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視頻標簽：電動勢和內阻
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版選修3-1第二章實驗 測定電池的電動勢和內阻探究影響水果電池的電動勢和內電阻的因素_鄭州
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高中物理人教版選修3-1第二章實驗 測定電池的電動勢和內阻探究影響水果電池的電動勢和內電阻的因素_鄭州市第一0一中學
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實驗：水果電池
——探究影響水果電池的電動勢和內電阻的因素
一、教學設計思路
根據學生認知規律和新課程基本理念，本節課以教材為載體，通過復習鞏固測定電池電動勢、內阻的相關知識；引出本節課進行實驗探究的電路并掌握實驗的基本原理、測量數據的處理方法；通過實驗探究親歷水果電池的制作過程；在學生親歷實驗全過程中，掌握測定電池電動勢和內阻的方法和數據分析過程；在班級交流分享實驗成果和進一步探討分析實驗理論，提高學生的實驗操作能力和團體合作、歸納總結的能力。
二、教學目標 （一）知識與技能
1.復習回顧幾種測定電池電動勢和內阻的實驗電路，理解本實驗所采用的實驗方法及其原理
2.能熟練畫出實驗電路圖
3.了解水果電池的制作方法，并測量其基本參數，拓展書本知識 4.能正確連接實驗電路并測量相關數據，掌握實驗的基本技能
（二）過程與方法
1.親身經歷實驗探究的過程，掌握實驗探究的方法
2.能正確記錄實驗數據，并對數據進行有效整合，歸納總結實驗結論 （三）情感態度價值觀
1.通過測定水果電池，培養其知識遷移能力和實踐能力，進而培養其創新精神 2.通過本實驗，培養學生將物理知識應用于生活和生產實踐的意識 三、教學重點
本實驗所采用的實驗方法及其原理 四、教學難點
本實驗所采用的實驗方法及其原理 五、教學資源 （一）實驗設備
西紅柿、橘子、蘋果、梨、土豆等若干，毫米刻度尺、銅片、鋅片、鐵片、鋁片、數字萬用表、電阻箱、電鍵、導線、導線夾若干 （二）多媒體設備、展臺 六、教學方法
探究法、講解法、合作學習法
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七、教學流程圖
八、教學過程 （一） 新課引入 教師：
1、同學們！去年生日的時候，上小學的妹妹送給了我一個珍貴的禮物，可是，一年過去了，它不再好好工作了。大家有什么辦法，可以讓它重新響起來嗎？
（請兩位同學交流）
2、哦，請坐，這真是一個大膽的想法！實際上，我們的很多發現，就是在一些奇思妙想當中產生的，水果究竟能不能發電，我們一起來做個小實驗。 （老師做實驗） 看似普普通通的水果，它是如何擁有了魔力發電的呢？讓我們一起進入今天的課題：水果電池
在之前的學習當中我們已經知道，電動勢和內電阻是電源的非常重要的參數，那么，能否設計一個電路測出電源的電動勢和內阻呢？
（小組討論2分鐘，進入新課） （二）新課教學
1.請其中三個小組通過展臺交流所設計電路以及電路基本原理（寫出表達式）（技能目標1、2）
2.教師對交流的小組進行評價：
①第一個設計電路是利用滑動變阻器、安培表、伏特表將電池與外電路聯系
生活小現象引入 實驗電路分析
小組設計電路 班級交流討論 水果電池方案提出 實驗結論歸納 實驗成果分享
制作水果電池 生活應用 結論升華 合作親歷實驗
經歷科學猜想 課后作業
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起來，利用電動勢與外電路的關系IrUE，多次測量求解，實驗原理的核心公式是：IrUE
②第二個設計電路是利用變阻器箱、安培表將電池與外電路聯系起來，利用電動勢與外電路的關系IrIRE，多次測量求解，實驗原理的核心公式是：IrIRE
③第三個設計電路是利用變阻器箱、安培表將電池與外電路聯系起來，利用電動勢與外電路的關系RUrUE/，多次測量求解，實驗原理的核心公式是：RUrUE/
3.設計電路的選擇及實驗數據處理方法探討：（技能目標1）
大家提供的三種方案，都非常好。在之前的實驗課中呢，我們也已經采用這些方法進行過一些實驗。那么今天，我們要學習一種新的方法來進行今天的實驗。
大家請先觀察這兩個電路，思考：如何用這樣的方案去測定電動勢和內電阻、有什么好處？
（請同學交流、分析）
老師總結：根據閉合電路歐姆定律，在電壓表直接接在電源兩端時，測得的就是電源電動勢。當有外電路，調整電阻箱阻值，當電壓表表示數減小為原來的一半時，電源內電壓也為電源電動勢的一半，此時，電源內阻應該剛好等于外電路的電阻，通常情況下電壓表內阻遠遠大于電阻箱阻值，外電路電阻近似等于電阻箱阻值，即電源電動勢為電路開路時的路端電壓，內阻為電壓表示數是開路電壓一半時電阻箱的阻值。這種方法叫做半偏電壓法。今天我們的是實驗就采用這種方法測電源電動勢和內電阻。
現在，請大家觀察實驗桌上的器材，大家可能發現，有一個數字萬用表。下面，簡單向大家介紹一下數字萬用表的使用方法。
數字萬用表相對來說，屬于比較簡單的測量儀器。它有表盤、液晶面板，利用數字來顯示我們測得的數據，我們大家可以看到，表盤上不同區域對應不同的功能，今天，我們主要利用萬用表來測量電壓，因此，只需要選直流電壓擋，大家在化學課上都已經接觸過水果電池了，我們知道水果電池的電動勢實際上是屬于比較小的，我們可以將它直接置于2V直流電壓擋即可。同時，我們可以來觀察一下數字萬用表下方的這些插口，這四個插口，從左到右，分別是20A、mA、COM口和VΩHz，從顏色上我們可以看出，COM口主要插入我們的黑表筆，今天我們需要用萬用表測量電壓，只需要把紅表筆插入VΩHz口就可以了。這個時候，大家可能發現，液晶面板上什么也沒有顯示啊，這時，最后一步，請大家把左上的POWER鍵按下，就可以使用數字萬用表了。
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4.實驗探究一、水果電池的制作
生活中可以用水果制作電池，請大家結合你們在化學上所學的知識，來進行我們的第一個課堂小實驗，制作一個水果電池，并請測量它的電動勢。
教師：各個小組測出的電動勢不盡相同。大家可以思考一下，水果電池的電動勢和內阻與那些因素有關？
（學生思考，交流） 展示學生猜想：
①與水果的種類、成熟程度有關 ②與電極材料有關
③與兩電極的插入深度有關 ④與兩電極的間距有關 5.實驗探究二：探究影響水果電池電動勢和內阻的因素
老師已經準備好了各種實驗器材，同學們利用變阻箱、數字萬用表等進行測量，數據測量結束后，計算得到相應電池的電動勢和內阻。
要規劃好電路連接，注意及時斷開電鍵，注意電表正負極，請大家抓緊時間作實驗。
分組實驗探究：（技能目標3、4；過程目標1、2；情感目標1、2）
（1）實驗小組為：
第一組：探究水果電池電動勢與水果種類的關系 第二組：探究水果電池電動勢與兩極片材料的關系 第三組：探究水果電池電動勢、內電阻與兩極板間距離的關系 第四組：探究水果電池電動勢、內電阻與兩極板插入深度的關系 （2）老師到各組進行巡視并現場指導（重點到第三組、第四組） ①指出電路連接中可能出現的問題（電鍵未斷開、電路連接及正負接線柱等） ②萬用表沒有示數的原因
③水果電池制作中的各種問題（電極不能太遠、時間不能太長） 6.分享實驗成果（過程目標2）
（1）利用展臺請四個組進行交流。教師進行適時點評。 （學生交流后，教師總結）
1、不同種類的水果,電動勢不同。酸性越強的水果，其電動勢越高。
2、水果電池電動勢與兩極片材料有關，銅鋅材料作電極，效果最好。 3、水果電池電動勢與兩極板間距離無關、兩極板間距離越小，內阻越小 4、水果電池電動勢與兩極板插入深度無關、兩極板插入深度越深，內阻越小
（2）理論分析：我們的探究只是找到了影響水果電池的電動勢和內電阻的一些因素，實際的情況肯定比我們的探究要更加的復雜。那么，大家是否思考過為什么是這樣的？
（學生交流后，教師總結）
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①水果電池是原電池，其兩電極存在金屬活動性上的差異，正負極活動性差異越大，電動勢越大。
②不同水果PH值不同，PH值越小的水果，H＋濃度越大，水果電池的電動勢越大。
③水果汁液（電解液）越豐富，自由電荷越多，電池內阻越小
④由電阻定律的表達式SlR/可知，增加電極間距，相當于增加導體長度，水果電池的內阻增大；增加電極插入深度，相當于增大導體橫截面積，所以電池的內阻減小。
（三）歸納總結（情感目標2）
1.通過今天的實驗，同學們不僅學習到了一種新的測定電動勢和內電阻的簡單快捷的方法，同時也對水果電池有了更加深刻的認識。學習，是為了將來我們有一天，能夠將所學的知識真正應用于生活當中，如何應用呢？
（觀看視頻：2380片橙子能給IPhone手機充電）
2．課下，我們還可以繼續探究。從青蛙腿帶來的靈感，到現在電池已經發展了200多年。從水果電池到所有的化學電池，它們的工作原理都是一樣的。負極失去電子發生了氧化反應，正極得到電子發生了還原反應，電子的定向移動形成了電流，從而把化學能轉化為了電能，目前，電池向著體積小、容量大、壽命長的方向發展，科學探究永無止境，我們今天的探究只是邁出了一小步。有時候，對于一個司空見慣的現象的思考，是可以引領我們步入一個新時代的。體會生活中的美好，我們要常懷創新之心、求真之心、合作之心、報效之心。科學之路并不是一帆風順的，路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。 3、課后作業：
①進一步鞏固有關影響水果電池電動勢和電阻方面的知識； ②復習實驗電路、操作步驟、數據處理、誤差分析； ③完成實驗報告。
4、今天的課就到這里.，謝謝大家！下課！ 八、板書設計
水果電池
實驗目的：
1、制作水果電池
2、探究影響電動勢和內阻的因素 實驗原理：
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