一、教學(xué)目標(biāo)
1.能夠用伏安法測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻;能利用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;知道伏安圖的縱截距表示電池的電動(dòng)勢(shì)、斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻。
2.通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，體會(huì)圖像分析在物理學(xué)中的應(yīng)用，提升邏輯思維和分析能力。
3.通過實(shí)驗(yàn)探究，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)精神。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：利用閉合電路的歐姆定律進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;
難點(diǎn)：圖像法。
三、教學(xué)過程
(一)導(dǎo)入新課
提出問題：
①有哪些測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法?(伏安法、伏阻法、安阻法)
②這些測(cè)量方法的共性是什么?(測(cè)出電路中的多組電流電壓電阻值，根據(jù)閉合電路的歐姆定律進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻)
教師引導(dǎo)：幾種測(cè)量方法都可以較好地測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，但由于時(shí)間有限，本節(jié)課以伏安法為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，伏安法具有簡單明了、數(shù)據(jù)處理方便的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有缺點(diǎn)，那就是需要同時(shí)使用電流表和電壓表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。那么，今天我們就一起進(jìn)入《實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》。
(二)新課講授
1.實(shí)驗(yàn)方法
提出問題：需要使用哪些實(shí)驗(yàn)器材來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)?請(qǐng)學(xué)生結(jié)合舊知進(jìn)行分析(電池、開關(guān)、電流表、電壓表、導(dǎo)線若干)
讀書指導(dǎo)：為了更好地掌握測(cè)量方法，電池的各項(xiàng)指標(biāo)有一定的要求。本實(shí)驗(yàn)采用內(nèi)阻較大的水果電池。請(qǐng)學(xué)生自主閱讀教材上有關(guān)于水果電池的介紹，完成之后請(qǐng)一位同學(xué)為全班總結(jié)要點(diǎn)。(把較粗的銅絲和鐵絲相隔約幾毫米插入馬鈴薯或蘋果中，就制成了一個(gè)水果電池，銅絲為正極，鐵絲為負(fù)極。水果電池的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)阻比較大，容易測(cè)量。但水果電池在使用過程中，由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，正極附近析出氣體，在一定程度上使電極與果汁隔離，明顯地改變了內(nèi)阻，所以，測(cè)量前要做好充分的準(zhǔn)備，測(cè)量盡量迅速，使得內(nèi)阻發(fā)生較大變化之前結(jié)束測(cè)量。)
學(xué)生上臺(tái)板演：請(qǐng)同學(xué)上臺(tái)板繪伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理圖。(如下圖)。
圖片選自人教版選修3-1第二章第9節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 P69
提出問題：本實(shí)驗(yàn)應(yīng)如何操作，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何記錄?(接通電路后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，待示數(shù)穩(wěn)定后迅速讀取電流和電壓數(shù)據(jù)，反復(fù)操作，記錄多組數(shù)據(jù)備用)
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：學(xué)生以4人為一組，根據(jù)確定好的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)，限時(shí)15分鐘，在此過程中教師巡視指導(dǎo)。
2.數(shù)據(jù)處理
小組討論：教師詢問如何利用已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，請(qǐng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)小組內(nèi)部進(jìn)行討論，限時(shí)5分鐘，教師繼續(xù)巡視。(大部分學(xué)生能夠想到利用公式法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即將多組電流電壓值代入閉合電路的歐姆定律進(jìn)行分析;少數(shù)同學(xué)能夠想到采用圖像的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即繪制伏安特性曲線，與U=E-Ir進(jìn)行對(duì)比分析)
提出問題：公式法大家都比較容易接受，那么圖像法是如何得出結(jié)果的呢?(做出伏安特性曲線，根據(jù)U=-Ir+E可知，伏安特性曲線滿足一次函數(shù)關(guān)系，圖像應(yīng)為一條傾斜直線，在直線上，縱截距表示開路電壓，即電源電動(dòng)勢(shì)，斜率等于負(fù)的電源內(nèi)阻)。
圖片選自人教版選修3-1第二章第9節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 P70
在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較充足的情況下，哪種數(shù)據(jù)處理方法更好呢?(圖像法，能夠比較方便地讀出最終需要測(cè)量的物理量，且數(shù)據(jù)使用度比較高，如果出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)也比較容易剔除)
請(qǐng)學(xué)生利用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出最終結(jié)論。
(三)鞏固提升
思考問題：本實(shí)驗(yàn)在數(shù)據(jù)處理時(shí)是否存在系統(tǒng)誤差?誤差來源是什么?(存在系統(tǒng)誤差，電流表和電壓表存在內(nèi)阻，在本實(shí)驗(yàn)的電路連接方式中，電壓表的內(nèi)阻會(huì)有分流，導(dǎo)致測(cè)得的電流值并不是干路電流，最終測(cè)定的結(jié)果不準(zhǔn)確)
(四)小結(jié)作業(yè)
1.小結(jié)：師生共同梳理本節(jié)課的內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生的記憶和理解。
2.布置作業(yè)：根據(jù)學(xué)過的電路知識(shí)，從理論上分析圖像法處理數(shù)據(jù)的誤差偏向;查閱資料，了解如何使用“等效電源法”分析誤差。
四、板書設(shè)計(jì)
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