4.3典型案例分析
2020-03-03 11:38:06 来源：范文大全收藏下载本文
4.3典型案例分析 【教学目标】：
1、知识与技能：
（1）学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法。
（2）通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。
2、过程与方法：
（1）能在教师指导下完成仪器的选择和电路的设计。
（2）学会利用图线处理数据的方法。
3、情感态度与价值观：
（1）使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能。
（2）具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神。
（3）培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。
【教学重点】：原理和实验器材的使用。
【教学难点】：利用图线得到结论以及实验误差的分析。
【教学过程】：
回顾上节所学内容，引入新内容
教师： 上堂课我们学习了闭合电路的欧姆定律，那么此定律文字怎么述？公式怎么写？ 学生： 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比，这就是闭合电路的欧姆定律。
教师： 这儿有一节干电池，请问同学在我们已学过的物理量中有哪几个物理量是用来描写电源的性质？
学生： E、r
教师： 在你们桌上都有一节这样的干电池，这些干电池有的是比较新的，有的是比较旧的，我们可以用些什么方法来测出这一节干电池的电动势和内阻呢？这就是我们这节课所需要解决的问题。
教师： 接下来就请同学根据闭合电路的欧姆定律，大家在下面以学习小组为单位讨论，看
可以有哪几种方法来测电源的电动势和内阻，然后把你们设计出来的电路图画在白纸上，列出求解方程式。设计完毕以后，每一组请一位同学起来作为代表讲一下你们这一组的设计思路。我们比赛一下看哪一组的设计方案即合理又最多，现在开始讨论。学生互相讨论、设计测量方案。
教师： 同学们设计的方案很多，接下来请同学们针对这些设计方案来思考一下，如果根据
他们测量时所使用的测量仪器和所列方程的形式，看看有什么相同的地方？ 学生： 使用一个电流表 一个伏特表 一个滑动变阻器 (板书)
学生： 使用一个伏特表 一个变阻箱 (板书)
学生： 使用一个电流表 一个变阻箱 E=I（R+r） (板书)
教师： 同学们根据分析对比，现在得出了测电源电动势和内阻的三种方法。选用哪种方式，要根据实际测量的需要确定。明确各仪器的规格：
电流表0～0.6A量程，电压表0～3V量程。滑动变阻器0～50Ω。此外，开关一个，导线若干。
在实验以前先请同学讲一下本实验的注意事项。
学生：1）按电路图用导线将实验器材连接起来。
2）连接电路时，电键必须断开。
3）电流必须从电表的正接线柱流入，负接线柱流出，并且要注意量程的选择，尽量用旧电池，其内阻 较大，效果明显。
4）如使用滑动变阻器，连接时必须一上一下，电键闭合以前，电阻达 到最大。 （学生答的不全，教师补充）
教师：实验方法有了，电路图有了，注意事项也知道了，请同学开始实验并得出数据并思考怎样处理数据。
以组为单位学生动手实验，得出实验数据。
学生开始实验，教师巡回并加以指导。
教师：应该怎样处理数据及分析误差才能够正确的得出电动势与内阻，请一位同学讲讲你处理数据的方法。
学生：我们可以利用公式：E=Ir+U 测量出两组数据就可以建立方程组解出 E和 r
教师：原则上，利用两组数据便可得到结果，但这样做误差会比较大，为此，我们可以想些什么办法减少误差呢？
学生：采用测量多组数据 建立多个方程组，然后解出对应的E和r值，然后取平均值，就可以减少误差。
老师：用数学法测量计算比较麻烦，有没有更加好一点的方法处理数据呢？
学生回答总结： 利用U—I图像求电源电动势E和内阻r: 根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir
可知，U是I的一次函数，则U—I图像应该是一条直线.
教师：那么大家观察图象，直线与U轴、I轴各有交 点， 那么两个交点分别代表什么物理
意义，直线的斜率又代表什么呢？
学生回答总结：直线与U轴相交点的值，I等于零， 此值即为断路时的路端电压应等于电
源电动势E；这条直线与I轴的交点表示U=0 (外电路短路)时的短路电流， 由U=E-Ir可知直线斜率为-r，计算内阻时，要在直线上任取两个相距较远的点，用r=|k |计算电池的内阻r.
教师：在坐标纸上建立U—I坐标系，依据测量数据在坐标系中画出相应的点，怎样连接这
些点呢？是否两两相连？
学生讨论后回答总结：两两相连得出的折线不符合理论分析的结果，应该作一条直线使之通
过尽可能多的点，并使不在直线上的点尽可能均匀的分布在两旁.离直线教远的点应该舍弃，如图甲所示，延长这条直线， 读出它与U轴相交点的值，此值即为断路时的路端电压应等于电源电动势E；这条直线与I轴的交点表示U=0 (外电路短路)时的短路电流 I0，还计算出内阻r=|k | 。
教师：A、B两点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。
当干电池内阻较小时，路端电压U的变化较小，坐标图中数据点所描直线下部大面积空间得不到利用，作图时也易造成较大误差，为此可使坐标不从零开始，并把坐标的标度取得小一些，可使结果的误差减小些，要注意的是: 此时图像与横轴的交点不表示短路电流，计算内阻时，要在直线上任取两个相距较远的点，用r=|k | .来计算电池的内阻r.
（教学过程中必须明确）：
①图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流强度I增大时，路端电压U将随之减小，
U与I成线性关系，U=E-Ir。也就是说它所反映的是电源的性质，所以也叫电源的外特性曲线。
②电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持一定，而这里的U-I图线中，E、
r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化。
实验中至少得到6组数据，画在图上拟合出一条直线。要求：使多数点落在直线上，并且
分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等，这样，可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。
归纳：将图线两侧延长，分别交轴与A、B点。A点意味着断路情况，它的纵轴截距就是电
源电动势E。
说明：①A、B两点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。 ②由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的
坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得。
【课后小结】
利用图线进行数据处理是物理实验中常用的一种方法，图象法的注意事项几点前面以有说明，加以强调。
【作业布置】
【教学反思】这节课内容是测量电源的电动势与内阻，电源的特性主要由电动势与内阻来描述，因此测量电动势和内阻对于合理使用电源具有重要的意义，在上一节介绍的测量电源内电压的方法，在许多情况下是不可行的，这一节在它的基础上，从实用的角度向学生提出了新的问题，即怎样简洁的测量电源的电动势与内阻？ 只有设计合理的实验电路，选择必要的实验器材，科学的处理数据，才能得到满意的结果。本节课主要介绍了用伏安法测量电源的电动势与内阻的电路以及一种新的处理实验数据的方法——用图象法处理实验数据。本节教学中主要让学生自己根据已经学过的关于闭合电路欧姆定理等相关知识，通过自己的探索，把学过的知识应用于实际，本节内容涉及到的动手实验及用图象法处理数据，这正是学生感兴趣的内容，通过学生自己的探索，不但把学过的知识应用于实际还可以激发他们的创新精神。
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