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視頻標簽：電動勢和內阻
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版選修3-1第二章實驗測定電池的電動勢和內阻_遼寧省 - 撫順
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高中物理人教版選修3-1第二章實驗測定電池的電動勢和內阻_遼寧省 - 撫順
教學目標
【學習目標】
1. 用多種方法測量同一電池的電動勢和內阻
2.進一步理解閉合電路歐姆定律
3 .針對實驗測得的結果進行誤差分析
【過程與方法】從閉合電路歐姆定律的多種形式出發設計多種方案測定電池的電動勢和內阻的電路圖,采納其中三種重要方法進行實驗探究,通過小組學生合作分別完成測量實驗數據和用朗威教學常用軟件和Excel進行處理數據畫圖得出測量結果,掌握實驗器材的使用方法、 掌握學校數字化實驗設備的使用,完成每一個學習環節都需小組學生合作探究并不斷創新思維的學習方法,再利用小組學生實驗過程中發現的測量結果有較大差異展開誤差分析,培養學生學習物理的科學方法,體會實驗設計帶來的系統誤差。
【情感態度與價值觀】通過用理論設計實驗,實驗結果又反映了每一種理論設計帶來的系統誤差,學生建立辯證統一的唯物主義思想認識觀;逐步形成實事求是的科學態度觀。
2學情分析
教學背景:
本節課《實驗:測定電池的電動勢和內阻》,上課教師是撫順市第六中學物理組晉文梅,視頻教學班級是撫順市第六中學2014級高二.二班,本班學生基礎知識比較好,但遷移實驗方法、 物理知識的能力和創新思維能力不強,學生分析解決問題的能力還需要提高。因測定電池的電動勢和內阻實驗是高中物理實驗的熱點,而且命題不局限于課本上的某一種方法,所以本節課內容選擇了用多種方法完成《測定電池的電動勢和內阻》的學習。在物理課上學生學習了閉合電路歐姆定律、做了描繪小燈泡伏安特性曲線和練習使用多用電表等電學實驗,在力學和電學實驗中還應用過學校數字化實驗室的設備及朗威教學軟件處理數據畫圖得結論,在信息技術課上學生學習過在Excel中處理數據畫圖像并利用公式進行計算等知識,學生具備了基本的實驗操作技能和應用朗威教學軟件和Excel處理數據得出實驗結論的能力,能使本節課的教學順利進行。
本節課教師從引導啟發廣開學生思路的角度給出問題、 學生以小組為單位充分合作探究出解決問題的方案、實驗測量、數據處理并派小組同學代表展示的方式完成教學過程的三大部分。本節課的始終都以學生為課堂教學的主體,以此激發學生的學習興趣,進一步提高實驗技能,提高創新思維能力,同時在探究過程中學生充分體會物理實驗帶來的喜悅,又從實驗中獲得新知識,并認識到在日常的物理學習中用多種方法做同一個實驗、用多種方法解同一個題目對深刻理解物理定律有重要意義。
教學環節:
(1)用實驗原理設計實驗電路圖
教師引導學生回顧含有電源電動勢和內阻的定律——閉合電路歐姆定律,得出測定電池電動勢和內阻的實驗原理,再從閉合電路歐姆定律的多種表述形式出發由小組學生合作探究設計出多種測定電池電動勢和內阻的電路圖并展示設計思想,再經全班同學分析討論并由學生代表評價從而選出本節課實驗采納的三種典型電路圖,簡稱為方法一、方法二和方法三。
(2)實驗測量、 數據處理、展示實驗結果。
方法一:用電流傳感器、電壓傳感器滑動變阻器開關等測量兩節干電池串聯后的電動勢和內阻。
“小組學生合作完成實驗數據測量” →用朗威常用軟件處理數據畫直線——讀出截距和斜率即得出電池的電動勢和內阻的測量值→展示測量結果。
方法二和方法三:用電流表、電阻箱開關等測量同一個電源的電動勢和內阻;用電壓表、電阻箱開關等測量同一個電源的電動勢和內阻。
“小組學生合作完成實驗數據測量” →在Excel中記錄數據畫直線讀出斜率和截距——在Excel中用公式計算出電池的電動勢和內阻的測量值→分別展示用兩種方法的測量結果。
(3)誤差分析
利用小組學生用三種方法測得的實驗結果有較大差異,展開實驗誤差分析,從方法二入手。
方法一的誤差分析采用比較法,教師啟發引導學生將方法一和方法三電路圖對照觀察分析,經“小組學生合作探究”即可得出兩種方法的誤差原因完全相同的結論。
學法:
學生采用實驗探究學習法,通過本節課培養學生學會兩點:
1、將閉合電路歐姆定律靈活應用到測定電池的電動勢和內阻實驗中,再由用不同方法測得結果的差異分析每一個設計電路圖帶來的系統誤差。
2、解決問題的基本途徑:提出問題→探究解決方法→實驗探究→解決問題→站較高角度提出新問題→探究解決問題→歸納總結。
3重點難點
重點:實驗原理和實驗器材的使用
難點:用ExceL畫圖線得到結論以及誤差 分析
4教學過程
4.1第一學時
4.1.1教學活動
活動1【導入】創設情境 導入新課
教師1:引入新課——描述電源性能的兩個物理量是什么?
學生1:思考回答,電源的電動勢和內阻
教師點題:我們這節課就來學習:實驗:測定電池的電動勢和內阻。
教師2:指導學生明確學習目標。
學生2:明確學習目標
教師3:引入問題——哪個定律中含有電源的電動勢和內阻這兩個物理量?
學生3:思考回答,閉合電路歐姆定律。
教師4:導入實驗原理,閉合電路歐姆定律就是我們這節課測定電池的電動勢和內阻的實驗原理。
學生4:思考閉合電路歐姆定律內容
教師5:提出問題——閉合電路歐姆定律由哪些表述形式?
學生5:小組學生代表展示閉合電路歐姆定律多種表述形式的公式
活動2【活動】探究1 設計多種測定電源的電動勢和內阻 的電路圖
教師1:提出探究1——設計多種測定電池的電動勢和內阻的電路圖。目的是激發學習興趣步入創新思維,學生主動學習本節課。
學生1:小組學生合作探究并由學生代表展示小組設計的電路圖。目的是讓學生廣開思路,充分創新思維。
教師2:分別讓設計組代表講設計思想
學生2:學生代表展示設計思想
教師3:讓小組之間相互評價設計的所有電路圖
學生3:學生代表到前面來給出對所有電路圖的評價,指出電路圖好與不好及原因。
教師4:針對學生代表提出的問題指導設計組完善電路圖和與其對應的閉合電路歐姆定律方程
學生4:設計組完善電路圖和與其對應的閉合電路歐姆定律方程
教師5:從學生設計的多種電路圖中選出三種典型的電路圖作為本節課使用的實驗電路圖稱為方法一、方法二和方法三。
活動3【活動】探究二（1）用方法一測定電池的電動勢和內阻
教師1:指導學生用電流傳感器、電壓傳感器、滑動變阻器和開關等測量兩節干電池串聯后的電動勢和內阻。
學生1:連線并測量數據再應用朗威常用軟件處理數據畫圖像得出測量結果
教師2:在黑板上畫表格為學生展示測量結果做好準備
學生2:把測量結果填入黑板表格中
教師3:觀察各小組學生的測量結果
學生3:觀察其他組測量結果并體會物理實驗帶來的喜悅
活動4【活動】探究二（2）分別用方法二和方法三測定同一電源的電動勢和內阻
教師1:指導學生用電流表、電阻箱和開關等測量同一個電源的電動勢和內阻。
學生1:連線并測量數據再應用Excel處理數據畫圖得出測量結果
教師2:在黑板上畫表格為學生展示測量結果做好準備
學生2:把測量結果填入黑板表格中
教師3:指導學生用電壓表、電阻箱和開關等測量同一個電源的電動勢和內阻。
學生3:連線并測量數據再應用Excel處理數據畫圖得出測量結果
教師4:了解小組學生用三種方法測得結果的實驗過程中發現的問題
學生4:把測量結果填入黑板表格中并比較用三種方法測量的結果的差異
活動5【活動】探究三：誤差分析
教師1:引導學生說出實驗過程中發現的問題
學生1:小組代表說出小組實驗過程中發現的問題——用方法二測得的電源內阻比用方法一和方法三測得的內阻明顯大,電動勢也偏大。
教師2:讓學生認識到實驗過程一定存在誤差
學生2:思考實驗帶來誤差的原因
教師3:指導學生將方法二的電路圖和閉合電路歐姆定律方程對照起來進行比較分析誤差原因
學生3:小組學生代表分析誤差原因——沒有考慮電流表存在內阻從而導致的電流表分壓,測得的內阻實際是電源內阻和電流表內阻的總和,導致電池內阻測量值偏大。
教師4:板書 r測 > r真 ,引入等效電源概念,分析等效電源的電動勢和內阻,引導學生繼續分析電流表的內阻沒有影響到電動勢的測量值,糾正學生對方法二測得電動勢偏大的認識,引導學生認識是方法一和方法三測得的電動勢偏小這一事實。
學生4:積極思考方法一和方法三測得的電動勢偏小的原因
教師5:指導學生將方法三的電路圖和閉合電路歐姆定律方程對照起來進行比較分析誤差原因
學生5:小組學生代表分析誤差原因——沒有考慮電壓表分流從而導致閉合電路歐姆定律方程中電流偏小。
教師6:教師引導學生用等效電源的思路分析——將電源和電壓表看成一個等效電源,啟發學生思考電源的電動勢什么情況等于路端電壓
學生6:學生思考回答開路情況下,電源的電動勢等于路端電壓。
教師7:繼續啟發學生推理——電源和電壓表并聯后組成等效電源的電動勢等于開路時的路端電壓
學生7:學生受啟發,小組同學代表寫出等效電源的電動勢和內阻的表達式,并分析電源電動勢和內阻測量值都偏小的原因。
教師8:分析方法一的誤差,引導學生用比較法分析方法一和方法三的電路圖導致誤差的原因是一樣的。
學生8:分析出用方法一測得的電源電動勢和內阻測量值都小于真實值
活動6【活動】課堂總結
學生1:談本節課用多種方法測定電池的電動勢和內阻的學習感受
教師1: 總結本節課學習內容
教師2:點評用多種方法做同一個實驗和用多種方法解同一個題目對深刻理解物理規律、提高實驗技能,提高創新思維能力都有重要意義。
活動7【作業】教材P71 問題與練習1、2、3
教師1: 布置作業
學生1:明確作業
教師2:讓課代表領取學生的課后練習
學生2:領取學生的課后練習
高二物理 第二章 恒定電流
第十節 實驗：測定電池的電動勢和內阻 學案
【學習目標和實驗目的】
1. 用多種方法測量同一電池的電動勢和內阻
2. 進一步理解閉合電路歐姆定律
3 .針對實驗測得的結果進行誤差分析
【教學重點和難點】
重點：實驗原理和實驗器材的使用
難點：用ExceL畫圖線得到結論以及誤差 分析
【自主學習】
1.閉合電路歐姆定律的內容
2.測定電源的電動勢和內電阻的實驗原理是
3.由閉合電路歐姆定律寫出電源電動勢E、內電阻r與路端電壓U、電流I 的關系式，為 。
4. 根據這個關系式，你可以利用哪些實驗器材來測定電源的電動勢E和內電阻r？畫出實驗電路圖。
5.根據閉合電路歐姆定律，寫出電源電動勢E、內電阻r與電路電流I 、電路外電阻R的關系式，為 。根據這個關系式，你可以利用哪些實驗器材來測定電源的電動勢E和內電阻r？畫出實驗電路圖。
6.根據閉合電路歐姆定律，寫出電源電動勢E、內電阻r與路端電壓U 、電路外電阻R的關系式，為 。根據這個關系式，你可以利用哪些實驗器材來測定電源的電動勢E和內電阻r？畫出實驗電路圖。
7.你還能畫出哪些電路圖測定電源電動勢和內阻
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電路圖1： 需測的物理量 使用的器材 |
電路圖2： 需測的物理量 使用的器材 |
電路圖3： 需測的物理量 使用的器材 |
| R/Ω | 4.0 | 10.0 | 16.0 | 22.0 | 28.0 |
| I/A | 1.00 | 0.50 | 0.34 | 0.25 | 0.20 |
| 1/I |
| R/Ω | 60.5 | 35.2 | 20.0 | 13.7 | 9.9 | 5.8 | 4.3 | 3.5 | 2.9 | 2.5 |
| U/V | 2.58 | 2.43 | 2.22 | 2.00 | 1.78 | 1.40 | 1.18 | 1.05 | 0.93 | 0.85 |
| 1/R | ||||||||||
| 1/U |
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電路圖1： 需測的物理量 方程： |
電路圖2： 需測的物理量 方程： |
電路圖3： 需測的物理量 方程： |
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電路圖4： 需測的物理量 方程： |
電路圖5： 需測的物理量 方程： |
電路圖6： 需測的物理量 方程： |
| 方法一測量結果 | E = ( V ) |
| R = (Ω) |
| 方法二測量結果 | E = ( V ) |
| R = (Ω) |
| 方法三測量結果 | E = ( V ) |
| R = (Ω) |
| 實驗原理 | 設計方案 | 誤差分析 |
 |
方法二電路圖 |
誤差原因： r測 r真 E測 E真 |
| 實驗原理 | 設計方案 | 誤差分析 |
  |
方法三電路圖 |
誤差原因： r測 r真 E測 E真 |
| 方法一設計方案 | 方法三設計方案 | 誤差分析 |
| 方法一電路圖 |
方法三電路圖 |
誤差原因： r測 r真 E測 E真 |
| 實驗原理 | 方法一 | 方法二 | 方法三 |
 →U = - r I + E |
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|
設計方案 |
方法一電路圖 |
方法二電路圖 |
方法三電路圖 |
| 誤差分析 |
誤差原因： r測 r真 E測 E真 |
誤差原因： r測 r真 E測 E真 |
誤差原因： r測 r真 E測 E真 |
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