高中物理 教学设计及反思

一、知识与技能

１．学会应用理论知识和已有的实验基础，去设计实验方案，确定科学合理的实验步骤；

２．能根据实验要求合理选择并安装实验器材，正确进行实验；

３．通过实验认识测量的意义，理解误差并能深入对实验过程和实验误差分析。

４．学习用图线法处理数据的规范和方法。

二、过程和方法

１．对实验课题展开讨论，提出各小组的实验方案；

２．分组进行科学探究活动，完成实验操作过程；

３．展示学生写出的完整实验报告，进行交流和评估。

三、情感态度和价值观

１．进一步提高学生的实验素养，激发实验探究的兴趣；

２．增强学生的创新意思；

３．养成交流与合作的良好习惯，发展学生的实践能力；

４．培养学生耐心细致的意志品质，事实是的科学态度。培养学生协作互助的精神。

利用图线处理数据

教学难点

如何利用图线得到结论以及实验误差的分析

一、探讨测电源电动势和内电阻的方法（第１课时）

（一）、分小组展开讨论。

在教师的引导下，同学们将测电源电动势的几种方法进行探讨，然后各小组确定自己的实验方法，写出实验原理。具体过程设计如下：

教师拿出一个电池，提问：如何测它的电动势？能不能用伏特表直接测量？

学生回答：不行。因为这样测的只是路端电压而不是电动势。

教师：这方法简单但不符合要求。大家知道电池是有内阻的，而且不是普通的纯电阻，直接测量是行不通的，该如何测量呢？

学生：由闭合电路欧姆定律Ｅ＝Ｕ＋Ｉｒ和伏安法测电阻的实践经验得知，这儿也可用伏安法。

教师：此法可行，哪个小组愿用这种方法测量？伏安法有几种接法？画出电路图，写出实验原理和步骤，作误差分析。还有没有其他方法呢？比如，改一下条件，只给一个电流表，不给电压表，能否进行测量？

附：伏安法的原理图和误差分析 

（1）安培表内接，测量多组值。，作　图线。由图象可求得 　 

若用代数法，　 

解得 =　 

考虑伏安表的内阻。 　

减少误差的方法就是选择内阻较大的伏特表，讨论相对误差

（2）安培表外接法。测量值

，　，　，　

考虑安培表的内阻，真实值为

　，

，　

可见测量的电动势没有系统误差。内阻的系统误差为。当电流表内阻很小时，即时，实验中应选用较小的电流表。鉴于中学实验设备有限，与相差不会太大，而与相差则很大。因此选用内接法。

学生：课本135页有一道例题给出了答案，只需两个定值电阻就可以了。

教师：不错。能不能修改一下，变得更有操作性，实验结果更准确呢。

学生：用电阻箱代替两个定值电阻。

教师：很好。请一个小组用这种方法，具体要求一样。大家再思考，可否更换电流表呢？

附：电流表法。 

（1）若用两个定值电阻，单刀双掷开关，如图1，可测两个电流值。

图1

解方程组得： 

本实验只能测一组值，不能减小偶然误差。系统误差在于安培表的内阻没有考虑。实际上应有：（设安培表内阻为。）

（2） 用一个电阻箱，如图2。，作曲线，

曲线斜率 ， 截距， .

若考虑安培表内阻，则， 

图2

减少分流误差的方法是尽量选用内阻较少的安培表。

学生：用伏特表和一个电阻箱即可。

附：电压表法

（1）若用两定值电阻，单刀双掷开关。此方法类似于电流表法中的第一种情况。这儿不再重复。

用一个电阻箱，如图3。

图3

，　

可作图线。

。

系统误差源于伏特表内阻。误差定量的计算和分析比较繁，这里不作计算。要减少系统误差，应尽量选择内阻较大的伏特表。

教师：好。请你们用这种方法。还有没有其他方法呢？这里老师介绍一种新方法，共大家参考。 

如图4所示， 用电源输出功率求电源电动势和内电阻。负载电阻R上消耗的功率

图4

当即时，有极大值。测量几组U、R值，并求出相应的值。作曲线，找出曲线上最大值对应值即为。再由　，求出电动势。

外，由曲线还可看出电源输出功率和外负载的关系。 

二、学生分组实验 （第2课时）

学生拿到实验方案后，自选所需器材，分组完成实验。要求学生具体做好以下几点：

①由实验原理设计实验步骤。

②完成实验操作。

③自行设计表格并记录数据。

④处理数据得出结论。

⑤作简单的误差分析。

学生实验过程中，教师巡视，纠正可能出现的错误，提建设性改进意见。每个小组课后写出完整的实验报告。

三、学生实验成果展示及点评 （第３课时）

每个小组选一名代表作讲解，教师点评。

四、作业

利用下表中所列实验器材，设计一个实验电路来测量电池的电动势Ｅ

器材（代号） 

电压表 (V)

电阻 (R1)

电阻 (R2)

电键两个 (K1和K2)

导线若干 

量程3V，内阻很大 

阻值等于15.0

阻值等于8.20 

1.实验原理：闭合电路欧姆定律E=U＋Ir

2.实验器材：

 测路端电压； 测干路电流，即过电源的电流。需测量的是一节干电池，电动势约为1.5V，内电阻大约为零点几欧

3. 电路图

采用图1 示数准确 示数偏小

采用图2 示数准确 示数偏小

3.数据处理：

可以多测几组求平均，也可以将数据描在图上，利用图线解决问题。

明确：

①图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流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

4.误差分析：

实验中的误差属于系统误差，讨论得到的数值是偏大还是偏小？（利用图线及合理的推理）

因为 电压表的分流作用

所以 I真=I测＋Iv

即 （I真—I测）↑，

反映在图线上：

当 U=0时，Iv→0 I→I真

故 r真＞r测 E真＞E测

授课过程中比较好的有：

 1．让学生自己探究出测电源电动势和内阻的三种方法，可以让学生对三种方法深刻理解。

2.学生亲历实验仪器的选择及实验过程，掌握科学的实验方法。

3．使用坐标纸让学生规范地进行图象法的训练，可以让学生牢固地掌握图象法处理实验数据。还通过多媒体，让学生知道常见的作图错误。

4．除了坐标纸上作图，还使用Excel对实验数据进行处理，让学生了解使用计算机处理数据的好处。

学生反应：

1、学生在集体回答、小组讨论、和个别活动中都表现积极，表明对教学进程的适应。

2、学生实验水平及数形结合、图像处理问题方面得到提高。

存在的问题：

 1、 器材的选择：电阻箱只能精确到期1Ω，调节的范围太小.

 2、 实验误差的分析学生掌握不扎实.