Thảo luận qua quan sát hình ảnh (hoặc tài liệu đa phương tiện) nêu được điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường tại điểm đó về thế năng, được xác định bằng công dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cực về điểm đó; thế năng của một điện tích trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích tại điểm đang xét.
Vận dụng được mối liên hệ thế năng điện với điện thế, ; mối liên hệ cường độ điện trường với điện thế.
Định nghĩa được điện dung và đơn vị đo điện dung (fara).
Vận dụng được (không yêu cầu thiết lập) công thức điện dung của bộ tụ điện ghép nối tiếp, ghép song song.
Thảo luận để xây dựng được biểu thức tính năng lượng tụ điện.
Lựa chọn và sử dụng thông tin để xây dựng được báo cáo tìm hiểu một số ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống.

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 nhóm, tiếp thu sự góp ý và hỗ trợ thành viên trong nhóm khi tìm hiểu về điện thế, hiệu điện thế, tụ điện.
Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến điện thế, hiệu điện thế, tụ điện, đề xuất giải pháp giải quyết.

Năng lực vật lí:

Xây dựng được biểu thức tính công của lực điện trường.
Nêu được khái niệm thế năng điện.
Nêu được khái niệm điện thế và đơn vị điện thế.
Xây dựng được biểu thức tính hiệu điện thế.
Vận dụng được mối liên hệ giữa cường độ điện trường và điện thế.
Nêu được khái niệm tụ điện.
Nêu được định nghĩa điện dung và đơn vị đo điện dung của tụ điện.
Nêu được các cách ghép tụ điện và vận dụng được công thức tính điện dung của bộ tụ điện ghép nối tiếp, ghép song song.
Xây dựng được biểu thức tính năng lượng tụ điện.
Thực hiện báo cáo về tìm hiểu ứng dụng của tụ điện trong cuộc sống.

Phẩm chất

Chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm trong học tập và thực hành.

THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU:
Đối với giáo viên:

SGK, SGV, Giáo án.
Hình vẽ và đồ thị trong SGK: hình ảnh sự thay đổi thế năng điện trong điện trường đều, hình ảnh một số loại tụ điện, hình ảnh mô tả cấu tạo đơn giản của tụ điện, kí hiệu tụ điện trong sơ đồ mạch điện,…
Máy chiếu, máy tính (nếu có).

Đối với học sinh:

HS cả lớp: Hình vẽ và đồ thị liên quan đến nội dung bài học và các dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG
Mục tiêu: Thông qua câu hỏi định hướng của GV, HS nêu vấn đề xác định năng lượng của một điện tích trong điện trường.
Nội dung: GV hướng dẫn HS thảo luận về năng lượng của điện tích di chuyển trong điện trường.
Sản phẩm học tập: HS trả lời câu hỏi mà GV đưa ra.
Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập:

- GV chiếu hình ảnh minh họa đẩy một điện tích dương về phía một điện tích dương khác, phải thực hiện công (hình 3.1) cho HS quan sát.

Để dịch chuyển một điện tích dương đến gần điện tích dương khác, cần phải đẩy nó để thắng lực đẩy giữa chúng. Trong trường hợp này, ta nói rằng cần phải thực hiện một công để di chuyển một điện tích lại gần một điện tích khác.

- GV đặt câu hỏi yêu cầu HS thảo luận: Năng lượng của một điện tích di chuyển trong điện trường được xác định như thế nào?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS thảo luận 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 dẫn dắt HS vào bài: Để trả lời câu hỏi này chúng ra vào bài học ngày hôm nay: Bài 3. Điện thế, hiệu điện thế, tụ điện.

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Hình thành khái niệm thế năng điện

Mục tiêu:

- HS xây dựng được biểu thức tính công của lực điện trường.

- HS hình thành khái niệm thế năng điện.

Nội dung: GV tổ chức cho HS thảo luận các nội dung trong SGK, định hướng HS xây dựng biểu thức tính công của lực điện trường và hình thành khái niệm thế năng điện.
Sản phẩm học tập:

- HS rút ra được biểu thức tính công của lực điện.

- HS dựa trên kiến thức đã biết về thế năng hấp dẫn để hình thành khái niệm thế năng điện.

Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK tìm hiểu về công của lực điện trường và trả lời câu hỏi sau:

+ Công của lực điện là gì?

+ Xây dựng biểu thức tính công của lực điện trong điện trường đều.

- GV kết luận về công của lực điện trường.

- GV yêu cầu HS nhắc lại kiến thức về thế năng hấp dẫn đã học ở Vật lí 10.

- GV chiếu hình ảnh sự thay đổi thế năng điện trong điện trường đều (hình 3.2) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK, vận dụng sự tương tự với thế năng của một vật khối lượng m trong trường trọng lực và trả lời các câu hỏi sau:

+ Hãy nêu khái niệm thế năng của một điện tích trong điện trường đều.

+ Câu hỏi 1 (SGK – tr76): Vì sao đường biểu diễn sự thay đổi thế năng điện trong điện trường đều ở hình 3.2 là một đường thẳng?

+ Câu hỏi 2 (SGK – tr76): Vì sao thế năng của điện tích tăng theo chiều ngược với chiều của cường độ điện trường?

+ Câu hỏi 3 (SGK – tr76): So sánh công của lực điện dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ điểm đang xét ra xa vô cùng và công thực hiện để dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cùng về điểm đang xét.

- GV yêu cầu HS thảo luận để xác định điểm mốc tính thế năng, nêu được ý nghĩa của thế năng điện và rút ra công thức tính thế năng điện trong điện trường đều.

- GV kết luận về nội dung hình thành khái niệm thế năng điện.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- 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, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

I. THẾ NĂNG CỦA ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG

1. Công của lực điện trường

- Di chuyển một điện tích dương q một đoạn d dọc theo đường sức trong điện trường đều có cường độ E giữa hai bản tích điện song song, từ phía bản tích điện âm về phía bản tích điện dương.

- Vì lực cùng phương với độ dịch chuyển nên công mà ta thực hiện bằng và ngược dấu với công mà lực điện tác dụng lên điện tích dương q và có độ lớn là

A = Fd = qEd

2. Thế năng điện

- Thế năng của một điện tích q trong điện trường đều đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường đều khi đặt điện tích q tại điểm ta xét.

- Người ta lấy thế năng của một điện tích trong điện trường bằng công mà điện trường sinh ra khi làm dịch chuyển điện tích từ điểm đang xét đến điểm mốc tính thế năng.

- Đối với một điện tích q dương ở điểm M trong điện trường đều ta có:

W_M = A = qEd

*Trả lời Câu hỏi 1 (SGK – tr76)

- Vì thế năng tỉ lệ thuận với khoảng cách theo công thức WM = A = qEd.

*Trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr76)

- Thế năng của một điện tích trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích tại điểm đang xét. Mốc tính thế năng điện là nơi mà lực điện hết khả năng sinh công (ở xa vô cùng).

*Trả lời Câu hỏi 3 (SGK – tr76):

Công của lực điện dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ điểm đang xét ra vô cùng có độ lớn bằng với công thực hiện để dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cùng về điểm đang xét nhưng trái dấu.

Hoạt động 2. Hình thành khái niệm điện thế và hiệu điện thế

Mục tiêu:

- HS đưa ra khái niệm điện thế và đơn vị điện thế.

- HS xây dựng các biểu thức tính hiệu điện thế.

- HS vận dụng được mối liên hệ giữa cường độ điện trường và điện thế.

Nội dung: GV tổ chức cho HS thảo luận các nội dung trong SGK, định hướng HS tìm hiểu về điện thế và hiệu điện thế..
Sản phẩm học tập:

- HS hình thành định nghĩa điện thế, đơn vị điện thế.

- HS xây dựng được các biểu thức tính hiệu điện thế.

- HS xây dựng và vận dụng được công thức về mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế.

Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời các câu hỏi sau:

+ Câu hỏi 4 (SGK – tr77): Điện thế tại một điểm trong điện trường là gì?

+ Xác định công thức tính điện thế tại một điểm trong điện trường.

- GV tổng kết về nội dung điện thế tại một điểm trong điện trường.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và xây dựng biểu thức tính hiệu điện thế.

- GV đặt câu hỏi:

+ Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường là gì?

+ Nêu đơn vị của hiệu điện thế.

- GV tổng kết về nội dung hiệu điện thế.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi sau:

+ Từ biểu thức A = Fd = qEd và , hãy tìm biểu thức biểu diễn mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường đều.

- GV nêu biểu thức liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế.

- Để củng cố kiến thức, GV yêu cầu HS hoàn thành nội dung Luyện tập 1 (SGK – tr78)

Cho hai bản cực song song, cách nhau 25 cm như hình 3.3. Hiệu điện thế giữa hai bản là 2 kV.

a) Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là bao nhiêu?

b) Cường độ điện trường tại C và D là bao nhiêu?

c) Tìm lực điện tác dụng lên một điện tích +5μC đặt tại C.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- 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, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

II. ĐIỆN THẾ VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ

1. Điện thế

*Trả lời Câu hỏi 4 (SGK – tr77)

- Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường tại điểm đó và thế năng, được xác định bằng công của lực điện dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ điểm đang xét ra xa vô cùng.

- Đơn vị đo điện thế là vôn, kí hiệu là V.

2. Hiệu điện thế

- Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi di chuyển từ M đến N, được xác định bằng công của lực điện làm dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ điểm M đến điểm N

- Đơn vị hiệu điện thế cũng là vôn. Vôn là hiệu điện thế giữa hai điểm mà khi di chuyển điện tích q = 1C từ điểm này đến điểm kia thì lực điện sinh công là 1J.

3. Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế

- Xét hai điểm M và N trên đường sức của một điện trường đều, ta có:

với d = MN.

*Trả lời Luyện tập 1 (SGK – tr78)

a) Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là 2kV.

b) Cường độ điện trường giữa hai bản tụ cũng chính là cường độ điện trường tại mọi điểm phía trong bản tụ (vì đây là điện trường đều).

c) Lực điện tác dụng lên điện tích đặt tại C

F = qE = 5.10^-6.8000 = 0,04 N

Hoạt động 3. Hình thành khái niệm tụ điện

Mục tiêu:

- HS nêu được khái niệm tụ điện.

- HS định nghĩa được điện dung và đơn vị đo điện dung của tụ điện.

- HS hiểu được các cách ghép tụ điện và vận dụng được công thức tính điện dung của bộ tụ điện ghép nối tiếp, ghép song song.

Nội dung: GV tổ chức cho HS thảo luận theo nhóm để định hướng cho HS nêu được khái niệm tụ điện và tìm hiểu về khái niệm, ý nghĩa và đơn vị của đại lượng điện dung và tìm hiểu về hai cách ghép tụ điện.
Sản phẩm học tập:

- HS nêu được khái niệm tụ điện và định nghĩa, đơn vị đo điện dung của tụ điện.

- HS nêu được cách ghép tụ điện nối tiếp và song song, vận dụng được công thức tính điện dung của bộ tụ điện ghép nối tiếp và ghép song song.