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《实验：电池电动势和内阻的测量》教案

一、教材分析

《实验：电池电动势和内阻的测量》是普通高中教科书物理必修第三册第十二章第3节的内容。它安排在闭合电路欧姆定律之后，是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用。教材设置了实验思路、物理量的测量、数据分析、参考案例、练习与应用五个环节，注意到了学生以前的学习基础，体现了教材对电学问题的分析思路和闭合电路欧姆定律应用的重视，符合学生学习认知规律，与课标要求一致，从而较好地落实学生的科学探究和科学态度的物理核心素养教育。

二、学情分析

高二学生对于电源有一定的生活经验，例如知道干电池两极间的电压是1.5V，初步了解电源内部的工作机理。通过前面的学习，学生已经掌握电压表电流表的使用方法，知道电动势和内阻、闭合电路欧姆定律，会利用闭合电路欧姆定律列式求解路端电压与负载的关系以及U-I图像，具备实验测量电源电动势和内阻的学习条件。学生已经初步具备了发现问题，并通过科学探究解决问题的能力，但由于对电学实验接触比较少，对电路的分析以及处理数据能力仍需进一步加强。而且“电池电动势和内阻的测量”的实验方法多样性，涉及“公式变形”“数形结合”等思想，对学生有一定的难度。

三、教学目标与核心素养

（一）教学目标

1．了解并掌握测量电池的电动势和内阻的原理和实验方法。

2．学习用图像法处理实验数据。

3．会对测量误差进行分析，了解测量中减小误差的方法。

（二）核心素养

物理观念：通过掌握测量电池的电动势和内阻的原理和实验方法，培养学生用实验观点研究问题的观念。

科学思维：通过分析测量电池的电动势和内阻的原理，培养学生从实验操作性思考问题的能力。

科学探究：通过探究测量电池的电动势和内阻的实验方法，理解闭合电路欧姆定律的本质．

科学态度与责任：通过本节内容的学习，使学生体会设计实验的思想，增强理论联系实际的习惯和意识。

四、教学重点

1、电路的连接和实验器材的选择，选择测量方案；

2、实验数据处理和图像法处理实验数据。

五、教学难点

1.根据实验数据得出结论后，要判断图像的斜率和截距等的意义；

2.理解实验思路，并能列式和变形，通过对比数学方程得出结论。

创设情境提出问题

创设情境

提出问题

交流讨论设计方案

分工协作实验探究

数据处理

误差分析

合作共建

课堂小结

七、教学过程

（一）创设情境，提出问题

1.通过演示电压表测量电池两端电压的过程，学生们会看到接外电阻与不接外电阻时电压表的读数不同，使学生产生电压表测量的不是电源电动势的物理观念。

2.探究路端电压与电动势的关系，提出问题：怎样设计实验来测量电源的电动势和内阻？

（二）交流讨论，设计方案

1.引导学生根据闭合电路欧姆定律，思考：通过测量哪些物理量可以计算电池的电动势和内阻。

2.学生通过思考可以得出伏安法测量电池电动势和内阻的实验方案：

①电压表、电流表测量

实验原理：根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势E、内阻r，与路端电压U、电流I的关系可以写成E=U＋Ir.

一般希望知道E和r因此需要测出路端电压U和电流I，有两个未知数，所以至少要测出U、I的两组数据

E＝U1＋I1r

E＝U2＋I2r

联立两个关于E、r的方程，从中解出E和r。

实验电路：

实验器材：电压表、电流表加上一个滑动变阻器R，就能测定电源的电动势E和内阻r。测量电路可以这样连接。这是测量电动势和内阻的一种方法。

3.引导学生思考：如果只有一个电流表没有电压表，你能设计出测量电源电动势和内阻的电路吗？还需要什么器材？如果只有一个电压表呢？

②电流表、电阻箱测量

→E＝IR＋Ir实验原理：

→E＝IR＋Ir

E＝U＋Ir

根据这个式子如果能够知道I、R的两组数据，也是可以得到关于E、r的两个方程，于是能够从中解出E和r。

实验电路：

实验器材：电流可以用已给的电流表测量出来，而电阻我们可以选用用电阻箱，它方便读数，方便调节电阻大小以便获得多组数据。

③电压表、电阻箱测量

实验原理：

E＝U＋Ir

如果能够得到U、R的两组数据，也可以通过解方程得E和r。

实验电路：

实验器材：电压我们通过给定的电压表测量，电阻还是用电阻箱就好了。

（三）分工协作，实验探究

根据伏安法测量电池电动势和内阻的实验原理，实验中进行多次测量并记录数据，学生在实验过程中可以体验分工协作、参与实验的乐趣。

电压U

电流I

（四）数据处理，误差分析

1．数据处理

指导学生运用两种方法得出电池电动势和内阻的值，体会不同方法之间的优劣性，提高学生的严谨细致、实事求是的科学态度。

(1)公式法：联立六组对应的U、I数据，满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…，让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r