科學(xué)探究式實驗教學(xué)片段
——探究電源內(nèi)阻

王 波

(北京市朝陽區(qū)陳經(jīng)綸中學(xué) 100020)

在近幾年的中高考中，部分實驗題的考察都傾向于思維能力和探究能力的考察.高中物理課本中的許多概念，對于學(xué)生來說是相對比較抽象的，而且涉及的知識面較廣.針對這樣教學(xué)的難點，采取實驗探究式教學(xué)，能將抽象化的概念形象、具體的展現(xiàn)出來，有助于學(xué)生的理解和接受，也大大提高了學(xué)習(xí)效率.

一、教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)：1.發(fā)現(xiàn)身邊有哪些供電設(shè)施，并能理解不同電源的供電方式不同.

2.通過實驗探究讓學(xué)生知道電源內(nèi)部有內(nèi)阻.

過程方法：1.通過實驗探究過程，培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力.

2.在內(nèi)阻得出的過程中，引導(dǎo)學(xué)生如何處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生處理數(shù)據(jù)及分析能力.

二、教學(xué)準(zhǔn)備

水果(蘋果 橙子3個)；數(shù)字電壓表；電流表；電池若干；導(dǎo)線；小燈泡；電建；變阻器

三、教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境 展示圖片

展示學(xué)生們常見的電源如干電池、鋰電池、紐扣電池、交流發(fā)電機等等

老師：除這些電源之外，同學(xué)們還見過哪些電源呢？

電源能提供電能，因為它的兩端有電壓，同學(xué)們猜一猜我們每天吃的水果兩端會有電壓嗎？學(xué)生：可能有；可能沒有(疑惑態(tài)度)

老師：同學(xué)們你能驗證一下你的猜想嗎？請同學(xué)們利用桌面上的儀器自行設(shè)計.

學(xué)生：利用桌面上的電壓表和導(dǎo)線測量準(zhǔn)備好的水果兩端的電壓，學(xué)生驚奇地發(fā)現(xiàn)水果兩端真的有電壓,一個蘋果兩端的電壓約為0.8V.

老師：如果將多個水果串聯(lián)起來電壓會怎么樣？

學(xué)生：把多個水果串聯(lián)起來測出兩端的電壓會增大，串聯(lián)的水果越多兩端的電壓越大.

設(shè)計意圖：在這一環(huán)節(jié)，通過視覺沖擊力較大的水果電池為引課提出問題，一下子吸引了學(xué)生注意，激發(fā)了他們的探究欲望，帶著好奇心非常積極的參與到實驗中，達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)狀態(tài).

2.提出問題、繼續(xù)探究

老師：同學(xué)們?nèi)绻覍?個蘋果串聯(lián)在一起，它的電壓可達(dá)到3V以上，那這個電源能為電壓是1.5V的小燈泡供電嗎？請你來驗證一下結(jié)果.

學(xué)生：將水果電池和小燈泡、電鍵、導(dǎo)線連接成閉合回路，閉合電鍵觀察小燈泡，發(fā)現(xiàn)不發(fā)光.

教師：大家分析燈泡不亮的原因，小組討論交流，并設(shè)計方案對你的猜想進(jìn)行驗證.

學(xué)生：燈泡壞了嗎？通過連接一節(jié)電池進(jìn)行驗證，發(fā)現(xiàn)燈泡完好.那么不亮的原因一定是電壓不夠，不足以使燈泡發(fā)光.可是剛剛水果電池的總電壓(約為3V),大于小燈泡的額定電壓.難道這些電壓沒有都加在燈泡兩端？再次將水果電池和小燈泡、電鍵、導(dǎo)線連接成閉合回路將電壓表并聯(lián)到小燈泡兩端，閉合電鍵用電壓表測量通電狀態(tài)下小燈泡兩端的電壓，發(fā)現(xiàn)通電狀態(tài)小燈泡得到的電壓僅有零點幾伏.看到電壓表的示數(shù)學(xué)生豁然開朗，原來小燈泡并沒有得到3V的電壓，可新的疑問產(chǎn)生了，水果電池兩端的電壓并沒有都加在小燈泡兩端，那么電壓加到哪里去了呢？

設(shè)計意圖：這一環(huán)節(jié)之后，老師要請小組代表發(fā)言，闡述本組實驗過程觀察到的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及如何解決問題，最終找到小燈泡不亮的原因的.這樣既能培養(yǎng)學(xué)生分析問題、設(shè)計方案解決問題的能力，還鍛煉了學(xué)生總結(jié)的能力和表達(dá)能力，在老師不斷的給予肯定的過程中，學(xué)生獲得自信心，也為今后的學(xué)習(xí)物理奠定了自信心.

3.設(shè)計方案、方法指導(dǎo)

老師：這種現(xiàn)象是只有水果電池才有嗎？我們實驗室里用到干電池是這樣嗎？

引導(dǎo)學(xué)生直接測量兩節(jié)干電池兩端的電壓，然后再將小燈泡連入構(gòu)成閉合回路，再用電壓表測量小燈泡兩端的電壓.

學(xué)生：發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓小于兩節(jié)干電池兩端的電壓，電池電壓并沒有全部加在燈泡兩端，說明有一部分電壓被其他電阻承擔(dān)了，這個電阻在哪里特點如何呢？

老師:提供如下實驗電路，我們要想找到答案，從這個電路出發(fā).請同學(xué)們認(rèn)真觀察該電路，我們用兩節(jié)干電池(兩端電壓3V)、電流表、小燈泡、滑動變阻器、電鍵連接成閉合回路，電壓表連接在電源兩端，當(dāng)老師不斷改變滑動變阻器的阻值，我們讀出每一次電壓和電流的數(shù)值，電壓表的示數(shù)總是比兩節(jié)干電池兩端的電壓小，我們要尋找電壓的差值部分加到哪里去了，請同學(xué)們將我們每次讀出的電壓U電流I記錄在表格中.

學(xué)生：將記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算出兩節(jié)電池電壓與電壓表示數(shù)的差ΔU=3-U，在坐標(biāo)紙上做出I-ΔU圖像，發(fā)現(xiàn)圖像是直線.

教師：我們剛剛學(xué)過歐姆定律圖像，大家理解這個圖像的意義嗎？他的斜率代表什么意義？圖像是直線說明了什么？

學(xué)生思考討論：I-U圖像代表電壓與電流的關(guān)系，圖像是直線說明是定值電阻.通過這個圖像我們可以得出電源電壓與電壓表的示數(shù)差值部分加載了一個定值電阻上，我們觀察電路，發(fā)現(xiàn)這個電阻唯一的可能就是存在于電源內(nèi)部.

老師：我們將該電阻稱為電源內(nèi)阻，兩端承擔(dān)的電壓稱為內(nèi)壓，電路部分兩端的電壓稱為外壓，電阻稱為外電阻.

老師：知道了這些概念請同學(xué)們分析剛才的現(xiàn)象.

學(xué)生：當(dāng)滑動變阻器阻值減小時，閉合回路的電流逐漸增大，那么電源內(nèi)部電阻承擔(dān)的電壓越大，外電阻得到的電壓越小.

最后要求學(xué)生對水果電池不能供電進(jìn)行闡明原因，并同時讓學(xué)生知道所有電源都有內(nèi)阻這一特點，為閉合電路歐姆定律的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ).

探究式教學(xué)是當(dāng)前新課程改革的提出的新的教學(xué)理念.物理探究學(xué)習(xí)有助于發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力，有助于學(xué)生活動情感體驗和個性發(fā)展，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，有助于培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和分析問題的能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生樂于合作的團(tuán)隊精神，有助于擴展物理學(xué)科的領(lǐng)域，能夠幫助學(xué)生改變原來的學(xué)習(xí)方式，創(chuàng)造一種新型的師生關(guān)系.