2024-2025学年高中物理 第2章 5 学生实验：测量电源的电动势和内阻教案 教科版选修3-1

2024-2025学年高中物理第2章5学生实验：测量电源的电动势和内阻教案教科版选修3-1授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教材分析本节课选自教科版选修3-1高中物理第2章第5节，内容聚焦学生实验：测量电源的电动势和内阻。教材通过此实验，旨在让学生掌握基本电路测量原理，理解电动势与内阻的概念，并掌握实验操作技能。课程与前期学习的闭合电路欧姆定律等内容紧密相连，强化理论知识与实验操作的有机结合，培养学生科学探究能力及实验数据分析处理能力，为后续学习电磁学等领域打下坚实基础。核心素养目标学习者分析1.学生已掌握相关知识：学生在前期学习中，已理解并掌握了欧姆定律、电阻的串联与并联等基本电路知识，能够运用这些知识分析简单电路。此外，学生对电流表、电压表等基本仪器的使用也有一定了解。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高中阶段的学生对物理实验通常充满好奇，喜欢动手操作。他们在逻辑思维和分析能力方面有一定基础，但个别学生在实验操作和数据处理方面可能存在困难。学生的学习风格多样，有的擅长团队合作，有的喜欢独立思考。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在实验过程中，学生可能会对测量电源电动势和内阻的具体操作方法感到困惑，如仪器的连接、调零等。此外，对实验数据的处理和分析也可能成为学生的难题，特别是在计算内阻时涉及到的误差分析。部分学生可能在实验结果与理论值存在较大偏差时，无法准确找出原因，需要教师在教学中予以关注和指导。教学资源准备1.教材：提前确保每位学生都备有教科版选修3-1的物理教材，以便在课堂上能直接查阅与本次实验相关的理论知识，包括闭合电路欧姆定律、电动势和内阻的定义及测量原理等内容。

2.辅助材料：

-准备电动势和内阻的概念解释图解，以帮助学生形象理解。

-收集并整理电源电动势和内阻测量实验的操作步骤图，以指导学生正确进行实验。

-准备实验数据记录表格模板，以便学生能够有序记录实验数据。

-搜集一些实验操作视频，特别是正确使用电压表、电流表和电阻箱的演示，以供学生在实验前观看，提高操作的准确性。

-准备一些电动势和内阻测量实验的常见误差分析图表，以供学生在分析实验结果时参考。

3.实验器材：

-确保每组学生都能使用到以下实验器材：干电池组、电压表、电流表、电阻箱、导线、电路板等。

-检查所有仪器的完整性和准确性，确保它们能够在实验中正常工作，避免因器材问题影响实验结果。

-准备备用器材，以防实验过程中出现故障。

-确保实验器材的安全性，对可能存在危险的器材进行标注和说明，提醒学生注意安全。

4.教室布置：

-将教室分为理论学习和实验操作两个区域，理论学习区保持传统的座位排列，方便教师讲解和学生记录笔记。

-实验操作区应设置在教室的另一侧或实验室，确保每组学生都有足够的空间进行实验操作。

-在实验操作台附近设置实验器材存放区，方便学生取用。

-在教室墙上张贴实验操作流程图、安全注意事项以及实验数据记录模板，以便学生随时参考。

-设置分组讨论区，鼓励学生在实验前后进行讨论交流，提高合作能力和问题解决能力。教学流程一、导入新课（5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是《测量电源的电动势和内阻》这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在使用电器时，是否注意过电池的电压和电阻？”这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索电源电动势和内阻的奥秘。

二、新课讲授（10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解电动势和内阻的基本概念。电动势是指电源内部产生电流的能力，内阻则是电源内部的电阻。它们共同决定了电源在电路中的性能。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了如何通过测量电动势和内阻来判断电源的性能，以及它们在电路中的应用。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调电动势与内阻的测量原理及注意事项。对于难点部分，我会通过实际操作演示和问题解答来帮助大家理解。

三、实践活动（10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与测量电源电动势和内阻相关的实际问题。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的实验操作。这个操作将演示如何测量电源的电动势和内阻。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

四、学生小组讨论（10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“测量电源电动势和内阻在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。

五、总结回顾（5分钟）

今天的学习，我们了解了测量电源电动势和内阻的基本概念、测量原理以及它们在电路中的应用。通过实践活动和小组讨论，我们加深了对这些知识点的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活和后续学习中灵活运用。如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。教学资源拓展1.拓展资源：

-推荐学生阅读相关的物理书籍，如《物理的进化》、《电源与电路原理》等，以加深对电动势和内阻概念的理解。

-鼓励学生查阅科学杂志或期刊上关于电源电动势和内阻测量技术的最新研究论文，了解该领域的前沿动态。

-提供一些电动势和内阻测量实验的专题视频资料，让学生在课后观看，以便更好地理解实验操作细节和原理。

-引导学生参观学校的电力实验室或相关企业，实地了解电源设备的工作原理和维护知识。

2.拓展建议：

-建议学生利用课余时间，自主设计简单的电路，通过实际操作进一步掌握电动势和内阻的测量方法。

-鼓励学生尝试使用不同的测量仪器和电路设计，比较不同方法在测量电动势和内阻时的优缺点。

-引导学生思考如何改进实验方法，以减小测量误差，提高实验结果的准确性。

-建议学生开展小组合作，共同研究电源电动势和内阻在实际应用中的问题，如电池寿命、电源效率等，并提出解决方案。

-鼓励学生参加学校或社区组织的科学讲座和研讨会，与专业人士交流，拓宽视野。

-建议学生通过绘制思维导图或概念图，整合所学知识，形成系统的知识结构。典型例题讲解例题一：

题目：一个电动势为E的电源，内阻为r，通过一个电阻R接入电路中，求电路中的电流I。

解答：根据闭合电路欧姆定律，电流I=E/(R+r)。

例题二：

题目：已知电源的电动势E为12V，内阻r为2Ω，外接电阻R为8Ω，求电路中的电流I和电压表测量得到的电压U。

解答：电流I=E/(R+r)=12V/(8Ω+2Ω)=1.2A。电压U=IR=1.2A×8Ω=9.6V。

例题三：

题目：测量一个电动势为E的电源，内阻为r，当外接一个电阻R时，电流表读数为I1，电压表读数为U1；当外接另一个电阻R'时，电流表读数为I2，电压表读数为U2。求电源的电动势E和内阻r。

解答：

根据欧姆定律，我们有以下两个方程：

E=I1(R+r)+U1

E=I2(R'+r)+U2

解这个方程组，可以得到E和r的值。

例题四：

题目：一个电池组的电动势为E，内阻为r，现在需要设计一个电路，使得输出电压为U，且输出功率最大。求所需的外接电阻R。

解答：根据功率公式P=IU，同时考虑到U=E-Ir，我们可以得到P=I(E-Ir)=I^2(R+r)-I^2r。为了使功率最大，对P求导数，令其等于0，解得I=E/(2r)，代入U=E-Ir，得到R=U/I=r。

例题五：

题目：一个电动势为E的电源，内阻为r，接上一个可变电阻R，当R为何值时，电源的输出功率最大？

解答：电源的输出功率P=I^2R，其中I=E/(R+r)。将I代入P得到P=(E^2R)/(R+r)^2。为了求功率最大值，我们对P关于R求导，令导数等于0，解得R=r时，输出功率最大。

补充说明：

1.在解决电动势和内阻问题时，要熟练掌握闭合电路欧姆定律的应用。

2.注意电源的电动势、内阻和外接电阻之间的关系，以及它们对电路中电流和电压的影响。

3.在求解最大功率问题时，要运用微积分知识对功率公式进行求导，找到功率最大时的条件。

4.在实验中，要注意测量仪器的正确使用，以及实验数据的准确记录和处理。

5.要学会将理论知识与实际电路相结合，通过分析解决实际问题。教学反思在完成了《测量电源的电动势和内阻》这一章节的教学之后，我对教学过程进行了深入反思。首先，我发现学生在理论知识的掌握上表现出了较高的水平，特别是在理解电动势和内阻概念时，他们能够迅速地吸收并应用这些知识。然而，在实验操作和数据处理方面，一些学生仍然存在一些困难。特别是在使用电压表、电流表等实验器材时，个别学生显得有些生疏，导致实验结果出现偏差。为了改善这一点，我计划在未来的教学中增加更多的实验操作指导和练习。

此外，我也注意到学生在小组讨论和实验成果展示环节中表现出极大的参与热情和创造力。他们通过合作解决问题，不仅加深了对电动势和内阻的理解，还提高了团队协作能力。这让我意识到，将理论知识和实践操作相结合，能够有效地提高学生的学习效果。

在今后的教学中，我将更加注重理论与实践的结合，鼓励学生多参与实验操作，提高实验技能。同时，我也会加强对学生数据处理和分析能力的培养，以便他们能够更好地理解和应用实验结果。此外，我还计划引入更多的案例分析和实际问题，以提高学生对电动势和内阻在实际应用中的认识。教学评价与反馈1.课堂表现：学生们在课堂上表现出较高的参与度，特别是在理论知识的学习和讨论环节，他们能够积极思考并提问。然而，在实验操作环节，部分学生显得有些生疏，需要更多的指导和练习。

2.小组讨论成果展示：学生们在小组讨论中表现出良好的合作精神，他们能够积极交流、互相帮助，共同解决问题。在成果展示环节，每个小组都能够清晰地表达自己的观点，并提供充分的实验数据和论证。

3.随堂测试：随堂测试结果显示，大多数学生对电动势和内阻的概念和应用有较好的理解。然而，在解决具体问题时，部分学生仍然存在一些困难，特别是在应用欧姆定律和数据处理方面。

4.实验报告：学生的实验报告显示出他们在实验操作和数据记录方面的进步。然而，一些学生在实验结果的分析和解释方面还存在一些问题，需要进一步指导和练习。

5.教师评价与反馈：针对学生在课堂表现、小组讨论、随堂测试和实验报告中的表现，我给予他们积极的评价和反馈。我强调了理论与实践相结合的重要性，鼓励学生多参与实验操作，提高实验技能。同时，我也指出了他们在数据处理和分析方面的不足，并提供了改进的建议。我还鼓励他们积极参与课堂讨论，提出自己的观点和想法，并与同学们互相交流。板书设计1.教学内容概览

-主题：测量电源的电动势和内阻

-重点：电动势、内阻、闭合电路欧姆定律、实验操作

2.知识框架

-电动势和内阻的定义

-闭合电路欧姆定律的应用

-实验操作步骤及注意事项

-数据处理与分析