《8多用电表的原理》教学设计(部级优课)x-物理教案

《电表的改装》教学设计课题：电表的改装科目物理教学对象高二学生课时1教师任廷全学校北京市第六十六中学一、教材分析电流表、电压表的改装这部分内容在教材上并没有单独成节，而只是作为串联、并联电路的分压、分流知识的应用，以习题的方式呈现。学好该知识点既可加强学生对本章知识的理解,又能使学生学会如何应用现有的知识去处理实际问题，还能使学生进一步体会如何将实际问题抽象成物理理想模型，以培养抽象思维能力。本课的着眼点仍然在于基本的物理规律及应用，以学生自主推导分析为主。另一方面，电表的使用在整个恒定电流部分都是重点，尤其是关于电路的设计、误差的分析，对电表的要求很高，而这些又是高考实验题的重点难点。所以对电表的改装，需让学生从根本上搞清原理和设计思想。二、学情分析从学生已有的知识储备来看：电表的改装建立在欧姆定律、串并联电路的特点这两个知识的基础上，这两部分知识学生在初中都已初步学习，高中课本上之前也做过系统的讲解分析。所以学生的理论基础已充足，但是对串联分压、并联分流思想没有强化过，对其应用就更困难了，需要指导激活。从学生认知特点来看：高二的学生经过高中一年抽象思维的训练已经能初步进行深层次的思考，尤其是理科班的学生，其自身也不再满足于简单的听懂，更希望通过自己的思考获得知识，提升思维。因此通过适当的思路引导，学生可实现自主推导设计电表改装及改装表的校对电路的设计，这也是本节课的关键所在。三、设计思想通过较小额定电流和较小额定电压的小灯泡的正常使用的例题引入新课，深化学生对串联分压、并联分流作用的认识，为电表的改装做好知识准备。在此基础上进行知识迁移，在教师引导下由学生自主设计电表的改装和校对，较好地体现“在教师引导下的学生自主学习”的新课程教学理念。四、教学目标1．知识与技能：了解小量程电流表的工作原理及基本参数，理解将小量程电表改装成大量程电流表及电压表的方法，学会设计改装表的校对电路图。2．过程与方法：通过自主设计解决电表量程扩大的问题，进一步熟悉串并联电路的特点，提高灵活运用的能力；通过改装表校对电路的设计，帮助学生初步获得电路设计的方法，培养电路设计能力。3．情感态度与价值观：通过在教师引导下的改装电路和校对电路的自主设计，培养学生实验技能与科学素养，体验应用所学知识解决问题成功后的愉悦感，培养学习兴趣。五、教学重点、难点1．教学重点：电压表、电流表改装原理的理解，改装表校对电路的设计。2．教学难点：改装表模型的建立。六、教学方法启发式讲授法，自主探究学习法七、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图复习回顾，引入新课提出问题：已知灯泡L允许通过的最大电流为1A，最大电压为10V。（1）现只有一电压为12V的电压源，如何能使灯泡L正常使用？（2）现只有一电流为3A的电流源，如何能使灯泡L正常使用？装箱II新灯泡L'的规格：Im=3装箱II新灯泡L'的规格：Im=3A，Um=10VRxLRRxLUL'装箱新灯泡L'的规格：Im=1A，Um=12V归纳：串联电阻可分压，扩大原用电器能承受的电压；并联电阻可分流，扩大原用电器能承受的电流。学生思考、计算得出结论：（1）灯泡只需10V，提供的电压有多余，需找“人”分担（找电阻串联分压）RRxLUIRxL（2）灯泡只需1A，电流多余，需找“人IRxL1.通过串、并联电路特点的回顾，达到巩固知识的目的，同时为电表改装做知识准备。2.设置灯泡正常使用这样一道学生能胜任的例题，让学生借助旧有的知识，来理解串联分压、并联分流的原理，达到推陈出新的目的，为本节电表改装埋下伏笔。3.通过简单的灯泡的改头换面让学生体会什么是改装，对接下来的电表改装，学生就能自己理解。一、灵敏电流计的结构和工作原理教师对照实物简介电流计：小量程电流表是一种磁电式仪表，是利用磁场对电流的作用来工作的，构造如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个绕有线圈的可以绕轴转动的铝框，铝框的转动轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，被测电流经过这两个弹簧进入线圈，线圈上跟铁芯轴线平行的两边都受到安培力的作用，这两个力形成使线圈偏转的力偶矩M1，M1的大小与线圈中通入的电流成正比，铝框及指针在力偶矩M1的作用下转动，螺旋弹簧产生一个阻碍线圈转动的力矩M2，M2的大小与指针偏转的角度成正比。当M1=M2时，线圈停止转动。由此可知，线圈偏转角度与电流成正比。因此，根据指针偏转的角度的大小，可以知道被测电流的强弱。说明：由于绕制线圈的导线很细，允许通过的最大电流Ig很弱，如果通过的电流超过允许值，很容易将它烧坏。它两端所能承受的最大电压Ug亦是很小的。所以要用小量程的灵敏电流计测较大的电流或电压，则需对其进行改装。学生观察电流计，明确：1．指针的偏转角度与通过的电流成正比。2．三个重要参数：（1）满偏电流；（2）内阻；（3）满偏电压：。1.要将电流计改装成电流表、电压表，那么对电流计的结构原理的认识就必不可少。通过学生观察得到量程的大小、原理，可以提高学生的观察能力，也比教师直接介绍更易掌握。2.由于涉及需要后续学习的“安培力”的知识，所以本部分教学作简单化处理。二、电压表的改装1．设计改装电压表给出学生活动任务：将满偏电流为，内阻为的灵敏电流计改装为量程为U的电压表。（实际上是用量程为的电压表去测量最大电压为U的电压，如何才能实现安全测量？）拓展：

即其中：n=U结论：将满偏电流为，内阻为的灵敏电流计改装为量程为U的电压表需串联一个阻值为R串=(n-1)Rg的分压电阻，教师演示：将灵敏电流计与取值为99560Ω的电阻箱串联。初步完成电压表的改装。说明：改装后的电压表RV=1×105Ω，所以在要求不太严格时，认为RV无穷大。2．表盘重新刻度（表头制作）教师讲解：因为U=I（Rg教师按照学生完成情况在实际表盘上标注电压值，完成改装电压表表盘制作。教师将改装好的电压表整体装箱。GGR串U装箱VU新的电压表量程：0-10V3．改装表的校对要求逐格校对，在教师启发下，由学生设计校对电路。（1）标准表与改装表应如何连接？（2）滑动变阻器应采用分压式连接还是采用限流式连接？（3）画出电路图。教师按照学生设计的校对电路图连接电路，同时强调电路连接的注意事项。然后逐格校对。教师引导学生观察拆开后盖的电压表的内部结构。（1）学生思考，设计出电路图。GGR串U（2）学生思考并计算：需串联的分压电阻多大？课堂练习：将一个满偏电流为=100μA，内阻为=440Ω的灵敏电流计改装为量程为U=10V的电压表，需串联多大的分压电阻？学生自主计算：由解得R串=99560Ω学生观察教师连线改装，体会改装方法。学生在下发的表盘上重新标注电压值，制作电压表表头。学生观察，直观感受改装电压表模型的建立。RRRR串SGV学生观察、倾听，初步体会实验电路的正确连接。在准确校对后，学生获取学习成功后的喜悦感。学生观察电压表的内部结构（注意串联的分压电阻）。1．在学生思考过程中教师给出电压太大电流计会烧坏的提示，这就引导学生从灯泡的正常使用例题得到启发，借助串联分压、并联分流就能实现电流计改装成大量程电压表。2.通过分压电阻的计算，使学生理解所谓电表的改装，实际通过电表的最大电流并未增加，指针偏转受实际电流控制，而新的表不过是把指针对应的刻度修改，使学生真正明白电表的原理，为以后改装电表的使用做知识铺垫。3．通过学生自制表头和教师在改装表表盘上按学生制作的表头标注表盘，使学生体会表头制作的原理，加强了教学的直观感。4．通过“有形”的装箱，使学生在直观的感受中建立起改装电压表的抽象模型，突破难点。5．在教师引导下分三步设计改装电压表的校对电路，帮助学生初步体会电路设计的步骤、原则，为后续“电路设计”这个教学难点的教学打下基础。6．将改装后的电压表按学生设计的电路校对，帮助学生体验应用所学知识解决问题，获得成功后的极大的喜悦感，增强了学习兴趣。7．电压表改装完成后，引导学生观察电压表的内部结构，进一步巩固了电压表改装的原理，增强了学习的直观感。三、电流表的改装1．设计改装电流表学生活动任务：将满偏电流为Ig，内阻为Rg的灵敏电流计改装为量程为I的电流表。（实际上是用量程为Ig的电流表去测量最大电流为I的电流，如何才能实现安全测量？）2．表盘重新刻度只需将原电流值改为相应的新的电流值即可。3．改装电流表的校对留给学生课下思考：设计校对电路。IGIgIGIgR并需并联的分流电阻大小为：课堂练习：将一个满偏电流为=100μA，内阻为=440Ω的灵敏电流计改装为量程为I=4.5mA的电流表，需并联多大的分流电阻？学生自主计算：由解得R并=10Ω有了前面电压表改装的过程，将电流计改装成电流表并不很困难，整个改装过程让学生独立完成，从而真正实现知识内化。小结引导学生回顾本节课学到了哪些知识和方法。学生回顾：1、电表改装的原理、改装电路图、分压分流电阻的计算；2、改装表表盘的制作。3、改装电压表的校对。学生及时回顾、梳理，加强理解和记忆。布置作业1．设计改装电流表的校对电路2．学探诊P45第3、第4题八、教学评价设计电表的改装建立在欧姆定律、串并联电路的特点这两个知识的基础上，学好电表的改装，对巩固串并联电路的相关知识，灵活应用串并联电路的相关知识有很好的的作用。电表的使用在整个恒定电流部分都是重点，尤其是关于电路的设计、误差的分析，对电表的要求很高，而这些又是高考实验题的重点难点，所以对电表的改装，需让学生从根本上搞清原理和设计思想。由于学生已经具备了一定的思维能力，在教师引导下进行自主学习已经变得可能，同时也是学生学习的需要。所以主要采用学生在教师引导下的自主推导分析展开教学，由学生设计改装电路，计算分压、分流电阻，制作改装表表头。从而深刻理解电表改装的原理。九、板书设计电表的改装一、灵敏电流计的结构和工作原理1、指针的偏转角度与通过的电流成正比。2、三个重要参数：（1）满偏电流；（2）内阻；（3）满偏电压：二、电压表的改装GR串GR串URR串SGV结论：将满偏电流为，内阻为的灵敏电流计改装为量程为U的电压表需串联一个阻值为R串RR串SGV校对电路：三、电流表的改装IGIgIGIgR并结论：将满偏电流为，内阻为的灵敏电流计改装为量程为I的电压表需并联一个阻值为R并=Rg(n-1)的分压电阻，十、教学反思本教学设计的最大亮点在于：1．在引入部分，通过额定电流和额定电压较小的小灯泡改装为额定电流和额定电压较大的小灯泡，为电压表、电流表的改装做知识和技能上的铺垫，大大降低了学生对改装原理的理解的困难。通过灯泡的改装，使学生对抽象的改装有了具象的感知。2．电压表的改装初步完成后，通过学生自制表头和教师在改装表表盘上按学生制作的表头标注表盘，使学生体会表头制作的原理，加强了教学的直观感。3．电压表的改装完成后，通过“有形”的装箱，使学生在直观的感受中建立起改装电压表的抽象模型，突破难点。4．在教师引导下分三步设计改装电压表的校对电路，帮助学生初步体会了电路设计的步骤、原则，为后续“电路设计”这个教学难点的教学打下了基础。5．将改装后的电压表按学生设计的