探究电路中的电压活动建议方案doc.docx
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探究电路中的电压活动建议方案doc
（探究电路中的电压）活动建议方案
【一】活动流程框图
【二】活动过程
2.1活动一：
能把三盏灯连成多少种不同的电路？
2.1.1活动任务
尝试设计连接三盏灯泡的电路，并将三盏灯泡连接成混联电路,提出探究问题。
2.1.2活动内容
1、实验任务一：
设计电路
〔1〕教师为学生准备三个不同规格的小灯泡L1、L2、L3，开关、电池组各一个和假设干导线，提出实验任务一：
①分组讨论用这些器材可以设计出多少种不同的电路，使三盏灯泡同时发光。
②分别画出它们的电路图。
③用实验器材连接这些电路进行检验。
〔2〕学生分组活动，设计并画出电路图，然后连接电路检验是否连接正确。
〔3〕全班同学交流设计的实验电路，相互补充，归纳所能连接的电路种类。
设计电路参考图：
〔4〕归纳出三类电路：
三个用电器可以连接出串联电路、并联电路和混联电路。
其中混联电路有两类连接方式：
两个用电器并联，再和第三个串联；两个用电器串联，再和第三个并联。
由于三个灯泡不同，那么每一类混联电路灯泡又可以有三种不同的接入方法。
2、实验任务二：
提出问题
〔1〕教师提出实验任务二
①用实验器材连接已归纳出的不同混联电路；
②观察灯泡在不同电路中的灯泡亮度；
③提出进一步探究问题。
〔问题应具有探究价值〕
〔2〕学生分组实验，观察灯泡发光的实验现象。
教师提示学生：
把灯泡编号，注意各灯在不同电路中的发光情况。
〔3〕学生尝试提出探究问题。
教师适当提示学生从物理学的角度去思考，要求学生明确描述探究问题。
学生可能提出的问题：
提出问题：
为什么灯的亮度不一样？
为什么同一盏灯连在不同的电路中，有时亮，有时暗？
各盏灯中的电流是怎样分配的？
各盏灯中的电流有什么关系？
各盏灯两端的电压中是怎样分配的？
各盏灯中的电压有什么关系？
混联电路中的电流有什么关系？
混联电路中的电压有什么关系？
……
〔4〕教师归纳学生提出的问题：
亮暗的问题以后研究电功率时解决；一类有关电流的问题，一类有关电压的问题，是本阶段可以探究的问题。
2.1.3活动组织方式
小组合作探究。
2.1.4活动评价方式
教师对学生进行评价，学生自评及小组互评相结合。
2.1.5所需学习资源
三盏灯的连接方式.ppt
三盏灯并联的电路.jpg
三盏灯的连接方式〔1〕.jpg
三盏灯的连接方式〔2〕.jpg
三盏灯的连接方式〔3〕.jpg
2.1.6所需学习时间
1课时。
2.2活动二：
混联电路各部分电压有什么关系？
2.2.1活动任务
测量由3个电阻组成混联电路中各电阻两端的电压，探究混联电路中各用电器两端的电压分配关系和变化特点。
2.2.2活动内容
1、提出问题和猜想
〔1〕教师展示要探究的混联电路实物照片。
教师说明：
这是三个电阻组成的一个混联电路。
由R1、R2并联后，再和R3串联。
利用我们已经学过的串联和并联电路中电阻的相关知识，请同学们猜想一下当R1滑动变组器发生变化时，R1、R2、R3上的电压会怎样变化？
同学们可以画一个电路图进行分析。
〔2〕学生画电路图，并进行分析。
参考电路图：
〔3〕教师组织学生就猜想进行讨论。
利用串联、并联电路中的总电阻和分电阻的关系进行推理。
2、学生设计探究方案。
并进行实验对猜想验证。
〔1〕学生划分小组，以组为单位设计实验方案，设计实验记录表格。
〔2〕各小组之间可以进行交流，修正自己的方案。
实验数据表格参考：
实验数据记录表
R1最大阻值=_____；R2=____；R3=____；电源电压U=________伏
测量次数
1
2
3
4
5
R1两端电压U1/V
R2两端电压U2/V
R3、实测值U3/V
AB两点间的电压UAB/V
AC两点间的电压UAC/V
3、收集实验数据进行实验验证。
〔1〕各组按设计方案进行实验，连接电路进行测量，记录数据。
〔2〕根据实验数据进行分析论证，归纳出结论。
〔3〕各组在全班交流。
实验参考：
实验器材：
电压表，滑动变阻器，定值电阻2个，开关，电池组，导线。
实验电路：
实验步骤：
〔1〕按电路图连接实验电路，将电压表并联在电阻R3两端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数有相应的变化，说明电路能正常工作。
〔2〕滑动变阻器的滑片置于阻值较大的位置，用电压表测量R1、R2、R3两端的电压U1、U2、U3，A、B两点之间的电压UAB和A、C两点之间的电压UAC，分别记录在数据表格中；
〔3〕逐渐减小滑动变阻器连入电路的电阻R1，再用电压表测量几组R1、R2、R3两端的电压，以及A、B和A、C两点之间的电压，记录在数据表格中。
实验现象：
〔1〕U1=U2=UABUAB+U3=UAC
〔2〕R1减小，U1=U2=UAB，都减小；U3增大；UAB+U3=UAC；UAC不变。
实验结论：
〔1〕彼此并联的两个电阻两端的电压相等，并联部分的电压与串联电阻的电压之和等于总电压。
〔2〕并联部分的一个电阻阻值减小，并联部分的电压减小，串联电阻的电压增大。
〔3〕并联部分的一个电阻阻值减小，总电压减小。
3、学生课后完成探究报告。
探究方案二：
演绎法探究混联电路各部分电压的关系
混联电路可看作R1、R2并联部分与R3串联。
那么并联部分可以用并联电路的电流、电压、电阻规律来计算，串联的两部分用串联电路的电流、电压、电阻规律来计算。
我们用串并联规律的公式计算混联电路各部分的电压值，然后用实验验证。
通过演绎的方法探究混联电路各部分电压的关系。
1、理论计算：
电路图：
〔1〕并联部分的等效电阻值
〔2〕电路电流
〔3〕R3两端的电压
〔4〕并联部分电压
数据记录：
定值电阻R2=10欧,R3=20欧,电源电压6V
计算次数
1
2
3
4
5
6
电阻R1/
50
40
30
20
10
5
并联等效电阻计算值R并/
并联部分电压U并计算值/V
R3两端的电压U3计算值/V
2、实验验证：
实验器材：
电阻箱，10欧、20欧定值电阻各一，电压表，开关和导线。
实验步骤
〔1〕电阻箱取阻值R1=50欧，按图1连接电路；
〔2〕用电压表测量并联部分两端的电压U并，测量R3两端的电压U3，测量电路两端的总电压U，分别记录在数据表中；
〔3〕电阻箱取阻值R1=40欧，重复步骤〔2〕；
〔4〕改变电阻箱的阻值再做几次实验。
实验记录
实验次数
1
2
3
4
5
6
电阻R1/
50
40
30
20
10
5
并联部分电压值U并/V
R3两端的电压U3/V
电源两端电压U/V
3、学生就理论数据和实验结果给出总结。
比较理论计算值与实验测量值，归纳出三个用电器构成的混联电路各部分电压的关系。
2.2.3活动组织方式
小组合作探究。
2.2.4活动评价方式
教师对学生进行评价，学生自评及小组互评相结合。
2.2.5所需学习资源
实验电路图.jpg
直流伏特计.jpg
实验数据记录表.jpg
2.2.6所需学习时间
1课时。
2.3活动二：
混联电路各部分电压有什么关系？
2.3.1活动任务
通过试验，观察当外接并联小灯泡数量增加时，电源两端的电压下降。
提出问题，设计实验，测电池的内阻。
分析处理数据，完成探究报告。
2.3.2活动内容
1、发现问题：
〔1〕教师指导思维：
请同学观察活动二的实验数据记录表，谁发现了新问题？
〔2〕学生观察思考小组议论：
学生可能的发现：
①并联部分的一个电阻阻值减小，总电压减小；
②电路的总电阻减小，电路的总电压减小；
③电源电压大于电路的总电压；
……
〔3〕通过实验再现问题
①学生实验，用2节干电池〔连同电池盒〕连接一个小灯泡〔2.5V〕观察亮度；再继续并联1个、2个、3个、4个小灯泡，观察灯泡的亮度变化。
②教师提问：
小灯泡的亮度为什么会变化？
用电压表测量一下小灯泡两端的电压，观察并联不同小灯泡数目时电压的变化情况。
实验参考：
观察并联灯泡的亮度变化
实验器材：
相同规格的2.5V小灯泡4-5个，干电池2节，导线假设干开关一个。
实验电路一：
实验步骤：
〔1〕按照图1连接电路，闭合开关，观察灯泡的亮度；
〔2〕断开开关，在连好的电路的上并联一个灯泡，如图2。
闭合开关，观察灯泡的亮度；
〔3〕重复步骤〔2〕，在电路上继续并联灯泡，观察灯泡的亮度。
实验现象：
随着并联灯泡的增加，灯泡的亮度逐渐变暗。
2、学生提出猜想
〔1〕学生先提出猜想。
学生根据实验的结果提出猜想。
学生可能的猜想：
①可能原来通过一盏灯的电流分流到几个支路中，每个支路的电流就小了，灯就暗了；
②并联电路的各支路的电压都相等，等于电源电压，灯暗了可能电压是电压小了；
③可能电灯多了，使电池电力不足了；
……
〔2〕重作观察灯泡亮度的实验，用电压表测量各次实验中电路两端的电压。
参考电路：
实验电路二：
教师：
请同学想想，为什么随着并联的小灯泡数量增加电压会降低？
结合混联电路的电压分配规律，分析一下可能造成电压降低的原因。
〔3〕教师组织学生进行交流。
学生就电压下降的原因提出各种可能的猜想。
教师引导学生了解到实际的电路中很多元件并不是理想的，学生最终通过讨论得到电池本身可能存在电阻〔即电池内阻〕。
〔4〕教师讲解电池存在内电阻的物理模型：
干电池相当于一个电压U恒定的理想电源与一个电阻r的组合。
3、设计测量电池内阻的实验。
〔1〕教师指导：
请同学们设计一个实验，看看能否利用我们学过的知识来测量一下电池的内阻？
可用的元件包括：
2个定值电阻，1节待测电池，假设干导线，两个电键，一个电压表，一个电流表，一个滑动变阻器。
〔2〕学生分组合作学习：
设计一个测电源内阻的方案，画电路图，并写出设计原理〔计算过程〕。
〔3〕教师提示学生：
①电池的内电阻两端的电压能直接测量吗？
理想电源的电压能直接测量吗？
想想为什么？
只能测量电池以外的电路中的电压。
②在电路中有几个无法直接测量的量？
它们相当于数学中的未知数，想想怎样才能求解这些未知数？
〔4〕教师组织学生就不同的设计方案进行讨论。
每个小组介绍自己的设计方案，并且可以对其他组的方案进行评价。
电路设计参考：
实验电路图：
注意：
在设计过程中，滑动变阻器是个干扰因素。
由于滑动变组器的接入电阻无法得知，因此会使方程无法建立。
这里要让学生了解到，并非所有提供的器材都必须使用。
在只使用电压表或电流表一个测量仪表的这实验电路中，接入的电阻必须是阻值的电阻。
如果用电流表和电压表两个测量仪表，那么可使用未知阻值的电阻。
其他正确的设计图参考见媒体资源
4、按实验设计方案进行实验，通过实验数据计算出电池的内阻。
〔1〕挑选元件，连接电路。
各组学生按自己的设计方案选择元件，并连接好电路。
〔2〕进行测量，获取数据
测量时应先测一组数据，改变电路后，再测量一组数据。
〔3〕计算电池内阻
依据设计方案将测得的两组数据带入公式，计算电池的内阻。
〔4〕检验一下计算结果是否正确。
先将电压表直接接到电池两端，测一下电池两端的输出电压。
用电阻箱调节到和计算的电池内阻相等的阻值，并和电池连结成电路。
用电压表再测一下，看看此时电阻箱两端的电压是否等于刚才测得的电池电压的一半？
实验方案一参考：
测量干电池的内电阻
实验器材：
电压表，滑动变阻器，定值电阻2个，开关，用过一段时间的干电池2节，导线假设干。
实验原理：
由于电池的内阻无法直接测量，又由于电池内阻的原因，导致电源的电压也无法被精确的测量出来，因而电路中有两个无法测量的物理量，我们只能通过测量外电路定值电阻上的电压值，再通过计算得到电池的内阻。
因为电池的内阻和电源电压都是未知量，根据数学原理可知，列出两个方程就能求得两个未知量。
所以，我们要进行两次测量，需要改变外接的定值电阻，进行2次测量，获取两组电压测量值，建立两个包含U和r的方程，再联立方程解出结果。
实验电路：
实验步骤：
〔1〕连接电路；
〔2〕闭合开关S1，读出电压表示数U1；
〔3〕断开开关S1，闭合开关S2，读出电压表示数U2。
计算方法：
设电池内阻为Rx，电池电压为U0：
检验电路：
〔1〕先将电压表直接接到电池两端〔图3〕，测电池两端的输出电压。
〔2〕把电阻箱阻值调节到和计算的电池内阻相等，与电池连结成电路〔图4〕。
用电压表再测电路两端的电压。
〔3〕看看此时电阻箱两端的电压等于第一次测得的电池电压的一半。
其他正确的实验方法及计算过程图参考见媒体资源。
2.3.3活动组织方式
小组合作探究。
2.3.4活动评价方式
教师对学生进行评价，学生自评、互评。
2.3.5所需学习资源
观察灯泡亮度的实验器材.jpg
并联灯泡的亮度变化实验步骤〔1〕.jpg
并联灯泡的亮度变化实验步骤〔2〕.jpg
并联灯泡的亮度变化实验步骤〔3〕.jpg
并联灯泡的亮度变化实验步骤〔4〕.jpg
用电压表测电路两端电压.jpg
并联灯泡的亮度变化.wmv
并联电路的路端电压变化.wmv
干电池的电学模型.ppt
直流伏特计.jpg
直流安培计.jpg
电流表和电压表.jpg
滑动变阻器.jpg
电阻器.jpg
用电流表测电池内阻〔1〕.jpg
用电流表测电池内阻〔2〕.jpg
用电压表测电池内阻.jpg
用电流表和电压测电池内阻〔1〕.jpg
用电流表和电压测电池内阻〔2〕.jpg
测量干电池内阻正确电路图〔1〕.jpg
测量干电池内阻正确电路图〔2〕.jpg
测量干电池内阻正确电路图〔3〕.jpg
测量干电池内阻正确电路图〔4〕.jpg
测量干电池内阻正确电路图〔5〕.jpg
测量干电池内阻正确电路图〔6〕.jpg
测量干电池内阻正确电路图〔7〕.jpg
测量干电池内阻正确电路图〔8〕.jpg
测量干电池内阻正确电路图〔9〕.jpg
测量干电池内阻正确电路图〔10〕.jpg
测量干电池内阻错误电路图〔1〕.jpg
测量干电池内阻错误电路图〔2〕.jpg
测干电池内阻的错误的实验装置〔1〕.jpg
测干电池内阻的错误的实验装置〔2〕.jpg
测量干电池内阻正确的实验装置〔1〕.jpg
测量干电池内阻正确的实验装置〔2〕.jpg
测量干电池内阻正确的实验装置〔3〕.jpg
测量干电池内阻正确的实验装置〔4〕.jpg
测量干电池内阻正确的实验装置〔5〕.jpg
用电流表测电池内阻〔1〕.jpg
用电流表测电池内阻〔2〕.jpg
用电压表测电池内阻.jpg
用电流表和电压测电池内阻〔1〕.jpg
用电流表和电压测电池内阻〔2〕.jpg
测量电池的内阻实验.wmv
观察灯泡亮度的实验器材.jpg
并联灯泡的亮度变化实验步骤〔1〕.jpg
并联灯泡的亮度变化实验步骤〔2〕.jpg
并联灯泡的亮度变化实验步骤〔3〕.jpg
2.3.6所需学习时间
1课时。
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