高二物理人教版選修3-1測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻教學(xué)計(jì)劃
一、教材內(nèi)容分析
本課是高中物理選修3—1的第二章第十節(jié)，這節(jié)課內(nèi)容是測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，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)阻的電路以及用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
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(guò)的閉合電路歐姆定律的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)電路圖，測(cè)量電池電動(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。通過(guò)本節(jié)課培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理和誤差分析的能力，還可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。
本節(jié)課我們先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模龑?dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案，探討實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)，規(guī)范完成實(shí)驗(yàn)，做好誤差分析和數(shù)據(jù)分析。
三、學(xué)情與教材分析
學(xué)生已學(xué)習(xí)了閉合電路歐姆定律、伏安法測(cè)電阻，對(duì)閉合電路的內(nèi)、外電電路的有一定認(rèn)識(shí)，但是由于對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)接觸比較少，對(duì)于電路的設(shè)計(jì)能力仍需進(jìn)一步的加強(qiáng)，這也是本實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要任務(wù)。另外，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)
1.知識(shí)與技能：使學(xué)生學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)
使學(xué)生掌握利用儀器測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)開(kāi)闊學(xué)生思路，激發(fā)興趣。
2.過(guò)程與方法：學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)、學(xué)會(huì)利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法、學(xué)會(huì)誤差分析。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：使學(xué)生具備敢于質(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)的興趣。
五、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)
2.難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)
六、教學(xué)方法：探究法、討論法、實(shí)驗(yàn)法、
七、教學(xué)準(zhǔn)備儀器：
電流表，電壓表，滑動(dòng)變阻器，開(kāi)關(guān)，兩節(jié)舊干電池，電池盒，導(dǎo)線各若干。
八、教學(xué)過(guò)程
這節(jié)課我們來(lái)測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，請(qǐng)各組同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)原理圖，組內(nèi)討論后把優(yōu)化的方案以圖的`形式畫(huà)到黑板上。(以下，我假設(shè)幾個(gè)學(xué)習(xí)小組，假設(shè)一些學(xué)生，假設(shè)幾種情況舉例，講課時(shí)可以隨機(jī)應(yīng)變。)
同學(xué)紛紛畫(huà)好他們的設(shè)計(jì)圖。我讓同學(xué)們仔細(xì)觀察看哪些小組的設(shè)計(jì)方案相同，同學(xué)們認(rèn)真查找，取掉了相同的設(shè)計(jì)方案，留下不同的設(shè)計(jì)方案。我分別請(qǐng)了幾個(gè)小組的同學(xué)上臺(tái)談一談他們?cè)O(shè)計(jì)的思路。
其中3小組的同學(xué)張茜畫(huà)的電路圖如下，3小組的張茜說(shuō)：“我們用電壓表測(cè)量路端電壓，電流表測(cè)總電流，根據(jù)U=E-Ir列方程組求解E和r。
我問(wèn)大家: “張茜他們的想法行嗎?”同學(xué)們紛紛點(diǎn)頭，我讓同學(xué)們想想這種方案處理數(shù)據(jù)還有其它方法嗎?6組李強(qiáng)同學(xué)說(shuō)“還可以描出閉合電路的U—I圖象求解E和r。”我建議他們?cè)囈辉囘@種方法，看看哪些一種方法誤解差小。
忽然4小組李梅站起來(lái)說(shuō)：“我們的設(shè)計(jì)思路與3小組基本相同，就是電壓表和電流表接的位置不同，如下圖，我感覺(jué)我們的方案肯定也可以.”我故意問(wèn)大家：“你們說(shuō)4小組的方案和3小組的方案比較哪個(gè)更好?”
一分鐘過(guò)去了，同學(xué)們都默不作聲，有些同學(xué)甚至低聲說(shuō)，兩種方案結(jié)果一樣。
我問(wèn)道：“哪一種測(cè)量的誤差更小一些呢?”
頓時(shí)，教室里熱鬧起來(lái)，同學(xué)們開(kāi)始了熱烈的討論，3小組同學(xué)認(rèn)為他們測(cè)的路端電壓比4小組更準(zhǔn)確，但4小組同學(xué)認(rèn)為他們的總電流準(zhǔn)確，3小組測(cè)的電流不是總電流，他們急切想找到解決問(wèn)題的辦法。
我問(wèn)同學(xué)們利用閉合電路的U和I求E和r，能不能同時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)出電壓和總電流，同學(xué)們紛紛表示不可以。我建議大家結(jié)合所選儀器和實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x一個(gè)誤差更小的設(shè)計(jì)方案。
這時(shí)8小組的張森站起來(lái)，興奮的說(shuō)：“我認(rèn)為3小組的設(shè)計(jì)方案誤差更小，因?yàn)?小組的測(cè)量誤差來(lái)源于電壓表的分流作用，而電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻和電流表電阻，它的分流很小。而4小組的誤差來(lái)源于電流表的分壓作用，電流表內(nèi)阻并不是比滑動(dòng)變阻器小很多，它的分壓作用不能忽略。”聽(tīng)完張森的分析，同學(xué)們頓時(shí)明白過(guò)來(lái)。這時(shí)我及時(shí)提醒同學(xué)們：“以后大家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)一定要注意既要圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康模忠獪p小實(shí)驗(yàn)誤差。”
2小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下的電路圖，小組代表張柯明說(shuō)：“我們想利用閉合電路歐姆定律，用電流表測(cè)定電流，用電阻箱測(cè)電阻，列方程組求解E和r。
6小組的張松站起來(lái)說(shuō)，這種方法還可以作R—1/I的圖像，求出縱截距就是r，求出的圖象的斜率就是電動(dòng)勢(shì)。
我肯定了他們兩個(gè)人的做法，并提醒他們從R—1/I圖象時(shí)，你們坐標(biāo)原點(diǎn)的取法，然后我讓他們到前面實(shí)驗(yàn)桌上取自己需要的儀器。
不一會(huì)張松跑過(guò)來(lái)生氣地說(shuō)，電流表只剩一個(gè)了，讓張柯明拿走了，6小組同學(xué)頓時(shí)撅起嘴，生氣了。我假裝和6小組同學(xué)商量說(shuō)：“你們能用其它儀器代替電流表嗎?”聽(tīng)我這么一說(shuō)，6小組的同學(xué)都不理我了。
這時(shí)5小組候林站起來(lái)說(shuō)，大家看我們?cè)O(shè)計(jì)了下面的電路圖
我認(rèn)為我們跟張松的設(shè)計(jì)方案較接近，如果沒(méi)有電流表，我們可用電壓表來(lái)代替電流表。我們結(jié)合電阻箱的值很容易求出總電流，我們既能用U=E-Ir求解E和r,也可以用
求解E和r。你們可以試一下這種方案。
聽(tīng)完候林同學(xué)的分析我?guī)ь^為他鼓起掌來(lái)，我說(shuō)：“同學(xué)們，我們大家設(shè)計(jì)的都很好，也有道理。我們?cè)谠O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，一定要圍繞實(shí)驗(yàn)原理，還要結(jié)合具有的實(shí)驗(yàn)儀器，減小實(shí)驗(yàn)誤差，我們不僅要學(xué)會(huì)“有條件我們一定要做好實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有條件，我們要?jiǎng)?chuàng)造條件，還要做好實(shí)驗(yàn)。””層層優(yōu)化我們的設(shè)計(jì)方案，測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法很多，希望大家以本次實(shí)驗(yàn)為起點(diǎn)，不斷設(shè)計(jì)出更好的實(shí)驗(yàn)方案。
接下來(lái)我讓各小組上臺(tái)，按照各組同學(xué)設(shè)計(jì)的方案領(lǐng)取儀器，我要求他們一一清點(diǎn)，輕拿輕放。同學(xué)們高高興興地將各組的“寶貝“領(lǐng)回去。教室頓時(shí)激動(dòng)起來(lái)，我趕緊抬嗓門(mén)提醒：“別著急接通電路，大家接電路時(shí)要注意哪些問(wèn)題呢?”
有的說(shuō)要注意電壓表電流表的電流流向;有的說(shuō)要注意接線時(shí)把電源斷開(kāi);有的說(shuō)注意滑動(dòng)電阻器滑片的位置和電阻箱開(kāi)始的電阻;還有的說(shuō)接線一定要牢固等等。聽(tīng)了同學(xué)們這么說(shuō)，我才放心的讓他們動(dòng)手了。此時(shí)我在教室邊走邊看，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題我及時(shí)糾正，不到6分鐘大家按電路圖接好電路。他們認(rèn)真地測(cè)量數(shù)據(jù)，記錄結(jié)果，列方程或畫(huà)圖求解，認(rèn)真地分析計(jì)算。我及時(shí)糾正他們錯(cuò)誤解的讀數(shù)方法。要求他們規(guī)范作圖，正確處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。各小組做完后，我建議他們把電源交換著測(cè)，相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果，交流方法，分析誤差。同學(xué)們熱情很高，用了20分鐘基本上完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)。
剩下時(shí)間的我讓同學(xué)們談?wù)劚敬螌?shí)驗(yàn)的收獲：李巖說(shuō)：我學(xué)了三種不同的方法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。
蔣鵬說(shuō)：“我學(xué)會(huì)了正確的連接電路了。”
高利說(shuō)：“我學(xué)會(huì)誤差分析和處理數(shù)據(jù)的方法。”
王虎說(shuō)：“我認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中電壓表、電流表、電阻箱的讀數(shù)很重要。可千萬(wàn)別馬虎呀!”
我說(shuō)：“大家說(shuō)得很對(duì)，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)要學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法、操作技巧及數(shù)據(jù)處理和誤差分析技巧。這對(duì)我們以后的實(shí)驗(yàn)很重要，希望大家下去按要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)反思。”
作業(yè)：XXX
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