《測量電源電動勢和內(nèi)阻》實驗教學(xué)設(shè)計教案

《測量電源電動勢和內(nèi)阻》實驗教學(xué)設(shè)計教案從教材分析、學(xué)情分析、教法分析、學(xué)法指導(dǎo)、教學(xué)過程幾個方面來加以闡述。一、教材分析地位：測電源電動勢和內(nèi)阻按照新課標要求是一節(jié)實驗課，是高考的必考實驗之一。更是高考電學(xué)實驗中熱點。能力要求較高。這節(jié)課是對前面內(nèi)容閉合電路歐姆定律的鞏固應(yīng)用和加深理解。在實驗數(shù)據(jù)處理中涉及到的圖像法是一種很重要也很常用的方法。所以本節(jié)課既是知識的學(xué)習(xí)也是方法的學(xué)習(xí)。重點：因為這節(jié)課是一節(jié)實驗課，所以我確定這節(jié)課的重點是實驗原理的理解，實驗方案，器材的選擇，圖象法的應(yīng)用。難點：由于現(xiàn)階段的學(xué)生理性思維還不夠成熟，有些物理方法的應(yīng)用還不夠熟練，所以這節(jié)課的難點是圖像法的應(yīng)用，器材選擇以及誤差的分析。對于重難點的突破本著低起點、小步子的原則，逐步問題引導(dǎo)學(xué)生、自主探究、以練代學(xué)、邊練邊學(xué)的方式實現(xiàn)自我突破。二.新課學(xué)習(xí)后學(xué)生的現(xiàn)狀分析從學(xué)生看，通過閉合電路歐姆定律的學(xué)習(xí)，學(xué)生對《測電源的電動勢和內(nèi)阻》原理有了一些基本的了解，具時體來說，學(xué)生的狀況如下。知識方面：通過新課的學(xué)習(xí)學(xué)生對“測電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗原理、目的容易理解，在路端電壓和電流的關(guān)系上有初步認識；多數(shù)同學(xué)都知道U—I圖像中圖像與縱坐標的交點表示待測電源的電動勢，圖像的斜率的絕對值表示內(nèi)阻。方法方面：新課學(xué)習(xí)后，前面“測金屬絲電阻率”和“描繪小燈泡的伏安特性曲線”打下了一定的基礎(chǔ)，本實驗的基本方法一伏安法（伏特表和電流表結(jié)合測量）學(xué)生們掌握的較為容易，但在其他方法上處理起來較為陌生，比方說用電流表和電阻箱結(jié)合測量一一安阻法、電壓表和電阻箱結(jié)合測量一一伏阻法等，其實就是伏安法的變形，有些學(xué)生難以掌握。能力方面：數(shù)據(jù)處理上縱軸的起點不從零開始的情況下較陌生，作圖時用圖像與橫軸的夾角的正切值表示斜率的錯誤也時常出現(xiàn)。安阻法，伏阻法不能將橫縱兩軸的物理量”化曲為直“，滑動變阻器的大小難以選擇，實驗電路圖不能準確畫出，處理數(shù)據(jù)的能力有待加強，誤差分析，創(chuàng)新設(shè)計能力更待提高。三、教學(xué)方法,學(xué)法指導(dǎo)物理教學(xué)重在啟發(fā)思維、教會方法，所以依據(jù)實際學(xué)情，主要采取問題啟發(fā)法、自主探究法等教學(xué)方法，這樣做的目的是降低難度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)欲望，通過啟發(fā)的方式引導(dǎo)學(xué)生自主探究。利用實際訓(xùn)練學(xué)習(xí)和鞏固新知，達到既學(xué)會知識又學(xué)會方法的目的。四、教學(xué)過程（兩課時）本著以學(xué)生為主體的原則我將設(shè)計情境導(dǎo)入、實驗原理探究、數(shù)據(jù)處理分析、小結(jié)、鞏固練習(xí)六個環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)一：情景引入。回憶閉合電路毆姆定律E二U+Ir及電源的電學(xué)特性,根據(jù)情景出一個小練習(xí)讓學(xué)生求解電源的電動勢和內(nèi)阻，這樣做是為讓學(xué)生從已有知識入手，既降低學(xué)習(xí)難度也為本節(jié)課的學(xué)習(xí)做知識準備。環(huán)節(jié)二：實驗原理探究實驗原理探究是這節(jié)課的主要內(nèi)容，問題引導(dǎo)：.閉合電路毆姆定律的三種表達式中如何確定E和r，哪種方便.如何在實驗中測出相關(guān)量.根據(jù)所測量如何設(shè)計電路圖.如何選擇器材，重點在滑動變阻器的大小選擇上作出理論分析，讓學(xué)生加深印象。這個過程引導(dǎo)學(xué)生來完成，在過程中遇到的問題通過多元對話的方式解決，比如老師的點撥、同學(xué)間的相互討論和相互指導(dǎo)。實驗方案的確定，這是本節(jié)課的重點。這個重點的突破借助剛才的練習(xí)和小組討論可以輕松完成，各組可在黑板上展示設(shè)計方案，其他組的同學(xué)進行點評，最后對存在的問題進行修正。學(xué)生會做出幾種正確的方案，在肯定學(xué)生的同時提醒學(xué)生本節(jié)課主要以伏安法為例進行探究。圖1 圖2環(huán)節(jié)三：數(shù)據(jù)處理，圖象分析。在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)上，先用解析法，在導(dǎo)入復(fù)習(xí)時已經(jīng)練習(xí)過。體會計算法和圖像法兩種不同的方法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)劣。而圖像法是這節(jié)課的難點，對此在導(dǎo)學(xué)案上層層設(shè)置任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)據(jù)采集、坐標選取和點的描繪等等，實現(xiàn)了難點的邊練邊學(xué)。讓學(xué)生先按常規(guī)縱坐標起點作圖，圖象有何特點，求解時有什么困難，如何解決。再按縱坐標非零起點作圖，體會兩種作法的區(qū)別與好處。同時對電源內(nèi)阻的選擇上有什么要求。對于大部分同學(xué)來說連線時會有些問題，在黑板上做集中演示，給學(xué)生一個正確的做法，規(guī)范學(xué)生的作圖。讓學(xué)生結(jié)合數(shù)學(xué)知識通過討論的方式得出圖線的物理意義，數(shù)學(xué)方程，斜率，截距的含義。求內(nèi)阻時易錯問題重點強調(diào)。在這個過程中不斷向?qū)W生強化善于用數(shù)學(xué)方法研究物理問題的思維。環(huán)節(jié)四：誤差分析在誤差分析上是一難點，學(xué)生理解較困難，可根據(jù)學(xué)生實際講解。用伏安法測量時兩種接法的區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生分析誤差出現(xiàn)的原因。思考：1、如果兩個表都是理想表，請問兩種電路測得結(jié)果是否一樣？2、如果不是理想表，兩種方法有何區(qū)別？系統(tǒng)誤差產(chǎn)生于何處？3、誤差導(dǎo)致測量值與真實值間有何偏差？請小組代表就剛才思考問題進行回答，有不恰當(dāng)處或有待完善之處請同組成員補充，也可請其他小組補充、修正。教師分析：【引導(dǎo)一】根據(jù)誤差來源分析：圖1誤差源自于電流表不是干路電流，則真正用于計算電動勢和內(nèi)阻的表達式為：E=U+(I+1)r;0 AV0圖2誤差源自于電壓表不是路端電壓，則真正用于計算電動勢和內(nèi)阻的表達式為：E=(U+U)+Ir。0VA0

式中石、〃為真實值，可以利用解二元一次方程組的方法，求出0 0E、丫，對比E、r,則可明確測量值與真實值間差異。0 0（此處只做引導(dǎo)思考，不做演算）【引導(dǎo)二】上述方法可行，但復(fù)雜、不易算，能不能有更簡便的思路來進行誤差分析？（提示：等效電源）路來進行誤差分析？（提示：等效電源）其中等效電源電動勢E等和內(nèi)阻為r等:結(jié)論R V—R+結(jié)論R V—R+rV=E等<E=r等<r真Rr V——R+r

V測其中等效電源電動勢E等和內(nèi)阻為其中等效電源電動勢E等和內(nèi)阻為結(jié)論E等=E'E=測

r==R+rAE真兩個實驗電路圖都存在系統(tǒng)誤差兩個實驗電路圖都存在系統(tǒng)誤差等但是在圖2中得到的內(nèi)阻r，其相對誤差大，因此在教材中以圖1作為測量電路圖?！疽龑?dǎo)三】作圖像比較理想和實際兩種情況，進而找到誤差及其造成誤差的原因環(huán)節(jié)五實驗原理拓展。用電流表和電阻箱結(jié)合測量一一安阻法、電壓表和電阻箱結(jié)合測量一一伏阻法，其實就是伏安法的變形，學(xué)生也難以掌握。尤其是處理數(shù)據(jù)中用圖象法處理時化曲為直要求較高可作例題處理。讓學(xué)生體會。用電流表、電阻箱測量用電壓表、電阻箱測量 1 人一r縱軸截距：E 斜率：日環(huán)節(jié)六處理習(xí)題加以鞏固某同學(xué)要測量某電源的電動勢和內(nèi)阻，根據(jù)實驗室提供的器材，設(shè)計了如圖的實驗電路。(1)請根據(jù)電路圖將如圖乙的器材連接成電路⑵閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)電阻箱接入電路的阻值。得到多組電阻箱接入電路的阻值R和對應(yīng)的電壓表的示數(shù)上為了比較準確地得出實驗結(jié)論。該同學(xué)準備用直線圖象來處理實驗數(shù)據(jù)，圖象的縱坐標表示電壓表讀數(shù)U，則圖象的橫坐標表示的物理量應(yīng)該是。⑶該同學(xué)又嘗試用另一種圖象來處理數(shù)據(jù)。即根據(jù)測得的多組電阻箱的阻值R和記錄的對