Giáo viên giảng dạy: Ngày soạn: Tiết 33: Lớp dạy: Ngày dạy: Chương IV DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ Bài 20: MẠCH DAO ĐỘNG I MỤC TIÊU Kiến thức - Nắm định nghĩa mạch dao động q trình biến thiên điện tích dịng điện mạch dao động - Nắm cơng thức tính tần số góc, tần số, chu kì dao động riêng mạch dao động - Nắm dao động điện từ tự - Nắm bảo toàn lượng mạch dao động, thể biến thiên điều hoà lượng điện trường từ trường Năng lực a Năng lực chung - Năng lực tự học nghiên cứu tài liệu - Năng lực trình bày trao đổi thơng tin - Năng lực nêu giải vấn đề - Năng lực hoạt động nhóm b Năng lực đặc thù mơn học - Giải thích biến thiên điều hồ điện tích mạch dao động, biến thiên qua lại lượng điện trường lượng từ trường Phẩm chất - Có thái độ hứng thú học tập - Có ý thức tìm hiểu liên hệ tượng thực tế liên quan - Có tác phong làm việc nhà khoa học II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Giáo viên - Bài giảng powerpoint có kèm Mơ hình mạch dao động, máy dao động kí - Phiếu học tập Phiếu học tập số 1: Câu 1: Mạch dao động gì? Thế mạch dao động lí tưởng? Câu 2: Muốn mạch dao động hoạt động, ta cần làm gì? Câu 3: Quan sát sơ đồ mạch điện mạch dao động điện từ hình vẽ a Hiện tượng xảy đóng k vào chốt 1? b Hiện tượng xảy đóng K vào chốt 2? Phiếu học tập số Đọc mục II.1 SGK trang 105 trả lời câu hỏi Câu 1: Nêu quy luật biến thiên điện tích tụ định? Câu 2: Nêu cơng thức tính tần sơ góc? Câu 3: Nêu định nghĩa cường độ dịng điện? Từ đó, xây dựng phương trình cường độ dịng điện nhận xét biến thiên điện tích cường độ dịng điện theo thời gian? Câu 4: Xác định biểu thức tính cường độ đong điện cực đại? Nhận xét mối liên hệ pha điện tích cường động dịng điện? Xây dựng CT độc lập thời gian liên hệ q i Câu 5: Hãy vẽ đồ thị biểu diễn hàm số q(t) i(t) công thức (20.1 SGK) (20.3 SGK) ứng với φ = hệ trục tọa độ Phiếu học tập số 3: Câu Định nghĩa dao động điện từ tự Câu 2: Từ biểu thức tần số góc, xây dựng biểu thức tính tần số chu kì mạch dao động? Phiếu học tập số 4: Câu 1: Khi tụ điện tích điện điện trường tụ điện dự trữ lượng, gọi lượng gì? Năng lượng có biến thiên khơng? Câu 2: Khi có dịng điện chạy qua cuộn cảm từ trường cuộn cảm dự trữ lượng, gọi lượng gì? Năng lượng có biến thiên khơng? Câu 3: Năng lượng tồn mạch dao động gọi lượng điện từ, mạch dao động có tụ điện cuộn dây Vậy, lượng điện từ gì? Nếu khơng có tiêu hao lượng lượng điện từ nào? Học sinh - Các khái niệm dòng điện chiều, dòng điện biến thiên định luật Jun - Các tính chất hàm điều hồ (hàm sin hay cosin) - Sách giáo khoa, vở, giấy nháp III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1:Mở đầu: Tạo tình phát biểu vấn đề để tìm hiểu mạch dao động a Mục tiêu: - Kích thích tính tị mị HS, HS có hứng thú tìm hiểu kiến thức thơng qua tượng xảy đời sống b Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c Sản phẩm: Sự tị mị hứng thú tìm hiểu kiến thức d Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung bước Bước Giáo viên nêu vấn đề: - Chúng ta xét biến đổi dòng điện xoay chiều đoạn mạch RLC mở Chương IV xét biến đổi dòng điện mạch cô lập, mạch dao động - Các electron dao động mạch dao động ăng ten làm cho ăng ten phát sóng điện từ Đó nguyên tắc việc liên lạc vơ tuyến - Vậy thì, mạch dao động cấu tạo nào? Nó hoạt động Bước sao? Ta tìm hiểu qua hơm Học sinh tiếp nhận vấn đề Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu khái niệm mạch dao động định luật biến thiên điện tích cường độ dịng điện mạch dao động lí tưởng a Mục tiêu: - Nắm định nghĩa mạch dao động trình biến thiên điện tích dịng điện mạch dao động - Giải thích biến thiên điều hồ điện tích, cường độ dịng điện mạch dao động b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm hồn thành u cầu dựa gợi ý giáo viên c Sản phẩm:Báo cáo kết hoạt động nhóm ghi chép học sinh A Mạch dao động: Là mạch kín gồm tụ điện điện dung C ghép nối tiếp với cuộn cảm có độ tự cảm L B Dao động điện từ tự mạch dao động: Định luật biến thiên điện tích cường độ dịng điện mạch dao động lí tưởng: - Điện tích q biến thiên điều hòa: q = Q0cos(ωt + ϕ)t + ϕ)) - Hiệu điện tức thời bản: u = - Dòng điện tức thời chạy cuộn cảm: với tần số góc i = q’ = -ωt + ϕ)Q0sin(ωt + ϕ)t + ϕ)) ⇔ i = I i = I0cos(ωt + ϕ)t + ϕ) + ) Với I0 = ωt + ϕ)Q0 Định luật: Điện tích q tụ điện cường độ dòng điện i mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian, i sớm pha so với q - Công thức độc lập thời gian: d Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung bước Bước ▪Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu câu HS hoàn thành phiếu học tập số Bước Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm Bước Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày C1: Mạch dao động mạch kín gồm tụ điện điện dung C ghép nối tiếp với cuộn cảm có độ tự cảm L - Mạch dao động lí tưởng mạch dao động có Bước Bước Bước điện trở mạch C2: Muốn cho mạch dao động hoạt động ta tích điện cho tụ điện cho phóng điện mạch C3: a Đầu tiên đóng khóa K vào chốt 1: tụ tích điện b Sau tụ tích đủ điện tích đóng khóa K vào chốt tụ điện phóng điện Tụ điện phóng điện qua lại mạch nhiều lần, tạo dòng điện xoay chiều mạch - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sữa lỗi câu trả lời nhóm đại diện ▪Giáo viên xác hóa nội dung nêu vấn đề mới: - Người ta sử dụng ện áp xoay chiều được tạo giữa hai bảnn áp xoay chiều tạo hai tụ điện áp xoay chiều được tạo giữa hai bảnn cách nối hai với mạch Mạch ví dụ mạch vơ tuyến - Muốn xem đồ thị biến thiên điện áp, người ta nối hai với lối vào dao động kí điện tử Ta thấy hình dao động kí xuất hình sin ▪GV yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 2: Tìm hiểu định luật biến thiên điện tích cường độ dịng điện mạch dao động lí tưởng Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày C1: Điện tích q biến thiên điều hòa: q = Q0cos(ωt + ϕ)t + ϕ)) C2: Tần số góc C3: Nếu có đại lượng điện tích ∆q dịch chuyển qua tiết diện S dây dẫn thời gian ∆t cường độ dịng điện là: Khi xét khoảng thời gian nhỏ: i = q’= -ωt + ϕ)Q0sin(ωt + ϕ)t + ϕ)) (*) Điện tích q tụ điện cường độ dòng điện i mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian C4: Từ (*): I0 = ωt + ϕ)Q0 i = I0cos(ωt + ϕ)t + ϕ) + q - Công thức độc lập thời gian: C5: q = q0cosωt i = Iωt i = It i = I0cosωt i = I(ωt + π/2)ωt i = It + π/2)) Đồ thị: ) ⇒ i sớm pha i sớm pha so với Bước - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sữa lỗi câu trả lời nhóm đại diện ▪Giáo viên xác hóa nội dung, lưu ý thêm biểu thức hiệu điện hai đầu tụ ▪GV tổng kết hoạt động 2.1 Hoạt động 2.2: Tìm hiểu định nghĩa dao động điện từ tự do, chu kì tần số dao động riêng mạch dao động a Mục tiêu: - Nắm cơng thức tính tần số góc, tần số, chu kì dao động riêng mạch dao động - Nắm dao động điện từ tự b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa gợi ý giáo viên c Sản phẩm: Định nghĩa mạch dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hòa theo thời gian điện tích q tụ điện cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường cảm ứng từ gọi dao động điện từ tự 3.Chu kì tần số dao động riêng mạch dao động - Tần số góc: ⇒ i sớm pha Tần số: ) mạch dao động ⇒ i sớm pha Chu kì: *Nhận xét: Nếu L vào cỡ milihenri, C vào cỡ picofara tần số dao động lớn, vào cỡ megahec d Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung bước Bước ▪GV nêu vấn đề mới: Ta dễ dàng chứng mính cường độ điện trường E tụ điện tỉ lệ thuận với điện tích q tụ điện; cảm ứng từ B ống dây tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện i qua ống dây Và ta có định Bước Bước nghĩa dao động điện từ tự ▪Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Hoàn thành phiếu học tập số Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày C1: Định nghĩa mạch dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hòa theo thời gian điện tích q tụ điện cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường cảm ứng từ dao động gọi dao động điện từ tự C2: Tần số góc: ⇒ i sớm pha Tần số: ⇒ i sớm pha Bước ) mạch Chu kì: - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sữa lỗi câu trả lời nhóm đại diện ▪Giáo viên xác hóa nội dung lưu ý thêm cho HS:Nếu L vào cỡ milihenri, C vào cỡ picofara tần số dao động lớn, vào cỡ megahec ▪Giáo viên tổng kết hoạt động 2.2 Hoạt động 2.3: Tìm hiểu lượng điện từ mạch dao động a Mục tiêu: b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa gợi ý giáo viên c Sản phẩm: - Năng lượng điện trường tập trung tụ điện - Năng lượng từ trường tập trung cuộn cảm - Năng lượng điện từ mạch dao động tổng lượng điện trường từ trường d Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung bước Bước ▪Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Hoàn thành phiếu học tập số Bước Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm Bước Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày + Năng lượng điện trường tập trung tụ điện + Năng lượng từ trường tập trung cuộn cảm + Năng lượng điện từ mạch dao động tổng lượng điện trường từ trường + Trong mạch dao động tự do, tổng lượng điện từ không đổi + Năng lượng điện, lượng từ biến thiên tuần hoàn với tần số 2f chu kì T/2 - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sữa lỗi câu Bước trả lời nhóm đại diện ▪Giáo viên xác hóa nội dung tổng kết hoạt động 2.3 Hoạt động 3: Luyện tập a Mục tiêu: - Nắm định nghĩa mạch dao động, dao động điện từ tự trình biến thiên điện tích dịng điện mạch dao động - Nắm cơng thức tính tần số góc, tần số, chu kì dao động riêng mạch dao động - Nắm giải thích bảo toàn lượng mạch dao động, thể biến thiên tuần hoàn lượng điện trường từ trường b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm hồn thành u cầu dựa gợi ý giáo viên c Sản phẩm: Kiến thức hệ thống hiểu sâu định nghĩa d Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung bước Bước Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS lập bảng so sánh tương đồng đại lượng dao động học với dao động điện từ Bước Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm Bước Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày Dao động Dao động điện Đại lượng Đại lượng điện x = Acos(ωt + ϕ)t + ϕ)) q = q0cos(ωt + ϕ)t + ϕ)) x→A Q → q0 v = x’ i = q’ v → vmax = Aωt + ϕ) I → I0 = ωt + ϕ).q0 = -ωt + ϕ)Asin(ωt + ϕ)t + ϕ)) = -ωt + ϕ)q0sin(ωt + ϕ)t + ϕ)) m k W = Wđ + Wt Bước L 1/C W = Wđ + Wt Wđ Wt (WL) Wt Wđ (WC) - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sữa lỗi câu trả lời nhóm đại diện Giáo viên tổng kết hoạt động Hoạt động 4: Vận dụng a Mục tiêu: Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tịi mở rộng kiến thức học tương tác với cộng đồng Tùy theo lực mà em thực mức độ khác b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ nhà theo nhóm cá nhân c Sản phẩm: Bài tự làm vào ghi HS d Tổ chức thực hiện: Nội dung 1: Về nhà học làm tập sgk, sách tập Ôn tập Nội dung 2: Xem trước 21 chuẩn bị cho tiết học tới Chuẩn bị V ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ) Giáo viên giảng dạy: Ngày soạn: Lớp dạy: Ngày dạy: Tiết 34 Bài 21: ĐIỆN TỪ TRƯỜNG I MỤC TIÊU Kiến thức - Hiểu sơ lược tạo thành điện từ trường lan truyền tương tác điện từ - Hiểu điện trường từ trường hai mặt trường thống gọi điện từ trường Năng lực a Năng lực chung - Năng lực tự học nghiên cứu tài liệu - Năng lực trình bày trao đổi thơng tin - Năng lực nêu giải vấn đề - Năng lực hoạt động nhóm b Năng lực đặc thù mơn học - Giải thích xuất điện trường xoáy từ trường biến thiên Phẩm chất - Có thái độ hứng thú học tập - Có ý thức tìm hiểu liên hệ tượng thực tế liên quan - Có tác phong làm việc nhà khoa học II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Giáo viên - Bài giảng powerpoint kèm: thí nghiệm Faraday, nhà bác học Mắc-xoen - Phiếu học tập Phiếu học tập số 1: Câu 1: Nhắc lại định luật cảm ứng điện từ? Câu 2: Chứng tỏ điểm cuộn dây thí nghiệm Faraday có điện trường Xác định chiều véc tơ cường độ điện trường điểm đó? Nêu khái niệm điện trường xoáy? Câu 3: Nêu đặc điểm đường sức điện trường tĩnh điện so sánh với đường sức điện trường xoáy? Câu 4: Tại điểm ngồi vịng dây có điện trường nói hay khơng? Làm để biết được? Câu 5: Vịng dây dẫn kín có vai trị hay khơng việc tạo điện trường xốy? Câu 6: Từ câu trả lời dựa vào kết luận mục I.1.b nêu luận điểm quan trọng thuyết điện từ Mắc-xoen? Phiếu học tập số Câu 1: Phát biểu mối quan hệ biến thiên theo thời gian từ trường điện trường xoáy? Câu 2: Phát biểu mối quan hệ biến thiên theo thời gian điện trường từ trường Điện từ trường gì? Câu 4: Điện trường xốy điện trường A có đường sức bao quanh đường sức từ B có đường sức khơng khép kín C hai tụ điện có điện tích khơng đổi D điện tích đứng yên Câu 5: Khi điện trường biến thiên theo thời gian sinh A điện trường xốy B từ trường xốy C dịng điện D từ trường điện trường biến thiên Câu 6: Tìm phát biểu sai điện từ trường A Một từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường xoáy điểm lân cận B Một điện trường biến thiên theo thời gian sinh từ trường xoáy điểm lân cận C Điện trường từ trường khơng đổi theo thời gian có đường sức đường cong khép kín D Đường sức điện trường xoáy đường cong kín bao quanh đường sức từ trường biến thiên Câu 7: Phát biểu sau sai nói điện từ trường? A Điện trường xốy điện trường có đường sức đường cong kín B Khi từ trường biến thiên theo thời gian, sinh điện trường xốy C Từ trường xốy từ trường có đường sức đường cong khơng kín D Khi điện trường biến thiên theo thời gian, sinh từ trường xốy Câu 8: Khi nói điện từ trường, phát biểu sau sai? A Điện tích điểm dao động theo thời gian sinh điện từ trường khơng gian xung quanh B Từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường biến thiên C Điện từ trường lan truyền chân không với vận tốc nhỏ vận tốc ánh sáng chân không D Điện trường biến thiên theo thời gian sinh từ trường biến thiên Câu 9: Khi nói điện từ trường, phát biểu sau sai? A Đường sức điện trường xoáy giống đường sức điện trường điện tích khơng đổi, đứng yên gây B Đường sức từ trường từ trường xốy đường cong kín bao quanh đường sức điện trường C Một từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường xoáy D Một điện trường biến thiên theo thời gian sinh từ trường xoáy Câu 10: Phát biểu sau sai nói điện từ trường? A Khi từ trường biến thiên theo thời gian, sinh điện trường xoáy B Khi điện trường biến thiên theo thời gian, sinh từ trường C Điện trường xoáy điện trường mà đường sức đường cong có điểm đầu điểm cuối D Từ trường có đường sức từ bao quanh đường sức điện trường biến thiên Câu 3: mơi trường) Bước - Sóng điện từ sóng ngang: - Trong sóng điện từ, điện trường từ trường dao động pha với - Sóng điện từ có tính chất giống sóng học: chúng phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạnhư ánh sáng sóng - Sóng điện từ mang lượng Vì truyền đến ăng-ten, làm cho electron tự ăng-ten dao động - Người ta chia sóng vơ tuyến thành: sóng cưc ngắn (λ≤ 10m);λ≤ 10m);m); sóng ngắn (λ≤ 10m);10m);m ≤λ≤ 10m);0m);m); sóng trung (λ≤ 10m);10m);0m);m ≤λ≤ 10m);0m);0m);m); sóng dài (λ≤ 10m);λ≥ 10m);0m);0m);m) Câu 5: Sóng điện từ Sóng Giống nhau: - Khi sóng truyền đi, tần số chúng khơng đổi - Chúng có tượng phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, giao thoa - Đều mang lượng truyền Khác: - lan truyền điện từ trường - truyền dao động theo thời gian phần tử vật chất theo thời gian - Lan truyền chân không - Không lan truyền mạnh chân khơng - sóng ngang - Có thể sóng ngang sóng dọc - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sữa lỗi câu trả lời nhóm đại diện Giáo viên xác hóa nội dung tổng kết hoạt động 2.1 Hoạt động 2.2: Tìm hiểu truyền sóng vơ tuyến khí a Mục tiêu: - Nắm khái niệm tầng điện li, đặc điểm ứng dụng sóng vơ tuyến b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm hồn thành yêu cầu dựa gợi ý giáo viên c Sản phẩm: Sự truyền sóng vơ tuyến khí - Tầng điện li: lớp khí quyển, phân tử khí bị ion hóa mạnh tác dụng tia tử ngoại anh sáng mặt trời + Tầng điện li kéo dài từ độ cao 80km đến độ cao khoảng 800km - Sóng dài sóng trung bị khơng khí khí hấp thụ mạnh + Sóng dài bị nước hấp thụ nên dùng để thông tin nước, dùng để thơng tin mặt đất, lượng thấp khơng truyền xa + Sóng trung truyền theo bề mặt trái đất, ban ngày bị tần điện li hấp thụ mạnh, ban đêm tần điện li phản xạ nên chúng truyền xa - Sóng ngắn cực ngắn bị khơng khí hấp thụ + Sóng ngắn tầng điện li phản xạ mặt đất nhiều lần nên đài phát sóng ngắn với cơng suất lớn truyền sóng địa điểm mặt đất + Sóng cực ngắn có lượng lớn nhất, khơng bị tần điện li hấp thụ phản xạ, có khả truyền xa theo đường thẳng nên dùng thông tin vũ trụ + Vơ tuyến truyền hình dùng sóng cực ngắn, khơng truyền xa mặt đất Muốn truyền xa phải làm đài tiếp sóng trung gian dùng vệ tinh nhân tạo để thu sóng đài phát phát trái đất theo phương định d Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung bước Bước ▪GV đặt vấn đề: Muốn thực thông tin vô tuyến phải phát sóng điện từ máy phát, thu sóng điện từ máy thu Máy phát máy thu sóng điện từ cấu tạo hoạt động sao? Ta tiếp tục tìm hiểu qua nội dung - Để đơn giản ta xét chủ yếu truyền vô tuyến ▪Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS đọc mục I SGK trang 117 hoàn thành phiếu học tập số theo nhóm Bước Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm Bước Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày Câu Phải dùng sóng điện từ cao tần: Những sóng vô tuyến dùng để tải thông tin gọi sóng mang Câu 2: Sóng vơ tuyến phân loại gồm: sωt i = Ióng dài, sωt i = Ióng trung, sωt i = Ióng ngắn sωt i = Ióng cực ngắn - Sóng dài: có bước sωt i = Ióng khoảng 103m, tần sωt i = Iố khoảng 3.105 Hz - Sóng trung: có bước sωt i = Ióng khoảng 102) m, tần sωt i = Iố khoảng 3.106 Hz - Sóng ngắn: có bước sωt i = Ióng khoảng 10m, tần sωt i = Iố khoảng 3.107 Hz - Sóng cực ngắn: có bước sωt i = Ióng khoảng vài mét, tần sωt i = Iố khoảng 3.108 Hz * Sóng điện từ cao tần thường gọi sωt i = Ióng ngắn Trong thông tin liên lạc vô tuyến thường dùng sωt i = Ióng ngắn vì: Sóng ngắn bị khơng khí hấp thụ Sóng ngắn truyền xa nhờ sωt i = Iự phản xạ tốt tầng điện li mặt đất Câu Để sóng mang truyền tải thơng tin có tần số âm, ta phải biến điệu sóng mang: - Âm nghe thấy 16Hz – 20kHz - Sóng mang 500kHz – 900MHz Vấn đề cho sóng mang truyền tải thơng tin có tần số âm: + Dùng micro để biến dao động âm thành dao động điện có tần số + Dùng mạch biến điệu để trộn sóng âm tần với sóng mang Việc làm gọi biến điệu sóng điện từ Sóng mang biến điệu truyền từ đài phát đến máy thu Câu Ở nơi thu, dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần khỏi sóng