Cách làm pin điện hóa từ cà chua

Dạy học tích hợp liên môn Pin điện hóa rau củ Pin quả chanh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản không thiếu của tài liệu tại đây ( 3.14 MB, 28 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ —————————– TIỂU LUẬN HỌC PHẦN DẠY HỌC TÍCH HỢP TRONG VẬT LÝ TÊN ĐỀ TÀI XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11 CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI CHƯƠNG 1 PHẨM CHẤT VÀ NĂNG LỰC HỌC SINH TRONG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI 1.1 Phẩm chất 1.2 Năng lực khám phá tự nhiên. Năng lực thành phần Chỉ số hành vi Mức 1 Mức 2 Mức 3 1. Thu thập và giải quyết và xử lý thông tin đúng và không thiếu về các kỹ năng và kiến thức về nguồn điện, pin điện hóa, phản

ứng oxi hóa khử,Thu thập cómột thông tinkhông chínhxác.Thuthậpđúng nhưngcòn sơ sàihoặccònthiếu các ýquan trọng.Thuthậpđược đúngvà tương đốiđầy đủ cácnộidungquan trọng.2. Trình bày được các nộidung kiến thức đượcphân công ở giai đoạn 2bằng tranh ảnh.

Trình bày cònchưa đầy đủ,chưa tự tin,chưa chuẩnbị kỹ tranhảnh (sơTrìnhbày Trìnhbàysảnphẩm sản phẩn hấpthuyết trình dẫn.rõràngnhưng cònchưa hấp dẫnHiểu biết kiến Hiểu biết kiến thức phổthức khoa học thông cốt lõi về ngành,nghề, lĩnh vực khoa họctheo thiên hướng của bảnthân và định hướng đượcngành, nghề sẽ lựa chọnsau khi tốt nghiệp trunghọc phổ thông.Biết thu thập, lưu trữ, tổchức, phân tích, xử lýthông tin theo ý tưởng củabản thân để phục vụ cho

học tập, nghiên cứu khoahọc và trình bày được ýtưởng bằng lời nói, bàiviết, hình vẽ, sơ đồ, bảng,biểu,.:sài,tẩy(còn vấp,xóa,..)đọc giấy,)Trình bày cònchưa đầy đủ,chưa tự tin,chưa chuẩnbị kỹ bản vẽ(sơ sài, tẩyxóa,..)Trìnhbày Trìnhbàybản vẽ rõ bản vẽ hấpràng nhưng dẫn.

còn chưa hấpdẫn (còn vấp,đọc giấy,)4. Trình bày được về sản Trình bày cònphẩm ở giai đoạn 6 (đánh chưa đầy đủ,giá cá nhân)chưa tự tin,chưa chuẩnbị kỹ clip (sơsài, nhiễu,..)Trìnhbày Trìnhbàysản phẩm rõ bản vẽ hấpràng nhưng dẫn.còn chưa hấpdẫn (còn vấp,đọc giấy,)3. Trình bày được trướclớp giải pháp lựa chọnphương án thiết kế pin vàbản vẽ.Tìm tòi vàkhám phá thếgiới tự nhiên

Thực hiện được một số kỹnăng cơ bản trong tìm tòi,khám phá một số sự vậthiện tượng trong tự nhiênvà đời sống: quan sát, thuthập thông tin; phân tích,xử lý số liệu; dự đoán kếtquả nghiên cứu,.. Giảithích được một số hiệntượng khoa học đơn giảngần gũi với đời sống, sảnxuất.:1. Tìm hiểu và ghi chépcác môi trường trong cácloại ra củ quả khác nhau.(đánh giá dựa trên bàitrình bày ở giai đoạn 4)Khôngghichép và thửnghiệm cácmôi trườngcủa các loạirau củ quảkhác nhau.2. Giải thích lý do một số Không giảiloại ra củ quả có thể dùng thích về môiđể chế tạo pin điện hóa.

trường cũngnhư điều kiệnnên chọn loạirau củ quảnào.Thực hiện được một số kỹnăng tìm tòi, khám pháCóthửnghiệm trênmột số môitrườngnhưngghichép còn sơsài.Ghi chép rõràng cụ thểcác loại raucủa quả (2loại trở lên)Giảithích Giải thích rõđúng nhưng ràng,dễchưađủ, hiểu.

chưa rõ ràng.theo tiến trình: đặt câu hỏicho vấn đề nghiên cứu, xâydựng giả thuyết, lập kếhoạch và thực hiện kếhoạch giải quyết vấn đề;trình bày kết quả nghiêncứu:Thực hiện tìm tòi nghiêncứu theo đúng các bước:Đặt câu hỏi xây dựnggiả thuyết lên kế hoạch thực hiện.Tiếnkhôngtheobước.trình Bỏ qua các Thựchiệnđúng bướchoặc đúng và đủcác không có kê các bước.hoạch cụ thể.Thực hiện đươc việc phântích, so sánh, rút ra những

dấu hiệu chung và riêngcủa một số sự vật, hiệntượng đơn giản trong tựnhiên. Biết cách sử dụngcác chứng cứ khoa học, lýgiải các chứng cứ để rút rakết luận:Nêu được phân tích và sosánh được điểm chung vàkhác nhau giữa các loạirau củ, điện cực từ đóchọn được vật liệu tối ưucho sản phẩm.Vận dụngkiến thức vàothực tiễn, ứngxử với tựnhiên phù hợpvới yêu cầuphát triển bềnvững và bảovệ môi trườngKhông phântích hoặc sosánhđượccác nguyênliệu giống vàkhác

nhaunhư thế nàoPhântíchhoặc so sánhchưa chínhxáchoặcchưachọnđược phươngán tối ưu.Phântíchđược điểmgiốngvàkhác nhau,từ đó rút raphương ántối ưu.Không mô tảđượchoặcmô tả khôngchínhxác.

Không nêuđượcgiảipháptănghiệu suất.Mô tả chưađầy đủ vềdòngđiệntrongpin,nêuđượcmột vài cáchnânghiệusuất pin.Mô tả tươngđối đầy đủvề dòng điệntrongpin,đưa ra đượcmộtsốphương ánnâng cấp.

Vận dụng được kiến thứckhoa học vào một số tìnhhuống cụ thể; mô tả, dựđoán, giải thích hiệntượng, giải quyết các vấnđề một cách khoa học:Mô tả được đúng và đủdòng điện trong pin, trảlời được bài toán nânghiệu suất của pin (Đánhgiá vào giai đoạn 4)Biết ứng xử thích hợptrong các tình huống cóliên quan đến vấn đề sứckhoẻ của bản thân, gia đìnhvà cộng đồng:Nêu được phạm vi ứng Không biếtdụng của sản phẩm trong sản phẩm củađời sống hằng ngày.mìnhứngdụng như thếnào.Nêuđượcmột

ứngdụng của sảnphẩmNêuđượcmột số cácứngdụngcủasảnphẩm.CHƯƠNG 2CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11CHƯƠNG II: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI2.1 Chuẩn kiến thức, kỹ năng nội dung kiến thức chương II.KIẾN THỨC- Nêu được dòng điện không đổi là gì.- Nêu được suất điện động của nguồnđiện là gì.- Nêu được cấu tạo chung của cácnguồn điện hoá học (pin, acquy).- Viết được công thức tính công củanguồn điện:- Viết được công thức tính công suấtcủa nguồn điện:- Phát biểu được định luật Ohm đốivới toàn mạch.

– Viết được công thức tính suất điệnđộng và điện trở trong của bộ nguồnmắc nối tiếp, mắc song song.KỸ NĂNG- Vận dụng được hệ thức hoặcđể giải các bài tập đối với toàn mạch, trong đómạch ngoài gồm nhiều nhất là ba điện trở.- Vận dụng được công thức và- Tính được hiệu suất của nguồn điện.- Nhận biết được, trên sơ đồ và trong thực tế, bộnguồn mắc nối tiếp hoặc mắc song song.- Tính được suất điện động và điện trở trong củacác loại bộ nguồn mắc nối tiếp hoặc- mắc song song.- Tiến hành được thí nghiệm đo suất điện động vàxác định điện trở trong của một pin.2.2 Phân tích nội dung kiến thức chương II.Sau khi đã tiếp cận lần đầu tiên với điện học ở Vật lí 7 và tìm hiểu khá đầy đủ về các kiếnthức của phần điện ở Vật lí 9, theo mô hình cấu trúc bậc của chương trình, học sinh sẽ tiếptục hoàn thiện những nội dung kiến thức này về cả mặt định tính lẫn định lượng ở Vật lí 11từ đó thấy rõ hơn bản chất của những vấn đề học tập, biết được những ứng dụng thực tiễntrong của chúng cuộc sống, tự vận dụng được những điều đã học vào thực tiễn ở mức độđơn giản.Cụ thể, với chương II của Vật lí 11 chương Dòng điện không đổi học sinh sẽ tập trungtìm hiểu về dòng điện một chiềuNội dungkiến thứcDòng điện

không đổi.Nguồnđiện.STT1Chuẩn kiến thức, kỹ năngquy định trong chương trìnhMức độ thể hiện của chuẩnkiến thức, kỹ năngNêu được dòng điện không [Thông hiểu]đổi là gì.Dòng điện là dòng các điện tíchdịch chuyển có hướng.Cường độ dòng điện là đạilượng đặc trưng cho tác dụngmạnh hay yếu của dòng điện.Dòng điện không đổi là dòngđiện có chiều và cường độkhông đổi theo thời gian.Cường độ dòng điện không đổiđược tính bằng công thức :Trong đó, q là điện lượngchuyển qua tiết diện thẳng củavật dẫn trong khoảng thời gian

t.Trong hệ SI, đơn vị của cườngđộ dòng điện là ampe (A) vàđược xác định là:Các ước số của ampe là2Nêu được suất điện động của [Thông hiểu]nguồn điện là gì.Suất điện động E của nguồnđiện là đại lượng đặc trưng chokhả năng thực hiện công củanguồn điện, có giá trị bằngthương số giữa công A của cáclực lạ và độ lớn của các điệntích q dịch chuyển trong nguồn:Trong hệ SI, suất điện động cóđơn vị là vôn (V).3Nêu được cấu tạo chung của [Thông hiểu]các nguồn điện hoá học (pin,Pin điện hóa gồm hai cực cóacquy).bản chất khác nhau được ngâmtrong chất điện phân (dung dịchaxit, bazơ, muối).Do tác dụng hoá học, các cựccủa pin điện hoá được tích điện

khác nhau và giữa chúng có mộthiệu điện thế bằng giá trị suấtđiện động của pin.Khi đó năng lượng hoá họcchuyển thành điện năng dự trữtrong nguồn điện.Acquy là nguồn điện hoá họchoạt động dựa trên phản ứnghoá học thuận nghịch, nó tíchtrữ năng lượng lúc nạp điện vàgiải phóng năng lượng khi phátđiện.Nguồn điện hoạt động theonguyên tắc trên còn gọi lànguồn điện hoá học hay pinđiện hoá (pin và acquy). Ở đâylực hoá học đóng vai trò lực lạ.2.3 Chủ đề tích hợp SIÊU ANH HÙNG RAU CỦ.2.3.1 Mô tả chủ đề.Năng lượng được hiểu đơn giản là các nguồn tài nguyên, nhiên liệu cung cấp, phụcvụ cho đời sống, sản xuất và các nhu cầu thiết yếu của con người. Năng lượng có trong mọithứ xung quanh chúng ta và cần thiết cho tất cả các khía cạnh đời sống: Cơ thể chuyển thứcăn thành năng lượng để duy trì sự sống cho con người. Nhiên liệu cung cấp năng lượng choxe chạy, cho máy móc hoạt độngTrong nhiều năm qua, sự bùng nổ của quá trình công nghiệp hoá, đặc biệt là ở cácnước đang phát triển đã khiến nhu cầu năng lượng của thế giới tăng cao, nhiên liệu hóathạch ngày càng cạn kiệt. Đây là một thách thức rất to lớn, nhất là với Việt Nam một đất

nước mà nhiệt điện giữ vai trò đạo trong hệ thống điện quốc gia. Mặt khác, việc sản xuất rađiện theo những cách truyền thống hiện nay cũng gây nhiều tác động xấu đến môi trường.Vấn đề được đặt ra ở đây là ngoài những dạng điện năng quen thuộc như nhiệt điện, thủyđiện, điện mặt trời chúng ta có thể tạo ra điện bằng một cách khác hơn, bền vững hơn,thân thiện với môi trường hơn hay không?Nhiều nhà khoa học trên thế giới đã thành công trong việc tạ ra điện từ các loại raucủ quả như khoai tây, dưa hấu, chanh Họ kì vọng rằng pin điện hữu cơ làm từ rau củquả có thể trở thành công thức kỳ diệu để sản xuất ra điện năng phục vụ cho toàn cầu trongtương lai.Trong hoạt động trải nghiệm sáng tạo Siêu anh hùng rau củ này, chúng ta sẽ cùngnhau tạo ra pin rau củ dựa trên nền tảng là các nghiên cứu đã được thực hiện, những kiếnthức đã được học và những kĩ năng đã nắm vững.2.3.2 Mục tiêu chủ đềMÃSỐNỘI DUNGKT1Phát biểu được khái niệm nguồn điện.KT2Nêu được cấu tạo chung của các pin điện hóa.KT3Nêu được cấu tạo của pin volta.

KT4Giải thích được nguyên tắc hoạt động của pin volta.KT5Viết được công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộnguồn mắc nối tiếp, mắc song song.KT6Giải thích cơ chế oxi hóa khử trong pin điện hóa.KT7Giải thích được vì sao pin điện hóa được tạo ra từ các loại rau củkhác nhau có suất điện động khác nhau.KN1Tiến hành được thí nghiệm đo suất điện động của một pin.KN2Ghép được các nguồn thành bộ.KN3Vận dụng ghép các nguồn thành bộ để tăng điện áp pin điện hóa.

KN4Viết báo cáo thực hành khoa học.KN5Kỹ năng tìm hiểu thông tin, xử lý thông tin.KN6Kỹ năng trình bày trước đám đông.KN7Kỹ năng làm việc nhóm.PC1Trung thực: tự hoàn thành nội dung, không sao chép từ người khác;ghi nhận đúng số liệu thực tế.PC2Chăm chỉ: tham gia hoạt động đầy đủ, đúng giờ; có ý chí, nỗ lực đểđạt kết quả tốt nhất.PC3Trách nhiệm: làm việc đúng tiến độ, hoàn thành tốt nhiệm vụ được

giao.NL1Phát hiện vấn đề thực tiễn.NL2Phân tích bối cảnh và phán đoán nguyên nhân.Kiến thứcKỹ năngPhẩm chấtNăng lựcNL3Đề xuất và lựa chọn giải pháp tối ưu.NL4Thực hiện giải pháp.NL5Lưu kết quả và chia sẻ cộng động.

NL6Tự học, tự hoàn thiện.NL7Đánh giá hoạt động hợp tác.NL8Hiểu biết kiến thức khoa học.2.3.3 Kiến thức liên môn trong chủ đềKiến thứcMôn/lớpTên chương/tên bài/trang SGKChương II: Dòng điện không đổiNguồn điện.Lý/lớp 11Pin điện hóa.Bài 7: Dòng điện không đổi. Nguồn điệnTrang 41Chương II: Dòng điện không đổi

Ghép các nguồn điệnthành bộLý/ lớp 11Bài 10: Ghép các nguồn thành bộTrang 55Chương IV: Phản ứng oxi hóa khửPhản ứng oxi hóa khửHóa/ lớp 10Bài 17: Phản ứng oxi hóa khửTrang 782.3.4 Xây dựng nội dung hoạt động trong chủ đề.STT1TÊNHOẠTĐỘNGBáo độngkhẩn cấp siêu anhhùng ra tay.

NỘI DUNGMỤCTIÊUSẢN PHẨMHOẠT ĐỘNGĐÁPỨNGDỰ KIẾN- Nghe trình bày về các nguồn nănglượng sản xuất ra điện và thực trạngcủa các nguồn năng lượng đó hiện nay.KN6Danh sách cácnhóm.- Trình bày suy nghĩ của bản thân vềPC2PC3thực trạng trên.

– Chia nhóm để thực hiện dự án.NL1- Theo dõi video clip về pin điện hóalàm từ rau củ quả được chế tạo và sửdụng trong đời sống.- Bốc thăm chọn nội dung kiến thứctìm hiểu của nhóm và phân côngnhiệm vụ cho các thành viên. Các nộidung kiến thức gồm:2Vũ khí bímật.+ Kiến thức về nguồn điện.+ Cấu tạo chung của các pin điện hóa.+ Cấu tạo của pin volta.KN7NL2PC2PC3Bảng phân côngnhiệm vụ cho cácthành viên của từngnhóm.

+ Nguyên tắc hoạt động của pin volta.+ Ghép các nguồn thành bộ.+ Phản ứng oxi hóa – khử. Cơ chế oxihóa khử trong pin điện hóa.3Bật mí bímật.- Các nhóm lần lượt trình bày phần nộidung kiến thức mà nhóm được phâncông tìm hiểu ở dạng mindmap theohình thức phòng tranh.KT1- Giáo viên chuẩn hóa các nội dungkiến thức và đưa ra các đề mục chotiêu chí (mẫu mã, hiệu điện thế, kinhphí) để gợi ý cho học sinh xây dựng bộtiêu chí hoàn thiện cho sản phẩm củanhóm.KT4- Giáo viên phân công nhiệm vụ vàthời gian hoàn thành cho các nhóm vềphương án chế tạo pin điện hóa

KT2KT3KT5KT6KN5KN6KN7PC1PC2PC3NL6- Mindmap tóm tắtnội dung tìm hiểuđược.- Phần trình bàytrước lớp của cácnhóm.- Phiếu học tập(điền khuyết) và trảlời các câu hỏi vềkiến thức liên quan.- Trình bày trước lớp phương án nhómđã lựa chọn để thiết kế pin rau củ.4

– Hoàn thiện phương án, chuẩn bị bắttay chế tạo.Chuẩn bị sảnxuất vũ khí. – Phân nhiệm vụ trong quá trình chếtạo pin.KT7KN6KN7PC1PC2- Bài thuyết trìnhphương án chế tạopin rau củ trướclớp.- Bảng phân côngnhiệm vụ.PC3NL3- Chế tạo pin rau củ và tiến hành tăngsuất điện động cho pin.- Hoàn thành báo cáo thực hành.- Quay video tiến trình thực hiện.5KN1KN2

KN3KN4KN7Sản xuất vũkhí.PC1- Bộ thiết kế pin raucủ đạt yêu cầu.- Báohành.cáothực- Video tiến trìnhthực hiện pin điệnhóa từ rau củ.PC2PC3NL4NL56- Các nhóm trưng bày pin rau củ đã

làm trước lớp và xem xét pin rau củcủa nhóm bạn.PC1Giải cứu thế – Tự đánh giá ưu, nhược điểm của bảngiới.thân trong quá trình học qua phiếu thuhoạch.NL6PC3NL7- Chia sẻ video đã quay lên youtube.2.3.5 Xây dựng tài liệu giáo khoa dạy học chủ đề.Tài liệu hướng dẫn học tậpChủ đề tích hợp: SIÊU ANH HÙNG RAU CỦA. Vấn đề sản xuất điện năng hiện nay.- Trạm trưng bàysản phẩm của cácnhóm.- Phiếu thu hoạch.- Phiếu đánh giá.

Sử dụng cho hoạt động 1: Báo động khẩn cấp siêu anh hùng ra tay.I. Các nguồn năng lượng có thể dùng để tạo ra điện và thực trạng của chúng.Năng lượng được hiểu đơn giản là các nguồn tài nguyên, nhiên liệu cung cấp, phục vụcho đời sống, sản xuất và các nhu cầu thiết yếu của con người. Năng lượng có trong mọi thứxung quanh chúng ta và cần thiết cho tất cả các khía cạnh đời sống: Cơ thể chuyển thức ănthành năng lượng để duy trì sự sống cho con người. Nhiên liệu cung cấp năng lượng cho xechạy, cho máy móc hoạt độngHiện nay, người ta có thể sản xuất điện năng từ thủy năng, nhiệt năng, năng lượng gió,năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân Trong đó, năng lượng mặt trời và năng lượnggió được xem là những nguồn năng lượng thân thiện với môi trường do không gây tác độngxấu đến tự nhiên. Tùy theo nguồn năng lượng mà sẽ có tên gọi khác nhau như thủy điện,nhiệt điện, phong điện, điện mặt trời, điện hạt nhân Thủy điện:Là nguồn điện có được từ năng lượng nước (thủy năng), đa số là từ thế năng của nướcđược tích tại các đập nước làm quay một tuốc bin nước và máy phát điện Kiểu ít được biếtđến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằngcác đập nước như năng lượng thuỷ triều.Thủy điện là nguồn năng lượng có thể hồi phục và chiếm đến khoảng 20% lượng điệncủa thế giới hiện nay.Nhà máy thủy điện Sơn LaNhà máy thủy điện ViandenƯu điểm:- Hạn chế được giá thành nhiên liệu. Các nhà máy thủy điện không phải chịu cảnh tănggiá của nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá, và không cần phảinhập nhiên liệu.- Các nhà máy thủy điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một số nhà

máy thủy điện đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm trước.- Chi phí nhân công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hoá cao và có ítngười làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường.Nhược điểm:- Sự phát điện của nhà máy điện có thể ảnh hưởng đến môi trường của dòng sông bêndưới.- Các nhà máy thủy điện lớn có thể phá vỡ sự cân bằng của hệ sinh thái xung quanh.- Một số dự án thủy điện cũng sử dụng các kênh, thường để đổi hướng dòng sông tới độdốc nhỏ hơn nhằm tăng áp suất có được. Trong một số trường hợp, toàn bộ dòng sông có thểbị đổi hướng để trơ lại lòng sông cạn.Thủy điện gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường. Nhiệt điện:Trong nhà máy nhiệt điện, cơ năng được tạo ra bởi động cơ nhiệt. Động cơ nhiệt tạo ra cơnăng bằng nhiệt được lấy bằng cách đốt nhiên liệu. Cơ năng ở đây được lưu trữ dưới dạngđộng năng quay của tuabin. Khoảng 80% các nhà máy điện dùng tuabin hơi nước, tức làdùng sử dụng hơi nước đã được làm bốc hơi bởi nhiệt để quay tuabin.Nhà máy nhiệt điện Phả LạiƯu điểm:- Có khả năng xây dựng tại bất kỳ khu vực nào.- Không bị giới hạn về công suất lắp đặt. Các cụm nhiệt điện có thể được xây dựng vớicông suất rất lớn (hơn 1000MW).- Giá thành xây dựng nhà máy thấp hơn thủy điện có cùng công suất.- Không phụ thuộc vào yếu tố thiên nhiên: địa hình, địa chất, chế độ dòng chảy, mưa nắng.- Chủ động trong vận hành vì không phụ thuộc mưa hay nắng- Diện tích chiếm đất của nhà máy ít hơn nhiều so với thủy điện cùng công suất do đó ít

ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, đền bù giải tỏa.Nhược điểm:- Đốt cháy nguyên liệu trong quá trình sản xuất (dầu, than, khí từ mỏ dầu…) do đó phụthuộc vào nguồn cung các nguyện liệu này.- Do sử dụng nguyên liệu nên giá thành sản xuất địên năng lớn hơn thủy điện (khoãng 8 10 cent/kWh).- Không linh hoạt trong chế độ vận hành. Khi cần thiết nâng công suất vào giờ cao điểmphải mất hàng giờ trong khi thủy điện chỉ mất khoảng 7 – 10 s.Nhiệt điện tạo ra khí thải làm ô nhiễm môi trường, tăng hiệu ứng nhà kính. Mặt khác,trong nhiều năm qua, sự bùng nổ của quá trình công nghiệp hoá, đặc biệt là ở các nước đangphát triển đã khiến nhu cầu năng lượng của thế giới tăng cao, nhiên liệu hóa thạch ngàycàng cạn kiệt ảnh hưởng không nhỏ đến việc sản xuất điện từ nhiệt năng. Điện từ năng lượng gió và năng lượng mặt trời:Nhà máy phong điện Phú LạcNhà máy điện mặt trời BP Solar 1Ưu điểm:- Điện năng được tạo ra từ một nguồn năng lượng tái tạo.- Sự phong phú, dồi dào của gió và ánh sáng mặt trời.- Nguồn cung bền vững và vô tận.- Sạch về sinh thái, không gây tiếng ồn.Nhược điểm:- Không ổn định: không phải lúc nào cũng có gió và vào ban đêm hoặc những ngày mưaâm u sẽ không có ánh sáng từ mặt trời.- Chi phí lưu trữ năng lượng cao.- Vẫn gây ô nhiễm môi trường, dù rất ít: quá trình sản xuất ra các tấm pin mặt trời và xâydựng các cối xay gió vẫn gây ra một vài tác động đến môi trường.

– Mật độ năng lượng thấp.Chưa thật sự được sử dụng rộng rãi. Điện hạt nhân:Nhà máy điện hạt nhân ObninskƯu điểm:- Điện hạt nhân thải ra một lượng tương đối thấp khí cacbon điôxít (CO2).- Có thể phát được một sản lượng điện cao chỉ với một nhà máy duy nhất.Nhược điểm:- Chất thải phóng xạ vẫn còn là một vấn đề chưa được giải quyết.- Rủi ro cao: Mặc dù có một tiêu chuẩn an toàn cao nói chung, nhưng các tai nạn vẫn cóthể xảy ra.- Nguồn nguyên liệu cho năng lượng hạt nhân là Uranium rất khan hiếm.Trái với nhiều ý kiến, năng lượng hạt nhân không phải là một nguồn năng lượng táitạo, bền vững hay thân thiện với môi trường.II. Cơ cấu điện nước ta thuận lợi và thách thức.Tính đến cuối tháng 9/2018, tổng công suất lắp đặt nguồn điện toàn hệ thống đạt 47.900MW, trong đó cơ cấu các các nguồn sản xuất điện: nhiệt điện than 36%, nhiệt điện khí 25%,thủy điện chiếm 36%, dầu 1%, điện nhập khẩu từ Lào, Trung Quốc (2%).Như vậy, thủy điện và nhiệt điện đang chiếm tỷ trọng cao trong cơ cấu sản xuất điện. Tuynhiên, đứng trước sự cạn kiệt năng lượng toàn cầu, cả thủy điện nước và nhiệt điện than đãkhông còn nhiều trữ lượng cho tương lai, lại gây ra rất nhiều ảnh hưởng tới môi trường. Vấnđề được đặt ra là liệu ngoài những dạng điện năng quen thuộc như nhiệt điện, thủy điện,chúng ta có thể tạo ra điện bằng một cách khác hơn, bền vững hơn, thân thiện với môitrường và phù hợp với điều kiện ờ Việt Nam hơn hay không?Nhiều nhà khoa học trên thế giới đã thành công trong việc tạo ra điện từ các loại rau củquả như khoai tây, dưa hấu, chanhHọ kì vọng rằng pin điện hữu cơ làm từ rau củ quả

có thể trở thành công thức kỳ diệu để sản xuất ra điện năng phục vụ cho toàn cầu trongtương lai.Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu kĩ hơn về loại pin này các siêu anh hùng nhé!B. Pin điện hóa từ rau củ – giải pháp cho tương lai. Sử dụng cho các hoạt động 2: Vũ khí bí mật và hoạt động 3: Bật mí bí mật.I. Áo thuật Quả chanh thần kì.Theo dõi thí nghiệm làm đèn sáng bằng quả chanh.Mạch điện bao gồm:1 quả chanh1 cực kẽm1 cực đồng1 bóng đèn LEDDây dẫnTa thấy trong mạch điện trên, quả chanh có vai trò nhưmột nguồn điện, cụ thể hơn là một pin volta cung cấp dòngđiện cho đèn LED hoạt động.Pin quả chanhII. Một số kiến thức đã biết có liên quan. Điều kiện để có dòng điện:Điều kiện để có dòng điện là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu của vật dẫn.Hiệu điện thế này tạo ra trong vật dẫn một điện trường. Dưới tác dụng của lực điện, cáchạt mang điện vẫn chuyển động hỗn loạn nhưng có thêm chuyển động có hướng. Chuyểnđộng có hướng này tạo thành dòng điện trong vật dẫn. Sự tồn tại hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện:

Hiệu điện thế được duy trì ngay cả khi có dòng điện chạy qua các vật dẫn nối liền giữahai cực của nó, có nghĩa là sự tích điện khác nhau ở các cực của nguồn điện tiếp tục đượcduy trì.Điều này được thể hiện trong nhiều nguồn điện bằng cách tách các electron ra khỏi cựccủa nguồn điện. Khi đó có một cực thừa electron gọi là cực âm, một cực còn lại thiếu hoặc ítelectron được gọi là cực dương. Việc tách đo do các lực bản chất khác với lực điện gọi làlực lạ. Pin điện hóa:Cấu tạo chung của các pin điện hóa là gồm hai cực có bản chất hóa học khác nhau đượcngâm trong chất điện phân (dung dịch acid, bazo, hoặc muối).Trong chương trình Vật lí 11, chúng ta được học hai dạng của pin điện hóa là Pin Voltavà pin Leclanché. Với chủ đề tích hợp này, ta chỉ tập trung nghiên cứu về pin Volta. Cấu tạo của pin Volta:Pin Volta là nguồn điện hóa học được chế tạo đầu tiênvào năm 1795 bởi nhà khoa học người Ý AlessandroVolta và sinh ra được dòng điện duy trì khá lâu.Pin này gồm một cực bằng âm (thường là cực kẽmZn) và một cực dương (thường là cực đồng Cu) đượcngâm trong dung dịch acid (thường là dung dịch acidsunfuric H2SO4) loãng.Alessandro Volta(8/2/1745 5/5/1827)Pin Volta thời kì đầu

Cấu tạo pin VoltaIII. Vén màn bí mật.1. Nguyên lí hoạt động của pin chanh. Chất điện phân:Các chất điện phân tồn tại dạng acid, bazo hay muối. Hiệu điện thế điện hóa:Nếu một thanh kim loại tiếp xúc với một chất điện phân, do tác dụng hóa học, trên mặtthanh kim loại và ở dung dịch điện phân sẽ xuất hiện hai loại điện tích trái dấu.Khi đó, giữa thanh kim loại và dung dịch điện phân có một hiệu điện thế xác định gọi làhiệu điện thế điện hóa. Nguyên tắc tạo ra suất điện động cho pin volta:Nhúng hai thanh kim loại khác nhau về bản chất hóa học vào dung dịch điện phân. Dohai hiệu điện thế điện hóa giữa mỗi thanh và dung dịch điện phân là khác nhau nên giữa haithanh có một hiệu điện thế hở xác định.Khi nối với một mạch ngoài thì pin hình thành một suất điện động có độ lớn bằng hiệuđiện thế giữa hai đầu mạch hở. Giải thích sự hình thành suất điện động của pin quả chanh:Khi nhúng các thanh kim loại là kẽm và đồng vào quả chanh, tức là nhúng vào dung dịchacid citric 5% sẽ xảy ra hiện tượng sau :- Các ion kẽm Zn2+ nằm ở nút mạng tinh thể trên bề mặt thanh kẽm đang chuyển độngnhiệt hỗn loạn va chạm và bị lực hút hóa học của các phân tử nước và phân tử acid citriclàm cho tan vào dung dịch. Thanh kẽm thừa electron nên tích điện âm (cực âm).- Giữa thanh kẽm và dung dịch có một điện trường hướng từ dung dịch đến thanh kẽm.Điện trường này ngăn cản sự dịch chuyển tiếp theo của các ion Zn 2+ từ thanh kẽm vào dungdịch, đồng thời tăng cường sự dịch chuyển ngược lại của các ion Zn 2+ từ dung dịch vàothanh kẽm. Sự cân bằng điện hóa học được thiết lập khi số ion đi ra khỏi thanh kẽm và sốion đi vào thanh kẽm bằng nhau. Thí nghiệm chứng tỏ khi đó giữa thanh kẽm và dung dịch

có hiệu điện thế điện hóa U1.- Mặt khác các ion H+ trong dung dịch acid citric tới bám vào thanh đồng. Tại đây chúngthu lấy các electron từ thanh đồng do đó thanh đồng tích điện dương (cực dương). Xuất hiệnlớp bọt khí hydro bao bọc xung quanh cực đồng, ngăn cản các ion H + tiếp theo bám vào. Cóthể thấy, lớp hydro này có tác dụng như một lớp điện trở, khiến điện trở trong của pin tănglên đáng kể. Khi cân bằng điện hóa được thiết lập, giữa thanh đồng và dd có hiệu điện thếđiện hóa U2.Kết quả là giữa hai cực của pin có hiệu điện thế U = U2 U1.- Khi nối hai cực của pin với mạch ngoài, do sự chênh lệch điện thế giữa cực âm Zn vàcực dương Cu nên sẽ có một dòng electron tự do dịch chuyển giữa cực Zn sang cực Cu. Màchiều dòng điện được quy ước là chiều của các điện tích dương, do đó dòng điện có chiều từcực Cu sang cực Zn của pin chanh. Dòng điện trong mạch kín được duy trì cho đến khi cácphản ứng hóa học ngừng xảy ra.2. Hiện tượng hóa học gì đã xảy ra bên trong pin chanh? Nhắc lại một số kiến thức hóa học:Phản ứng oxi hóa khử:Là phản ứng hoá học trong đó có sự thay đổi số oxi hoá của một số nguyên tố hay có sựchuyển electron giữa các chất phản ứng.Khái niệmĐặc điểmChất khửLà chất nhường electron hay chất có số oxi hóa tăng sauphản ứngChất oxi hoá

Là chất nhận electron hay chất có số oxi hoá giảm sauphản ứng.Sự oxi hoá (của một chất)Là quá trình làm cho một chất nhường electron hay làmtăng số oxi hoá chất đó.Sự khử (của một chất)Là quá trình làm cho chất đó nhận electron hay làmgiảm số oxi hoá chất đó.Sự nhường electron chỉ có thể xảy ra khi có sự nhận electron. Vì vậy sự oxi hoá và sựkhử bao giờ cũng diễn ra đồng thời trong một phản ứng.Sự ăn mòn điện hóa học:- Là quá trình oxi hóa khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chấtđiện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương hay có sự xuất hiệndòng điện.- Điều kiện để xảy ra ăn mòn điện hóa:Các điệncực khácnhau về bảnchấtCác điện cựctiếp xúc vớinhau trực

tiếp hoặcgián tiếp quadây dẫnCác điện cựcphải cùng tiếpxúc với dungdịch chất điệnli- Ăn mòn điện hóa thường xảy ra khi cặp kim loại (hoặc hợp kim) để ngoài không khíẩm, hoặc nhúng trong dung dịch axit, dung dịch muối, trong nước không nguyên chất Hiện tượng hóa học xảy ra bên trong pin chanh:- Khi chưa nối dây dẫn, Zn bị ăn mòn hóa học do phản ứng: Zn + 2H+ Zn2+ + H2nên bọt khí H2 sinh ra trên bề mặt thanh Zn.- Khi nối hai thanh Cu và Zn bằng một dây dẫn, một pin điện hóa mà cụ thể hơn là pinVolta Zn Cu được hình thành, trong đó Zn đóng vai trò cực âm, Cu đóng vai trò là cựcdương.- Tại cực kẽm, xảy ra quá trình oxi hóa, ion Zn2+ từ thanh kẽm đi vào dung dịch acid:ZnZn2+ + 2e- Các electron đã di chuyển từ cực âm (Zn) đến cực dương (Cu) tạo ra dòng điện mộtchiều. Một phần H+ đến nhận electron trên thanh Cu và bị khử thành H 2 làm sủi bọt khí trênthanh Cu: 2H+ + 2e H2- Phản ứng chung xảy ra trong pin: Zn + 2H+ Zn2+ + H2.3. Các loại rau củ quả có thể làm pin.Bất kì loại rau củ quả nào khác ngoài chanh có chứa acid hay chất điện phân đủ mạnh

như táo, khoai tây, cam, dưa hấu, cà chua… đều có thể dùng để làm pin điện hóa được. Cácloại rau củ quả có độ acid cao sẽ dễ dàng trong việc làm pin điện hóa hơn.Tuy nhiên, hiện nay người ta vẫn chưa tìm ra cách để sạc được lượng điện đủ lớn đểdùng cho sinh hoạt. Ngoài ra, acid trong các loại rau củ quả có thể sẽ làm cho đầu kim loạicủa cắm sạc dễ bị rỉ sét, hư hỏng.Thông qua chủ đề tích hợp này, chúng tôi hy vọng sẽ khơi gợi lên cho học sinh đam mêkhoa học và ham muốn phát triển pin Volta từ rau củ quả giải quyết vấn đề sản xuất ra điệnnăng trong tương lai.C. Biệt đội siêu anh hùng rau củ – giải cứu thế giới.I. Sản xuất vũ khí pin rau củ.1. Hướng dẫn sản xuất. Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ.- Hai điện cực (thường dùng lá kẽm và lá đồng hoặc kẹp giấy và đồng xu).- Dây điện một lõi, kẹp cá sấu.- Đồng hồ vạn năng.- Bóng đèn LED.- Rau củ phù hợp (tùy mỗi nhóm lực chọn).- Kéo. Bước 2: Tiến hành sản xuất.- Lấy các điện cực kẽm và đồng gắn trên rau củ, đảm bảo hai điện cực trên một rau củ làkhác loại và không chạm vào nhau.- Dùng dây điện một lõi nối các cực với đồng hồ vạn năng.- Chỉnh đồng hồ ở các chế độ đo thích hợp.- Đọc số chỉ điện áp, cường độ dòng điện và ghi nhận kết quả vào bảng báo cáo.- Dùng dây điện một lõi có kẹp cá sấu nối các điện cực với bóng đèn LED. Kiểm tra xem

đèn có sáng không. Ghi nhận vào báo cáo.-Lặp lại động tác đo nhiều lần. Nhận xét. Bước 3: Hoàn thành sản phẩm.- Hoàn thành báo cáo.- Trình bày sản phẩm và kết quả thu được trước lớp.- So sánh điện áp của các pin rau củ khác nhau.- Rút ra kết luận.2. Giới thiệu cách xác định sai số phép đo các đại lượng đo trực tiếp.Giả sử đại lượng cần đo F có giá trị chính xác là A. Nếu đo trực tiếp đại lượng này n lầntrong cùng điều kiện, ta sẽ nhận được các giá trị A 1, A2, A3,, An khác với giá trị A, nghĩa làmỗi lần đo đều có sai số.Giá trị trung bình của chúng được xác định bằng công thức:Giá trị tuyệt đối của các hiệu số giữa những giá trị đo được A 1, A2, A3,, An và giá trịtrung bìnhgọi là sai số tuyệt đối của đại lượng cần đo F trong mỗi lần đo.Giá trị trung bình số học của các sai số tuyệt đối được gọi là sai số tuyệt đối trung bìnhcủa đại lượng F cần đo trong các lần đo, đó cũng là sai số ngẫu nhiên (trung bình) của phépđo.Sai số tuyệt đối của phép đo A được xác định bằng tổng của sai số tuyệt đối trung bìnhcủa các lần đo A và sai số dụng cụ ΔAdc.

Như vậy giá trị chính xác A của đại lượng F cần đo phải được viết là:3. Mẫu báo cáo.BÁO CÁO THỰC HÀNH CHẾ TẠO PIN RAU CỦHọ và tên:Lớp:Nhóm:Ngày làm thực hành:Ngày nộp báo cáo: Mục đích hoạt động: Kết quả:Lần đo123Trung bìnhKết quả:U (V)ΔUI(A)ΔIĐèn sáng?

Nhận xét:II. Nâng cấp vũ khí.Pin Volta tức vũ khí của biệt đội siêu anh hùng mà chúng ta vừa tạo ra có suất điệnđộng rất nhỏ tức sức công phá là rất yếu. Muốn giải cứu được thế giới khỏi tình trạng lâmnguy thì cần vũ khí mạnh mẽ hơn. Vậy làm thế nào để nâng cấp sức mạnh của vũ khí? Phương án 1: Tăng số lượng chiến binh cho bộ nguồn- Cơ sở lý thuyết:Bộ nguồn nối tiếp là bộ nguồn gồm các nguồn điện được ghép nối tiếp với nhau. Trongđó cực âm của nguồn điện trước được nối với cực dương của nguồn điện tiếp sau để thànhmột dãy liên tiếp. Như vậy A là cực dương, B là cực âm của bộ nguồn.Ta có U(AB) = U(AM) + U(MN) + + U(QB) do đó ξ(b)= ξ(1) + ξ(2) + + ξ(n)Suất điện động của bộ nguồn được ghép nối tiếp bằng tổng các suất điện động của cácnguồn có trong bộ.Nối nhiều pin chanh lại với nhau thành một bộ nguồn mắc nối tiếp => tăng suất điệnđộng cho bộ nguồn làm đèn sáng hơn.- Chuẩn bị:+ Loại rau củ chọn làm pin (tăng gấp 5 lần so với trước: từ 1 củ lên 5 củ, 1 quả lên 5 quả)+ Dây dẫn+ Các cặp điện cực.