《用伏安法测电源电动势和内电阻》

1、用伏安法测电源电动势和内电阻 实验课教学设计 肖伟华 (北京九中，北京 100041) 摘要：物理是一门以观察和实验为基础的科学。实验不仅是一种验汪性或操作性的实践活动，更是一种探索性的实践活动。因而物理实验教学应该是在教师引导下积极开展实验探究教学的过程。我们在物理实验教学实践中利用信息技术为学生创设真实的实验探究环境，引导学生探究，让学生主动参与知识获得的过程，取得了很好的效果。 本文以一个实验探究教学实例说明上述观点。 关键词：信息技术；物理实验；探究教学 中图分类号：G434 文献标识码：B 美国著名科学家施瓦布主张在物理实验中让学生主动地参与知识获得的过程，掌握科学研究所具备的科学方

2、法，探究性地获得科学概念，并逐步形成探究能力和科学态度。中学物理新课程理念也强调以学生发展为本，注重科学探究过程，培养学生的创新精神和实践能力。因此，物理实验教学应该是在教师引导下积极开展实验探究教学的过程。基于以上观点，我们利用信息技术创设真实的实验探究环境，引导学生探究，让学生主动参与知识获得过程，积极开展实验探究教学。 一、教学过程(见下表)教学环节教师导学生学活动目标展示方案激趣导入展示学生提交的“怎样测量电源的电动势和内电阻”实验方案：方案1：直接测量法        RV E'=-E比真实值偏小 

3、;     RV+r方案2：电流电阻法根据E=I（R+r）转化为I、R进行间接测量；方案3：电压电阻法 U根据 E=U+-r转化为U、R进                    R行间接测量；方案4、伏安法根据E=U+Ir转化为U、I进行间接测量学生应用已学知识解决问题，体验解决问题的方法通过展示学生课前在虚拟学习社区里交流思考的结果，激发学生学习动机与兴趣，引入课题

4、创设真实情景确定实验方案  让学生在课堂上真实的实验环境中自由选择一种实验方案：伏安法；指出实验原理：U=E-Ir；确定所需实验器材；明确测量电路（见附1图1和图2）；提示实验操作规范学生独立思考，后小组内交流。确定思考要点：两种测量方案，哪种较好？如何进行选择？学生开始连接电路通过创设真实实验情境和提示新旧知识之间的联系，帮助学生建构新知。规范操作，培养严谨、科学的态度分组实验协作交流  教师在实验过程中给学生必要的指导和鼓励，使实验顺利进行。然后，引导学生交流测量结果，展示学生的实验数据 分组操作实验，测量实验数据，并将数据输入计算机，利用EXCEL进行数据处理（见附2

5、及图形），得出实验结果。然后组内、组间交流和组间共享实验数据体验用实验研究物理问题的方法与程度交流会话深入思考  教师设置系列问题，引导学生深入思考实验结果 学生进行交流和深入思考。提出各种猜想和假设引导学生发现问题，并深入思考合作探究发展问题  教师引导学生从公式和图像两方面具体分析内接法和外接法产生误差的原因1、引导学生思考 两种测量电路，你的测量结果一样吗？也就是说由伏特表和安培表的介入，分别引起了什么样的影响 演示课件，让学生通过观察两种电路思考问题2、再次引导 要想准确知道造成什么样的误差，从理论上又怎样精确地分析这两种误差 

6、;演示课件，引导学生从公式和图像两个方面具体分析误差产生的原因 学生在教师问题的引导下，积极主动思考，分析问题，提高理论分析水平探究问题：1、  外接法测量结果小于内接法测量结果。外接法由于伏特表的分流引起误差；内接法由于安培表的分压引起误差2、  内接法（1）分式分析若忽略仪表的影响，有：E=U1+I2r E=U2+I2r若考虑电表的影响，有：E=U1+I2（r+RA） E=U2+I2（r+RA）可得：r=r+ RAE=E探究误差产生的原因，确定最佳测量方案  理解实验的误差不可避免，明确误差分析的重要性  提高理论分析水平合作探究发展示问题3、继续探

7、究 通过以上的分析，我们知道测量中的误差是不可避免的，但是我们可以选择合理的测量方案来减少误差。那么，要减少测量电动势和内电阻的误差，你觉得哪种方法更精确?如果让你选择的话，你将选择哪种测量方案?为什么这样选择(2)图像分析可r>r E=E(外接法的分析，同上)3、引导学生认识：两种测量方法，看似第一种更为精确，实际上Rv>>r的条件一般都满足r>>RA的条件一般部不满足，所以，通常都选择第二种方案培养学生确立择优原则的批判分析能力优化方案意义建构在分析探究的基础上，进一步分三种情况引导学生确定选择测量方案的原则。分三种情况：(1)只要求粗测电动势时，可直接用伏特

8、表进行测量；(2) 要求精确测定电动势时，可用内接法；(3)要求同时较精确测量电动势与内电阻，采用外接法学生深入思考，拓展思维，得到完整科学的结论学生完成意义建构，培养学生严谨的科学态度和严密的逻辑思维思考与小结运用本节课掌握的方法，完成另外几种测量方案操作，比较哪种方案更优越课后延展，继续研究培养学生科学探究精神附2数据处理：U-I图像法(见图3) 二、结论与反思 1、本课中，计算机以一种计算工具出现。学生利用计算机进行计算、画图和数据处理，从计算结果和图像中得出实验结论。计算机成为支持学生学习的工具。 2在课堂教学中，学生的主体地位是现代教育的核心和灵魂，情境创设则是实现学生主体的关键。我

9、们围绕学生主体性创设了两个探究学习情境：其一是课前的虚拟学习社区学习情境，其二是课堂上真实的实验探究情境。在虚拟社区上，教师布置了“设计测量电阻的方案”的课题。学生以小组为单位围绕课题开展探究，提出方案设计。在课堂教学中，学生则是在真实的实验环境中，进行实验探究，并从实验结果的比较中，确定较优的测量方案。从理论到实践，从实验方案的设计到实施，再到选择较优化的方案，学生始终处于主动探究的状态，参与了知识获得的过程，体验了物理科学研究问题的方法。 3信息技术与课堂教学进行有机的整合是提高课堂教学质量和效果的重要保证。但技术不是一切，技术的使用要注意有效性。在物理实验教学中，技术应成为支持学生探究活动的工具。技术的使用要充分体现物理学研究方法的特点，而不能只注重形式，仅仅作一个展示的工具。同时在技术