《測量電源電動勢和內阻》實驗教學設計教案
更新時間：2021-09-19 14:00:29作者：教育文稿網
《測量電源電動勢和內阻》實驗教學設計教案
湖北省棗陽市第一中學王天明
從教材分析、學情分析、教法分析、學法指導、教學過程幾個方面來加以闡述。
一、教材分析
地位：測電源電動勢和內阻按照新課標要求是一節實驗課，是高考的必考實驗之一。更是高考電學實驗中熱點。能力要求較高。這節課是對前面內容閉合電路歐姆定律的鞏固應用和加深理解。在實驗數據處理中涉及到的圖像法是一種很重要也很常用的方法。所以本節課既是知識的學習也是方法的學習。
重點：因為這節課是一節實驗課，所以我確定這節課的重點是實驗原理的理解，實驗方案，器材的選擇，圖象法的應用。
難點：由于現階段的學生理性思維還不夠成熟，有些物理方法的應用還不夠熟練，所以這節課的難點是圖像法的應用，器材選擇以及誤差的分析。對于重難點的突破本著低起點、小步子的原則，逐步問題引導學生、自主探究、以練代學、邊練邊學的方式實現自我突破。
二．新課學習后學生的現狀分析
從學生看，通過閉合電路歐姆定律的學習，學生對《測電源的電動勢和內阻》原理有了一些基本的了解，具時體來說，學生的狀況如下。
知識方面：通過新課的學習學生對“測電源的電動勢和內阻”的實驗原理、目的容易理解，在路端電壓和電流的關系上有初步認識；多數同學都知道U—I圖像中圖像與縱坐標的交點表示待測電源的電動勢，圖像的斜率的絕對值表示內阻。
方法方面：新課學習后，前面“測金屬絲電阻率”和“描繪小燈泡的伏安特性曲線”打下了一定的基礎，本實驗的基本方法—伏安法（伏特表和電流表結合測量）學生們掌握的較為容易，但在其他方法上處理起來較為陌生，比方說用電流表和電阻箱結合測量——安阻法、電壓表和電阻箱結合測量——伏阻法等，其實就是伏安法的變形，有些學生難以掌握。
能力方面：數據處理上縱軸的起點不從零開始的情況下較陌生，作圖時用圖像與橫軸的夾角的正切值表示斜率的錯誤也時常出現。安阻法，伏阻法不能將橫縱兩軸的物理量”化曲為直“，滑動變阻器的大小難以選擇，實驗電路圖不能準確畫出，處理數據的能力有待加強，誤差分析，創新設計能力更待提高。
三、教學方法,學法指導
物理教學重在啟發思維、教會方法，所以依據實際學情，主要采取問題啟發法、自主探究法等教學方法，這樣做的目的是降低難度，激發學生的學習熱情和學習欲望，通過啟發的方式引導學生自主探究。利用實際訓練學習和鞏固新知，達到既學會知識又學會方法的目的。
四、教學過程（兩課時）
本著以學生為主體的原則我將設計情境導入、實驗原理探究、數據處理分析、小結、鞏固練習六個環節。
環節一：情景引入。
回憶閉合電路毆姆定律及電源的電學特性,根據情景出一個小練習讓學生求解電源的電動勢和內阻，這樣做是為讓學生從已有知識入手，既降低學習難度也為本節課的學習做知識準備。
環節二：實驗原理探究
實驗原理探究是這節課的主要內容，問題引導：
1.閉合電路毆姆定律的三種表達式中如何確定E和r，哪種方便
2.如何在實驗中測出相關量
3.根據所測量如何設計電路圖
4.如何選擇器材，重點在滑動變阻器的大小選擇上作出理論分析，讓學生加深印象。這個過程引導學生來完成，在過程中遇到的問題通過多元對話的方式解決，比如老師的點撥、同學間的相互討論和相互指導。
實驗方案的確定，這是本節課的重點。這個重點的突破借助剛才的練習和小組討論可以輕松完成，各組可在黑板上展示設計方案，其他組的同學進行點評，最后對存在的問題進行修正。學生會做出幾種正確的方案，在肯定學生的同時提醒學生本節課主要以伏安法為例進行探究。
圖1圖2
環節三：數據處理，圖象分析。
在數據處理環節上，先用解析法，在導入復習時已經練習過。體會計算法和圖像法兩種不同的方法處理數據的優劣。而圖像法是這節課的難點，對此在導學案上層層設置任務，引導學生在數據采集、坐標選取和點的描繪等等，實現了難點的邊練邊學。
讓學生先按常規縱坐標起點作圖，圖象有何特點，求解時有什么困難，如何解決。再按縱坐標非零起點作圖，體會兩種作法的區別與好處。同時對電源內阻的選擇上有什么要求。對于大部分同學來說連線時會有些問題，在黑板上做集中演示，給學生一個正確的做法，規范學生的作圖。讓學生結合數學知識通過討論的方式得出圖線的物理意義，數學方程，斜率，截距的含義。求內阻時易錯問題重點強調。在這個過程中不斷向學生強化善于用數學方法研究物理問題的思維。
環節四：誤差分析
在誤差分析上是一難點，學生理解較困難，可根據學生實際講解。用伏安法測量時兩種接法的區別，引導學生分析誤差出現的原因。思考：
1、如果兩個表都是理想表，請問兩種電路測得結果是否一樣？
2、如果不是理想表，兩種方法有何區別？系統誤差產生于何處？
3、誤差導致測量值與真實值間有何偏差？
請小組代表就剛才思考問題進行回答，有不恰當處或有待完善之處請同組成員補充，也可請其他小組補充、修正。
教師分析：【引導一】根據誤差來源分析：
圖1誤差源自于電流表不是干路電流，則真正用于計算電動勢和內阻的表達式為：；
圖2誤差源自于電壓表不是路端電壓，則真正用于計算電動勢和內阻的表達式為：。
式中、為真實值，可以利用解二元一次方程組的方法，求出、，對比E、r，則可明確測量值與真實值間差異。
（此處只做引導思考，不做演算）
【引導二】上述方法可行，但復雜、不易算，能不能有更簡便的思路來進行誤差分析？（提示：等效電源）
圖1分析
其中等效電源電動勢E等和內阻為r等：
E等=E真r等=
結論：E測=E等<E真
r測=r等<r真
圖2分析
其中等效電源電動勢E等和內阻為r等：
E等=E真r等=
結論：E測=E等=E真
r測=r等＞r真
兩個實驗電路圖都存在系統誤差，但是在圖2中得到的內阻r，其相對誤差大，因此在教材中以圖1作為測量電路圖。
【引導三】作圖像比較理想和實際兩種情況，進而找到誤差及其造成誤差的原因
環節五實驗原理拓展。
用電流表和電阻箱結合測量——安阻法、電壓表和電阻箱結合測量——伏阻法，其實就是伏安法的變形，學生也難以掌握。尤其是處理數據中用圖象法處理時化曲為直要求較高可作例題處理。讓學生體會。
用電流表、電阻箱測量
縱軸截距：斜率：
用電壓表、電阻箱測量
縱軸截距：斜率：
環節六處理習題加以鞏固
某同學要測量某電源的電動勢和內阻，根據實驗室提供的器材，設計了如圖的實驗電路。
(1)請根據電路圖將如圖乙的器材連接成電路
(2)閉合開關后，調節電阻箱接入電路的阻值。得到多組電阻箱接入電路的阻值R和對應的電壓表的示數U，為了比較準確地得出實驗結論。該同學準備用直線圖象來處理實驗數據，圖象的縱坐標表示電壓表讀數U，則圖象的橫坐標表示的物理量應該是________。
(3)該同學又嘗試用另一種圖象來處理數據。即根據測得的多組電阻箱的阻值R和記錄的對應電壓表的讀數U，作出－圖象如圖丙所示，圖線與橫、縱坐標軸的截距分別為－b、a，定值電阻的阻值用R0表示。則可得該電源的電動勢為________，內阻為________；測得的電動勢與真實值比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
總結：1.測電源電動勢和內阻的實驗原理
2.實驗電路圖及數據處理方法。
3.電路中誤差的大小分析