电流表、电压表的改装

电流表、电压表的改装 《电流表、电压表的改装》教学设计 耿书娟 一、 设计思想 本节课的设计思路是:通过问如何在大电流、大电压的电路中正常使用额定电压、额定电流较小的用电器入手，深化学生对串联分压、并联分流作用的认识;并进行知识迁移，学生自己动手设计改装电表，加深理解的同时提高学生灵活运用能力;最后设置关于两个电表的串、并联使用的练习题，在理解电表改装原理基础上，进一步拓展提升学生对这部分知识的应用。 二、 教材分析 电流表、电压表的改装这部分在教材上并没有单独成节，而只是作为串联、并联电路的一个应用，以习题的方式呈现。目的是强调欧姆定律的应用，通过对电表量程的改装、电流表和电压表电路模型的建立等内容使串并联知识得以拓展。着眼点仍然在于基本的物理规律，以学生自主动手推导分析为主。另一方面，电表的使用在整个恒定电流部分都是重点，尤其是关于电路的设计、误差的分析，对电表的结构要求很高，而这些又是实验题的重点难点。所以对电表的改装，需让学生从根本上搞清原理和设计思想。 三、 学情分析 从学生已有知识来看:电表的改装建立在欧姆定律、串并联电路基础上，这两部分知识学生在初中都已初步学习，高中课本上之前也做过系统的讲解分析。所以学生的理论基础已充足，但是对串联分压、并联分流思想没有强化过，对其应用就更困难了，需要指导激活。 从学生认知特点来看:高二的学生经过高中一年抽象思维的训练已经能初步进行深层次的思考，尤其是理科班的学生，其自身也不再满足于简单的听懂，更希望通过自己的思考获得知识，提升思维。 因此通过适当的思路引导，学生可实现自主推导设计电表改装，并分析电表应用带来的问题。这也是本节课的关键所在。 四、 教学目标 1、 由高电压下使小灯泡正常工作的例题分析，强化学生对串联分压、并联分流作用的认 识 2、 将电路的串并联规律应用到电表的改装上，提升学生知识的迁移能力，自主设计能力， 让学生体会成功的喜悦、增强学生自信心和学习兴趣 3、 通过对改装后电表的使用出现问题的分析，提高学生深化理解知识、灵活应用知识、 分析解决问题的能力，进一步激发学生对现象背后本质的追求 五、 重点难点 重点:电流表、电压表改装原理的理解 【设计意图,电表如何改装、改装后如何使用的关键都在于对电表原理的认识,所以对原理的理解是本节课的知识重点。通过三步过程来实现重点突破,一、新授课之前,设置大电压电路中,额定电压小的 1 灯泡如何正常使用的例题使学生体会串联分压、并联分流的原理,二、在教师引导下实现电流计改装成大量程电流表,三、.生独立完成电流计改装成电压表、并分析表头制作。】 难点:改装后电表的串并联应用 【设计意图,改装电表的使用是本节知识的难点,难点突破的关键在电表结构原理的理解。在电表改装部分让学生观察电流计、分析表头得指针偏转只与实际通过电表电流有关,就做好第一步铺垫,然后通过两道例题,一道改装电流表的串联使用在教师指导下完成,一道改装电压表的使用让学生独立完成,达到突破难点的目的。】 六、 教学 启发式提问、讲解法、学生自主学习法 七、 教学过程 (一) 复习回顾、例题引入 例:已知灯泡L允许通过的最大电流为1A，最大电压为10V 1)现只有一电压为12V的源电压，如何能使灯泡L正常使用, 2)现只有一电流为3A的电流，如何能使灯泡L正常使用, 思路解析: 1) 灯泡只需10V，提供的电压有多余，需找“人”分担(找电阻串联分压) L R xUU,L R,,2,xILU 2)灯泡只需1A，电流多余，需找“人”分流(找电阻并联分流) L I UL R,,5,xII,L R x启示:串联分压，并联分流 【设计意图,1.通过串、并联电路特点的回顾,达到巩固知识的目的,同时为电表改装做知识准备。2.设置灯泡正常使用这样一道学生能胜任的例题,让学生借助旧有的知识,来理解串联分压、并联分流的原理,达到推陈出新的目的,为本节电表改装埋下伏笔。】 (二) 新课教学 'L师:若用一个盒子将灯泡L与R装起来，仅留灯泡的玻璃罩露在外面 新的灯泡 x L I L 2 R x R x 1) 2) 归纳:串联电阻可分压，扩大原用电器能承受的电压 并联电阻可分流，扩大原用电器能承受的电流 【设计意图,通过简单的灯泡的改头换面让学生体会什么是改装,接下来对电表改装时,学生就能自己理解设计。】 1、 设计改装电流计 要求:现有一只电流计，电路电流I=1A，怎样才能把电流计G放进电路使用测量, 1) 生观察电流计、认识电流计，师对照实物补充简介电流计 电流计:测量电流的仪器(区别电流表:一般量程较小) 如:量程为100µA，说明最大允许通入电流100µA 100µA 0 G 原理:只要有电流I流入，指针就偏转，I越大，指针偏转角度θ越大，θ?I ，若通入100µA，指针偏转到最右端，所以100µA也叫满偏电流 Ig 内阻:通常认为电流计无内阻，事实上有内阻，很小(设) RR,100,gg 满偏电压U,IR，无论I U都很小 ggggg 【设计意图,要将电流计改装成电流表、电压表,那么对电流计的结构原理的认识就必不可少。量程的大小、原理通过学生观察得到可以提高学生的观察能力,也比教师直接介绍更易掌握。】 2) 生思考如何用上述电流计按要求实现测量，并设计出电路图 3 提示:直接放入，I太大，电流计会烧坏，则(分流) IgI=1A G IRgg R,I,IgR 师:模仿灯泡改装，也将电流计和电阻装在暗箱中，如图: II=1A I=1A gA G 新的电流表量程:0 ~ 1A(量程扩大) R 问1:我们发现只要并联一个电阻分流，新的电流表就制成了。 如果要求将电流计改装成量程为0 ~ 3A怎么改, 生:简单陈述方法并计算并联电阻R值。 问2:如图若电路电流1A，电表应该显示示数多少，实际通过电表中的电流多少,(即表头的制作) 生思考可得:电表内真实通过的电流仍然是100µA; 指针偏转角度正比于实际通入电流，偏转到最大位置; 指针对应的示数改变了，即新表只是将表头刻度改变 【设计意图,本部分是本节课的知识重点,通过几步过程来突破。1.首先在学生思考过程中教师给出电流太大电流计会烧坏的提示,这就引导学生从灯泡的正常使用例题得到启发,借助串联分压、并联分流就能实现电流计改装成大量程电流表。2.电流计量程扩大实现后又设置连续两问,问1使学生熟悉巩固改装的方法,再要求学生陈述出来以达到锻炼学生口头表达能力的目的,问2使学生深入思考,所谓电表的改装,实际通过电表的最大电流并未增加,指针偏转受实际电流控制,而新的表不过是把指针对应的刻度修改,使学生真正明白电表的原理,为以后改装电表的使用做知识铺垫。】 3) 电流计改装成电压表 师:电流计能改装成大量程的电流表，那它能否改装成电压表, 问1:就电流计本身能否体现电压, 引导生得:如图电流计接入电路，若满偏说明 U,U abg a b 1G 若半偏说明 U,Uabg2 4 据U=IR可得，电流计能体现0 ~电压值 Ug 问2:电流计体现的最大电压值有限，怎样扩大其量程(设扩大到1V), 生结合将电流计改装成电流表的方法独立完成电压表的改装，并让学生板演电路设计。 思路:串联电阻实现分压 V R Ig G U U 新的电压表量程:0 ~ 1V(量程扩大) U,IRgg R,Ig 【设计意图,1.从电流计改装成电流表转到思考电流计改装成电压表顺理成章,给出大的问题“能否改装成电压表”后,连设两小问引导学生层层递进地思考,如此回答出大的提问。2.有了前面几次改装的事例,将电流表改装成电压表并不很困难,整个改装过程让学生独立完成,才能真正实现知识内化。3.让学生板演一方面提高上台学生的心理应对能力,另一方面为知识薄弱学生做过程演示。】 2、 改装电表的使用 AA例1、 现有两个相同的电流计 改装成的 (0 ~ 1A)、 (0 ~ 3A) 1 2 G 若两电流表串联使用，两表是示数相同吗,指针偏角相同吗, 若两电流表并联使用，两表是示数相同吗,指针偏角相同吗, 生先思考，师引导学生解析串联使用问题: 串联: II实质结构 12 GG AA1 2 R R 12两新表都测电路电流示数相同，但实际通过电流计的电流不同，指针偏转不同。 依照教师所给思路，生独立完成电流表并联使用问题: G 并联: A1 实质结构 R 1A 2 G R 2 两新表测不同电路电流示数不同，但实际电流计两端电压相同，通过电流计电流相同，指针偏转相同。 5 VV1 2 G 例2、 现有两个相同的电流计 改装成的 (0 ~ 1V)、 (0 ~ 3V) 若两电流表串联使用，两表是示数相同吗,指针偏角相同吗, 若两电流表并联使用，两表是示数相同吗,指针偏角相同吗, 此题提升:给学生时间分析，然后请学生讲解。 【设计意图,改装电表的使用是本节知识的难点,难点突破的关键在电表结构原理的理解,在3)电表改装部分已做好铺垫,在例1中教师给出适当引导学生即可解答。例2与例1的解析思想相似,但知识又有不同,例2的设置是为让学生知识提升,凭借自己能力解答,达到灵活应用的目的。】 八、 板书设计 电表的改装 知识回顾 一、电流计 1、 串联电路特点: 1、原理:指针偏转角度θ?I 并联电路特点: 2、满偏电流: 满偏电压: IUgg2、 例:灯泡正常使用问题 1)串联电阻分压 3、内阻: RLg R x 二、电流计的改装 U 1、电流计改装成电流表: 留作草稿、计算、 学生板书 IgI=1A 2)并联电阻分流 G R L 2、电流计改装成电压表: I R IgG R x U 三、改装后电表的使用 【设计意图,1.将黑板分成三块,知识结构、重难点很清晰,便于学生知识框架的建立。2.左半部分知识回顾留在黑板的目的是,新授课中要不断地应用其知识,尤其是灯泡正常使用的例题,其原理就是后面电流计改装成电流表、电压表的原理,起到便于学生理解、应用的作用。3.右半部分留给学生上黑板板演,起到示范作用。】 6 设计心得: 本设计最大的特点在于，电表改装的串联分压、并联分流原理通过旧知识额定电压、额定电流小的灯泡在大电流、大电压电路中使用得到，大大降低了学生对改装原理理解的困难。再加上设置大问题把握方向，小提问引导思路，学生板演陈述、观察电流计等方式，整堂课就可以实现学生自己动手、动脑为主，老师引导为辅的教学方式。 7