测量电源电动势和内阻-高中-物理-教学设计

测量电源电动势和内阻胡鹏飞西安铁一中滨河高级中学【教学内容分析】本节课在《恒定电流》一章的最后部分，学生已经认识并理解了含内阻电路的结构和逻辑关系，已经具备了分析、设计电路进行电学实验测量的能力。本节课是在学生已经学习了基本的实验设计原理后进行的实验操作课，可以充分锻炼和培养学生的动手能力，电路设计能力，发现与解决实际操作问题的能力。让学生体会物理学科作为实验学科所需要具备的素养和实验操作过程中的所需要的能力和态度。【学情分析】学生已经学习过本章的理论知识，对于测量电源电动势和内阻的实验原理，物理量间函数关系，数据处理的方法都有了理论上的认识。本章也已经进行过测量小灯泡伏安特性曲线的实验操作，学生对简单的实物电路连接也有了一定的经验。在本实验所用到的伏安法，伏阻法，安阻法等实验方法的逻辑和误差分析也均已进行了完整的理论学习，学生已经具备了自主完成本实验实际操作的能力。【目标确定】本节课要求学生能够自主设计并连接电路，能够操作电路进行数据测量，记录，列表绘图，数据分析和得出结论。教学中应给学生充分的自主操作，设计，分析讨论的空间，要达成学生理论知识的实践应用。根据上述要求，结合教材内容，确定本节的教学目标如下：（1）对电动势，内阻等物理量有充分的认识，并理解物理量间的逻辑关系。（物理观念）（2）通过实验操作探究电路中各量的物理关系与实验操作会遇到的问题及解决办法。（科学探究）（3）通过实验操作解决分析实验过程的原理以及合理处理实验操作过程中出现的各种问题。（科学思维）（4）在学习探究的过程中体验实验科学的中的困难和挑战，培养敢于尝试，主动解决困难的态度能力。（科学态度与责任）【学习重点难点】重点：实验电路的结构设计，实验数据的分析处理。难点：实验误差的来源和分析。【教学方法】实验操作、模型构建法、讨论法【教学策略】通过学生回顾实验原理方案，先让学生熟悉实验的基本逻辑，再在具体操作过程中让学生熟悉实验流程的每一个环节。对于理论中出现的各种误差和实验不利因素，也都会在学生实际操作的过程中呈现出来，学生通过解决实际问题能够加深对理论知识的理解和印象。学生小组讨论，互助完成实验全过程后，进行实验全过程的分析与总结，总结实验过程中可以优化的地方，也对自己处理的数据进行误差分析。【教学过程】[情境导入]我们在生活中会遇到各种各样的电源，不同电源的电动势和内阻都不相同，这些电源因为使用时间，放电程度的不同也会有性质上的差异。今天实验室给同学们提供了5号干电池和方块电池两种电池，请同学们根据课前预习确定的实验方案进行实验测量。[学生活动]分享预习单实验：测量电源的电动势和内阻预习单实验室有以下实验器材：5号干电池（电动势约1.5V，内阻约1Ω），开关，电流表，电压表，滑动变阻器，电阻箱，导线。1.请画出测量待测电源电动势和内阻的电路实验方案图。2.请画出电路对应的实物连接图。实验室中还提供了旧方块电池（电动势约9V，内阻约80Ω），测量该电源电动势和内阻应采用什么方案？请画出实验电路图和实物连接图。连好电路后进行实验操作，取多少组数据为宜？5.获得多组实验数据后，需建立坐标系，描点作图，上述实验方案建立坐标系后横纵轴分别取什么物理量，其函数关系是什么？6.上述实验方案，如何通过图像得到电源电动势和内阻的值？每个小组派一名代表同学向大家展示本组对预习单的回答，解释：实验电路结构设计的意图；实物电路接线柱连接的设计；两种不同电源使用的电路方案的区别；认为实验测定多少组数据为宜；绘图时坐标轴选取的物理量，以及选取物理量的函数关系；如何得到所测定电源的电动势和内阻的结果。解释过程中全班同学参与检验和讨论，有不同意见及时提出。[学生活动]各组确定好实验方案后开始进行实验操作学生以组为单位开始实验，每组内同学合理分工，完成学习单。实验：测量电源的电动势和内阻学习单1.根据所使用的电源，请画出测量待测电源电动势和内阻的电路实验方案图及实物连接图。根据所设计的电路图连接实验材，在表格中填写记录实验数据。组别物理量123456根据记录的数据，在坐标系中汇出所选物理量的函数关系图。写出横纵坐标的函数关系式，并根据所绘图像算出测量电源的电动势和内阻。要求每个小组在实验操作过程中完成：实验器材选取和连接（实验室中准备了所有可能用到的器材，各组学生需根据自己的设计选取合适的实验器材）；检查好电路是否可以正常工作；组内分工进行电路阻值调节和数据记录；组内对数据结果进行讨论，确定绘图时坐标轴选取的物理量；确定坐标轴的分度，单位，进行描点绘图；写出物理量间的函数关系，利用所绘图像得出本次实验测定的电源电动势和内阻；对实验结果进行讨论，分析误差来源与优化方法。实验操作全部过程设计时长20min，在过程中教师轮转各组，对于学生实验进行监督和指导。[学生活动]分享实验数据和处理结果20min实验操作时间到了之后，所有小组停止实验，已经完成实验的小组派一名代表展示学习单，分享实验数据和结果。全班同学参与观看聆听分享。[学生活动]思考与讨论，实验数据和参考值是否相符？误差来源在什么地方？学生自由举手发言，本组的实验结果是否符合预期，如果不符合，造成这样结果的原因是什么？可能的误差来源是什么？学生发言后教师进行归纳总结。[学生活动]发言：实验过程中还遇到了哪些没有预料到的问题，产生的原因是什么？有什么好的解决办法？学生自由举手发言，分享实验过程中还遇到了哪些在学习理论知识时不曾遇到的问题，分析这些问题会对实验造成什么影响？有无办法减小影响或者优化实验方案？教师对学生的发言分享进行归纳总结。[课堂小结]经过本次实验，同学们体会到了实验测量中所需要注意的各类事项和实验中需要考虑到的诸多因素。请未完成数据处理的小组课后完成数据处理，并对得到的数据进行分析。请各组同学课后完成实验结果的误差分析，电动势和内阻的结果测大了还是测小了？为什么？有没有办法优化