《测定电源电动势和内阻》的教学设计

1/5《测定电源电动势和内阻》的教学设计设计人：邢涛（高二物理）一、教材内容分析本节课时高中物理选修3-1的第四章第三节，这节课内容是测量电源的电动势与内阻，是闭合电路欧姆定律的一次实际应用。电源的特性主要是由电动势与内阻来描述，因此测量电动势和内阻对于合理使用电源具有重要的意义。本节课主要介绍了用伏安法测量电源的电动势和内阻的电路及一种新的处理实验数据的方法——图像法。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。二、设计理念与设计思路本节教学中，主要是让学生应用已学的闭合电路欧姆定律的相关知识，测量电源电动势和内阻，在教学中鼓励学生在教师的引导下，探究清楚应该怎么做，为什么要这么做？本节内容涉及到动手实验及用图像处理数据，通过学生自己的探索，不但可以让其把学过的知识应用于实际，还可以激发学生们的学习兴趣。聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。随着目的的明确，设计测量方案，要求学生在探究过程中如实收集实验数据，然后根据数据的收集，分析处理数据的方法，鼓励同学一起讨论合理的方法，引导其对所得到的结果进行分析、总结。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骒。三、学情分析知识基础：学生通过对前几节内容的学习，知道电源的电动势和内阻，也知道闭合电路的欧姆定律的基本内容。能力基础：学生具备基本的实验操作技能，会根据实验数据描点作图。情感基础：大部分学生乐于观察、善于思考，对新鲜的事物保持有浓厚的探究兴趣。四、重、难点的分析教学重点：电源电动势和内阻的测量原理，实验数据的处理。教学难点：实验数据处理与分析，实验误差来源及其分析。五、教学准备电流表，电压表，滑动变阻器，开关，一节电池，电池盒，导线若干。六、教学流程设计开始教学引入探究课题原理讨论方案设计仪器选择激趣明确研究课题讨论：实验原理讨论与选择根据原理设计实验方案选择适当的仪器2/5七、教学过程设计教学过程教学活动内容学生活动达到效果复习铺垫【知识回顾】电源的特性有哪些？闭合电路的欧姆定律的基本内容是什么？表达式如何？（基本内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。）学生回答（电动势、内阻）学生回答表达式：I=E/(R+r)回顾已学知识，引导学生思考如何测量电源的电动势和内阻新课引入【问题思考】现在有一个干电池，要想测出其电动势和内电阻，应该采用怎样的原理和方法？测量电路时怎样的？【实验原理】闭合电路的欧姆定律：rREI变式：IrUE【实验电路】【实验器材】电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线，干电池；学生思考实验原理：IrUE根据实验原理，分组讨论实验电路，画出实验电路，确定实验仪器让学生去思考选择实验原理及实验电路通过变式了解各种实验方法使学生熟悉实验电路图，为实物连接做准备实验探究收集数据教师辅导，生——生交流师——生交流数据处理方式方法结论表达误差分析课堂总结代数法与作图法学生表达测量结果实验误差（系统误差）师生共同总结3/5实物连接【实物连接】做实物连接，联系连接技能知道实物连接的要点与注意事项。实验步骤【实验步骤】恰当选择实验器材，根据电路图正确连接实验电路；（开始开关应处于断开状态，滑动变阻器阻值调到最大的一端.）闭合开关，接通电路，调节滑动变阻器滑片的位置，读出电流I、电压U的值，重复5～6次，列表记录；断开开关，拆除电路，整理器材；整理好器材，利用公式法或U-I图象法处理记录的数据，求出电源的E和r思考实验步骤，按步骤进行实验操作使学生知道做电学实验的基本步骤，培养学生的严谨的科学态度与精益求精的追求精神。实验记录数据记录表【数据记录】组别12345电流I（A）电压U（V）收集数据，以备后用让学生学会实验数据的收集、记录。数据处理【数据处理方法一】公式法+平均值法，推到讲解公式法公式法：E=U1+I1r，E=U2+I2r2112211221IIUUrIIUIUIE为减小实验误差，求出几组E和r的值，算出他们的平均值，nEEEEEn321数据处理理解原理，处理相应数据让学生知道实验数据如何处理，那种处理方式更好。知道那种哪种方法误差较小，会用多种方法处理实验数据4/5nrrrrrn321【数据处理方法二】图像法讲解：图像法：本实验为了减小实验误差，一般用图像法处理实验数据，根据数据绘出U-I图像。所得图线延长线与U轴的交点即为电动势E，与I轴的交点即为短路电流I短图线斜率的绝对值即为电源的内阻r，即mIEIUr（绘图要求：使多数点落在直线上，并且分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等，这样，可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。）理解图像法中特殊点的含义1、短路时的U为电动势E2、短路电流为Im3、内电阻mIEIUr使学生知道图像特殊点的物理意义注意事项【注意事项】采用内接法；量程选择适当，偏角尽量大些；多测几组数据，且数据变化范围要大些；做U-I图像时，让尽可能多的点落在直线上，没在直线上的点尽量在直线两侧均匀分布。强调实验中的注意事项。误差分析实验中由于电压表的分流作用，使得测量的电流与真实的电流大小不同而造成的误差属于系统误差，请同学们进一步讨论，这个E、r测量得到的数值是偏大还是偏小？（提示：利用图线及合理的推理）可以请几位同学发言，最后得到结论。比较两组数据的差异，分析结果误差产生的原因通过分析误差产生原因的分析，加强对实际电路的理解。同时，也让学生认识到减小误差的方法U/VI/A测量U/VI/A真实5/5因为，电压表的分流作用所以I真=I测＋IV，某个电压值时电流要比测量值大一点。当U=0时，IV→0I→I真故r真＞r测E真＞E教学设计的反思这节课的设计意图要让学生在教师的引导下掌握测量电源电动势和内阻的原理和方法，教师的引导只是为了让学生更加高效的学习，把重点放在原理、电路的获得，以及探究过程的实际操作，再到后面的数据处理，特别是利用图象法处理数据，课堂内容的设计环环相扣，注重培养学生的实验探究能力。不足之处在于课堂的容量偏大，对于不同的学生情况可能还应根据最后要达到的目标做一些调整，有些环节，如欧姆定律的三种形式和相应的电路图可以改成教师引导，重点放在电表连接方式的讨论上来，这也是为后面的误差分析做好铺垫。另，因数据处理方法移到实验探究前做些必要的补充，这样时间上的安排也是合理的。总体说来，一节课要有所偏重，想把每个方面都做好很难，教师只有根据自己学生的情况做一些必要的调整才是最合理的。