2019-2020年滬科版3-1選修三4.2《測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》WORD教案3.doc

2019-2020年滬科版3-1選修三4.2測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻WORD教案3 一、教材內(nèi)容分析本節(jié)課是高中物理選修31的第四章第二節(jié)，這節(jié)課內(nèi)容是測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，電源的特性主要由電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻來描述，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)與內(nèi)阻的電路以及一種新的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法用圖象法處理實(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)過的閉合電路歐姆定理的相關(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，引導(dǎo)測(cè)量方案（包括電路圖）的形成，在探究過程中如實(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)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)行誤差分析。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)實(shí)驗(yàn)電路的選擇、設(shè)計(jì)能力還沒有形成，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)算法亦稱代書法，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)1知識(shí)與技能：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，并通過設(shè)計(jì)電路和選擇儀器，開闊思路，激發(fā)興趣。2.過程與方法：學(xué)會(huì)利用圖線處理數(shù)據(jù)的方法、誤差分析。3.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1.重點(diǎn)：測(cè)量方案和利用圖線處理數(shù)據(jù)2.難點(diǎn)：如何利用圖線得到結(jié)論六、教學(xué)準(zhǔn)備電流表，電壓表，滑動(dòng)變阻器，開關(guān)，一節(jié)電池，電池盒，導(dǎo)線若干。七、教學(xué)流程設(shè)計(jì) 開始 激趣教學(xué)引入明確研究課題探究課題討論：實(shí)驗(yàn)原理討論與選擇原理討論根據(jù)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案選擇適當(dāng)?shù)膬x器方案設(shè)計(jì)儀器選擇教師輔導(dǎo)，生生交流師生交流實(shí)驗(yàn)探究收集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理方式方法代數(shù)法與作圖法學(xué)生表達(dá)測(cè)量結(jié)果結(jié)論表達(dá)實(shí)驗(yàn)誤差（系統(tǒng)誤差）誤差分析師生共同總結(jié)課堂總結(jié)八、教學(xué)過程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)預(yù)期效果教學(xué)引入明確研究課題、引起探究興趣引言、課題介紹調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，活躍課堂的氣氛，使學(xué)生樂于探究。實(shí)驗(yàn)原理探討原理選擇：閉合電路歐姆定律 及其他變形形式：E=U+Ir、提問1、 欲得到某個(gè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，可以怎么做？2、 選用歐姆定律的那種形式比較好回答問題1、閉合電路歐姆定律： E=U+Ir （U=E-Ir）2、選用E=U+Ir （U=E-Ir）較好掌握測(cè)量的幾種原理。第一和第三要求電阻已知，且從數(shù)據(jù)處理方便看，第二種方案E=U+Ir亦可采用圖像法，較好。實(shí)驗(yàn)方案電表連接方式選擇：作實(shí)驗(yàn)電路圖提問根據(jù)原理作出實(shí)驗(yàn)電路圖，重點(diǎn)是電表的連接方式思考與討論最終得到如上的電路圖掌握實(shí)際操作中選擇儀器與實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)根據(jù)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并如實(shí)紀(jì)錄數(shù)據(jù)真正動(dòng)手實(shí)踐，尊重實(shí)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)處理方案1、 數(shù)據(jù)處理方法提問如何處理數(shù)據(jù)得出結(jié)論？結(jié)論：1、 代數(shù)法，多次實(shí)驗(yàn)取平均值2、 圖像法，作U-I曲線，利用圖像信息求得。關(guān)鍵掌握利用圖線的信息，如：斜率、兩坐標(biāo)軸的截距等含圖像的獲得2、 對(duì)實(shí)驗(yàn)圖像的認(rèn)識(shí)提問1、 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的數(shù)據(jù)在圖上的分布特點(diǎn)2、 曲線的斜率、U軸截距、I軸截距各表示什么？學(xué)生回答1、數(shù)據(jù)只分布在第一象限，且大致應(yīng)成一條斜率為負(fù)的直線2、斜率表示-r，U軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì)I軸截距表示短路電流增強(qiáng)運(yùn)用圖像處理數(shù)據(jù)的能力，培養(yǎng)看圖的能力以及分析問題、解決問題的能力實(shí)驗(yàn)結(jié)論表達(dá)通過實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論引導(dǎo)讓學(xué)生自己表達(dá)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果學(xué)生發(fā)言表達(dá)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差分析對(duì)所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行誤差分析引導(dǎo)讓學(xué)生對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論學(xué)生發(fā)言誤差分析：1、 原理引起的誤差2、 儀器讀數(shù)引起的誤差課堂總結(jié)1、 實(shí)驗(yàn)原理及電路選擇2、 數(shù)據(jù)處理方法及誤差分析九、課堂實(shí)錄測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻教師：在你們桌上都有一節(jié)這樣的干電池，我們已學(xué)過用來描述電源的性質(zhì)物理量是E、r，今天我們要用實(shí)驗(yàn)手段來測(cè)量一節(jié)電池的E、r。根據(jù)我們學(xué)過的知識(shí)，你可以用幾種什么方法來測(cè)出這一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻呢？教師：同桌同學(xué)一起研究一下，看可以通過測(cè)量哪些物理量來測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，然后把你們?cè)O(shè)計(jì)出來的電路圖畫在白紙上，列出求解方程式。學(xué)生設(shè)計(jì)方案教師：下面請(qǐng)同學(xué)們把你設(shè)計(jì)好的方案拿來跟大家一起探討一下，誰(shuí)先來？方案 1學(xué)生：使用一個(gè)電流表、一個(gè)電壓表、一個(gè)滑動(dòng)變阻器 E=Ir+U(板書)方案 2AE、r學(xué)生：使用一個(gè)電壓表、一個(gè)電阻箱(板書)E、rV方案 3學(xué)生：使用一個(gè)電流表、一個(gè)電阻箱E=I（R+r） (板書)教師：根據(jù)同學(xué)們得除了測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的三種方法，現(xiàn)在分析對(duì)比一下。投影 ：方案1 E=Ir+U 方案2 方案3 E=I（R+r）教師： 同學(xué)們很辛苦才得出三種不同方案，盡管這三種方法所列的方程形式不同，但他們的本質(zhì)是一樣的，都是閉合電路的歐姆定律。三種方案中哪種方案最好？師生： 1、方案2和方案3與方案1相比，最大的區(qū)別在于方案2和方案3只用了一個(gè)電表，外電路上的電阻必須是已知的，這就給外電路上的電阻帶來一定的限制，滑動(dòng)變阻器是不能用的。2、方案1中， E r是欲求的，除了采用方案2、3相同的數(shù)據(jù)處理辦法外，還可以采用一種獨(dú)特的處理方案，前面練習(xí)時(shí)我們有碰到過圖像法。圖1教師：基于上述原因，我們選用方案1。但是，即便是選擇方案1，同學(xué)們也有這樣的兩種連接方式，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？圖2 師生：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。教師：在大家桌上都有電流表、電壓表、050滑動(dòng)變阻器各一個(gè)，電鍵一個(gè)，導(dǎo)線若干。教師：電流表、電壓表選擇什么量程？師生：電流表00.6A，電壓表03V教師：接下來同學(xué)們可以開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)，要多測(cè)幾組以便取平均，至少測(cè)6組。在實(shí)驗(yàn)以前先請(qǐng)同學(xué)做電學(xué)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。師生：1）按電路圖先串聯(lián)后并聯(lián)。2）連接電路時(shí)，電鍵必須斷開。3）電流必須從電表的正接線柱流入，負(fù)接線柱流出，并且要注意量程的選擇。4）如使用滑動(dòng)變阻器處于安全的位置。5）因電池較舊，每測(cè)量一次斷開電源，調(diào)節(jié)后再通電，保證電流較大。6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先斷開電鍵。以組為單位學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，如實(shí)紀(jì)錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)教師：得到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你有幾種辦法處理數(shù)據(jù)得出正確的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻？學(xué)生：我們可以利用公式：E=Ir+U用兩組數(shù)據(jù)就可以建立方程組解出E和r，然后取平均值；也可以采用圖像法，利用UI圖像求電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r:根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-Ir可知，U是I的一次函數(shù)，則UI圖像應(yīng)該是一條直線.投影：UI圖象如右圖。教師：如何得到這條直線，在坐標(biāo)紙上建立UI坐標(biāo)系，依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中畫出相應(yīng)的點(diǎn)，怎樣連接這些點(diǎn)呢？是否兩兩相連？學(xué)生討論后回答總結(jié)：兩兩相連得出的折線不符合理論分析的結(jié)果，應(yīng)該作一條直線使之通過盡可能多的點(diǎn)，并使不在直線上的點(diǎn)盡可能均勻的分布在兩旁.離直線教遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)該舍棄，這實(shí)際上也是取平均的思想。教師：那么大家觀察圖象，直線與U軸、I軸各有交點(diǎn)，這兩個(gè)交點(diǎn)分別代表什么物理意義，直線的斜率又代表什么呢？學(xué)生回答總結(jié)：直線與U軸相交點(diǎn)的值，I等于零，此值即為斷路時(shí)的路端電壓應(yīng)等于電源電動(dòng)勢(shì)E；這條直線與I軸的交點(diǎn)表示U=0 (外電路短路)時(shí)的短路電流 I0，而且I0，由U=E-Ir可知直線斜率為-r，計(jì)算內(nèi)阻時(shí)，要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用r=|k|計(jì)算電池的內(nèi)阻r。教師：下面同學(xué)們把數(shù)據(jù)所得數(shù)據(jù)描到書上的坐標(biāo)系中，作出圖線，從而得出測(cè)量結(jié)果，等下請(qǐng)同學(xué)來說一下他的測(cè)量結(jié)果。學(xué)生：結(jié)果表達(dá)。一下環(huán)節(jié)如有時(shí)間就講，沒有時(shí)間下次課講誤差分析：實(shí)驗(yàn)中由于電壓表的分流作用，使得測(cè)量的電流與真實(shí)的電流大小不同而造成的誤差屬于系統(tǒng)誤差，請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步討論，這個(gè)E、r測(cè)量得到的數(shù)值是偏大還是偏小？（提示：利用圖線及合理的推理）可以請(qǐng)幾位同學(xué)發(fā)言，最后得到結(jié)論。因?yàn)?電壓表的分流作用測(cè)量U/VI/A真實(shí)所以 I真=I測(cè)IV，某個(gè)電壓值時(shí)電流要比測(cè)量值大一點(diǎn)。當(dāng)U=0時(shí)，IV0 II真故r真r測(cè) E真E十、教學(xué)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)的電路圖可以改成教師引導(dǎo)，重點(diǎn)放在電表連接方式的討論上來，這也是為后面的誤差分析做好鋪墊。另，因數(shù)據(jù)處理方法移到實(shí)驗(yàn)探究前做些必要的補(bǔ)充，這樣時(shí)間上的安排也是合理的。 總體說來，一節(jié)課要有所偏重，想把每個(gè)方面都做好很難，教師只有根據(jù)自己學(xué)生的情況做一些必要的調(diào)整才是最合理的。