高二物理人教版選修3-1測定電池的電動勢和內阻教學計劃
高二物理人教版選修3-1測定電池的電動勢和內阻教學計劃
一、教材內容分析
本課是高中物理選修3—1的第二章第十節，這節課內容是測量電池的電動勢與內阻，測量電動勢和內阻對於合理使用電源具有重要的意義。本節課主要介紹了用伏安法測量電源的電動勢和內阻的電路以及用影象法處理實驗資料。
二、設計理念與設計思路
本節教學中主要讓學生應用已經學過的閉合電路歐姆定律的相關知識設計電路圖，測量電池電動勢和內阻，在教師的引導下，讓學生明白該怎麼做，為什麼這樣做。透過本節課培養學生實驗設計、實驗操作、資料處理和誤差分析的能力，還可以激發他們的學習興趣。
本節課我們先明確實驗目的，引導學生設計好實驗方案，探討實驗操作細節，規範完成實驗，做好誤差分析和資料分析。
三、學情與教材分析
學生已學習了閉合電路歐姆定律、伏安法測電阻，對閉合電路的內、外電電路的有一定認識，但是由於對電學實驗接觸比較少，對於電路的設計能力仍需進一步的加強，這也是本實驗的一個重要任務。另外，利用影象處理資料的能力的培養是本次實驗探究的另一個重要任務。
四、教學目標
1.知識與技能：使學生學會實驗電路圖的設計
使學生掌握利用儀器測量電池電動勢和內電阻的方法，透過實驗開闊學生思路，激發興趣。
2.過程與方法：學會實驗電路圖的設計、學會利用影象處理資料的方法、學會誤差分析。
3.情感態度與價值觀：使學生具備敢於質疑的習慣、嚴謹求實的態度和不斷求索的精神，培養學生觀察能力、思維能力和操作能力，提高學生對物理學習的興趣。
五、重點、難點分析
1.重點：實驗電路圖的設計
2.難點：實驗電路圖的設計
六、教學方法：探究法、討論法、實驗法、
七、教學準備儀器：
電流表，電壓表，滑動變阻器，開關，兩節舊乾電池，電池盒，導線各若干。
八、教學過程
這節課我們來測定電源的電動勢和內電阻，請各組同學根據實驗目的，設計好實驗原理圖，組內討論後把最佳化的方案以圖的形式畫到黑板上。(以下，我假設幾個學習小組，假設一些學生，假設幾種情況舉例，講課時可以隨機應變。)
同學紛紛畫好他們的設計圖。我讓同學們仔細觀察看哪些小組的設計方案相同，同學們認真查詢，取掉了相同的設計方案，留下不同的設計方案。我分別請了幾個小組的同學上臺談一談他們設計的思路。
其中3小組的同學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?”同學們紛紛點頭，我讓同學們想想這種方案處理資料還有其它方法嗎?6組李強同學說“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，同學們都默不作聲，有些同學甚至低聲說，兩種方案結果一樣。
我問道：“哪一種測量的誤差更小一些呢?”
頓時，教室裡熱鬧起來，同學們開始了熱烈的討論，3小組同學認為他們測的路端電壓比4小組更準確，但4小組同學認為他們的總電流準確，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。
我問同學們利用閉合電路的U和I求E和r，能不能同時準確的測出電壓和總電流，同學們紛紛表示不可以。我建議大家結合所選儀器和實驗目的選一個誤差更小的設計方案。
這時8小組的張森站起來，興奮的說：“我認為3小組的設計方案誤差更小，因為3小組的測量誤差來源於電壓表的分流作用，而電壓表內阻遠遠大於滑動變阻和電流表電阻，它的分流很小。而4小組的誤差來源於電流表的分壓作用，電流表內阻並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，同學們頓時明白過來。這時我及時提醒同學們：“以後大家設計實驗方案時一定要注意既要圍繞實驗目的，又要減小實驗誤差。”
2小組同學設計瞭如下的電路圖，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的影象，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，並提醒他們從R—1/I圖象時，你們座標原點的取法，然後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小組同學頓時撅起嘴，生氣了。我假裝和6小組同學商量說：“你們能用其它儀器代替電流表嗎?”聽我這麼一說，6小組的同學都不理我了。
這時5小組候林站起來說，大家看我們設計了下面的電路圖
我認為我們跟張松的設計方案較接近，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。
聽完候林同學的分析我帶頭為他鼓起掌來，我說：“同學們，我們大家設計的都很好，也有道理。我們在設計實驗電路時，一定要圍繞實驗原理，還要結合具有的實驗儀器，減小實驗誤差，我們不僅要學會“有條件我們一定要做好實驗，沒有條件，我們要創造條件，還要做好實驗。””層層最佳化我們的設計方案，測量電池電動勢和內阻的方法很多，希望大家以本次實驗為起點，不斷設計出更好的實驗方案。
接下來我讓各小組上臺，按照各組同學設計的方案領取儀器，我要求他們一一清點，輕拿輕放。同學們高高興興地將各組的“寶貝“領回去。教室頓時激動起來，我趕緊抬嗓門提醒：“彆著急接通電路，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。聽了同學們這麼說，我才放心的讓他們動手了。此時我在教室邊走邊看，發現問題我及時糾正，不到6分鐘大家按電路圖接好電路。他們認真地測量資料，記錄結果，列方程或畫圖求解，認真地分析計算。我及時糾正他們錯誤解的讀數方法。要求他們規範作圖，正確處理實驗結果。各小組做完後，我建議他們把電源交換著測，相互對照實驗結果，交流方法，分析誤差。同學們熱情很高，用了20分鐘基本上完成了實驗任務。
剩下時間的我讓同學們談談本次實驗的收穫：李巖說：我學了三種不同的方法測電源電動勢和內電阻。
蔣鵬說：“我學會了正確的連線電路了。”
高利說：“我學會誤差分析和處理資料的方法。”
王虎說：“我認為實驗中電壓表、電流表、電阻箱的讀數很重要。可千萬別馬虎呀!”
我說：“大家說得很對，我們透過實驗要學習實驗方法、操作技巧及資料處理和誤差分析技巧。這對我們以後的實驗很重要，希望大家下去按要求完成實驗報告，寫出實驗反思。”
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