bài học trên Học liệu. Thầy cô nên đọc lại và điều chỉnh cho phù hợp với học sinh của mình; bản Word để sửa trực tiếp.