eq \(\s\up7(),\s\d5(整體設(shè)計(jì)))


教學(xué)目標(biāo)


一、知識(shí)與技能


1．理解閉合電路歐姆定律內(nèi)容。


2．理解測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的基本原理，體驗(yàn)測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的探究過(guò)程。


3．用解析法和圖象法求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。


4．使學(xué)生掌握利用儀器測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法，并通過(guò)設(shè)計(jì)電路和選擇儀器，開(kāi)闊思路，激發(fā)興趣。


二、過(guò)程與方法


1．體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)研究中獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、尋找規(guī)律的科學(xué)思維方法。


2．學(xué)會(huì)利用圖線處理數(shù)據(jù)的方法。


三、情感態(tài)度與價(jià)值觀


使學(xué)生理解和掌握運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段處理物理問(wèn)題的基本程序和技能，具備敢于質(zhì)疑的習(xí)慣、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度和不斷求索的精神，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力和操作能力，提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和興趣。


教學(xué)重點(diǎn)


利用圖線處理數(shù)據(jù)


教學(xué)難點(diǎn)


如何利用圖線得到結(jié)論以及實(shí)驗(yàn)誤差的分析


教學(xué)工具


電池，電壓表，電流表，滑動(dòng)變阻器，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線


教學(xué)方法


實(shí)驗(yàn)法，講解法


eq \(\s\up7(),\s\d5(教學(xué)過(guò)程))


導(dǎo)入新課


回顧上節(jié)所學(xué)內(nèi)容，引入新內(nèi)容


教師：上堂課我們學(xué)習(xí)了閉合電路的歐姆定律，那么此定律文字怎么敘述？公式怎么寫(xiě)？


學(xué)生：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟整個(gè)電路的電阻成反比，這就是閉合電路的歐姆定律。


提出問(wèn)題：現(xiàn)在有一節(jié)干電池，要想測(cè)出其電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，你需要什么儀器，采用什么樣的電路圖，原理是什么？


學(xué)生討論后，得到的大致答案為：由前面的閉合電路歐姆定律I＝E/(r＋R)可知E＝I(R＋r)，或E＝U＋I(xiàn)r，只需測(cè)出幾組相應(yīng)的數(shù)值便可得到，可以采用以下的電路圖：





這幾種方法均可測(cè)量，今天我們這節(jié)課選擇用測(cè)量的這一種。


主要教學(xué)過(guò)程


1．實(shí)驗(yàn)原理：閉合電路歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r


2．實(shí)驗(yàn)器材：


學(xué)生回答：測(cè)路端電壓；測(cè)干路電流，即過(guò)電源的電流。需測(cè)量的是一節(jié)干電池，電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，內(nèi)電阻大約為零點(diǎn)幾歐。


電流表、電壓表及滑動(dòng)變阻器的規(guī)格要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體需要來(lái)確定，看看我們用到的電路圖里面各需測(cè)的是什么？


提出問(wèn)題：選用電路圖時(shí)，還可將接在外面，原則上也是可以的，那么我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)是否兩個(gè)都可以，還是哪一個(gè)更好？為什么？


學(xué)生回答：兩種方式測(cè)量都會(huì)帶來(lái)誤差。


采用圖1示數(shù)準(zhǔn)確示數(shù)偏小


采用圖2示數(shù)準(zhǔn)確示數(shù)偏小


圖1


圖2








選用哪種方式，要根據(jù)實(shí)際測(cè)量的需要確定，現(xiàn)在要想測(cè)出電源的內(nèi)阻，如果采用圖2方式，最后得到的結(jié)果相當(dāng)于電源內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻的總和，而兩者相差又不太多，這樣一來(lái)誤差就會(huì)比較大，所以應(yīng)采用圖1的電路圖。明確各儀器的規(guī)格：


電流表0～0.6 A量程，電壓表0～3 V量程。


滑動(dòng)變阻器0～50 Ω。


此外，開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。


3．?dāng)?shù)據(jù)處理：


原則上，利用兩組數(shù)據(jù)便可得到結(jié)果，但這樣做誤差會(huì)比較大，為此，我們可以多測(cè)幾組求平均，也可以將數(shù)據(jù)描在圖上，利用圖線解決問(wèn)題。





明確：


①圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，它反映的是：當(dāng)電流I增大時(shí)，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關(guān)系，U＝E－Ir。也就是說(shuō)它所反映的是電源的性質(zhì)，所以也叫電源的外特性曲線。


②電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的UI圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，才有I和U的變化。


實(shí)驗(yàn)中至少得到5組數(shù)據(jù)，畫(huà)在圖上擬合出一條直線。要求：使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，并且分布在直線兩側(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)要大致相等，這樣，可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。


討論：將圖線延長(zhǎng)，與橫縱軸的交點(diǎn)各代表什么情況？


歸納：將圖線兩側(cè)延長(zhǎng)，分別交軸與A、B點(diǎn)。


A點(diǎn)意味著開(kāi)路情況，它的縱軸截距就是電源電動(dòng)勢(shì)E。


說(shuō)明：


①A、B兩點(diǎn)均是無(wú)法用實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)到的，是利用得到的圖線向兩側(cè)合理外推得到的。


②由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對(duì)值就較小。為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開(kāi)始，計(jì)算r時(shí)選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求得。


4．誤差分析：


實(shí)驗(yàn)中的誤差屬于系統(tǒng)誤差，請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步討論，得到的數(shù)值是偏大還是偏??？(提示：利用圖線及合理的推理)





可以請(qǐng)幾位同學(xué)發(fā)言，最后得到結(jié)論。


因?yàn)殡妷罕淼姆至髯饔?br/>

所以I真＝I測(cè)＋I(xiàn)V


即(I真－I測(cè))↑，


反映在圖線上：


當(dāng)U＝0時(shí)，IV→0，I→I真


故r真＞r測(cè)，E真＞E測(cè)


5．布置作業(yè)：


認(rèn)真看書(shū)，寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。


eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(課后小結(jié)))


利用圖線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理是物理實(shí)驗(yàn)中常用的一種方法。最好是利用直線來(lái)解決，如力學(xué)中“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)就可以利用T2l圖線來(lái)求g。


eq \(\s\up7(),\s\d5(備課資料))


關(guān)于歐姆的趣聞?shì)W事


1．靈巧的手藝是從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)之本


歐姆的家境十分困難，但從小受到良好的熏陶，父親是個(gè)技術(shù)熟練的鎖匠，還愛(ài)好數(shù)學(xué)和哲學(xué)。父親對(duì)他的技術(shù)啟蒙，使歐姆養(yǎng)成了動(dòng)手的好習(xí)慣，他心靈手巧，做什么都像樣。物理是一門(mén)實(shí)驗(yàn)學(xué)科，如果只會(huì)動(dòng)腦不會(huì)動(dòng)手，那么就好像是用一條腿走路，走不快也走不遠(yuǎn)。歐姆要不是有這一手好手藝，木工、車(chē)工、鉗工樣樣都能來(lái)一手，那么他是不可能獲得如此成就的。


在進(jìn)行電流隨電壓變化的實(shí)驗(yàn)中，歐姆正是巧妙地利用電流的磁效應(yīng)，自己動(dòng)手制成了電流扭秤，用它來(lái)測(cè)量電流大小，才取得了較精確的結(jié)果。


2．烏云和塵埃遮不住科學(xué)真理之光


1827年，歐姆發(fā)表《伽伐尼電路的數(shù)學(xué)論述》，從理論上論證了歐姆定律，歐姆滿以為研究成果一定會(huì)受到學(xué)術(shù)界的承認(rèn)也會(huì)請(qǐng)他去教課?？墒撬脲e(cuò)了。書(shū)的出版招來(lái)不少諷刺和詆毀，大學(xué)教授們看不起他這個(gè)中學(xué)教師。德國(guó)人鮑爾攻擊他說(shuō)：“以虔誠(chéng)的眼光看待世界的人不要去讀這本書(shū)，因?yàn)樗內(nèi)皇遣豢芍眯诺钠垓_，它的唯一目的是要褻瀆自然的尊嚴(yán)。”這一切使歐姆十分傷心，他在給朋友的信中寫(xiě)道：“伽伐尼電路的誕生已經(jīng)給我?guī)?lái)了巨大的痛苦，我真抱怨它生不逢時(shí)，因?yàn)樯罹映⒌娜藢W(xué)識(shí)淺薄，他們不能理解它的母親的真實(shí)感情?！?br/>

當(dāng)然也有不少人為歐姆抱不平，發(fā)表歐姆論文的《化學(xué)和物理雜志》主編施韋格(即電流計(jì)發(fā)明者)寫(xiě)信給歐姆說(shuō)：“請(qǐng)您相信，在烏云和塵埃后面的真理之光最終會(huì)透射出來(lái)，并含笑驅(qū)散它們。”歐姆辭去了在科隆的職務(wù)，又去當(dāng)了幾年私人教師，直到七、八年之后，隨著研究電路工作的進(jìn)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到歐姆定律的重要性，歐姆本人的聲譽(yù)也大大提高。1841年英國(guó)皇家學(xué)會(huì)授予他科普利獎(jiǎng)?wù)拢?842年被聘為國(guó)外會(huì)員，1845年被接納為巴伐利亞科學(xué)院院士。為紀(jì)念他，電阻的單位“歐姆”，以他的姓氏命名。


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10 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

版本： 人教版 (新課標(biāo))

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