人教版高中物理選修31　210　測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻　教學(xué)設(shè)計(jì)

1、測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 教學(xué)設(shè)計(jì)  一、教材內(nèi)容分析 這是一節(jié)操作性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課，從實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用價(jià)值、原理分析、從電路設(shè)計(jì)到實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理到得出結(jié)論、進(jìn)行誤差分析，體現(xiàn)了物理實(shí)驗(yàn)中理性思維的魅力及實(shí)驗(yàn)操作技能的重要性，在整個(gè)過程中，體現(xiàn)了交流合作的重要性。其結(jié)構(gòu)大概可以分為兩部分，第一部分實(shí)驗(yàn)原理的介紹，第二部分是誤差分析的介紹，這兩部分對(duì)學(xué)生來說比較困難，尤其是第二部分，前后兩部分是息息相關(guān)的，如果第一部分的實(shí)驗(yàn)原理沒有理解清楚，第二部分中的誤差分析學(xué)生就會(huì)出現(xiàn)問題。學(xué)生需要對(duì)路端電壓有比較深刻的理解，必要時(shí)需要在講新課之前

2、幫助學(xué)生回顧一下路端電壓的概念，接下來時(shí)間就會(huì)介紹一下實(shí)驗(yàn)原理，指出各個(gè)物理符號(hào)的物理意義，接著指出各個(gè)電表的作用，指出各個(gè)電表實(shí)際測(cè)量的是什么物理量，在這基礎(chǔ)上就可以介紹一下產(chǎn)生誤差的原因，為最后的誤差分析做好鋪墊， 二、設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)思路 本節(jié)教學(xué)中主要讓學(xué)生應(yīng)用已經(jīng)學(xué)過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，在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生明白該怎么做，為什么這樣做。本節(jié)內(nèi)容涉及到動(dòng)手實(shí)驗(yàn)及用圖象法處理數(shù)據(jù)，通過學(xué)生自己的探索，不但把學(xué)過的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，還可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。隨著目的的明確，得出測(cè)量方案，在實(shí)驗(yàn)過程中如實(shí)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后師生共同探討，得到較好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3、處理方法，并讓學(xué)生表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)其對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行分析、總結(jié)。三、學(xué)情與教材分析 學(xué)生已經(jīng)掌握了閉合電路歐姆定律，并且已經(jīng)有從電路的內(nèi)、外電阻來分析電路的意識(shí)，但是由于對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)接觸比較少，對(duì)于電路的分析能力仍需進(jìn)一步的加強(qiáng)，這也是本實(shí)驗(yàn)探究的一個(gè)重要任務(wù)。另外，對(duì)于數(shù)據(jù)的處理，學(xué)生較熟悉的是計(jì)算法亦稱代數(shù)法，利用圖像處理數(shù)據(jù)的能力的培養(yǎng)是本次實(shí)驗(yàn)探究的另一個(gè)重要任務(wù)。 四、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能：1、理解閉合電路歐姆定律內(nèi)容2、理解測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的基本原理，體驗(yàn)測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的探究過程。3、用解析法和圖象法求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。4、使學(xué)生掌握利用儀器

4、測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法，并通過設(shè)計(jì)電路和選擇儀器，開闊思路，激發(fā)興趣。 過程與方法：1、體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)研究中獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、尋找規(guī)律的科學(xué)思維方法。 2、學(xué)會(huì)利用圖線處理數(shù)據(jù)的方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀：使學(xué)生理解和掌握運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段處理物理問題的基本程序和技能，具備敢于質(zhì)疑的習(xí)慣、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度和不斷求索的精神，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力和操作能力，提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和興趣。五、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 重點(diǎn)：測(cè)量方案和利用圖像處理數(shù)據(jù) 難點(diǎn)：如何利用圖像得到結(jié)論 六、教學(xué)準(zhǔn)備 電流表，電壓表，滑動(dòng)變阻器，開關(guān)，兩節(jié)舊干電池，電池盒，導(dǎo)線若干。&#

5、160;七、教學(xué)流程設(shè)計(jì)八、教學(xué)過程設(shè)計(jì)   教學(xué)引入（5分鐘）教師提問1：復(fù)習(xí)閉合電路歐姆定理。2：利用馬鈴薯、西紅柿制作水果電池，觀察靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況。提出問題：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，你有哪些實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)原理是什么？學(xué)生討論回答學(xué)生分組討論后，得到的大致方案： 電流表+電壓表、 電流表+電阻箱、 電壓表+電阻箱利用E=UIr測(cè)出幾組數(shù)據(jù)就可以計(jì)算出E、r主要教學(xué)過程實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律：E=U+Ir  實(shí)驗(yàn)器材（2分鐘）教師提問測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？學(xué)生討論回答1：電壓表測(cè)路端電壓；電流表

6、測(cè)干路電流，即過電源的電流。需測(cè)量的是一節(jié)干電池，電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)電阻大約為零點(diǎn)幾歐。2：電流表、電壓表及滑動(dòng)變阻器的規(guī)格要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體需要來確定，看看我們用到的電路圖里面電流表和電壓表各需測(cè)的是什么？實(shí)驗(yàn)方案（3分鐘）教師提問選用電路圖時(shí)，還可將電流表接在外面，原則上也是可以的，那么我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)是否兩個(gè)都可以，還是哪一個(gè)更好？為什么？ 學(xué)生討論回答1：兩種方式測(cè)量都會(huì)帶來誤差。采用圖1  電壓表示數(shù)準(zhǔn)確    電流表示數(shù)偏小采用圖2 電流表示數(shù)準(zhǔn)確     

7、60;電壓表示數(shù)偏小2：選用哪種方式，要根據(jù)實(shí)際測(cè)量的需要確定，現(xiàn)在要想測(cè)出電源的內(nèi)阻，如果采用圖2方式，最后得到的結(jié)果相當(dāng)于電源內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻的總和，而兩者相差又不太多，這樣一來誤差就會(huì)比較大，所以應(yīng)采用圖1的電路圖。數(shù)據(jù)處理（5分鐘）教師提問（1）原則上，利用兩組數(shù)據(jù)便可得到結(jié)果，但這樣做誤差會(huì)比較大，為此，我們采取什么方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理？學(xué)生討論回答（1）1：多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，取平均值。EU1I1r，EU2I2rE、r2：多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，畫出U-I圖像，從圖像中求出電源電動(dòng)勢(shì)和電源內(nèi)阻。縱坐標(biāo)的截距為電源電動(dòng)勢(shì)，直線斜率的絕對(duì)值為電源內(nèi)阻。說明：圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，它反映的是：當(dāng)電流

8、強(qiáng)度I增大時(shí)，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關(guān)系，U=E-Ir。也就是說它所反映的是電源的性質(zhì)，所以也叫電源的外特性曲線。電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的U-I圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，才有I和U的變化。實(shí)驗(yàn)中至少得到5組數(shù)據(jù)，畫在圖上擬合出一條直線。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。教師提問（2）將圖線延長，與橫縱軸的交點(diǎn)各代表什么情況？學(xué)生討論回答（2）將圖線兩側(cè)延長，分別交軸與A、B點(diǎn)。A點(diǎn)意味著斷路情況，它的縱軸截距就是電源電動(dòng)勢(shì)E。B點(diǎn)意味著短路

9、情況，它與橫軸的截距就是短路電流。說明：A、B兩點(diǎn)均是無法用實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)到的，是利用得到的圖線向兩側(cè)合理外推得到的。由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對(duì)值就較小。為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開始，計(jì)算r時(shí)選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求得。探究實(shí)驗(yàn)（15分鐘）教師提問針對(duì)我們前面的討論的內(nèi)容，按照實(shí)驗(yàn)電路圖，連接實(shí)驗(yàn)器材，繪制表格，做實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，學(xué)生活動(dòng)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理學(xué)生數(shù)據(jù)展示說明：教師實(shí)時(shí)調(diào)控，針對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的問題及時(shí)調(diào)整。誤差分析（5分鐘）教師提問實(shí)驗(yàn)中的誤差屬于系統(tǒng)誤差，請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步討論，得到的數(shù)值是偏大還是偏??？（提示：利用圖

10、線及合理的推理）學(xué)生討論回答因?yàn)?#160;電壓表的分流作用所以  I真=I測(cè)IV即（I真-I測(cè)），反映在圖線上：當(dāng)U=0時(shí)，IV0  II真故r真r測(cè)  E真E測(cè)課堂總結(jié)利用圖線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理是物理實(shí)驗(yàn)中常用的一種方法。最好是利用直線來解決，如力學(xué)中“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)就可以利用T2-l圖線來求g。電池的內(nèi)阻若太小則不易測(cè)量，所以實(shí)驗(yàn)中用舊電池或者在電池外串一電阻充當(dāng)電源內(nèi)阻。拓展延伸、課后作業(yè)前面我們是利用電流表和電壓表測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。1：如果給你電流表和電阻箱、電壓表和電阻箱，你會(huì)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。2：設(shè)計(jì)表格，做實(shí)驗(yàn)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。3：利用圖像，對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行分析。 附：板書設(shè)計(jì)§4.3    測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻  二、實(shí)驗(yàn)原理： E=U+Ir （U=E-Ir）  三、實(shí)驗(yàn)電路圖 四、實(shí)驗(yàn)記錄   次數(shù)123456I