高二物理人教版選修3-1測定電池的電動勢和內(nèi)阻教學(xué)計劃
一、教材內(nèi)容分析
本課是高中物理選修3—1的第二章第十節(jié)，這節(jié)課內(nèi)容是測量電池的電動勢與內(nèi)阻，測量電動勢和內(nèi)阻對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量電源的電動勢和內(nèi)阻的電路以及用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)。
二、設(shè)計理念與設(shè)計思路
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律的相關(guān)知識設(shè)計電路圖，測量電池電動勢和內(nèi)阻，在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生明白該怎么做，為什么這樣做。通過本節(jié)課培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計、實驗操作、數(shù)據(jù)處理和誤差分析的能力，還可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。
本節(jié)課我們先明確實驗?zāi)康�，引�?dǎo)學(xué)生設(shè)計好實驗方案，探討實驗操作細(xì)節(jié)，規(guī)范完成實驗，做好誤差分析和數(shù)據(jù)分析。
三、學(xué)情與教材分析
學(xué)生已學(xué)習(xí)了閉合電路歐姆定律、伏安法測電阻，對閉合電路的內(nèi)、外電電路的有一定認(rèn)識，但是由于對電學(xué)實驗接觸比較少，對于電路的設(shè)計能力仍需進(jìn)一步的加強(qiáng)，這也是本實驗的一個重要任務(wù)。另外，利用圖像處理數(shù)據(jù)的能力的培養(yǎng)是本次實驗探究的另一個重要任務(wù)。
四、教學(xué)目標(biāo)
1.知識與技能：使學(xué)生學(xué)會實驗電路圖的設(shè)計
使學(xué)生掌握利用儀器測量電池電動勢和內(nèi)電阻的方法，通過實驗開闊學(xué)生思路，激發(fā)興趣。
2.過程與方法：學(xué)會實驗電路圖的設(shè)計、學(xué)會利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法、學(xué)會誤差分析。
3.情感態(tài)度與價值觀：使學(xué)生具備敢于質(zhì)疑的習(xí)慣、嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(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)生對物理學(xué)習(xí)的興趣。
五、重點、難點分析
1.重點：實驗電路圖的設(shè)計
2.難點：實驗電路圖的設(shè)計
六、教學(xué)方法：探究法、討論法、實驗法、
七、教學(xué)準(zhǔn)備儀器：
電流表，電壓表，滑動變阻器，開關(guān)，兩節(jié)舊干電池，電池盒，導(dǎo)線各若干。
八、教學(xué)過程
這節(jié)課我們來測定電源的電動勢和內(nèi)電阻，請各組同學(xué)根據(jù)實驗?zāi)康�，設(shè)計好實驗原理圖，組內(nèi)討論后把優(yōu)化的方案以圖的形式畫到黑板上。(以下，我假設(shè)幾個學(xué)習(xí)小組，假設(shè)一些學(xué)生，假設(shè)幾種情況舉例，講課時可以隨機(jī)應(yīng)變。)
同學(xué)紛紛畫好他們的設(shè)計圖。我讓同學(xué)們仔細(xì)觀察看哪些小組的設(shè)計方案相同，同學(xué)們認(rèn)真查找，取掉了相同的設(shè)計方案，留下不同的設(shè)計方案。我分別請了幾個小組的同學(xué)上臺談一談他們設(shè)計的思路。
其中3小組的同學(xué)張茜畫的電路圖如下，3小組的張茜說：“我們用電壓表測量路端電壓，電流表測總電流，根據(jù)U=E-Ir列方程組求解E和r。
我問大家: “張茜他們的想法行嗎?”同學(xué)們紛紛點頭，我讓同學(xué)們想想這種方案處理數(shù)據(jù)還有其它方法嗎?6組李強(qiáng)同學(xué)說“還可以描出閉合電路的U—I圖象求解E和r。”我建議他們試一試這種方法，看看哪些一種方法誤解差小。
忽然4小組李梅站起來說：“我們的設(shè)計思路與3小組基本相同，就是電壓表和電流表接的位置不同，如下圖，我感覺我們的'方案肯定也可以.”我故意問大家：“你們說4小組的方案和3小組的方案比較哪個更好?”
一分鐘過去了，同學(xué)們都默不作聲，有些同學(xué)甚至低聲說，兩種方案結(jié)果一樣。
我問道：“哪一種測量的誤差更小一些呢?”
頓時，教室里熱鬧起來，同學(xué)們開始了熱烈的討論，3小組同學(xué)認(rèn)為他們測的路端電壓比4小組更準(zhǔn)確，但4小組同學(xué)認(rèn)為他們的總電流準(zhǔn)確，3小組測的電流不是總電流，他們急切想找到解決問題的辦法。
我問同學(xué)們利用閉合電路的U和I求E和r，能不能同時準(zhǔn)確的測出電壓和總電流，同學(xué)們紛紛表示不可以。我建議大家結(jié)合所選儀器和實驗?zāi)康倪x一個誤差更小的設(shè)計方案。
這時8小組的張森站起來，興奮的說：“我認(rèn)為3小組的設(shè)計方案誤差更小，因為3小組的測量誤差來源于電壓表的分流作用，而電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滑動變阻和電流表電阻，它的分流很小。而4小組的誤差來源于電流表的分壓作用，電流表內(nèi)阻并不是比滑動變阻器小很多，它的分壓作用不能忽略。”聽完張森的分析，同學(xué)們頓時明白過來。這時我及時提醒同學(xué)們：“以后大家設(shè)計實驗方案時一定要注意既要圍繞實驗?zāi)康�，又要減小實驗誤差�！�
2小組同學(xué)設(shè)計了如下的電路圖，小組代表張柯明說：“我們想利用閉合電路歐姆定律，用電流表測定電流，用電阻箱測電阻，列方程組求解E和r。
6小組的張松站起來說，這種方法還可以作R—1/I的圖像，求出縱截距就是r，求出的圖象的斜率就是電動勢。
我肯定了他們兩個人的做法，并提醒他們從R—1/I圖象時，你們坐標(biāo)原點的取法，然后我讓他們到前面實驗桌上取自己需要的儀器。
不一會張松跑過來生氣地說，電流表只剩一個了，讓張柯明拿走了，6小組同學(xué)頓時撅起嘴，生氣了。我假裝和6小組同學(xué)商量說：“你們能用其它儀器代替電流表嗎?”聽我這么一說，6小組的同學(xué)都不理我了。
這時5小組候林站起來說，大家看我們設(shè)計了下面的電路圖
我認(rèn)為我們跟張松的設(shè)計方案較接近，如果沒有電流表，我們可用電壓表來代替電流表。我們結(jié)合電阻箱的值很容易求出總電流，我們既能用U=E-Ir求解E和r,也可以用
求解E和r。你們可以試一下這種方案。
聽完候林同學(xué)的分析我?guī)ь^為他鼓起掌來，我說：“同學(xué)們，我們大家設(shè)計的都很好，也有道理。我們在設(shè)計實驗電路時，一定要圍繞實驗原理，還要結(jié)合具有的實驗儀器，減小實驗誤差，我們不僅要學(xué)會“有條件我們一定要做好實驗，沒有條件，我們要創(chuàng)造條件，還要做好實驗�！薄睂訉觾�(yōu)化我們的設(shè)計方案，測量電池電動勢和內(nèi)阻的方法很多，希望大家以本次實驗為起點，不斷設(shè)計出更好的實驗方案。
接下來我讓各小組上臺，按照各組同學(xué)設(shè)計的方案領(lǐng)取儀器，我要求他們一一清點，輕拿輕放。同學(xué)們高高興興地將各組的“寶貝“領(lǐng)回去。教室頓時激動起來，我趕緊抬嗓門提醒：“別著急接通電路，大家接電路時要注意哪些問題呢?”
有的說要注意電壓表電流表的電流流向;有的說要注意接線時把電源斷開;有的說注意滑動電阻器滑片的位置和電阻箱開始的電阻;還有的說接線一定要牢固等等。聽了同學(xué)們這么說，我才放心的讓他們動手了。此時我在教室邊走邊看，發(fā)現(xiàn)問題我及時糾正，不到6分鐘大家按電路圖接好電路。他們認(rèn)真地測量數(shù)據(jù)，記錄結(jié)果，列方程或畫圖求解，認(rèn)真地分析計算。我及時糾正他們錯誤解的讀數(shù)方法。要求他們規(guī)范作圖，正確處理實驗結(jié)果。各小組做完后，我建議他們把電源交換著測，相互對照實驗結(jié)果，交流方法，分析誤差。同學(xué)們熱情很高，用了20分鐘基本上完成了實驗任務(wù)。
剩下時間的我讓同學(xué)們談?wù)劚敬螌嶒灥氖斋@：李巖說：我學(xué)了三種不同的方法測電源電動勢和內(nèi)電阻。
蔣鵬說：“我學(xué)會了正確的連接電路了�！�
高利說：“我學(xué)會誤差分析和處理數(shù)據(jù)的方法�！�
王虎說：“我認(rèn)為實驗中電壓表、電流表、電阻箱的讀數(shù)很重要�？汕f別馬虎呀!”
我說：“大家說得很對，我們通過實驗要學(xué)習(xí)實驗方法、操作技巧及數(shù)據(jù)處理和誤差分析技巧。這對我們以后的實驗很重要，希望大家下去按要求完成實驗報告，寫出實驗反思�！�
作業(yè)：XXX
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