Khoa học tự nhiênLớp 9Phần 4. Chương III. Điện

Giáo án Bài 13. Năng lượng của dòng điện và công suất điện

Kế hoạch bài dạy theo mẫu Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH · 1 tiết (45 phút)

Tải Word (.docx) Bài học trên Học liệu

I. Mục tiêu

1. Kiến thức

Nêu được công suất điện được tính bằng P = UI trong mạch một chiều ở điều kiện xét.
Nêu được năng lượng điện được tính bằng W = Pt khi P không đổi và các đơn vị tương thích.
Nêu được kilowatt giờ là đơn vị đo năng lượng, với 1 kWh = 3,6 ×10⁶ J.
Phân biệt được công suất điện, năng lượng điện và kilowatt giờ; nhận ra kWh không phải đơn vị công suất.
Vận dụng được W = Pt để tính năng lượng điện (kWh) của đèn 12 W dùng 5 giờ/ngày trong 10 ngày, kết quả 0,6 kWh.

2. Năng lực

a) Năng lực chung

Tự chủ và tự học: Chủ động đọc số liệu trên mô phỏng, tự tính P, W và ghi lại kết quả vào phiếu học tập.
Giao tiếp và hợp tác: Trao đổi theo cặp để thống nhất đáp án, trình bày lập luận khi bác bỏ quan niệm “kWh là đơn vị công suất”.
Giải quyết vấn đề và sáng tạo: Phân tích tình huống hai thiết bị có cùng công suất nhưng thời gian dùng khác nhau, từ đó đề xuất cách so sánh mức tiêu thụ điện hợp lí.

b) Năng lực đặc thù

Nhận thức khoa học tự nhiên: Nêu đúng định nghĩa, công thức và đơn vị của công suất điện, năng lượng điện, kWh; giải thích được vì sao kWh là đơn vị năng lượng.
Tìm hiểu tự nhiên: Quan sát mô phỏng công tơ điện, đèn LED 12 W, ấm điện 1 000 W để rút ra mối quan hệ giữa công suất, thời gian và điện năng tiêu thụ.
Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: Tính được điện năng tiêu thụ theo kWh trong tình huống đèn 12 W và trong tình huống gia đình thực tế.

3. Phẩm chất

Chăm chỉ: Hoàn thành đầy đủ các bước tính toán trong phiếu học tập, kiểm tra lại đơn vị trước khi kết luận.
Trách nhiệm: Nhận thức được việc tính đúng điện năng giúp kiểm soát hóa đơn tiền điện và sử dụng điện tiết kiệm trong gia đình.
Trung thực: Ghi nhận đúng kết quả quan sát và tính toán, sẵn sàng nhận sai khi lập luận của bản thân chưa đúng.

II. Thiết bị dạy học và học liệu

1. Giáo viên

Máy tính, máy chiếu, bảng phụ ghi đề bài và công thức P = UI, W = Pt, 1 kWh = 3,6 ×10⁶ J.
Học liệu số NeoEdu: trang bài học neoedu.vn/learn/9/natural_science/bai-13-nang-luong-cua-dong-dien-va-cong-suat-dien, mô phỏng 3D “Công tơ điện cắm ổ” (màn hình kWh và đĩa quay, 1 vòng = 0,01 kWh), “Đèn bàn LED 220 V – 12 W”, “Ấm điện 220 V – 1 000 W”, “Ổ cắm điện lưới có công tắc”.
Phiếu học tập số 1 (in cho mỗi nhóm đôi).

2. Học sinh

Vở ghi, bút, máy tính bỏ túi.
Phiếu học tập số 1 và bút dạ (nếu làm việc nhóm đôi).
Điện thoại hoặc máy tính bảng để truy cập học liệu số NeoEdu (nếu lớp có điều kiện).

III. Tiến trình dạy học

Hoạt động 1: Mở đầu · 5 phút

Vì sao cùng thời gian nhưng hóa đơn điện khác nhau?

a) Mục tiêu

Huy động hiểu biết đã có của HS về điện năng tiêu thụ; xác định vấn đề cần giải quyết trong bài là cách tính điện năng và phân biệt các đại lượng công suất, năng lượng, kWh.

b) Nội dung

GV đưa ra hai tình huống: đèn LED 12 W và ấm điện 1 000 W cùng bật trong 1 giờ. HS trả lời câu hỏi: “Thiết bị nào tiêu thụ nhiều điện năng hơn? Vì sao em nghĩ như vậy? Hóa đơn tiền điện được tính theo đại lượng nào?”

c) Sản phẩm

HS nêu được: ấm điện 1 000 W tiêu thụ nhiều điện năng hơn vì có công suất lớn hơn khi cùng thời gian sử dụng; hóa đơn điện tính theo số kWh đã dùng. GV ghi các ý này lên bảng để làm cơ sở cho bài học.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV trình chiếu hai thiết bị (đèn LED 12 W, ấm điện 1 000 W) và nêu câu hỏi tình huống. GV yêu cầu HS suy nghĩ 1 phút, không cần viết.
Học sinh
HS lắng nghe, suy nghĩ cá nhân về câu hỏi.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV gọi 2 – 3 HS phát biểu nhanh, khuyến khích HS dùng từ “công suất” và “thời gian” trong lập luận.
Học sinh
HS suy nghĩ và chuẩn bị câu trả lời. Dự kiến: “Ấm điện tốn điện hơn vì công suất lớn hơn.”
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời HS trình bày, ghi ý kiến lên bảng và đặt thêm câu hỏi: “Đơn vị nào được dùng để ghi trên hóa đơn điện?”
Học sinh
HS trả lời dự kiến: “Hóa đơn ghi số kWh đã dùng.” Một số HS có thể trả lời “kW” do nhầm lẫn; GV ghi nhận để xử lí ở hoạt động sau.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV nhận xét và dẫn dắt: điện năng phụ thuộc cả công suất lẫn thời gian sử dụng; bài học sẽ làm rõ công suất điện, năng lượng điện và kWh.
Học sinh
HS ghi tên bài “Năng lượng của dòng điện và công suất điện” vào vở.

Hoạt động 2.1: Hình thành kiến thức mới · 10 phút

Công suất điện và năng lượng điện

a) Mục tiêu

Nêu được công thức P = UI và W = Pt; vận dụng được mối quan hệ giữa hiệu điện thế, cường độ dòng điện, công suất và thời gian để tính điện năng.

b) Nội dung

HS làm việc theo cặp đôi với mô phỏng “Đèn bàn LED 220 V – 12 W” trong trang NeoEdu, đọc số liệu U = 220 V, I ≈ 0,055 A. HS hoàn thành Phiếu học tập số 1, phần A: tính P = UI; phần B: tính W khi đèn bật 5 giờ.

c) Sản phẩm

Đáp án phiếu học tập, phần A: P = UI = 220 V × 0,055 A ≈ 12 W. Phần B: với P = 0,012 kW và t = 5 h, W = Pt = 0,012 kW × 5 h = 0,06 kWh. Kết luận HS rút ra: công suất điện đo bằng watt (W), P = UI trong mạch một chiều ở điều kiện xét; năng lượng điện W = Pt khi P không đổi và các đơn vị tương thích.

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 đèn LED 220 V – 12 W, phát Phiếu học tập số 1. GV nêu nhiệm vụ: “Dựa vào U và I trên mô phỏng, tính công suất P. Sau đó tính điện năng đèn tiêu thụ khi bật 5 giờ.”
Học sinh
HS nhận phiếu, đọc số liệu U = 220 V và I ≈ 0,055 A trên mô phỏng, ghi vào phiếu.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV đi quanh lớp, kiểm tra cách HS thay số và đổi đơn vị; gợi ý khi HS nhầm đơn vị giờ hoặc kW.
Học sinh
Các cặp đôi tính P = 220 × 0,055 ≈ 12 W, sau đó đổi 12 W = 0,012 kW và tính W = 0,012 × 5 = 0,06 kWh.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời một cặp trình bày kết quả, hỏi: “Vì sao P = UI lại tính ra đúng 12 W?” và “Nếu đèn bật 10 giờ thì W bằng bao nhiêu?”
Học sinh
HS trình bày: “P = UI nên 220 × 0,055 ≈ 12 W.” Dự kiến trả lời câu hỏi thứ hai: “W = 0,012 × 10 = 0,12 kWh, tăng gấp đôi vì thời gian tăng gấp đôi.”
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: P = UI là công suất điện; W = Pt là năng lượng điện khi P không đổi, đơn vị phải tương thích (P tính bằng kW thì t tính bằng giờ để W có đơn vị kWh). GV ghi công thức lên bảng.
Học sinh
HS ghi công thức P = UI, W = Pt vào vở, đánh dấu đơn vị đi kèm.

Hoạt động 2.2: Hình thành kiến thức mới · 10 phút

Kilowatt giờ và phân biệt các đại lượng

a) Mục tiêu

Nêu được 1 kWh = 3,6 ×10⁶ J; phân biệt được công suất điện, năng lượng điện và kilowatt giờ; bác bỏ quan niệm “kWh là đơn vị công suất”.

b) Nội dung

Nhóm 4 HS thực hiện kĩ thuật mảnh ghép: mỗi HS nghiên cứu một mô phỏng (công tơ điện cắm ổ; đèn LED 12 W; ấm điện 1 000 W; ổ cắm điện lưới có công tắc), sau đó ghi kết quả vào Phiếu học tập số 1, phần C và D. Nhiệm vụ: (1) Đĩa công tơ quay 1 vòng ứng với bao nhiêu kWh? Đèn LED bật 5 giờ được bao nhiêu kWh? (2) Ấm 1 000 W dùng 0,6 giờ thì tiêu thụ bao nhiêu kWh? (3) Đổi 0,6 kWh ra J. (4) Nhận xét: “kWh là đơn vị công suất vì chứa chữ kW” đúng hay sai?

c) Sản phẩm

Kết quả: đĩa công tơ quay 1 vòng = 0,01 kWh; đèn LED bật 5 giờ = 0,06 kWh; ấm 1 000 W dùng 0,6 giờ = 1 kW × 0,6 h = 0,6 kWh; 0,6 kWh = 0,6 × 3,6 ×10⁶ J = 2,16 ×10⁶ J. Kết luận: 1 kWh = 3,6 ×10⁶ J; kWh là công suất nhân thời gian nên là đơn vị năng lượng; nhận định “kWh là đơn vị công suất” là sai, vì nhầm đơn vị sẽ làm sai hóa đơn tính 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 chia nhóm 4, phân công mỗi HS một mô phỏng và một nhiệm vụ trong Phiếu học tập số 1 (phần C, D). Nêu quy tắc: HS kiểm tra lại đơn vị sau mỗi phép tính.
Học sinh
HS nhận nhiệm vụ và nhận mô phỏng tương ứng, đọc kĩ câu hỏi trên phiếu.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV theo dõi các nhóm, hỗ trợ HS đọc số trên công tơ điện và đổi J ↔ kWh; gợi ý: “Nhân 0,6 kWh với 3,6 ×10⁶ J/kWh.”
Học sinh
Mỗi HS thao tác mô phỏng, ghi số liệu; sau đó chia sẻ trong nhóm và thống nhất đáp án chung.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời đại diện một nhóm trình bày nhận định về “kWh là đơn vị công suất”, yêu cầu nhóm khác phản biện bằng lí do khoa học.
Học sinh
HS trả lời dự kiến: “Sai, vì kWh = kW × h, là công suất nhân thời gian nên là năng lượng; nếu hiểu sai, ta sẽ cộng sai khi tính tiền điện.”
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: 1 kWh = 3,6 ×10⁶ J; kWh là đơn vị năng lượng. GV nhấn mạnh quan niệm sai và yêu cầu HS ghi vào vở: “Công suất đo bằng W, kW; năng lượng đo bằng J, kWh.”
Học sinh
HS ghi kết luận, sửa lại nhận định sai trong vở thành phát biểu đúng.

Hoạt động 3: Luyện tập · 10 phút

Giải tình huống và bài tập nhanh

a) Mục tiêu

Vận dụng W = Pt để tính năng lượng theo kWh; phân biệt đúng các khái niệm qua bài tập trắc nghiệm, ghép đôi và nhận định đúng sai.

b) Nội dung

HS làm việc cá nhân rồi đổi chéo bài trong cặp. Đề: (1) Đèn 12 W dùng 5 giờ/ngày trong 10 ngày. Tính năng lượng kWh. (2) Trong bài, công suất điện có đặc điểm nào? A. đơn vị joule luôn; B. P = UI trong mạch một chiều ở điều kiện xét; C. P = U/I là mọi công suất. (3) Ghép khái niệm với đặc điểm: công suất điện, năng lượng điện, kilowatt giờ. (4) Nhận định: “kWh là đơn vị công suất vì chứa chữ kW” đúng hay sai? (5) Hai thiết bị cùng công suất nhưng thời gian dùng khác nhau có cùng điện năng không?

c) Sản phẩm

Đáp án: (1) Thời gian = 5 × 10 = 50 h; P = 0,012 kW; W = 0,012 kW × 50 h = 0,6 kWh. Không nhân 12 W trực tiếp với giờ rồi gọi kết quả là kWh. (2) B. (3) Công suất điện – P = UI trong mạch một chiều ở điều kiện xét; năng lượng điện – W = Pt với P không đổi và đơn vị tương thích; kilowatt giờ – 1 kWh = 3,6 ×10⁶ J. (4) Sai, kWh là công suất nhân thời gian nên là năng lượng. (5) Không, vì W = Pt; cùng công suất nhưng thời gian khác thì điện năng khác. Muốn so sánh tiết kiệm cần cùng dịch vụ và hiệu quả, không chỉ dựa vào nhãn công suất.

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 năm câu hỏi, nêu yêu cầu: làm cá nhân trong 5 phút, sau đó đổi chéo bài trong cặp để kiểm tra.
Học sinh
HS đọc đề, làm bài cá nhân vào vở hoặc phiếu.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV quan sát, nhắc HS ghi rõ đơn vị trong từng bước; có thể gợi ý câu (1) bằng cách hỏi “Đổi 12 W sang kW bằng bao nhiêu?”.
Học sinh
HS làm bài, sau đó đổi bài cho bạn và đối chiếu đáp án, thảo luận những chỗ khác nhau.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV gọi ngẫu nhiên 2 HS trình bày câu (1) và câu (5); mời HS khác nhận xét, bổ sung.
Học sinh
HS trình bày: “P = 0,012 kW, t = 50 h, W = 0,6 kWh.” Với câu (5): “Không, vì W = Pt, thời gian khác nhau thì điện năng khác nhau.”
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV nhận xét, chốt đáp án đầy đủ và nhấn mạnh lỗi thường gặp: nhân W với giờ mà không đổi kW, hoặc gọi kWh là công suất.
Học sinh
HS sửa lỗi sai trong vở, tự chấm điểm theo tiêu chí: đúng dữ kiện, đúng công thức, đúng đơn vị.

Hoạt động 4: Vận dụng · 10 phút

Tính tiền điện cho gia đình và chọn cách tiết kiệm

a) Mục tiêu

Vận dụng W = Pt để tính điện năng tiêu thụ của các thiết bị trong gia đình; giải thích được vì sao không nên so sánh thiết bị chỉ dựa vào công suất.

b) Nội dung

Tình huống: Gia đình dùng 4 đèn LED 12 W, mỗi đèn 5 giờ/ngày, trong 30 ngày. (a) Tính điện năng 4 đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo kWh. (b) Một ấm điện 1 000 W chỉ đun 0,6 giờ trong một lần; so sánh điện năng ấm tiêu thụ trong một lần với điện năng của 4 đèn trong 1 ngày. (c) Vì sao không thể kết luận thiết bị nào tiết kiệm chỉ dựa vào nhãn công suất? Trình bày vào Phiếu học tập số 1, phần E.

c) Sản phẩm

(a) P = 4 × 0,012 kW = 0,048 kW; t = 5 × 30 = 150 h; W = 0,048 × 150 = 7,2 kWh. (b) Ấm: W = 1 kW × 0,6 h = 0,6 kWh; 4 đèn trong 1 ngày: W = 0,048 × 5 = 0,24 kWh; ấm tiêu thụ nhiều điện năng hơn trong một lần đun. (c) Vì W = Pt, điện năng còn phụ thuộc thời gian sử dụng; so sánh tiết kiệm còn cần xét cùng dịch vụ và hiệu quả sử dụng, không chỉ dựa vào công suất ghi trên nhãn.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV nêu tình huống gia đình và yêu cầu HS hoàn thành phần E trong Phiếu học tập số 1 trong 6 phút.
Học sinh
HS đọc tình huống, xác định dữ kiện P và t cho từng thiết bị.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV hướng dẫn nhỏ: “Hãy tính tổng công suất 4 đèn trước khi nhân với thời gian.” GV đi quanh lớp, kiểm tra cách làm.
Học sinh
HS tính P tổng = 0,048 kW, t = 150 h, W = 7,2 kWh; so sánh với ấm điện.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời 1 – 2 HS trình bày phần (a) và (c); hỏi thêm: “Nếu chỉ nhìn công suất, em sẽ kết luận ấm hay đèn tốn điện hơn?”
Học sinh
HS trình bày: “Đèn 12 W nhỏ hơn ấm 1 000 W, nhưng xét cả thời gian dùng thì phải tính W = Pt.” HS khác bổ sung về điều kiện so sánh cùng dịch vụ.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: muốn biết thiết bị tiêu thụ bao nhiêu điện, phải tính W = Pt theo kWh; khi so sánh tiết kiệm cần cùng điều kiện sử dụng. GV khuyến khích HS áp dụng vào hóa đơn điện nhà mình.
Học sinh
HS ghi kết luận vào vở và chọn một thiết bị trong nhà để tính điện năng làm bài về nhà.

Phiếu học tập

Phiếu học tập số 1

A. Công suất điện

Đọc số liệu trên mô phỏng đèn LED 220 V – 12 W: U = ..., I ≈ ...
Tính công suất P = UI = ...

B. Năng lượng điện

Đèn bật 5 giờ: P = ... kW, t = ... h, W = Pt = ... kWh

C. Kilowatt giờ (mảnh ghép)

Mô phỏng công tơ điện: 1 vòng đĩa quay ứng với ... kWh
Đèn LED bật 5 giờ tiêu thụ ... kWh
Ấm điện 1 000 W dùng 0,6 giờ tiêu thụ ... kWh
Đổi 0,6 kWh ra J: ... J (dùng 1 kWh = 3,6 ×10⁶ J)

D. Nhận định

“kWh là đơn vị công suất vì chứa chữ kW”: Đúng / Sai. Lí do: ...

E. Tình huống gia đình

(a) 4 đèn LED 12 W, mỗi đèn 5 giờ/ngày, trong 30 ngày: W = ... kWh
(b) Ấm 1 000 W đun 0,6 giờ: W = ... kWh; so với 4 đèn trong 1 ngày: ...
(c) Vì sao không chỉ dựa vào nhãn công suất để kết luận tiết kiệm? ...

Hướng dẫn về nhà

Chọn một thiết bị điện trong gia đình (bóng đèn, quạt, nồi cơm điện, ...), ghi công suất P trên nhãn và ước lượng số giờ sử dụng mỗi ngày.
Tính điện năng thiết bị tiêu thụ trong 30 ngày theo kWh theo công thức W = Pt, nhớ đổi P về kW trước khi nhân với giờ.
Viết ngắn gọn (3 – 5 dòng) nhận xét: vì sao hai thiết bị có công suất khác nhau vẫn có thể tiêu thụ điện năng gần bằng nhau; nêu ý kiến của em về cách tiết kiệm điện trong gia đình.
Xem lại trang bài học NeoEdu (Bài 13) và làm các bài tập tương tác để củng cố khái niệm công suất, năng lượng, kWh.

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.