Giáo án NLS chuyên đề Vật lí 11 Bài 8: Bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra
Giáo án chuyên đề NLS Vật lí 11 (bộ SGK thống nhất từ 2026 - 2027) Bài 8: Bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra. Với năng lực số được tích hợp, tiết học sẽ giúp học sinh tăng cường khả năng ứng dụng công nghệ, tin học vào việc tìm hiểu các chuyên đề học tập. KHBD này là file word, tải về dễ dàng.
=> Giáo án tích hợp NLS chuyên đề Vật lí 11
Các tài liệu bổ trợ
Ngày soạn:…/…/…
Ngày dạy:…/…/…
CHUYÊN ĐỀ 3: MỞ ĐẦU ĐIỆN TỬ HỌC
BÀI 8: BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN VÀ THIẾT BỊ ĐẦU RA (4 TIẾT)
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Hiểu được khái niệm, tính chất của bộ khuếch đại và bộ khuếch đại thuật toán (Op-amp), từ đó hiểu được những yêu cầu cần thiết đối với một bộ khuếch đại điện tử.
- Hiểu được nguyên lý hoạt động và cách kết nối của một số thiết bị mắc ở lối ra của mạch khuếch đại thuật toán (Relay điện từ, Diode phát quang LED, Bộ hiển thị).
2. Năng lực
Năng lực chung:
- Năng lực tự học: Chủ động tích cực thực hiện những công việc của bản thân trong học tập thông qua việc tham gia đóng góp ý tưởng, đặt câu hỏi và trả lời các yêu cầu.
- Giao tiếp và hợp tác: Thảo luận qua hình vẽ, tài liệu đa phương tiện nêu được một số kiến thức về bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra
- Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến về bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra để giải quyết vấn đề
Năng lực vật lí:
- Nhận biết, mô tả cấu tạo, kí hiệu và các chân kết nối cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán (Op-amp).
- Phân tích được các tính chất của bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng và vai trò quan trọng của nó trong các mạch điện tử tự động hóa.
- Giải thích được nguyên lý hoạt động của các thiết bị đầu ra (Relay, LED, Bộ hiển thị vôn kế/màn hình số) khi kết nối với mạch Op-amp.
Năng lực số:
- [2.1.NC1a]: Tương tác thông qua công nghệ số - HS lựa chọn và sử dụng công cụ/môi trường số (Google Drive, Padlet) để tương tác, chia sẻ thông tin, lưu trữ tài liệu nhóm và trao đổi nhiệm vụ học tập.
- [1.2.NC1a]: Đánh giá dữ liệu, thông tin và nội dung số - HS thực hiện tìm kiếm, đánh giá và lựa chọn dữ liệu/thông tin số đáng tin cậy về linh kiện Op-amp (IC 741) và các thiết bị đầu ra trên môi trường internet.
- [3.1.NC1b]: Phát triển nội dung số - HS tạo lập và chỉnh sửa nội dung số (sơ đồ tư duy, bài trình chiếu PowerPoint/Canva) ở các định dạng khác nhau để báo cáo kết quả thảo luận nhóm.
- [5.3.NC1a]: Sử dụng sáng tạo công nghệ số - HS sử dụng công cụ/môi trường số (phần mềm mô phỏng mạch điện trực tuyến Falstad / Tinkercad Circuits) để mô phỏng sự biến đổi điện áp ra của Op-amp và trạng thái hoạt động của rơle/LED.
Năng lực AI:
- [11.C3.1]: Cách đặt prompt phù hợp với mục tiêu cụ thể - HS xác định và vận dụng các kỹ thuật prompt nâng cao (ràng buộc định dạng, chia nhỏ câu hỏi, thiết lập vai trò) khi tương tác với Chatbot AI để giải thích nguyên lý khuếch đại thuật toán và tính toán điện áp ra.
- [11.B2.1]: Phòng tránh rủi ro khi sử dụng AI – HS nhận biết, phân loại các rủi ro hoặc sự cố liên quan đến việc sử dụng AI/công cụ số (thông tin sai lệch về thông số linh kiện, nguy cơ phụ thuộc AI mà không kiểm chứng thực nghiệm).
3. Phẩm chất
- Chăm học, chịu khó tìm tòi tài liệu và thực hiện các nhiệm vụ học tập.
- Có trách nhiệm trong hoạt động nhóm, chủ động nhận và thực hiện tất cả các nhiệm vụ.
- Trung thực, cẩn thận khi thực hiện nhiệm vụ theo đúng yêu cầu của GV.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
1. Đối với giáo viên
- Sách Chuyên đề, Sách chuyên đề GV, KHBD.
- Hình ảnh, video về mạch khuếch đại thuật toán, LED, relay điện từ, vôn kế kim,...
- Dụng cụ thí nghiệm: Mạch khuếch đại thuật toán, đồng hồ vạn năng, nguồn điện,...
- Máy chiếu, máy tính (nếu có).
- Video AI được tạo bằng các công cụ AI để khởi động bài học.
- Công cụ số & phần mềm AI: Trợ lý AI (ChatGPT / Claude / NotebookLM), phần mềm mô phỏng mạch điện tử (Falstad / Tinkercad / Proteus), nền tảng quản lý học tập và giao tiếp nhóm (Padlet / Zalo / Google Drive), phần mềm kiểm tra trực tuyến (website kenhhoctap / Google Forms).
2. Đối với học sinh
- Sách Chuyên đề Vật lí 11
- Đọc trước bài học trong SGK.
- Tìm kiếm, đọc trước tài liệu có liên quan đến bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra.
- Điện thoại thông minh / Máy tính bảng / Máy tính cá nhân có kết nối Internet.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
1. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG
a. Mục tiêu: Dẫn dắt, gợi mở kiến thức cho HS trước khi vào bài học
b. Nội dung: GV đặt vấn đề để HS thảo luận xác định nhiệm vụ bài học
c. Sản phẩm học tập: HS trả lời được những câu hỏi mà GV đưa ra để thảo luận về bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra
d. Tổ chức thực hiện:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV yêu cầu xem video AI được thiết kế để phục vụ bài dạy.
- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi xuất hiện trong video đó.
- GV giới thiệu với HS: Chiếc loa của bộ tăng âm hay tai nghe của máy nghe nhạc là những vật dụng rất quen thuộc với chúng ta trong cuộc sống thường ngày. Từ người nghệ sĩ biểu diễn trên sân khấu đến các phát thanh viên, những diễn giả,... đều cần đến những thiết bị này để truyền tải tiếng đàn, tiếng hát hay giọng nói của họ đến người nghe.
- Sau đó, GV nêu câu hỏi để đưa HS vào vấn đề bài học: Vậy, thiết bị nào đã làm cho chiếc loa hay cặp tai nghe phát ra âm thanh?
- GV có thể gợi ý: Bằng cách nào mà các thiết bị này có thể hoạt động một cách tự động như vậy? (Đa số HS sẽ nghĩ đến cảm biến (đã học ở bài trước))
- GV tiếp tục định hướng HS: Một mình cảm biến thì có thể làm cho thiết bị hoạt động được không?
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS quan sát hình ảnh, lắng nghe trình bày của GV và đưa ra câu trả lời.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
- GV mời 1 – 2 bạn ngẫu nhiên đứng dậy trình bày suy nghĩ của mình
Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập
- GV tiếp nhận câu trả lời rồi dẫn dắt HS vào bài: tín hiệu từ cảm biến quá nhỏ để có thể điều khiển được thiết bị. Vậy phải cần đến một linh kiện để làm tăng cường tín hiệu của cảm biến. Đó chính là mạch khuếch đại nội dung mà bài học hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu: Bài 8: Bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra
[2.1.NC1a: HS sử dụng công nghệ số (quan sát video AI và tương tác với câu hỏi trên màn hình) để tương tác với nội dung bài học.]
2. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC
Hoạt động 1. Tìm hiểu về bộ khuếch đại
a. Mục tiêu: Thông qua việc tìm hiểu thiết bị sử dụng mạch khuếch đại như loa phát thanh cầm tay, loa trong hội trường, phòng hoà nhạc,... nhận thấy âm thanh khi ra loa lại to hơn để tìm hiểu về bộ khuếch đại.
b. Nội dung: GV tổ chức để HS thảo luận, tìm hiểu về thiết bị sử dụng mạch khuếch c. Sản phẩm học tập: Kết quả thảo luận tìm hiểu về thiết bị sử dụng mạch khuếch
d. Tổ chức hoạt động:
…………………………………………..
…………………………………………..
…………………………………………..
Hoạt động 2. Giới thiệu về bộ khuếch đại thuật toán
a. Mục tiêu: HS nhận biết được bộ khuếch đại thuật toán bao gồm cấu tạo, kí hiệu và nguồn điện sử dụng...
b. Nội dung: GV tổ chức để HS thảo luận, trả lời câu hỏi tìm hiểu bộ khuếch đại thuật toán
c. Sản phẩm học tập: Kết quả tìm hiểu về bộ khuếch đại thuật toán
d. Tổ chức hoạt động:
| HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS | DỰ KIẾN SẢN PHẨM | NLS/AI |
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV sử dụng video, hình ảnh và kí hiệu về bộ khuếch đại thuật toán để giới thiệu và mô tả mạch khuếch đại và mạch khuếch đại thuật toán bao gồm cấu tạo, kí hiệu và nguồn điện sử dụng.
- GV yêu cầu HS nghiên cứu mục I trong SGK, thảo luận nhóm đôi trả lời câu hỏi trong SGK tr49 + Thế nào là bộ khuếch đại, bộ khuếch đại thuật toán? Hãy nêu một số ví dụ ứng dụng bộ khuếch đại thuật toán trong cuộc sống mà em biết. + Bộ khuếch đại thuật toán có ưu điểm gì? - GV hướng dẫn HS sử dụng Chatbot AI (ChatGPT/Claude) với câu lệnh prompt có cấu trúc: “Hãy liệt kê 3 ưu điểm chính của bộ khuếch đại thuật toán (Op-amp) so với bộ khuếch đại thông thường dưới dạng gạch đầu dòng ngắn gọn.” - Gợi ý HS dùng Chatbot AI với câu lệnh cụ thể để giải thích ý nghĩa chân đảo/không đảo. - GV gọi một số HS trả lời câu hỏi, sau đó GV tổng hợp các ý kiến và đưa ra đáp án cuối cùng. Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập - HS thảo luận nhóm, tìm hiểu về bộ khuếch đại thuật toán. - HS đặt prompt cho Chatbot AI: “Hãy giải thích ngắn gọn nguyên lý cổng vào đảo (-) và không đảo (+) của Op-amp IC741 cho học sinh lớp 11.” Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận - GV mời đại diện HS của các nhóm trình bày kết quả thảo luận - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập - GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức và chuyển sang nội dung mới. | I. BỘ KHUẾCH ĐẠI VÀ BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN - Bộ khuếch đại thuật toán là bộ khuếch đại có hệ số khuếch đại tuỳ chỉnh, thực hiện được nhiều chế độ khuếch đại với hệ số khuếch đại lớn. - Bộ khuếch đại thuật toán thường được sử dụng để khuếch đại tín hiệu nhỏ từ các cảm biến trước khi đưa tới tầng khuếch đại tiếp theo. Ngoài ra, nó còn được ứng dụng trong các máy tính và nhiều loại thiết bị tự động hoá khác. * Câu hỏi (SGK – tr49) 1. - Bộ khuếch đại là mạch điện tử có khả năng làm tăng cường độ tín hiệu lên nhiều lần. - Một số bộ khuếch đại như: Bộ tăng âm (amplifier) làm tăng cường độ tín hiệu từ micro ở lối vào thành tín hiệu ở loa mạnh hơn rất nhiều lần, mạch tự chiếu sáng lấy tín hiệu rất nhỏ từ cảm biến ánh sáng, qua bộ khuếch đại tín hiệu được tăng cường để điều khiển relay đóng, ngắt mạch điện,... 2. Bộ khuếch đại thuật toán có hệ số khuếch đại cao và có thể tuỳ chỉnh, không làm suy giảm tín hiệu lối vào và lối ra, băng thông rộng, ít gây nhiễu, sơ đồ mạch ứng dụng đa dạng,... do đó nó được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. | 11.C3.1: HS thực hành đặt prompt có cấu trúc và ràng buộc định dạng gạch đầu dòng để AI trả lời đúng trọng tâm) 11.B2.1: Kiểm chứng thông tin AI cung cấp với SGK, tránh nhận thức sai lệch. |
Hoạt động 3. Tìm hiểu tính chất của bộ khuếch đại thuật toán
a. Mục tiêu: Thông qua việc phân tích một số tình huống đối với một bộ tăng âm để định hướng HS tiếp cận với các tính chất của bộ khuếch đại thuật toán
b. Nội dung: GV tổ chức để HS thảo luận, trả lời câu hỏi tìm hiểu tính chất của bộ khuếch đại thuật toán
c. Sản phẩm học tập: Kết quả tìm hiểu về tính chất của bộ khuếch đại thuật toán
d. Tổ chức hoạt động:
…………………………………………..
…………………………………………..
…………………………………………..
Hoạt động 4. Tìm hiểu relay điện từ
a. Mục tiêu: Thông qua việc tìm hiểu các thiết bị đóng, ngắt tự động như đèn tự động bật (tắt) khi trời tối (sáng) HS tìm hiểu về relay điện từ.
b. Nội dung: GV tổ chức để HS thảo luận, trả lời câu hỏi tìm hiểu về relay điện từ.
c. Sản phẩm học tập: Kết quả tìm hiểu về relay điện từ.
d. Tổ chức hoạt động:
| HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS | DỰ KIẾN SẢN PHẨM | NLS/AI |
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV đặt câu hỏi: Để bật, tắt bóng điện trong nhà thì chúng ta phải dùng linh kiện (dụng cụ) gì? à HS có thể trả lời: dùng công tắc. - GV tiếp tục đặt câu hỏi: Vậy với thiết bị đóng, ngắt tự động như đèn tự động bật (tắt) khi trời tối (sáng) thì chúng ta phải dùng linh kiện gì? à HS có thể có nhiều phương án trả lời (có thể chưa đúng) theo hướng dùng cảm biến, mạch khuếch đại (đã học ở bài trước), công tắc tự động. - Trên cơ sở đó, GV giải thích: tín hiệu từ cảm biến quá nhỏ không đủ để làm đèn sáng. ngay cả khi dùng mạch khuếch đại thuật toán để khuếch đại tín hiệu cũng không cung cấp đủ dòng cho đèn vậy ta cần một thiết bị tự động đóng, ngắt mạch điện với công suất lớn được điều khiển bằng dòng điện ở lối ra của mạch khuếch đại thuật toán để đóng, ngắt mạch điện. Thiết bị đó chính là relay. - GV tiếp tục cho HS quan sát một relay, giới thiệu các điện cực
- GV đưa ra kết luận: Hoạt động của relay được điều khiển bởi dòng điều khiển. Dòng điều khiển có giá trị nhỏ trong khi dòng điện tải có giá trị lớn hơn rất nhiều. - GV có thể định hướng HS tham khảo SGK, thảo luận trả lời các câu hỏi trang 51 SGK CH1. Relay điện từ là gì? Relay điện từ khác với công tắc điện thông thường thế nào? Tại sao lại cần nguồn điều khiển cho relay điện từ? CH2. Dòng điều khiển và dòng qua mạch tải điện được chạy trong bộ phận nào của relay điện từ? - GV đặt câu hỏi: Muốn tín hiệu từ cảm biến điều khiển relay thì tại sao phải dùng đến bộ khuếch đại thuật toán? à HS có thể trả lời: bởi vì tín hiệu điện từ cảm biến quả nhỏ, không đủ để điều khiển relay. - GV tiếp tục đặt câu hỏi: Để tín hiệu lối ra của mạch khuếch đại thuật toán điều khiển được relay thì chúng ta phải mắc mạch thế nào? - HS sẽ thảo luận và đưa ra sơ đồ mạch điện.
- Trên cơ sở đó, GV phân tích mạch điện mà HS để xuất, hướng dẫn cho HS vẽ đúng sơ đồ như Hình 8.5. - GV yêu cầu HS thảo luận trả lời câu hỏi 3 trong SGK – tr51: Relay trong Hình 8.5 sẽ hoạt động thế nào nếu nối trực tiếp đầu ra của mạch khuếch đại thuật toán với chân điều khiển của relay mà không qua diode? - GV nhấn mạnh vai trò của diode trong mạch điện: Mạch khuếch đại thuật toán trong Hình 8.5 dùng nguồn đối xứng nên điện áp lối ra của nó sẽ nhận 2 mức giá trị điện áp gần bằng điện áp dương hoặc âm nguồn. Chính vì vậy, nếu không có diode chỉnh lưu (để điện áp lỗi ra chỉ nhận 2 giá trị bằng 0 hoặc dương (âm) nguồn) thì relay sẽ luôn ở trạng thái đóng mạch điện. - GV hướng dẫn HS dùng Prompt AI phân tích tác dụng của Diode bảo vệ dòng điện cảm ứng. Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập - HS thảo luận nhóm, tìm hiểu về relay điện từ. - Nhóm dùng Chatbot AI giải thích: “Tại sao khi Op-amp xuất điện áp âm thì cần Diode để relay không bị ngắt sai?” Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận - GV mời đại diện HS của các nhóm trình bày kết quả thảo luận - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập - GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức và chuyển sang nội dung mới. | III. THIẾT BỊ ĐẦU RA 1. Relay điện từ - Relay điện từ là một công tắc đóng, ngắt hoặc chuyển mạch tải điện bằng lực từ - Hoạt động của relay được điều khiển bởi dòng điều khiển. Dòng điều khiển có giá trị nhỏ trong khi dòng điện tải có giá trị lớn hơn rất nhiều. Câu hỏi (SGK – tr51) 1.- Relay điện từ là thiết bị có có chức năng đóng, ngắt hoặc chuyển mạch tải điện bằng lực từ thông qua dòng điện điều khiển. - Sự khác nhau giữa relay điện từ và công tắc thông thường: Sự khác nhau cơ bản giữa relay điện từ là công tắc thông thường là relay điện từ dùng dòng điện chạy qua nam châm điện tạo lực từ để điều khiển các tiếp điểm đóng, ngắt mạch điện trong khi công tắc thông thường phải dùng lực “bằng tay” để thực hiện nhiệm vụ này. 2. Nguồn điều khiển được sử dụng trong relay điện từ là để cấp dòng cho nam châm điện tạo lực từ đóng, ngắt mạch điện. 3. Nếu nối trực tiếp đầu ra của mạch khuếch đại thuật toán với chân điều khiển của relay mà không qua diode thì relay trong Hình 8.5 sẽ không hoạt động: Vì mạch khuếch đại thuật toán trong Hình 8.5 dùng nguồn đối xứng nên điện áp lối ra của nó sẽ nhận 2 mức giá trị điện áp gần bằng điện áp dương hoặc âm nguồn. Chính vì vậy, nếu không có diode chỉnh lưu (để điện áp lỗi ra chỉ nhận 2 giá trị bằng 0 hoặc dương (âm) nguồn) thì relay sẽ luôn ở trạng thái đóng mạch điện. |
11.C3.1: Sử dụng prompt nâng cao yêu cầu AI so sánh mạch rơle có diode và không có diode bảo vệ. |
…………………………………………..
…………………………………………..
…………………………………………..