11.3 实验：导体电阻率的测量 教学设计 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦“实验：电池电动势和内阻的测量”，通过回顾闭合电路欧姆定律，引导学生变形公式得到U=E-Ir，建立U-I图像与电源参数的联系，搭建从理论到实验的学习支架。 此资料以科学思维为核心，通过推导实验原理培养科学推理能力，结合分组实操、U-I图像作图与误差分析落实科学探究，要求如实记录数据渗透科学态度与责任。如规范电路接线、图像截距斜率计算等实例，助学生提升实验技能，为教师提供完整教学流程与重难点突破策略。

教学设计 课程名称 实验：电池电动势和内阻的测量 选用教材 高中物理人教版必修三 教学章节 第十二章第三节 授课对象 高一学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节课是闭合电路欧姆定律配套定量分组实验，依托闭合电路电压、电流关系式搭建伏安法测量电路，教材给出电流表外接标准实验原理图，完整梳理实验原理、器材、操作步骤、数据处理两种方案：一是列表多组数值代数计算，二是 U-I 图像作图法；结合图像纵截距等于电动势、斜率绝对值等于电源内阻的核心规律，分析电表内阻带来的系统误差，对比减小误差的操作思路；搭配电池测量典型计算例题，将闭合电路理论落地为实操测量，巩固动态电路、图像分析能力，为后续能源相关内容提供实验探究方法支撑，贯穿图像法处理数据、误差分析两类核心物理实验思想。 二、学情分析 1. 知识基础 学生已经熟练掌握闭合电路欧姆定律，能分清电动势、内阻、路端电压、回路电流四个物理量的定量关系，看懂基础串联并联电路；但无法自主从定律变形得到测量原理，不清楚 U-I 图像横纵截距对应的物理意义，不能区分电压表分流造成的系统误差来源，实验数据作图、读图提取参数能力薄弱。 2. 能力基础 学生具备简单电路接线、电表读数基础能力，但完整伏安电路接线顺序容易混乱，滑动变阻器限流接法操作不规范；多组实验数据记录后不会规范绘制坐标系图像，不会通过图像截距、斜率计算电动势与内阻，误差来源自主分析能力不足。 3. 思维基础 高一学生习惯单一代数计算思维，缺少图像转化物理量的数形结合思维；只能关注实验测量数值，忽略电表自身内阻对测量结果的干扰，系统误差辩证分析思维欠缺，无法自主思考减小实验误差的改进方案。 三、教学目标 1. 物理观念 通过实验实操进一步巩固闭合电路欧姆定律，明确电源电动势、内阻是电源固有属性，不随外电阻变化，建立电源内部分压、外部路端电压完整电路定量观念。 2. 科学思维 依托闭合电路公式变形推导实验原理，形成理论指导实验的演绎思维；掌握 U-I 图像数形结合分析方法，能从截距、斜率提取电源参数；辩证分析电压表分流带来的系统误差，形成误差溯源、优化实验的分析思维。 3. 科学探究 能够按照原理图规范组装伏安测量电路，有序改变滑动变阻器阻值读取多组 U、I 数据；独立完成表格记录、坐标系描点连线，利用图像计算电池电动势和内阻；小组合作分析误差产生原因，提出减小误差的操作办法。 4. 科学态度与责任 实验过程如实记录原始读数，不篡改、美化实验数据，养成严谨定量实验品格；规范爱护电表、干电池等精密实验器材，结合各类电池应用体会电源参数测量在电子设备生产中的实用价值。 四、教学重难点 重点 伏安法测电源电动势、内阻的实验原理推导 标准实验电路规范组装与操作流程 U-I 图像绘制、利用截距与斜率计算电动势、内阻 难点 U-I 图像横纵轴物理含义、截距与电源参数对应关系 电压表分流造成系统误差的来源分析 描点作图、舍弃偏离较大噪点的数据处理方法 五、教学方法 原理推导法：由闭合电路欧姆定律变形得出实验测量关系式； 示范演示法：教师完整示范电路接线、读数、作图全流程； 分组实操法：四人小组分工完成电路搭建、数据采集； 图像分析法：依托 U-I 坐标图数形结合解读电源参数； 误差辨析法：小组讨论电表内阻带来的系统误差； 讲练结合法：搭配实验数据计算题当堂巩固图像计算方法。 六、教学资源 人教版高中物理必修第三册课本；分组实验器材：干电池、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线；教材实验电路图、U-I 数据图像；实验数据记录表、坐标纸、草稿纸、黑板、直尺。 八、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 原理回顾，推导实验测量依据 · 同学们，上一节课我们完整学习了闭合电路欧姆定律，现在请大家回忆完整文字关系式，同桌之间互相交流两分钟：电源电动势等于路端电压加上电源内阻分得的电压，如果我们把路端电压作为纵坐标、回路总电流作为横坐标，能不能整理出路端电压随电流变化的一次函数式子？ · 等待学生交流结束，带领全班同步变形闭合电路规律：路端电压等于电动势减去内阻与电流的乘积，这个式子符合一次函数标准形式，对应平面直角坐标系内倾斜直线，直线与纵轴交点代表电流为零的断路状态，纵坐标数值等于电池电动势；直线倾斜程度的绝对值就是电源内阻，这就是本次实验核心测量原理，本节课课题《实验：电池电动势和内阻的测量》。 · 展示伏安法测电源实验电路图 · 同学们请看这张实验原理图，我逐一对电路元件进行标注，电源、开关、滑动变阻器串联构成完整闭合回路，电压表并联在电源两极测量路端电压，电流表串联在干路读取总电流，滑动变阻器采用限流接法，通过改变接入电阻大小，改变回路电流与路端电压，从而获取多组对应的电压、电流数值。 · 分层递进提出引导问题：我们不断调小滑动变阻器接入阻值，回路总电阻变小，总电流会如何变化？路端电压又会升高还是降低？多组电压、电流数据收集完成后，我们有两种处理方式，第一种直接代入公式代数计算，第二种绘制 U-I 图像读取参数，哪种方法可以减小偶然误差？预留思考空间，进入实验操作示范环节。 回忆闭合电路欧姆定律完整关系式，和同桌同步变形得到 U 与 I 的一次函数表达式，完整抄写本节课课题；观看伏安法测电源实验电路图，在草稿复刻电路结构，区分电压表并联、电流表串联的接线要求；思考变阻器阻值变化带来的电压电流连锁变化，带着两种数据处理方法优劣对比的疑问进入示范环节。 示范实验全流程，规范操作要点 · 同学们，我完整分步示范整套实验操作，每一步同步讲解规范要求。第一步电路接线：按照实验电路图从电源正极依次连接开关、滑动变阻器、电流表，最后回到电源负极，电压表两根导线单独并联在电池两端，接线前滑动变阻器滑片移至接入电阻最大位置，防止回路电流过大损坏电表；我现场演示错误接线后果，如果电流表直接并联电源，瞬间出现大电流烧毁表头，提醒大家严禁出现这类接线失误。 · 第二步电路检查：全部导线接完后不通电，逐条核对元件串并联关系，确认电表正负接线柱没有接反，滑动变阻器滑片处于最大阻值处，确认无误再闭合开关。 · 第三步采集多组数据：缓慢移动滑片，分五次改变变阻器接入电阻，每一次待电压、电流表示数稳定后再读数，将两组数值同步记录在表格内，读数时视线垂直表盘刻度减小读数偶然误差，每组数据对应一组（I、U）坐标点，至少采集 5 组有效数据，不重复、不遗漏。 · 第四步数据处理，展示电源 U-I 关系图像 · 同学们观看这张坐标图像，横轴标注回路电流、纵轴标注路端电压，我细致讲解作图完整步骤：以采集的每组数值为坐标，在坐标纸上逐一描出对应点，用直尺画一条尽可能穿过多数数据点的倾斜直线，偏离直线较远的噪点数据舍弃，直线延长至纵轴交点，交点纵坐标就是电池电动势；再选取直线上两个清晰坐标点，计算直线斜率，斜率绝对值等于电源内阻。 · 出示教材配套计算题：某小组测量干电池得到五组数据，电流分别为 0.10A、0.20A、0.30A、0.40A、0.50A，对应路端电压依次为 1.42V、1.34V、1.26V、1.18V、1.10V，请利用 U-I 图像法求出该电池电动势与内阻。 · 引导学生分步分析这道实验计算题：先确定横纵轴刻度，依次描出五个坐标点，观察五点近似在同一条直线上，用直尺连线延长交纵轴于 1.50V，即为电动势；选取 (0,1.50V) 与 (0.50A,1.10V) 两点计算斜率，电压变化量除以电流变化量，算出内阻大小，完整示范书写计算过程。 · 分层提问误差相关思考：本实验电压表并联在电源两端，电压表自身会分流，电流表读取的电流数值小于电源真实总电流，这个系统误差会造成测得的电动势、内阻偏大还是偏小？留给小组讨论，后续实操结束统一总结。 全程跟随教师观看整套操作示范，逐条记录接线、读数、作图规范；观看电源 U-I 关系图像，在草稿划分坐标轴，标记截距、斜率对应的电源物理量；同步复刻例题描点、连线、计算完整步骤，记下坐标作图舍弃偏离噪点的要求；小组互相交流电压表分流带来的误差猜想，准备分组实操。 学生分组实操采集数据，作图计算 · 划分四人实验小组，明确分工：一人负责按照电路图规范接线，一人调节滑动变阻器并读取电压表示数，一人读取电流表示数，一人将每组原始数值如实填写在数据记录表中，严禁修改读数。 · 全班巡回指导各组实验操作，重点纠正三类高频错误：第一滑动变阻器初始滑片未调到最大阻值；第二电表正负接线柱接反指针反向偏转；第三读数视线倾斜带来读数误差，发现接线错误立刻叫停小组重新调整线路，确认安全再闭合开关。 · 待各组全部采集至少五组有效电压、电流数据后，指导学生分发坐标纸，按照 U-I 图像作图规范描点、连线，舍弃偏离直线的异常数据点，在图像上标注纵截距、选取两点计算斜率，算出本组电池电动势与内阻，填写实验结论。 · 组织小组三分钟讨论任务：结合实验电路图分析电压表分流的误差来源，对比图像测量、单组数值计算两种方法的误差大小，每组推选代表汇报讨论结果。 · 各组代表发言完成后统一总结误差规律：电压表分流使电流表读数偏小，绘制出的图像纵截距、斜率均小于电源真实值，测得电动势、内阻均略小于真实数值；增加实验数据组数、规范作图可以减小偶然误差。 · 发放两道实验计算随堂习题，一道代数计算、一道图像读数计算，限时四分钟独立完成，巡视学生作图、计算易错点集中讲评。 小组协商分工有序领取整套实验器材，严格对照实验电路图依次接线，接线完成双人核对线路无误后闭合开关；缓慢移动滑片，待电表示数稳定垂直刻度读数，如实记录五组原始数据，不随意修改数值；拿到坐标纸规范描点、直尺连线，舍弃偏离较大噪点，通过截距、斜率算出本组电池电动势和内阻；四人小组交流电压表分流误差成因，举手汇报小组讨论结论；独立完成两道随堂计算题，作图类题目规范画出 U-I 直线，听完讲评修正计算、作图疏漏。 课堂梳理与分层课后任务 按照实验原理→伏安电路接线规范→数据采集步骤→U-I 图像作图计算→系统误差分析完整梳理本节课实验完整流程，黑板绘制简易思维导图，标记图像截距、电压表分流误差两大高频易错点。 分层布置课后学习任务：基础任务完整书写本次实验报告，包含原理、电路图、原始数据、坐标图像、计算过程、误差分析；拓展任务回家拆解废旧干电池，观察内部结构，结合实验测量结果分析新旧电池内阻差异，下节课分享。 跟随教师整合整套实验完整流程，补充完善实验笔记，重点标记图像读数、误差分析要点；清晰记录实验报告书写要求，规划报告整理、废旧电池观察的完成时间。 九、板书设计 十、课程思政 本节课完整落实定量物理实验规范操作要求，要求学生如实记录全部原始实验数据，不篡改、美化读数，培养尊重客观实验事实、严谨求真的科学探究品格；通过图像数形结合处理实验数据，体会数学工具解决物理测量的科学方法；各类电子设备、新能源电池都需要精准测量电动势与内阻，让学生明白基础电学实验是电池研发、电子产品制造的底层支撑，引导学生树立依托物理实验开展工程研发的责任意识。 十一、教学反思和修改 教学反思：本节课使用两张教材标准实验、U-I 图像示意图，实验原理推导清晰，但多数小组接线顺序混乱，滑动变阻器初始阻值操作经常出错；作图时不会合理舍弃偏离噪点，图像读取内阻计算误差大；电压表分流系统误差抽象，学生难以直观理解分流带来的读数偏差。 修改措施：课前印制标准电路接线步骤清单；课堂补充坐标描点作图专项小练习；增加电压表分流简易等效电路图辅助误差讲解；延长小组误差讨论时长，课前准备新旧电池对比分组测量，直观体现内阻差异。 学科网（北京）股份有限公司 $