【教案】實驗：測量電源電動勢和內(nèi)阻+教學設(shè)計-高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

《實驗：電池電動勢和內(nèi)阻的測量》教學設(shè)計教材分析：《電源電動勢和內(nèi)阻的測量》是《普通高中物理課程標準（2017年版）》必修課程必修3模塊中“電路及其應(yīng)用”主題下的內(nèi)容。課標對其要求學生會測量電源電動勢和內(nèi)阻。這部分內(nèi)容作為歐姆定律的應(yīng)用，學生需要根據(jù)閉合電路歐姆定律對測量電源電動勢的實驗方案進行設(shè)計，進而深化學生對于閉合電路歐姆定律的理解，這部分再次滲透能量觀，同時通過多種方案的半開放性思考培養(yǎng)學生的科學思維。并且能夠通過實際操作測量出電源電動勢和內(nèi)阻。再次學習電路連接、電路中相關(guān)數(shù)據(jù)的實際操作技能和規(guī)范，通過數(shù)據(jù)的處理進一步熟悉利用圖像法處理數(shù)據(jù)，從而培養(yǎng)學生的科學探究能力的科學態(tài)度。二、學情分析：進行實驗前學生已經(jīng)通過水果電池對閉合電路歐姆定律有一定的了解，了解電源內(nèi)部的工作原理，而且在測量電阻率的實驗中對電路的連接，數(shù)據(jù)的采集有了了解，也具備了一定的科學推理、科學探究的能力。但是對于上節(jié)課中水果電池不能使電路發(fā)光以及三節(jié)干電池串聯(lián)小燈泡反而更暗等問題并未進行詳細的解答。因此教師需要依據(jù)上節(jié)課創(chuàng)設(shè)的相關(guān)情境深化對電源電動勢和內(nèi)阻的理解。同時通過半開放的問題引導學生進行探究，深化能量觀念，培養(yǎng)其科學思維科學探究能力和科學態(tài)度與責任。三、教學難點：利用U-I圖像測量電源電動勢和內(nèi)阻四、教學重點：電源電動勢和內(nèi)阻的常用測量方法、利用U-I圖像測量電源電動勢和內(nèi)阻。五、教學目標：通過觀察演示實驗和解釋實驗現(xiàn)象，分析解決實際問題。知道電源電動勢和內(nèi)阻勢標志電源的重要參數(shù)。經(jīng)歷實驗設(shè)計過程，理解測定電源電動勢和內(nèi)阻的實驗原理理解實驗原理基礎(chǔ)上，能夠通過科學推理尋找多種測量電源電動勢的方法。經(jīng)歷實驗過程，能夠完成測量電源電動勢和內(nèi)阻的規(guī)范實驗操作。體會科學的嚴謹實事求是的態(tài)度。能夠比較幾種不同處理數(shù)據(jù)的方法的優(yōu)劣，并且學會利用U-I圖像處理數(shù)據(jù)得到電源電動勢和內(nèi)阻，進一步體會利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法。六、教學過程：環(huán)節(jié)情境問題教師活動學生活動設(shè)計意圖學生發(fā)展新課引入觀察不同類型電池能否小燈泡發(fā)光現(xiàn)象，引入探究問題。新電池能夠讓小燈泡發(fā)光、串聯(lián)的水果電池電動勢已經(jīng)和干電池不相上下仍然不能讓小燈發(fā)光這種現(xiàn)象的原因？教師通過演示實驗引發(fā)學生思考，電動勢相差不大的兩節(jié)電池的兩種電池為什么不能讓小燈發(fā)光。首先引領(lǐng)學生回顧電源的模型，進而引出電源電動勢和內(nèi)阻是電源兩個重要參量，同時提出問題：如何測量電池兩端的電動勢和內(nèi)阻。觀察實驗現(xiàn)象，回顧上節(jié)課學習的內(nèi)容，分析出來水果電池的電阻過大.使得電路中電流過小。2.明白電池中所需要的兩個重要概念電源電動勢。創(chuàng)設(shè)物理情境，并將上節(jié)課學習到的物理知識與生活實際相聯(lián)系，激發(fā)學生的學習興趣。經(jīng)歷從真實的物理情境中觀察現(xiàn)象、分析現(xiàn)象的過程?？茖W探究實驗原理探尋測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗原理。教師進行提問：能否直接利用我們的電壓表接在電源兩端得到電源的電動勢？能否電流表直接接在電源兩端得到電源的短路電流，進而根據(jù)閉合電路歐姆定律得到內(nèi)阻r.?教師組織學生回顧上節(jié)課學習閉合電路的歐姆定律，引出問題：如何根據(jù)閉合電路歐姆定律設(shè)計實驗方案？根據(jù)上節(jié)課所學，學生將回答：將電壓直接結(jié)在新舊電池兩端可以近似測量干電池的電動勢。但是不能直接用導線直接接入電池兩端測量短路電流，同時這個測量值不精確。學生回顧上節(jié)課學習的內(nèi)容。回顧歐姆定律提出一種方案，同時鑒別這種方式不可行，進而引出用圖像法，同時幫助學生回顧閉合電路歐姆定律。首先通過電源模型的回顧強化學生的模型建構(gòu)的能力，接著在對方案設(shè)計過程中發(fā)散學生的思維，、科學推理，質(zhì)疑創(chuàng)新等。同時經(jīng)過小組合作的科學探究過程提高學學生方案設(shè)計、科學態(tài)度以及團結(jié)協(xié)作的能力。利用科學探究收集證據(jù)方案設(shè)計小組討論利用閉合電路歐姆定律將有幾種方案進行電源電動勢的測量。其中引導學生將進行公式推理①U=E-Ir讓學生聯(lián)想到通過測多組路端電壓值和電流值得到U-I法②通過設(shè)問沒有電壓表，引導學生將U=E-Ir進行變形思考安阻法③通過設(shè)問引導學生討論如果沒有電流表，引導學生將U=E-Ir進行變形設(shè)計伏阻法測量方法。展示相關(guān)實驗器材、組織學生小組討論器材選擇，設(shè)計實驗電路圖。連接教師給出的實物圖，討論連接電路的注意事項：滑動變阻器應(yīng)當處于阻值最大處，開關(guān)在連接電路應(yīng)處于斷開狀態(tài)。組織討論收集的數(shù)據(jù)，設(shè)計表格記錄收集的數(shù)據(jù)的，比較三種數(shù)據(jù)處理方法①僅測兩對U、I帶入求解②測量多對U、I數(shù)值，分為幾組進行求解，再求平均值③利用數(shù)據(jù)作圖尋找橫縱截距的利弊。最終引出利用圖像法測量。跟隨老師的引導利用閉合電路歐姆定律找到需要測量的物理量，根據(jù)測量的物理量進行器材選擇、設(shè)計實驗方案和電路圖。通過小組討論再次幫助學生強化電學實驗連接電路的注意事項。通過討論了解在物理中利用圖像法處理數(shù)據(jù)的思想。直接利用閉合電路歐姆定律進行設(shè)計學生容易想到伏安法，但是此時學生仍不具備完備的科學探究能力，通過教師搭建支架，小組討論進行科學探究過程。通過強調(diào)連接電路的數(shù)以事項幫助學生理解科學實驗的嚴謹性、科學性。培養(yǎng)學生通過上節(jié)課的圖像回顧、閉合電路歐姆定律的推理過程、處理數(shù)據(jù)三種方法的比較得到測量電源電動勢和內(nèi)阻的方法，同時加深學生利用U-I圖像處理數(shù)據(jù)的理解，感受實驗過程的數(shù)據(jù)處理的嚴謹。實驗操作、數(shù)據(jù)處理、交流組織學生根據(jù)設(shè)計好的電路圖連接儀器，閉合開關(guān)。并進行測量，數(shù)據(jù)收集。最后小組派代表對數(shù)據(jù)進行分析。小組成員合作進行實驗操作，記錄數(shù)據(jù)，討論分析數(shù)據(jù)，最后小組代表介紹數(shù)據(jù)分析結(jié)果。通過親身動手操作，加深對實驗步驟，實驗操作的理解。拓展測量水果電池的電源電動勢和內(nèi)阻水果電池是否內(nèi)阻過大？教師輔助完成實驗較快的小組再次利用伏安法進行大概測量水果電池的電動勢和內(nèi)阻。小組成員合作進行實驗操作，記錄數(shù)據(jù)，討論分析數(shù)據(jù)，最后小組代表介紹數(shù)據(jù)分析結(jié)果。再次經(jīng)歷探究過程，培養(yǎng)學生遷移能力，同時幫助學生理解內(nèi)阻的概念。問題解決解決課前問題能否利用所學知識更加科學解釋改造后的水果電池仍不能使小燈泡發(fā)光？教師提問：能否利用所學知識更加科學解釋改造后的水果電池仍不能使小燈泡發(fā)光？學生經(jīng)過思考，得到水果