科学探究式实验教学片段——探究电源内阻

王 波

(北京市朝阳区陈经纶中学 100020)

在近几年的中高考中，部分实验题的考察都倾向于思维能力和探究能力的考察.高中物理课本中的许多概念，对于学生来说是相对比较抽象的，而且涉及的知识面较广.针对这样教学的难点，采取实验探究式教学，能将抽象化的概念形象、具体的展现出来，有助于学生的理解和接受，也大大提高了学习效率.

一、教学目标

知识目标：1.发现身边有哪些供电设施，并能理解不同电源的供电方式不同.

2.通过实验探究让学生知道电源内部有内阻.

过程方法：1.通过实验探究过程，培养学生观察现象、发现问题解决问题的能力.

2.在内阻得出的过程中，引导学生如何处理数据，得出结论，培养学生处理数据及分析能力.

二、教学准备

水果(苹果 橙子3个)；数字电压表；电流表；电池若干；导线；小灯泡；电建；变阻器

三、教学过程

1.创设情境 展示图片

展示学生们常见的电源如干电池、锂电池、纽扣电池、交流发电机等等

老师：除这些电源之外，同学们还见过哪些电源呢？

电源能提供电能，因为它的两端有电压，同学们猜一猜我们每天吃的水果两端会有电压吗？学生：可能有；可能没有(疑惑态度)

老师：同学们你能验证一下你的猜想吗？请同学们利用桌面上的仪器自行设计.

学生：利用桌面上的电压表和导线测量准备好的水果两端的电压，学生惊奇地发现水果两端真的有电压,一个苹果两端的电压约为0.8V.

老师：如果将多个水果串联起来电压会怎么样？

学生：把多个水果串联起来测出两端的电压会增大，串联的水果越多两端的电压越大.

设计意图：在这一环节，通过视觉冲击力较大的水果电池为引课提出问题，一下子吸引了学生注意，激发了他们的探究欲望，带着好奇心非常积极的参与到实验中，达到最佳的学习状态.

2.提出问题、继续探究

老师：同学们如果我将4个苹果串联在一起，它的电压可达到3V以上，那这个电源能为电压是1.5V的小灯泡供电吗？请你来验证一下结果.

学生：将水果电池和小灯泡、电键、导线连接成闭合回路，闭合电键观察小灯泡，发现不发光.

教师：大家分析灯泡不亮的原因，小组讨论交流，并设计方案对你的猜想进行验证.

学生：灯泡坏了吗？通过连接一节电池进行验证，发现灯泡完好.那么不亮的原因一定是电压不够，不足以使灯泡发光.可是刚刚水果电池的总电压(约为3V),大于小灯泡的额定电压.难道这些电压没有都加在灯泡两端？再次将水果电池和小灯泡、电键、导线连接成闭合回路将电压表并联到小灯泡两端，闭合电键用电压表测量通电状态下小灯泡两端的电压，发现通电状态小灯泡得到的电压仅有零点几伏.看到电压表的示数学生豁然开朗，原来小灯泡并没有得到3V的电压，可新的疑问产生了，水果电池两端的电压并没有都加在小灯泡两端，那么电压加到哪里去了呢？

设计意图：这一环节之后，老师要请小组代表发言，阐述本组实验过程观察到的现象，发现问题及如何解决问题，最终找到小灯泡不亮的原因的.这样既能培养学生分析问题、设计方案解决问题的能力，还锻炼了学生总结的能力和表达能力，在老师不断的给予肯定的过程中，学生获得自信心，也为今后的学习物理奠定了自信心.

3.设计方案、方法指导

老师：这种现象是只有水果电池才有吗？我们实验室里用到干电池是这样吗？

引导学生直接测量两节干电池两端的电压，然后再将小灯泡连入构成闭合回路，再用电压表测量小灯泡两端的电压.

学生：发现小灯泡两端的电压小于两节干电池两端的电压，电池电压并没有全部加在灯泡两端，说明有一部分电压被其他电阻承担了，这个电阻在哪里特点如何呢？

老师:提供如下实验电路，我们要想找到答案，从这个电路出发.请同学们认真观察该电路，我们用两节干电池(两端电压3V)、电流表、小灯泡、滑动变阻器、电键连接成闭合回路，电压表连接在电源两端，当老师不断改变滑动变阻器的阻值，我们读出每一次电压和电流的数值，电压表的示数总是比两节干电池两端的电压小，我们要寻找电压的差值部分加到哪里去了，请同学们将我们每次读出的电压U电流I记录在表格中.

学生：将记录的数据进行处理，计算出两节电池电压与电压表示数的差ΔU=3-U，在坐标纸上做出I-ΔU图像，发现图像是直线.

教师：我们刚刚学过欧姆定律图像，大家理解这个图像的意义吗？他的斜率代表什么意义？图像是直线说明了什么？

学生思考讨论：I-U图像代表电压与电流的关系，图像是直线说明是定值电阻.通过这个图像我们可以得出电源电压与电压表的示数差值部分加载了一个定值电阻上，我们观察电路，发现这个电阻唯一的可能就是存在于电源内部.

老师：我们将该电阻称为电源内阻，两端承担的电压称为内压，电路部分两端的电压称为外压，电阻称为外电阻.

老师：知道了这些概念请同学们分析刚才的现象.

学生：当滑动变阻器阻值减小时，闭合回路的电流逐渐增大，那么电源内部电阻承担的电压越大，外电阻得到的电压越小.

最后要求学生对水果电池不能供电进行阐明原因，并同时让学生知道所有电源都有内阻这一特点，为闭合电路欧姆定律的学习奠定了基础.

探究式教学是当前新课程改革的提出的新的教学理念.物理探究学习有助于发展学生的创新思维和实践能力，有助于学生活动情感体验和个性发展，有助于培养学生的科学素养，有助于培养学生获取信息和分析问题的能力，有助于培养学生乐于合作的团队精神，有助于扩展物理学科的领域，能够帮助学生改变原来的学习方式，创造一种新型的师生关系.