10.5 闭合电路中的电势升降创新实验课件 -2023-2024学年高二上学期物理沪科版（2020）必修第三册

闭合电路中的电势升降 z 姓名： 说 课 内 容 选题依据 01 实验设计思路和内容 02 实验教学过程 03 实验特色或创新点 04 实验效果与评价 05 3 重点、 难点 核心：闭合电路欧姆定律 闭合电路中电势的升降 电动势、电路 中能量转化关系 一、选题依据 “闭合电路欧姆定律”是电路这一章的核心内容、重点内容， 而明晰闭合电路中电势的升降是理解电路中能量转化关系的基础，历来是学生学习的难点，也是教学的重点。 本实验设计的出发点就是突破这一教学难点，突出这一教学重点。 3 4 二、实验设计思路和内容 增测 薄层电压 改变探针间距 的对比实验 电动势概念 可视化 电动势理解 深入化 精细测绘 电势升降 闭合电路 能量转化 全景化 深入认识 电动势、闭合电路中的能量转化 4 5 三、实验教学过程----导入 本实验设计是在课堂教学已经引出内电阻、内电压的假设之后展开。 5 6 三、实验教学过程 实验原理图 增测薄层电压 1 演示电势“特别区域”。 V3 + - V4 + - 测外电压Uab 测内电压Ucd E = U内 + U外 定义式? 非静电力做功？ 6 7 三、实验教学过程 实验原理图 增测薄层电压 1 演示电势“特别区域”。 V3 + - V4 + - 测外电压Uab 测内电压Ucd 实验演示 7 教学实录(节选) 9 三、实验教学过程 数据分析 => 发现不变的“薄层电压”，看见电动势的产生区域。 内外电阻改变 变 （近似）不变 10 三、实验教学过程 开关断开时，内外电压之和略大，为什么？ 略大 误差? 内外电阻改变 11 三、实验教学过程 减小cd探针间距示意图 （虚线为cd原来的位置） 增测薄层电压 改变探针间距,深入认识电动势 1 2 质疑创新 猜想：只测量到了部分内电阻上的电势差？ 12 表2：减小cd探针间距 表1：原始探针间距 未测到的内电压变多。 电势升高区域也有内阻消耗电压。 变小 内外电阻改变 内外电阻改变 实验结果示例 实验中E=U内+U外？ 三、实验教学过程 电动势变化了吗？ 深入认识电动势 变小 13 三、实验教学过程 沿着电流方向，判断各区域内电势的升降 正负？ 电路里的能量转化 电势降低 电势降低 电势升高 电势升高 14 三、实验教学过程 回路中电势变化的图景 能否直接得到？ 实时、精准描绘 增测薄层电压 改变探针间距, 深入探究 移动探针连续测量电压 1 2 3 数据分析 电势升降是否连续? 是否有多次升降? 抽象! 粗略! 14 15 三、实验教学过程 实验原理图 探针沿着电流方向移动一周，测出闭合回路中各点与负极之间的电势差U，并绘图。 保持与电池负极连接。 U 实验演示 U 移动探针连续测量电压 3 15 教学示例：在学生猜想之后，实时、精准描绘闭合回路中电势升降的图景。 17 图像示例1：开关闭合。定性分析 三、实验教学过程 电池负极 探针换位置 电池正极 在电源内部，探针向正极移动 在电源外部，探针在碳棒上移动 设负极电势为零，则U等于各点电势 不同时刻 对应探针的不同位置 精细测绘电势升降 探针顺着电流方向移动 电池负极 17 探针换位置 18 图像示例1：开关闭合。定量分析 0V 0.50V 0.23V 1.27V 0V 1.23V 0V 电势升高0.50V 电势升高1.04V 电势升高总和0.50V +1.04V=1.54V 电势降低0.27V 电势降低1.23V 电势降低总和0.27V+ 1.23V=1.50V 三、实验教学过程 精细测绘电势升降 备注：电源使用时间不同，不同批次电动势略有不同 备注：不同批次电源使用时间不同，电动势略有不同 18 19 对比测量：开关断开，电池内电势升降。 0V 1.61V 0.55V 电势升高0.55V 电势升高1.06V 电势升高总和0.55V +1.06V=1.61V 三、实验教学过程 在电源内部，将探针从电源负极向正极移动,电势近似不变 精细测绘电势升降 20 三、实验教学过程 开关闭合与断开情况下的图像定量对比。 开关闭合 开关断开 电势升高总和0.50V +1.04V=1.54V 电势升高总和0.55V +1.06V=1.61V 精细测绘电势升降 无论开关是否闭合,电势升高量之和近似相等 实验1、实验2中：电势升高量之和取决于探针的位置 21 三、实验教学过程 沿着电流方向，闭合电路里的电势升降 电路里的能量转化 电势降低 电势降低 电势升高 电势升高 22 四、实验特色或创新点 1.以数据分析培养科学探究的方法和态度 与内外电阻变化无关的升高的电势。 “看见”电动势的产生区域和特点 23 四、实验特色或创新点 2.科学论证，质疑创新，深度学习。 通过改变探针间