《8多用電表的原理》教學(xué)設(shè)計(jì)(部級(jí)優(yōu)課)x-物理教案

《電表的改裝》教學(xué)設(shè)計(jì)課題：電表的改裝科目物理教學(xué)對(duì)象高二學(xué)生課時(shí)1教師任廷全學(xué)校北京市第六十六中學(xué)一、教材分析電流表、電壓表的改裝這部分內(nèi)容在教材上并沒有單獨(dú)成節(jié)，而只是作為串聯(lián)、并聯(lián)電路的分壓、分流知識(shí)的應(yīng)用，以習(xí)題的方式呈現(xiàn)。學(xué)好該知識(shí)點(diǎn)既可加強(qiáng)學(xué)生對(duì)本章知識(shí)的理解,又能使學(xué)生學(xué)會(huì)如何應(yīng)用現(xiàn)有的知識(shí)去處理實(shí)際問題，還能使學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)如何將實(shí)際問題抽象成物理理想模型，以培養(yǎng)抽象思維能力。本課的著眼點(diǎn)仍然在于基本的物理規(guī)律及應(yīng)用，以學(xué)生自主推導(dǎo)分析為主。另一方面，電表的使用在整個(gè)恒定電流部分都是重點(diǎn)，尤其是關(guān)于電路的設(shè)計(jì)、誤差的分析，對(duì)電表的要求很高，而這些又是高考實(shí)驗(yàn)題的重點(diǎn)難點(diǎn)。所以對(duì)電表的改裝，需讓學(xué)生從根本上搞清原理和設(shè)計(jì)思想。二、學(xué)情分析從學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備來看：電表的改裝建立在歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)這兩個(gè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，這兩部分知識(shí)學(xué)生在初中都已初步學(xué)習(xí)，高中課本上之前也做過系統(tǒng)的講解分析。所以學(xué)生的理論基礎(chǔ)已充足，但是對(duì)串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流思想沒有強(qiáng)化過，對(duì)其應(yīng)用就更困難了，需要指導(dǎo)激活。從學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)來看：高二的學(xué)生經(jīng)過高中一年抽象思維的訓(xùn)練已經(jīng)能初步進(jìn)行深層次的思考，尤其是理科班的學(xué)生，其自身也不再滿足于簡(jiǎn)單的聽懂，更希望通過自己的思考獲得知識(shí)，提升思維。因此通過適當(dāng)?shù)乃悸芬龑?dǎo)，學(xué)生可實(shí)現(xiàn)自主推導(dǎo)設(shè)計(jì)電表改裝及改裝表的校對(duì)電路的設(shè)計(jì)，這也是本節(jié)課的關(guān)鍵所在。三、設(shè)計(jì)思想通過較小額定電流和較小額定電壓的小燈泡的正常使用的例題引入新課，深化學(xué)生對(duì)串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流作用的認(rèn)識(shí)，為電表的改裝做好知識(shí)準(zhǔn)備。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行知識(shí)遷移，在教師引導(dǎo)下由學(xué)生自主設(shè)計(jì)電表的改裝和校對(duì)，較好地體現(xiàn)“在教師引導(dǎo)下的學(xué)生自主學(xué)習(xí)”的新課程教學(xué)理念。四、教學(xué)目標(biāo)1．知識(shí)與技能：了解小量程電流表的工作原理及基本參數(shù)，理解將小量程電表改裝成大量程電流表及電壓表的方法，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)改裝表的校對(duì)電路圖。2．過程與方法：通過自主設(shè)計(jì)解決電表量程擴(kuò)大的問題，進(jìn)一步熟悉串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，提高靈活運(yùn)用的能力；通過改裝表校對(duì)電路的設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生初步獲得電路設(shè)計(jì)的方法，培養(yǎng)電路設(shè)計(jì)能力。3．情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過在教師引導(dǎo)下的改裝電路和校對(duì)電路的自主設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能與科學(xué)素養(yǎng)，體驗(yàn)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問題成功后的愉悅感，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。五、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1．教學(xué)重點(diǎn)：電壓表、電流表改裝原理的理解，改裝表校對(duì)電路的設(shè)計(jì)。2．教學(xué)難點(diǎn)：改裝表模型的建立。六、教學(xué)方法啟發(fā)式講授法，自主探究學(xué)習(xí)法七、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖復(fù)習(xí)回顧，引入新課提出問題：已知燈泡L允許通過的最大電流為1A，最大電壓為10V。（1）現(xiàn)只有一電壓為12V的電壓源，如何能使燈泡L正常使用？（2）現(xiàn)只有一電流為3A的電流源，如何能使燈泡L正常使用？裝箱II新燈泡L'的規(guī)格：Im=3裝箱II新燈泡L'的規(guī)格：Im=3A，Um=10VRxLRRxLUL'裝箱新燈泡L'的規(guī)格：Im=1A，Um=12V歸納：串聯(lián)電阻可分壓，擴(kuò)大原用電器能承受的電壓；并聯(lián)電阻可分流，擴(kuò)大原用電器能承受的電流。學(xué)生思考、計(jì)算得出結(jié)論：（1）燈泡只需10V，提供的電壓有多余，需找“人”分擔(dān)（找電阻串聯(lián)分壓）RRxLUIRxL（2）燈泡只需1A，電流多余，需找“人IRxL1.通過串、并聯(lián)電路特點(diǎn)的回顧，達(dá)到鞏固知識(shí)的目的，同時(shí)為電表改裝做知識(shí)準(zhǔn)備。2.設(shè)置燈泡正常使用這樣一道學(xué)生能勝任的例題，讓學(xué)生借助舊有的知識(shí)，來理解串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流的原理，達(dá)到推陳出新的目的，為本節(jié)電表改裝埋下伏筆。3.通過簡(jiǎn)單的燈泡的改頭換面讓學(xué)生體會(huì)什么是改裝，對(duì)接下來的電表改裝，學(xué)生就能自己理解。一、靈敏電流計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理教師對(duì)照實(shí)物簡(jiǎn)介電流計(jì)：小量程電流表是一種磁電式儀表，是利用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用來工作的，構(gòu)造如圖所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個(gè)繞有線圈的可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框，鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝有兩個(gè)螺旋彈簧和一個(gè)指針，被測(cè)電流經(jīng)過這兩個(gè)彈簧進(jìn)入線圈，線圈上跟鐵芯軸線平行的兩邊都受到安培力的作用，這兩個(gè)力形成使線圈偏轉(zhuǎn)的力偶矩M1，M1的大小與線圈中通入的電流成正比，鋁框及指針在力偶矩M1的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋彈簧產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩M2，M2的大小與指針偏轉(zhuǎn)的角度成正比。當(dāng)M1=M2時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。由此可知，線圈偏轉(zhuǎn)角度與電流成正比。因此，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的角度的大小，可以知道被測(cè)電流的強(qiáng)弱。說明：由于繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的最大電流Ig很弱，如果通過的電流超過允許值，很容易將它燒壞。它兩端所能承受的最大電壓Ug亦是很小的。所以要用小量程的靈敏電流計(jì)測(cè)較大的電流或電壓，則需對(duì)其進(jìn)行改裝。學(xué)生觀察電流計(jì)，明確：1．指針的偏轉(zhuǎn)角度與通過的電流成正比。2．三個(gè)重要參數(shù)：（1）滿偏電流；（2）內(nèi)阻；（3）滿偏電壓：。1.要將電流計(jì)改裝成電流表、電壓表，那么對(duì)電流計(jì)的結(jié)構(gòu)原理的認(rèn)識(shí)就必不可少。通過學(xué)生觀察得到量程的大小、原理，可以提高學(xué)生的觀察能力，也比教師直接介紹更易掌握。2.由于涉及需要后續(xù)學(xué)習(xí)的“安培力”的知識(shí)，所以本部分教學(xué)作簡(jiǎn)單化處理。二、電壓表的改裝1．設(shè)計(jì)改裝電壓表給出學(xué)生活動(dòng)任務(wù)：將滿偏電流為，內(nèi)阻為的靈敏電流計(jì)改裝為量程為U的電壓表。（實(shí)際上是用量程為的電壓表去測(cè)量最大電壓為U的電壓，如何才能實(shí)現(xiàn)安全測(cè)量？）拓展：

即其中：n=U結(jié)論：將滿偏電流為，內(nèi)阻為的靈敏電流計(jì)改裝為量程為U的電壓表需串聯(lián)一個(gè)阻值為R串=(n-1)Rg的分壓電阻，教師演示：將靈敏電流計(jì)與取值為99560Ω的電阻箱串聯(lián)。初步完成電壓表的改裝。說明：改裝后的電壓表RV=1×105Ω，所以在要求不太嚴(yán)格時(shí)，認(rèn)為RV無窮大。2．表盤重新刻度（表頭制作）教師講解：因?yàn)閁=I（Rg教師按照學(xué)生完成情況在實(shí)際表盤上標(biāo)注電壓值，完成改裝電壓表表盤制作。教師將改裝好的電壓表整體裝箱。GGR串U裝箱VU新的電壓表量程：0-10V3．改裝表的校對(duì)要求逐格校對(duì)，在教師啟發(fā)下，由學(xué)生設(shè)計(jì)校對(duì)電路。（1）標(biāo)準(zhǔn)表與改裝表應(yīng)如何連接？（2）滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接還是采用限流式連接？（3）畫出電路圖。教師按照學(xué)生設(shè)計(jì)的校對(duì)電路圖連接電路，同時(shí)強(qiáng)調(diào)電路連接的注意事項(xiàng)。然后逐格校對(duì)。教師引導(dǎo)學(xué)生觀察拆開后蓋的電壓表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。（1）學(xué)生思考，設(shè)計(jì)出電路圖。GGR串U（2）學(xué)生思考并計(jì)算：需串聯(lián)的分壓電阻多大？課堂練習(xí)：將一個(gè)滿偏電流為=100μA，內(nèi)阻為=440Ω的靈敏電流計(jì)改裝為量程為U=10V的電壓表，需串聯(lián)多大的分壓電阻？學(xué)生自主計(jì)算：由解得R串=99560Ω學(xué)生觀察教師連線改裝，體會(huì)改裝方法。學(xué)生在下發(fā)的表盤上重新標(biāo)注電壓值，制作電壓表表頭。學(xué)生觀察，直觀感受改裝電壓表模型的建立。RRRR串SGV學(xué)生觀察、傾聽，初步體會(huì)實(shí)驗(yàn)電路的正確連接。在準(zhǔn)確校對(duì)后，學(xué)生獲取學(xué)習(xí)成功后的喜悅感。學(xué)生觀察電壓表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（注意串聯(lián)的分壓電阻）。1．在學(xué)生思考過程中教師給出電壓太大電流計(jì)會(huì)燒壞的提示，這就引導(dǎo)學(xué)生從燈泡的正常使用例題得到啟發(fā)，借助串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流就能實(shí)現(xiàn)電流計(jì)改裝成大量程電壓表。2.通過分壓電阻的計(jì)算，使學(xué)生理解所謂電表的改裝，實(shí)際通過電表的最大電流并未增加，指針偏轉(zhuǎn)受實(shí)際電流控制，而新的表不過是把指針對(duì)應(yīng)的刻度修改，使學(xué)生真正明白電表的原理，為以后改裝電表的使用做知識(shí)鋪墊。3．通過學(xué)生自制表頭和教師在改裝表表盤上按學(xué)生制作的表頭標(biāo)注表盤，使學(xué)生體會(huì)表頭制作的原理，加強(qiáng)了教學(xué)的直觀感。4．通過“有形”的裝箱，使學(xué)生在直觀的感受中建立起改裝電壓表的抽象模型，突破難點(diǎn)。5．在教師引導(dǎo)下分三步設(shè)計(jì)改裝電壓表的校對(duì)電路，幫助學(xué)生初步體會(huì)電路設(shè)計(jì)的步驟、原則，為后續(xù)“電路設(shè)計(jì)”這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)的教學(xué)打下基礎(chǔ)。6．將改裝后的電壓表按學(xué)生設(shè)計(jì)的電路校對(duì)，幫助學(xué)生體驗(yàn)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問題，獲得成功后的極大的喜悅感，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣。7．電壓表改裝完成后，引導(dǎo)學(xué)生觀察電壓表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步鞏固了電壓表改裝的原理，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的直觀感。三、電流表的改裝1．設(shè)計(jì)改裝電流表學(xué)生活動(dòng)任務(wù)：將滿偏電流為Ig，內(nèi)阻為Rg的靈敏電流計(jì)改裝為量程為I的電流表。（實(shí)際上是用量程為Ig的電流表去測(cè)量最大電流為I的電流，如何才能實(shí)現(xiàn)安全測(cè)量？）2．表盤重新刻度只需將原電流值改為相應(yīng)的新的電流值即可。3．改裝電流表的校對(duì)留給學(xué)生課下思考：設(shè)計(jì)校對(duì)電路。IGIgIGIgR并需并聯(lián)的分流電阻大小為：課堂練習(xí)：將一個(gè)滿偏電流為=100μA，內(nèi)阻為=440Ω的靈敏電流計(jì)改裝為量程為I=4.5mA的電流表，需并聯(lián)多大的分流電阻？學(xué)生自主計(jì)算：由解得R并=10Ω有了前面電壓表改裝的過程，將電流計(jì)改裝成電流表并不很困難，整個(gè)改裝過程讓學(xué)生獨(dú)立完成，從而真正實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化。小結(jié)引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課學(xué)到了哪些知識(shí)和方法。學(xué)生回顧：1、電表改裝的原理、改裝電路圖、分壓分流電阻的計(jì)算；2、改裝表表盤的制作。3、改裝電壓表的校對(duì)。學(xué)生及時(shí)回顧、梳理，加強(qiáng)理解和記憶。布置作業(yè)1．設(shè)計(jì)改裝電流表的校對(duì)電路2．學(xué)探診P45第3、第4題八、教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)電表的改裝建立在歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)這兩個(gè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)好電表的改裝，對(duì)鞏固串并聯(lián)電路的相關(guān)知識(shí)，靈活應(yīng)用串并聯(lián)電路的相關(guān)知識(shí)有很好的的作用。電表的使用在整個(gè)恒定電流部分都是重點(diǎn)，尤其是關(guān)于電路的設(shè)計(jì)、誤差的分析，對(duì)電表的要求很高，而這些又是高考實(shí)驗(yàn)題的重點(diǎn)難點(diǎn)，所以對(duì)電表的改裝，需讓學(xué)生從根本上搞清原理和設(shè)計(jì)思想。由于學(xué)生已經(jīng)具備了一定的思維能力，在教師引導(dǎo)下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)已經(jīng)變得可能，同時(shí)也是學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。所以主要采用學(xué)生在教師引導(dǎo)下的自主推導(dǎo)分析展開教學(xué)，由學(xué)生設(shè)計(jì)改裝電路，計(jì)算分壓、分流電阻，制作改裝表表頭。從而深刻理解電表改裝的原理。九、板書設(shè)計(jì)電表的改裝一、靈敏電流計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理1、指針的偏轉(zhuǎn)角度與通過的電流成正比。2、三個(gè)重要參數(shù)：（1）滿偏電流；（2）內(nèi)阻；（3）滿偏電壓：二、電壓表的改裝GR串GR串URR串SGV結(jié)論：將滿偏電流為，內(nèi)阻為的靈敏電流計(jì)改裝為量程為U的電壓表需串聯(lián)一個(gè)阻值為R串RR串SGV校對(duì)電路：三、電流表的改裝IGIgIGIgR并結(jié)論：將滿偏電流為，內(nèi)阻為的靈敏電流計(jì)改裝為量程為I的電壓表需并聯(lián)一個(gè)阻值為R并=Rg(n-1)的分壓電阻，十、教學(xué)反思本教學(xué)設(shè)計(jì)的最大亮點(diǎn)在于：1．在引入部分，通過額定電流和額定電壓較小的小燈泡改裝為額定電流和額定電壓較大的小燈泡，為電壓表、電流表的改裝做知識(shí)和技能上的鋪墊，大大降低了學(xué)生對(duì)改裝原理的理解的困難。通過燈泡的改裝，使學(xué)生對(duì)抽象的改裝有了具象的感知。2．電壓表的改裝初步完成后，通過學(xué)生自制表頭和教師在改裝表表盤上按學(xué)生制作的表頭標(biāo)注表盤，使學(xué)生體會(huì)表頭制作的原理，加強(qiáng)了教學(xué)的直觀感。3．電壓表的改裝完成后，通過“有形”的裝箱，使學(xué)生在直觀的感受中建立起改裝電壓表的抽象模型，突破難點(diǎn)。4．在教師引導(dǎo)下分三步設(shè)計(jì)改裝電壓表的校對(duì)電路，幫助學(xué)生初步體會(huì)了電路設(shè)計(jì)的步驟、原則，為后續(xù)“電路設(shè)計(jì)”這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)的教學(xué)打下了基礎(chǔ)。5．將改裝后的電壓表按學(xué)生設(shè)計(jì)的