科學探究式實驗教學片段
——探究電源內阻

王 波

(北京市朝陽區陳經綸中學 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.針對這樣教學的難點，采取實驗探究式教學，能將抽象化的概念形象、具體的展現出來，有助于學生的理解和接受，也大大提高了學習效率.

一、教學目標

知識目標：1.發現身邊有哪些供電設施，并能理解不同電源的供電方式不同.

2.通過實驗探究讓學生知道電源內部有內阻.

過程方法：1.通過實驗探究過程，培養學生觀察現象、發現問題解決問題的能力.

2.在內阻得出的過程中，引導學生如何處理數據，得出結論，培養學生處理數據及分析能力.

二、教學準備

水果(蘋果 橙子3個)；數字電壓表；電流表；電池若干；導線；小燈泡；電建；變阻器

三、教學過程

1.創設情境 展示圖片

展示學生們常見的電源如干電池、鋰電池、紐扣電池、交流發電機等等

老師：除這些電源之外，同學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，同學們猜一猜我們每天吃的水果兩端會有電壓嗎？學生：可能有；可能沒有(疑惑態度)

老師：同學們你能驗證一下你的猜想嗎？請同學們利用桌面上的儀器自行設計.

學生：利用桌面上的電壓表和導線測量準備好的水果兩端的電壓，學生驚奇地發現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起來電壓會怎么樣？

學生：把多個水果串聯起來測出兩端的電壓會增大，串聯的水果越多兩端的電壓越大.

設計意圖：在這一環節，通過視覺沖擊力較大的水果電池為引課提出問題，一下子吸引了學生注意，激發了他們的探究欲望，帶著好奇心非常積極的參與到實驗中，達到最佳的學習狀態.

2.提出問題、繼續探究

老師：同學們如果我將4個蘋果串聯在一起，它的電壓可達到3V以上，那這個電源能為電壓是1.5V的小燈泡供電嗎？請你來驗證一下結果.

學生：將水果電池和小燈泡、電鍵、導線連接成閉合回路，閉合電鍵觀察小燈泡，發現不發光.

教師：大家分析燈泡不亮的原因，小組討論交流，并設計方案對你的猜想進行驗證.

學生：燈泡壞了嗎？通過連接一節電池進行驗證，發現燈泡完好.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、導線連接成閉合回路將電壓表并聯到小燈泡兩端，閉合電鍵用電壓表測量通電狀態下小燈泡兩端的電壓，發現通電狀態小燈泡得到的電壓僅有零點幾伏.看到電壓表的示數學生豁然開朗，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？

設計意圖：這一環節之后，老師要請小組代表發言，闡述本組實驗過程觀察到的現象，發現問題及如何解決問題，最終找到小燈泡不亮的原因的.這樣既能培養學生分析問題、設計方案解決問題的能力，還鍛煉了學生總結的能力和表達能力，在老師不斷的給予肯定的過程中，學生獲得自信心，也為今后的學習物理奠定了自信心.

3.設計方案、方法指導

老師：這種現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？

引導學生直接測量兩節干電池兩端的電壓，然后再將小燈泡連入構成閉合回路，再用電壓表測量小燈泡兩端的電壓.

學生：發現小燈泡兩端的電壓小于兩節干電池兩端的電壓，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.請同學們認真觀察該電路，我們用兩節干電池(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值，電壓表的示數總是比兩節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，請同學們將我們每次讀出的電壓U電流I記錄在表格中.

學生：將記錄的數據進行處理，計算出兩節電池電壓與電壓表示數的差ΔU=3-U，在坐標紙上做出I-ΔU圖像，發現圖像是直線.

教師：我們剛剛學過歐姆定律圖像，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？

學生思考討論：I-U圖像代表電壓與電流的關系，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差值部分加載了一個定值電阻上，我們觀察電路，發現這個電阻唯一的可能就是存在于電源內部.

老師：我們將該電阻稱為電源內阻，兩端承擔的電壓稱為內壓，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們分析剛才的現象.

學生：當滑動變阻器阻值減小時，閉合回路的電流逐漸增大，那么電源內部電阻承擔的電壓越大，外電阻得到的電壓越小.

最后要求學生對水果電池不能供電進行闡明原因，并同時讓學生知道所有電源都有內阻這一特點，為閉合電路歐姆定律的學習奠定了基礎.

探究式教學是當前新課程改革的提出的新的教學理念.物理探究學習有助于發展學生的創新思維和實踐能力，有助于學生活動情感體驗和個性發展，有助于培養學生的科學素養，有助于培養學生獲取信息和分析問題的能力，有助于培養學生樂于合作的團隊精神，有助于擴展物理學科的領域，能夠幫助學生改變原來的學習方式，創造一種新型的師生關系.