測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的教學(xué)設(shè)計(jì)

1、測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人：邢濤（高二物理）一、教材內(nèi)容分析本節(jié)課時(shí)高中物理選修 3-1 的第四章第三節(jié)， 這節(jié)課內(nèi)容是測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi) 阻，是閉合電路歐姆定律的一次實(shí)際應(yīng)用。電源的特性主要是由電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻來(lái)描述， 因此測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻對(duì)于合理使用電源具有重要的意義。本節(jié)課主要介紹了用伏安 法測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路及一種新的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法圖像法。二、設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)思路本節(jié)教學(xué)中，主要是讓學(xué)生應(yīng)用已學(xué)的閉合電路歐姆定律的相關(guān)知識(shí)，測(cè)量電源 電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，在教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，探究清楚應(yīng)該怎么做，為什么要 這么做？本節(jié)內(nèi)容涉及到動(dòng)手實(shí)驗(yàn)及用圖像處理數(shù)據(jù)，通過(guò)學(xué)生自

2、己的探索，不但可 以讓其把學(xué)過(guò)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，還可以激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。隨著目的的明確，設(shè)計(jì)測(cè)量方案，要求學(xué)生在探究過(guò)程中如實(shí)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然 后根據(jù)數(shù)據(jù)的收集，分析處理數(shù)據(jù)的方法，鼓勵(lì)同學(xué)一起討論合理的方法，引導(dǎo)其對(duì) 所得到的結(jié)果進(jìn)行分析、總結(jié)。三、學(xué)情分析1. 知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生通過(guò)對(duì)前幾節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，知道電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，也知道閉 合電路的歐姆定律的基本內(nèi)容。2. 能力基礎(chǔ)：學(xué)生具備基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖。3. 情感基礎(chǔ)：大部分學(xué)生樂(lè)于觀察、善于思考，對(duì)新鮮的事物保持有濃厚的探究興 趣。四、重、難點(diǎn)的分析1. 教學(xué)重點(diǎn)：電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量原理，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。2

3、. 教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析，實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源及其分析。五、教學(xué)準(zhǔn)備電流表，電壓表，滑動(dòng)變阻器，開關(guān)，一節(jié)電池，電池盒，導(dǎo)線若干。六、教學(xué)流程設(shè)計(jì)激趣明確研究課題討論：實(shí)驗(yàn)原理討論與選擇根據(jù)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案選擇適當(dāng)?shù)膬x器教師輔導(dǎo)， 生生交流 師生交流數(shù)據(jù)處理 方式方法代數(shù)法與作圖法結(jié)論表達(dá)誤差分析課堂總結(jié)學(xué)生表達(dá)測(cè)量結(jié)果實(shí)驗(yàn)誤差（系統(tǒng)誤差）師生共同總結(jié)七、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)達(dá)到效果復(fù) 習(xí) 鋪 墊【知識(shí)回顧】電源的特性有哪些？閉合電路的歐姆定律的基本內(nèi)容是什么？表達(dá)式如何？ (基本內(nèi)容： 閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正學(xué)生回答(電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻 )學(xué)生回答表達(dá)式： I =E/

4、(R+r)回顧已學(xué)知 識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生 思考如何測(cè) 量電源的電 動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻新 課 引 入學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)原理：E U Ir根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，分組 討論實(shí)驗(yàn)電路，畫出 實(shí)驗(yàn)電路，確定實(shí)驗(yàn) 儀器讓學(xué)生去思 考選擇實(shí)驗(yàn) 原理及實(shí)驗(yàn) 電路通過(guò)變式了 解各種實(shí)驗(yàn) 方法使學(xué)生熟悉 實(shí)驗(yàn)電路圖， 為實(shí)物連接 做準(zhǔn)備比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。 ) 【問(wèn)題思考】 現(xiàn)在有一 個(gè)干電池， 要想測(cè)出其電動(dòng)勢(shì)和 內(nèi)電阻， 應(yīng)該采用怎樣的原理和方法？測(cè)量電路時(shí)怎樣 的？【實(shí)驗(yàn)原理】閉合電路的歐姆定律： I ERr 變式： E U Ir【實(shí)驗(yàn)電路】【實(shí)驗(yàn)器材】電流表，電壓表，滑動(dòng)變阻器，開關(guān)，導(dǎo) 線，干電池；實(shí) 物 連 接做實(shí)

5、物連接，聯(lián)系連接技能知道實(shí)物連 接的要點(diǎn)與 注意事項(xiàng)。實(shí) 驗(yàn) 步 驟【實(shí)驗(yàn)步驟】1. 恰當(dāng)選擇實(shí)驗(yàn)器材，根據(jù)電路圖正確連接實(shí)驗(yàn)電路； （開始開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)， 滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最 大的一端 .）2. 閉合開關(guān)，接通電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片的位置， 讀出電流 I、電壓 U 的值， 重復(fù) 56 次，列表記錄；3. 斷開開關(guān)，拆除電路，整理器材；4. 整理好器材， 利用公式法或 U-I 圖象法處理記錄的數(shù) 據(jù)，求出電源的 E 和 r思考實(shí)驗(yàn)步驟，按步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作使學(xué)生知道 做電學(xué)實(shí)驗(yàn) 的基本步驟， 培養(yǎng)學(xué)生的 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué) 態(tài)度與精益 求精的追求 精神。實(shí)驗(yàn)記錄 數(shù)據(jù)記錄 表【數(shù)據(jù)記錄】收集數(shù)據(jù)

6、，以備后用讓學(xué)生學(xué)會(huì) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的 收集、記錄。組別12345電流 I（ A）電壓 U（ V ）數(shù) 據(jù) 處 理【數(shù)據(jù)處理方法一】公式法 +平均值法， 推到講解公式法1. 公式法： E=U 1+I 1r，E=U 2+I 2rE I1U 2 I2U 1I 1 I 2 U 2 U 1 rI1 I 2為減小實(shí)驗(yàn)誤差，求出幾組 E 和 r 的值，算出他們的平 均值，E1 E2 E3E nE E1 E2 En 3Enr1 r 2 r 3 r nrn 【數(shù)據(jù)處理方法二】2. 圖像法講解： 圖像法：本實(shí)驗(yàn)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差， 一般用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)繪出 U-I 圖 像。所得圖線延長(zhǎng)線與 U 軸的交點(diǎn)即

7、為電動(dòng)勢(shì) E， 與I 軸的交點(diǎn)即為短路電流 I短圖線斜率的絕對(duì)值即 為電源的內(nèi)阻 r ，即 rUErII m數(shù)據(jù)處理理解原理，處理相應(yīng)數(shù)據(jù)理解圖像法中特殊點(diǎn)的含義1、短路時(shí)的 U 為電動(dòng)勢(shì) E2、短路電流為 Im讓學(xué)生知道 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如 何處理，那種 處理方式更 好。知道那種哪 種方法誤差 較小，會(huì)用多 種方法處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 使學(xué)生知道 圖像特殊點(diǎn) 的物理意義（繪圖要求 ：使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，并且分布在直線兩 側(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)要大致相等，這樣，可使偶然誤差得 到部分抵消，從而提高精確度。 ）3、內(nèi)電阻rUIIEmU/VI/AI/A【注意事項(xiàng)】注1采用內(nèi)接法；意 事 項(xiàng)2量程選擇適當(dāng)，偏角盡量大些

8、；強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)中 的注意事項(xiàng)。3多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)變化范圍要大些；4做 U-I 圖像時(shí)，讓盡可能多的點(diǎn)落在直線上，沒(méi)在直線上的點(diǎn)盡量在直線兩側(cè)均勻分布。實(shí)驗(yàn)中由于電壓表的分流作 U/V用，使得測(cè)量的電誤 差 分流與真實(shí)的電流大真實(shí)比較兩組數(shù)據(jù)的差小不同而造成的誤差屬于系統(tǒng)誤差，測(cè)量異，分析結(jié)果誤差產(chǎn)生的原因通過(guò)分析誤差產(chǎn)生原因析請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步討 論，這個(gè) E、r 測(cè)量 得到的I/A的分析，加 強(qiáng)對(duì)實(shí)際電 路的理解。 同時(shí)，也讓數(shù)值是偏大還是偏?。浚ㄌ崾荆豪脠D線及合理 的推理）可以請(qǐng)幾位同學(xué)發(fā)言，最后得到結(jié)論。 因?yàn)?，電壓表的分流作用學(xué)生認(rèn)識(shí)到減小誤差的所以 I 真=I 測(cè)IV ，某個(gè)電壓值時(shí)電流要比測(cè)量值方法大一點(diǎn)。當(dāng) U=0 時(shí)， IV0 I I真故 r 真 r 測(cè) E 真 E教學(xué)設(shè)計(jì)的反思這節(jié)課的設(shè)計(jì)意圖要讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下掌握測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理和方 法，教師的引導(dǎo)只是為了讓學(xué)生更加高效的學(xué)習(xí)，把重點(diǎn)放在原理、電路的獲得，以及探 究過(guò)程的實(shí)際操作，再到后面的數(shù)據(jù)處理，特別是利用圖象法處理數(shù)據(jù)，課堂內(nèi)容的設(shè)計(jì) 環(huán)環(huán)相扣，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。不足之處在于課堂的容量偏大，對(duì)于不同的學(xué) 生情況可能還應(yīng)根據(jù)最后要達(dá)到的目標(biāo)做一些調(diào)整，有些環(huán)節(jié)，如歐姆定律的三種形式和 相應(yīng)的