測定電池的電動(dòng)勢探究教學(xué)案例

《測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻》探究教學(xué)案例寧夏彭陽一中馬效設(shè)計(jì)思想】：本實(shí)驗(yàn)是一個(gè)分組實(shí)驗(yàn)，掌握本節(jié)課不僅可以使學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握閉合電路歐姆定律，通過學(xué)生動(dòng)手操作培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，更能通過本節(jié)課的一種特殊處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方法即圖像法，增強(qiáng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)和處理能力。有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究態(tài)度，提高學(xué)生的批評性思維能力?！窘虒W(xué)分析】1、教材分析本節(jié)課是高中物理選修3—1的第二章第10節(jié)，具體內(nèi)容是測量電池的電動(dòng)勢與內(nèi)阻，電源的特性主要由電動(dòng)勢與內(nèi)阻來描述，因此測量電動(dòng)勢和內(nèi)阻對于合理使用電源具有重要的意義，在上一節(jié)介紹的測量電源內(nèi)電壓的方法，在許多情況下是不可行的，這一節(jié)在它的基礎(chǔ)上，從實(shí)用的角度向?qū)W生提出了新的問題，即怎樣簡潔的測量電源的電動(dòng)勢與內(nèi)阻？只有設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路，選擇必要的實(shí)驗(yàn)器材，科學(xué)的處理數(shù)據(jù)，才能得到滿意的結(jié)果。本節(jié)課主要介紹了用伏安法測量電池的電動(dòng)勢與內(nèi)阻的電路，以及一種新的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法——用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2、學(xué)情分析學(xué)生通過前面幾節(jié)課的學(xué)習(xí)，理解了電路的分析，掌握了電流表、電壓表的使用，以及伏安法的運(yùn)用，更重要的是閉合電路歐姆定律熟練掌握，還有一次函數(shù)的數(shù)學(xué)概念，這些大量知識的儲(chǔ)備，我想測電動(dòng)勢和內(nèi)阻不在話下，就是個(gè)操作方面的問題?！窘虒W(xué)方案設(shè)計(jì)】：（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段1、教師認(rèn)真研究教材，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，精心準(zhǔn)備和編寫實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)案，如下：實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)：（1）實(shí)驗(yàn)課題：測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。（2）課前思考：根據(jù)所學(xué)知識，如何提供測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方案。（3）數(shù)學(xué)準(zhǔn)備：一次函數(shù)：y=kx+b，

在圖像中如何體現(xiàn)的？（4）復(fù)習(xí)閉合電路歐姆定律的有關(guān)知識。2、學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)案進(jìn)行收集資料、自學(xué)研究。以便課前討論交流。（二）核心素養(yǎng)要求1、物理觀念（1）、熟悉并掌握測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的原理和探究方法。（2）學(xué)會(huì)利用圖象法來解決一些具體實(shí)際問題。2、科學(xué)思維探究能力通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)電路，恰當(dāng)選擇實(shí)驗(yàn)儀器，養(yǎng)成學(xué)生開闊的理性思維，喜歡物理的濃厚興趣。提高規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)，并能科學(xué)探究，準(zhǔn)確處理數(shù)據(jù)的能力。3、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生理解和掌握運(yùn)用科學(xué)探究方法來做實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑的學(xué)習(xí)習(xí)慣、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的探究態(tài)度，勇于擔(dān)當(dāng)負(fù)責(zé)態(tài)度，不畏艱難的探索精神，熱愛生活、關(guān)注自然、積極陽光的學(xué)習(xí)興趣。★教學(xué)重點(diǎn)熟悉實(shí)驗(yàn)原理，掌握探究方法，學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理?！锝虒W(xué)難點(diǎn)如何用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出結(jié)論，以及實(shí)驗(yàn)誤差分析。★教學(xué)方法分組實(shí)驗(yàn)★教學(xué)用具：干電池、電流表、電壓表、變阻箱、導(dǎo)線若干、開關(guān)、鉛筆、刻度尺、坐標(biāo)紙?！锝虒W(xué)設(shè)計(jì)過程（一）引入新課教師：前面同學(xué)們已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)閉合電路的歐姆定律的知識，下面請大家寫出相關(guān)的公式。學(xué)生：通過回憶準(zhǔn)確書寫出閉合電路歐姆定律表達(dá)式。教師：本節(jié)課就讓我們根據(jù)閉合電路的歐姆定律，精確地測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。（二）初步實(shí)驗(yàn)階段1、實(shí)驗(yàn)原理提出問題：現(xiàn)在有一個(gè)干電池，要想測出其電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，你需要什么儀器，采用什么樣的電路圖，原理是什么？學(xué)生討論后，可以得到多種實(shí)驗(yàn)方案。（1）用電壓表、電流表、可變電阻（如滑動(dòng)變阻器）測量。如圖所示：原理公式：（2）用電流表、電阻箱測量。如圖所示：原理公式：（3）用電壓表、電阻箱測量。如圖所示：原理公式：這幾種方法均可測量，今天我們這節(jié)課選擇第一種測量方案。2、實(shí)驗(yàn)方法教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材72頁有關(guān)內(nèi)容，回答問題。（1）用水果電池的優(yōu)點(diǎn)是什么？電源的正負(fù)極如何鑒別？其內(nèi)阻與哪些因素有關(guān)？實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)有何變化？實(shí)驗(yàn)中要注意什么？（2）簡要寫出實(shí)驗(yàn)步驟。學(xué)生：閱讀教材，解決以上問題。在教師指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)，要記錄至少六組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3、數(shù)據(jù)處理原則上，利用兩組數(shù)據(jù)便可得到結(jié)果，但這樣做誤差會(huì)比較大，為此，我們可以多測幾組求平均，也可以將數(shù)據(jù)描在圖上，利用圖線解決問題。明確：（1）圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，它反映的是：當(dāng)電流強(qiáng)度I增大時(shí)，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關(guān)系，U=E-Ir。也就是說它所反映的是電源的性質(zhì)，所以也叫電源的外特性曲線。（2）電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的U-I圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，才有I和U的變化。實(shí)驗(yàn)中至少得到5組以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫在圖上擬合出一條直線。要求：使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，并且分布在直線兩側(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)要大致相等，這樣，可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。討論：將圖線延長，與橫縱軸的交點(diǎn)各代表什么情況？歸納：將圖線兩側(cè)延長，縱軸截距點(diǎn)意味著斷路情況，它的數(shù)值就是電源電動(dòng)勢E。橫軸截距點(diǎn)（路端電壓U=0）意味著短路情況，它的數(shù)值就是短路電流。說明：①兩個(gè)截距點(diǎn)均是無法用實(shí)驗(yàn)實(shí)際測到的，是利用得到的圖線向兩側(cè)合理外推得到的。②由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對值就較小。為了使測量結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開始，計(jì)算r時(shí)選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求得。（三）課后反思這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的原理和實(shí)驗(yàn)探究方法，并學(xué)習(xí)了用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由于方方面面的原因，實(shí)驗(yàn)在方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、誤差控制、目的效果存在一定的不足；學(xué)生的主體作用發(fā)揮不是很好，老師的主導(dǎo)作用不可能全覆蓋，以上種