4.3專題測量電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻教學(xué)設(shè)計(jì)-高一上學(xué)期物理粵教版

《測量電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻》教學(xué)設(shè)計(jì)【課題】測量電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻（第一課時(shí)）【教材】粵教版高中必修三第四章第三節(jié)【教學(xué)時(shí)間】40分鐘【教學(xué)對(duì)象】高中二年級(jí)學(xué)生【教學(xué)內(nèi)容分析】1.課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)的要求:理解閉合電路歐姆定律，會(huì)測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，體會(huì)圖像法在研究物理問題中的作用。此外，測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)為課標(biāo)要求的必修3學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)之一。根據(jù)對(duì)課標(biāo)的分析，學(xué)生需知道電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻是標(biāo)志電源性能的重要參數(shù)，要能利用閉合電路歐姆定律設(shè)計(jì)“測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)方案，并能通過實(shí)驗(yàn)操作測量出電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻，學(xué)習(xí)有關(guān)的電路連接、測量方面的實(shí)驗(yàn)操作技能和規(guī)范，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，體會(huì)圖像在研究物理中的作用。2.教材的地位和作用:本節(jié)課《測量電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻》是粵教版高中必修三第四章第三節(jié)的內(nèi)容，教材圍繞“電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻是描述電源特性的重要參數(shù)”這一結(jié)論提出本節(jié)課實(shí)驗(yàn)的目的“測量電源電動(dòng)勢與電阻”。選用實(shí)驗(yàn)器材后，提供了伏安法和安阻法兩種實(shí)驗(yàn)方案，并在實(shí)踐與拓展欄目提出“可以用電壓表、電阻箱來測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”即伏阻法。教材將伏安法放在了最前面，伏安法是測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的主要方法，必須理解其原理，才能以不變應(yīng)萬變，開展安阻法、伏阻法、安安法、伏伏法等創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的研究。本節(jié)內(nèi)容放在閉合電路的歐姆定律之后，通過“實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”這節(jié)課的學(xué)習(xí)，可以深化學(xué)生對(duì)電源電動(dòng)勢概念和閉合電路歐姆定律的理解，進(jìn)一步熟悉用圖像處理數(shù)據(jù)的方法，提高實(shí)驗(yàn)操作技能。【學(xué)情分析】1.學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)學(xué)生已學(xué)習(xí)了閉合電路歐姆定律內(nèi)容，能理解電源的UI圖像的斜率和截距含義，能根據(jù)表達(dá)式設(shè)計(jì)測量電動(dòng)勢和內(nèi)阻的電路原理圖。2.學(xué)生的能力基礎(chǔ)學(xué)生在高一的學(xué)習(xí)中已多次練習(xí)用圖像法處理數(shù)據(jù)，具有分析圖像、歸納總結(jié)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力。3.學(xué)生的心理特點(diǎn)高二年級(jí)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性較強(qiáng)，有參與意識(shí)，喜愛進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。因此可以通過直觀的物理實(shí)驗(yàn)和生動(dòng)的課堂討論來調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣【教學(xué)目標(biāo)】物理觀念了解并掌握測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理，加深對(duì)閉合電路歐姆定律的理解。2.科學(xué)思維通過利用UI圖像處理數(shù)據(jù)并得出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，學(xué)會(huì)根據(jù)U-I、13.科學(xué)探究通過實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論等過程，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過測量電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、實(shí)事求是、勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)結(jié)協(xié)作的科學(xué)精神，感受物理學(xué)科研究的方法和意義?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】理解伏安法的原理，并用UI圖像處理數(shù)據(jù)并得到電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻【教學(xué)難點(diǎn)】根據(jù)閉合電路歐姆定律設(shè)計(jì)測量電動(dòng)勢和內(nèi)阻的多種實(shí)驗(yàn)方案【教學(xué)策略設(shè)計(jì)】本節(jié)課在教學(xué)的指導(dǎo)思想上，始終堅(jiān)持“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的原則，通過教師創(chuàng)設(shè)問題情境和有效的設(shè)問引導(dǎo)，讓學(xué)生親歷通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論的過程。1.教學(xué)方法綜合應(yīng)用了實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)驗(yàn)探究、講授、談話等多種教學(xué)方法，并采取了多媒體輔助教學(xué)，把教學(xué)過程設(shè)計(jì)成以知識(shí)和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以問題為主線的師生對(duì)話交流的過程。2.學(xué)法指導(dǎo)在學(xué)法指導(dǎo)上，讓學(xué)生嘗試自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、處理數(shù)據(jù)、分析歸納得出結(jié)論，使學(xué)生在獲取知識(shí)過程中，領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的研究方法，受到科學(xué)思維方法訓(xùn)練的同時(shí)提高科學(xué)探究的能力?！窘虒W(xué)用具】小燈泡；自制水果電池；干電池；導(dǎo)線；開關(guān)；電壓表；電流表；滑動(dòng)變阻器；多媒體課件；將兩種電池接入小燈泡電路中粗測水果電池和干電池電動(dòng)勢實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)選擇實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)EXCEL處理數(shù)據(jù)將兩種電池接入小燈泡電路中粗測水果電池和干電池電動(dòng)勢實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)選擇實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)EXCEL處理數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康男抡n導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)?zāi)康男抡n導(dǎo)入拓展提升課堂小結(jié)安阻法伏阻法確定實(shí)驗(yàn)電路圖圖像法處理數(shù)據(jù)探討數(shù)據(jù)處理方法（解析法、圖像法）確定實(shí)驗(yàn)電路圖伏安法

拓展提升課堂小結(jié)安阻法伏阻法確定實(shí)驗(yàn)電路圖圖像法處理數(shù)據(jù)探討數(shù)據(jù)處理方法（解析法、圖像法）確定實(shí)驗(yàn)電路圖伏安法【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)演示：(1)測量水果電池和干電池的電動(dòng)勢（粗測）(2)將水果電池和干電池分別接入小燈泡電路中明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y量電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻1)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生讀出電壓表示數(shù)。2)用兩種電池與小燈泡、開關(guān)組成回路，閉合開關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生觀察小燈泡亮度變化3)提問：電池是如何影響小燈泡的亮暗的呢？4)電路中電流與哪些因素有關(guān)？（復(fù)習(xí)閉合電路的歐姆定律）5)電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻共同影響著電路的電流大小，是兩個(gè)重要的參數(shù)期待回答：1)1.5V；2.5V2)干電池和小燈泡串聯(lián)后，燈泡發(fā)光；水果電池回路中的小燈泡不亮3)通過小燈泡的電流（燈泡實(shí)際功率）4)電流大小不僅和電池的電動(dòng)勢有關(guān)，還和內(nèi)阻有關(guān)。5)理解測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的必要性利用水果電池激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引入新課一、伏安法【方案設(shè)計(jì)】電壓表連接電池兩端確定實(shí)驗(yàn)電路圖探討數(shù)據(jù)處理方法【實(shí)驗(yàn)器材】【實(shí)驗(yàn)步驟】【收集數(shù)據(jù)】【數(shù)據(jù)處理】1)能否直接將電壓表連接到電池兩端測量電池電動(dòng)勢？誤差如何？U=EIr→I=0→U斷=EU=EIr→I≠0→U＜E若r較小，分壓較小，可用于粗測電動(dòng)勢；若r較大，分壓較大，測量結(jié)果和實(shí)際電動(dòng)勢差別較大，不適用那如何較精確測量電動(dòng)勢？2)要想改變電流，可以在電路中連接什么器材？接法？3)電流表的接法？4)限流式，電流表外接法，可畫出實(shí)驗(yàn)電路圖5)根據(jù)電路圖，若不考慮電表內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路歐姆定律，電流I=？6)電壓表示數(shù)U=？故E=U7)在上述方法的基礎(chǔ)上,如何減小因測量所帶來的偶然誤差呢？8)使用滑動(dòng)變阻器改變外電路電阻，進(jìn)行多次測量得到多組數(shù)據(jù)，兩兩聯(lián)立方程，求出若干組E和r，最后以E的平均值和r的平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。多組數(shù)據(jù)取平均的方法，誤差減小了，但處理起來比較復(fù)雜。在上述方法的基礎(chǔ)上，有沒有更簡便、直觀的方法呢？9)以U為縱坐標(biāo)、I為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系。根據(jù)U=EIr,可知U、I為一次函數(shù)關(guān)系，如果做多組測量，標(biāo)出坐標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)行擬合，那么點(diǎn)大致呈直線分布，畫出UI圖為一條直線。根據(jù)公式，直線與縱坐標(biāo)軸的截距為？斜率表示？唯一性器材滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表量程根據(jù)學(xué)生說出的步驟，指出實(shí)驗(yàn)操作過程中需要注意的事項(xiàng)連接時(shí)注意電表量程滑動(dòng)變阻器滑片位置讀電表要快，每次讀完立即斷電，以免干電池E和r出現(xiàn)明顯變化根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生讀數(shù)，并將數(shù)據(jù)記錄在黑板的表格中I/AU/V1)將表格中的數(shù)據(jù)輸入EXCEL中，畫出散點(diǎn)圖，2)數(shù)據(jù)輸入EXCEL中做出的圖測量數(shù)據(jù)只分布在坐標(biāo)系的一小部分區(qū)域，如何解決？3)調(diào)整后的直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)值是否發(fā)生了改變呢？4)進(jìn)行擬合得到擬合直線方程期待回答：1)改變電流、電壓值，測兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立求解2)滑動(dòng)變阻器；限流式3)相對(duì)電源，電流表外接法5)I6)U=IR7)多組數(shù)據(jù)取平均8)圖像法9)U=EIr電池電動(dòng)勢;圖像斜率的絕對(duì)值為電池的內(nèi)阻1)干電池、開關(guān)、導(dǎo)線2)阻值較小的(10Ω)3)03V;00.6A根據(jù)原理圖連接實(shí)物；閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讀取并記錄多組I、U的示數(shù)I、U；斷開開關(guān)，整理器材；處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，讀電流表、電壓表并記錄數(shù)據(jù)2)調(diào)整縱軸起點(diǎn)和比例，使數(shù)據(jù)大致布滿整個(gè)坐標(biāo)區(qū)域。3)沒有。4)根據(jù)已得到的圖像求出電動(dòng)勢及內(nèi)阻使學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程，確定實(shí)驗(yàn)電路圖復(fù)習(xí)閉合電路歐姆定律，為后續(xù)理解實(shí)驗(yàn)原理做鋪墊幫助學(xué)生理解減小誤差的方法：進(jìn)行多次測量對(duì)比解析法和圖像法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn)幫助學(xué)生理解圖像的意義鍛煉學(xué)生根據(jù)圖像合理外推進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法安阻法【方案設(shè)計(jì)】確定實(shí)驗(yàn)電路圖探討數(shù)據(jù)處理方法提出問題：沒有電壓表、滑動(dòng)變阻器，只有電流表、電阻箱、電池、開關(guān)。我們可否改造方案中的電路圖測量電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻？1)若用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，伏安法作UI圖，在這我們需要作什么圖？2)1I-雖然沒有電壓表直接測外電壓，但是電阻箱可以直接測外電阻，根據(jù)U=IR?？傠娏骱屯怆娮璧某朔e來替代直接測外電壓。E=U+Ir=IR+Ir1作1I2)1E；鍛煉學(xué)生的推理能力伏阻法【方案設(shè)計(jì)】確定實(shí)驗(yàn)電路圖探討數(shù)據(jù)處理方法提出問題：沒有電流表、滑動(dòng)變阻器，只有電壓表、電阻箱、電池、開關(guān)。我們可否改造方案中的電路圖測量電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻？1)若用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，我們需要作什么圖？2)1I-雖然沒有電流表直接測總電流，但是電阻箱可以直接測外電阻，根據(jù)I=U/R可用外電壓和外電阻的比值來替代直接測電流。E=U+IE=U+UE=U(1+r1U作1U2)rE；鍛煉學(xué)生的科學(xué)推理能力課堂小結(jié)這節(jié)課我們研究了電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量方案，開始我們以測量外電壓和總電流方法為例即伏安法，比較了解析法和圖像法的優(yōu)劣，最終選擇既簡潔偶然誤差又小的圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，處理數(shù)據(jù)，最終測得一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。接著研究了用電流表、電阻箱的安阻法以及用電壓表、電阻箱的伏阻法測量電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方法，并分析了圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的原理?；仡櫛咎谜n所學(xué)習(xí)內(nèi)容鞏固本節(jié)所學(xué)知識(shí)課后思考在使用外電壓和總電流的測量方案時(shí)，電壓表和電流表的內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果有影響嗎？如果有，測得的電動(dòng)勢和內(nèi)阻值與真實(shí)值之間的大小關(guān)系又如何呢？課后思考，嘗試分析電壓表和電流表的內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果的影響為下節(jié)課學(xué)習(xí)各方法測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差分析做鋪墊拓