第五節(jié) 測量電壓
建議
⒈時安排：1時
⒉重點、難點：
實驗探究得出串、并聯(lián)電路中電壓的關(guān)系，學(xué)會電壓表的使用及其讀數(shù)。讓學(xué)生經(jīng)歷從物理實驗中分析、歸納出物理規(guī)律的過程，從中體驗科學(xué)探究的研究方法。
⒊教材分析：
本節(jié)包括三個部分：電壓、電壓表和用電壓表測電壓。
“電壓”部分是通過水壓形成水流類比導(dǎo)出電壓形成電流，電提供電壓展開的。同時介紹了常見的幾種電壓值。
“電壓表”部分是通過引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察電壓表和閱讀電壓表的使用說明，讓學(xué)生總結(jié)出電壓表的連接方法和電壓表的讀數(shù)方法。
“用電壓表測電壓”是一項實驗探究，在技能方面要學(xué)會用電壓表測電壓，在知識方面要總結(jié)出串、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系。這項探究雖然難度稍大，但教材編排上作了適當(dāng)處理，按照從易到難的三個層次設(shè)置臺階：先測一節(jié)干電池兩端電壓，串聯(lián)電流組兩端電壓，以獲得初步的測量技能，然后再連接電路進行測量。
⒋標(biāo)要求：
知道電的作用、電壓的單位及其換算。了解一些常見電壓及我國家庭電路電壓。知道電壓表的用途、符號，會正確將電壓表接入電路中，并能正確選擇量程和讀數(shù)。
通過實驗探究，總結(jié)出串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中的電壓關(guān)系，在探究過程中，能選擇實驗探需要的器材，經(jīng)歷以物理實驗中探索科學(xué)規(guī)律的過程，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、歸納能力和語言表達信息的能力。
⒌措施與建議：
關(guān)于“電壓”部分的：講授電壓作用時，可以用投影儀或多媒體展示“水流形成的原因——水壓”，類比引出電流形成的原因——電壓，而電路中的電正是提供電壓的裝置。對于電壓，重在讓學(xué)生了解怎樣“用”電壓，而不是著重去解釋電壓是什么。由水壓有大小導(dǎo)出電壓也應(yīng)有大�。ǜ叩停⿻r，為幫助學(xué)生的理解，可進行如下實驗：用不同的電，如干電池或鉛蓄電池，給同一個小燈泡通電，觀察小燈泡的亮度不同，說明不同電產(chǎn)生的電壓不同。
關(guān)于“電壓表”部分的教學(xué)：該部分內(nèi)容主要包括電壓表的連接和電壓表的讀數(shù)兩個方面。而這兩個方面的知識均需要通過仔細(xì)觀察和閱讀獲得，為此，教師必須結(jié)合實物或掛圖進行教學(xué)，注意培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和良好的閱讀習(xí)慣。
最后，組織學(xué)生將電壓表的使用跟電流表的使用進行對比，作出小結(jié)。它們的共同之點：①都要選擇量程；②都要在弄清分度值后再讀；③都要使電流從“+”接線柱流進，從負(fù)接線柱流出。它們的不同點：①電流表是串聯(lián)在被測電路中，電壓表要與被測電路并聯(lián)；②電流表的兩個接線柱不允許直接連到電的兩極上，而電壓表可作這樣的連接（只要電電壓不超過電壓表的量程）。
關(guān)于“用電壓表測電壓”部分教學(xué)：由于這部分內(nèi)容是探究性實驗，要求學(xué)生自己動手，用電壓表測串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中的電壓，并注意引導(dǎo)學(xué)生理解，測電壓是霜指明是測哪段電路兩端電壓。常說的“電路上的電壓，指的是這段電路兩端的電壓”。其教法可類比上了節(jié)用電流表測串聯(lián)和并聯(lián)電路的電流。便要注意強調(diào)讓學(xué)生領(lǐng)會；：電壓表的使用規(guī)則；連接電路時開關(guān)要斷開；每次經(jīng)檢查無誤后再閉合開關(guān)。每次讀數(shù)后都應(yīng)及時斷開開關(guān)。同時要注意引導(dǎo)學(xué)生分析歸納實驗結(jié)論，對實驗誤差要正確對待，尋找原因。
時教案
教學(xué)目標(biāo)：
⒈知道電的作用、電壓的單位及其換算。了解一些常見電壓及我國家庭電路電壓。
⒉知道電壓表的用途、符號，會正確將電壓表接入電路中，并能正確選擇量程和讀數(shù)。
⒊通過實驗探究，總結(jié)出串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中的電壓關(guān)系，在探究過程中，能選擇實驗探究需要的器材，經(jīng)歷從物理實驗中探索出科學(xué)規(guī)律的過程，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、歸納能力和語言表達的能力。
重點、難點：
重點是實驗探究得出串、并聯(lián)電路中的電壓關(guān)系，學(xué)會電壓表的使用及其讀數(shù)。難點是電壓表的使用。
教學(xué)準(zhǔn)備：
演示用器材：教學(xué)電壓表一只，電一個，開關(guān)一個，實驗室用電壓表一只，小燈泡兩只，1號電池三節(jié)，5號、7號電池各一節(jié)，紐扣電池一個，導(dǎo)線若干，學(xué)生用電流表。
學(xué)生用器材：1號干電池三節(jié)，小燈泡兩只，5號、7號電池各一節(jié)，實驗室用電壓表一只、開關(guān)一個，導(dǎo)線若干，紐扣電池一個，學(xué)生用電流表。
教學(xué)設(shè)計：
教師活動學(xué)生活動說明
一、電壓
演示：教師把一節(jié)干電池、小燈泡、開關(guān)在示教板上串成最簡單的電路。閉合開關(guān)，小燈泡發(fā)光，然后取下電路中的干電池，閉合開關(guān)，燈泡不發(fā)光。
①提出問題：為什么電路此時不能形成電流？電的作用是什么？
②上節(jié)引入電流時用水流進行類比，這節(jié)我們還用類比的方法研究電流的形成。
演示：向U形管左管內(nèi)加水，使左管水面高出右管（圖096）。打開止水鉗，水從左管向右管流動。
③提問：為什么在連通器里的水面相平時，水不發(fā)生流動，而在左管水面高時，水從左管流向右管呢？U形管中的水能不能持續(xù)流動？
④組織學(xué)生討論，發(fā)表各自的見解，教師歸納。
水壓（又叫水位差）是使水定向移動形成水流的原因。
⑤教師利用電腦設(shè)計程序（如圖097）表示水流動的動態(tài)過程。
如果用一臺抽水機不斷地把水從B處抽到A處，使A處的水總比B處水位高，由于水管兩端總保持一定的水壓，于是水管內(nèi)有持續(xù)的水流。
抽水機 提供 → 水壓 形成 → 水流。
⑥指導(dǎo)學(xué)生看圖098所示的電路（示教板上接好的簡單電路）的情況。
教師講解：電正極聚集大量的正電荷，在電正負(fù)極之間就產(chǎn)生了電壓。這個電壓使電路中電荷發(fā)生定向移動形成了電流，而電流是提供電壓的裝置。
電 提供 → 電壓 形成 → 電流。
板書：
1、電壓
⑦指導(dǎo)學(xué)生閱讀“信息窗”，了解幾種常見的電壓值。
觀察
思考
仔細(xì)觀察
思考回答
討論回答
觀察領(lǐng)會
認(rèn)真聽講
閱讀、識記
用水流類比電壓，一定結(jié)合實驗和圖形展示，增強直觀性類比的過程中一定要注意邏輯性。
二、電壓表
①教師展示電壓表，說明是用測量電壓大小的儀表，在電路中的圖形符號是○V。與電流表盤對比不同點。
②指導(dǎo)學(xué)生閱讀本“電壓表使用說明”和觀察電壓表，總結(jié)電壓表的連接方法和讀數(shù)方法。
③讓學(xué)生看本圖13—45，然后完成相應(yīng)練習(xí)題。
讀數(shù)方法：①明確所使用電壓表的量程；②認(rèn)清所使用量程的分度值；③由指針?biāo)傅奈恢�，讀出電壓表的示數(shù)。
閱讀、歸納
練習(xí)電壓表讀數(shù)
三、用電壓表測電壓
①提出問題：如何用電壓表測電池兩端電壓？
②讓學(xué)生根據(jù)教材圖13—47測一節(jié)1號干電池電壓、1節(jié)5號電池電壓、1節(jié)7號電池和一個電子表上用的紐扣電池的電壓，填在下表中：
電池1號5號7號鈕扣電池
電壓/V
③讓學(xué)生再分別測兩節(jié)干電池串聯(lián)，3節(jié)干電池串聯(lián)后的總電壓，填入下表：
電池1節(jié)干電池兩節(jié)串聯(lián)三節(jié)串聯(lián)
電壓/V
④組織學(xué)生進行討論，歸納結(jié)論。
結(jié)論：串聯(lián)電池組的電壓等于各節(jié)干電池電壓之和。
測串聯(lián)電路的電壓：
①提出問題：串聯(lián)電路兩端的電壓和它的各部分電路的電壓之間的關(guān)系是什么？
②組織學(xué)生猜想，并歸納猜想。
③讓學(xué)生根據(jù)教材圖13—48實物國家連接圖進行實驗，用電壓表分別沒出UAB、UCD、UAD，填入下表中：
UAB/VUCD/VUAD/V
④組織學(xué)生討論，歸納實驗結(jié)論。
結(jié)論：串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電路兩端電壓之和。U=U1+U2+……+Un
測并聯(lián)電路的電壓：
①提出問題：并聯(lián)電路中各支路兩端電壓之間是什么關(guān)系？
②組織學(xué)生猜想，并歸納猜想。
③讓學(xué)生根據(jù)教材圖13—49進行實驗，并把實驗數(shù)據(jù)填入下表中：
UAB/VUCD/VUAD/V
④分析測量數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。
結(jié)論：并聯(lián)電路中各支路兩端電壓相等。U=U1=U2=U3=……=Un
讓學(xué)生比較電流與電壓，列表小結(jié)：
動手實驗，記錄數(shù)據(jù)
進行實驗，記錄數(shù)據(jù)
大膽猜想
進行實驗
討論、回答
大膽猜想
進行實驗
對比、識記
測電池兩端電壓時注意量程的選擇
加強前后知識總結(jié)。
鞏固練習(xí)：
完成《同步學(xué)習(xí)與探究》P82開放性作業(yè)。完成練習(xí)，校正答案
作業(yè)：后練習(xí)
板書設(shè)計： 第五節(jié) 測量電壓
一、電壓
⒈電→電壓→電流
⒉單位：V、V、mV
⒊常見電壓值二、電壓表
⒈量程
⒉符號
⒊使用規(guī)則三、電壓表測電壓
⒈串聯(lián)電路電壓特點：U=U1+U2+……+Un
⒉并聯(lián)電路電壓特點：U=U1=U2=U3=……=Un
教學(xué)反思：
教學(xué)參考：
⒈伏打（1745—1827），意大利物理學(xué)家，對電流的早期研究作出了重要貢獻。伏打從1765年開始從事靜電實驗研究。1775年他發(fā)明了起電盤（靜電起電機），1787年他發(fā)明了靈敏的麥秸靜電計。他的最大功績是發(fā)現(xiàn)了兩咱不同金屬接觸時產(chǎn)生電勢差的現(xiàn)象，發(fā)明了伏打電池。
1780年，博洛尼亞大學(xué)的解剖學(xué)和生理學(xué)教授伽伐尼在解剖青蛙時偶然地發(fā)現(xiàn)蛙腿的痙攣，伽伐尼將這一現(xiàn)象歸因于“動物電”。伏打注意到伽伐尼的發(fā)現(xiàn)，做了許多動物電實驗。1793年他全然否定了動物電的存在，提出了聞名的電的接觸學(xué)說。他以不同金屬聯(lián)成的環(huán)接觸蛙腿及其背，從而成功地使活青蛙痙攣。他還觀察到由兩種金屬聯(lián)成的彎桿，一端入到眼睛里，當(dāng)另一端與嘴接觸的瞬間有光亮感等。伏打由此猜想，這些實驗中最根本的是不同金屬的接觸。并且通過進一步的實驗斷言，伽伐尼電池產(chǎn)生于兩種不同金屬的接觸。
伏打?qū)?dǎo)體分為第一類導(dǎo)體（金屬）和第二類導(dǎo)體（潮濕導(dǎo)體）。他證實，只能通過不同類導(dǎo)體的接觸才可能產(chǎn)生“電動勢”（指伏打用語）。他又發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生電循環(huán)的本質(zhì)條是必須由兩種不同的第一類導(dǎo)體和第二類導(dǎo)體組成回路。1799年，他發(fā)明了一種直接倍增伽伐尼電的兩類導(dǎo)體的組合接觸法，這就是一片片潮濕的紙板隔開的一對對鋅板和銅板組成的伏打電堆。他還發(fā)明了第一個伏打電池組。伏打電堆和伏打電池在此后的一段時間中成為產(chǎn)生電流的唯一手段，它們發(fā)明和運用開拓了電學(xué)的研究領(lǐng)域。
后人為了記念伏打在電學(xué)上的貢獻，將電動勢和電勢差的單位以他的姓氏命名為伏特。
⒉有關(guān)電壓的一些數(shù)據(jù)
名 稱電 壓/V
日光燈220
電風(fēng)扇220
無軌電車550~600
列車上的電燈（直流）110
煉鋼電爐120~150
汽車發(fā)電機12
直流電力機車3300
電視機中高壓（1~3）×104
第五節(jié) 測量電壓學(xué)案
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
⒈知道電的作用，電壓的單位及其換算。了解一些電壓及我國家庭電路電壓。
⒉知道電壓表的用途、符號，會正確將電壓表連入電路中，并能正確的選擇量程的讀數(shù)。
⒊通過實驗探究，總結(jié)出串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電壓的關(guān)系。
⒋經(jīng)歷科學(xué)探究過程，在探究過程中，能培養(yǎng)自己的觀察、分析、歸納和語言表達能力。
學(xué)法指導(dǎo)：
本節(jié)與上一節(jié)在構(gòu)安排上是一致的。在學(xué)習(xí)中要加深對“類比”物理方法的理解，同時要注重學(xué)科內(nèi)綜合，電流表與電壓表的對比，串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中電流關(guān)系與電壓關(guān)系的對比。
知識網(wǎng)絡(luò)：
電壓
釋疑解難：
⑴電壓表與電流表的使用主要有哪些相同點和不同點？
電壓表與電流表的使用有兩點相同：都必須使用電流從“+”接線柱流入，從“—”接線柱流出；被測量的電壓或電流都不能超過量程。
電壓表與電流表的使用有兩點不同：一是電壓表是被測用電器并聯(lián)，而電流表是與被測用電器串聯(lián)；二是電壓表可以直接接到電的兩極上，而電流表不能直接接到電的兩極上。
⑵電表未接入電路時，指針不指零怎么辦？
不管是電壓表還是電流表，未接入電路時指針不指零，都要先用螺釘旋具調(diào)節(jié)表上的調(diào)零螺釘，使指針指到零。如果還不能調(diào)到零，可在讀數(shù)時用電流表的示數(shù)減去原指針?biāo)傅氖緮?shù)。
自我檢測：
⒈如圖099所示的電路中，開關(guān)S閉合時，電壓表所測得的電壓是（ ）
A、電燈L1兩端的電壓 B、電燈L2兩端的電壓
C、電燈L1和L2兩端的電壓 D、電電壓
⒉如圖100所示電路中，甲、乙是兩只電表，閉合開關(guān)S后，兩燈泡都能發(fā)光，則（ ） 圖099
A、甲是電流表，乙是電壓表 B、甲是電壓表，乙是電流表
C、甲、乙都是電流表 D、甲、乙都是電壓表
⒊在如圖101所示的電路中，如果電壓表V1的示數(shù)為4.5，則V2的示數(shù)為 V，V3的示數(shù)為 V。
圖101
交流園地：
外空間
⒈燃料電池
據(jù)專家介紹，燃料電池是舉世公認(rèn)的高效、便捷及有益于環(huán)境的綠色能裝置，它利用物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時釋放的能量直接將其變換為電能，工作時需要連續(xù)不斷地向其供給活物質(zhì)——燃料與氧化劑。因為，是將燃料通過化學(xué)反應(yīng)釋放出能量變?yōu)殡娔茌敵�，所以被稱為“燃料電池”。燃料電池是利用水電解逆反應(yīng)的“發(fā)電機”，由正極、負(fù)極和夾在中間的電解質(zhì)構(gòu)成，其中負(fù)極供給燃料，正極提供氧化劑。中間是電解質(zhì)，如果電解質(zhì)是固體，就被稱為固體氧化物燃料電池，即SOFC。
普通的干電池的化學(xué)反應(yīng)物是事先存在電池內(nèi)部的，電池向外供電時，反應(yīng)物質(zhì)被消耗卻得不到補充，反應(yīng)特質(zhì)一但消耗空，電池就不能再繼續(xù)供電；對于蓄電池而言，則必須充入反向電流使其反應(yīng)物質(zhì)得到恢復(fù)，才能繼續(xù)工作。燃料電池則不同，因為氧化劑是從外部輸入的，只要它們得到了不斷供給物，燃料電池就可以不斷地向外供電。
高溫固體氧化物燃料電池直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)，減少能量的損失，發(fā)電效率達45%以上，總發(fā)電率可達到85%以上。燃料使用面廣，余熱利用率高。這種電池由于電解質(zhì)電導(dǎo)率不高，必須在高溫下操作，連接密封材料必須使用鉑等稀貴金屬，電池成本隨之大大增加。
目前我國已經(jīng)研制成功的新型中溫陶瓷膜燃料電池，是一種以陶瓷膜作為電解質(zhì)的燃料電池。電池部薄膜化以后，降低了電池的內(nèi)阻，提高了有用功率的輸出，從而不需要高溫的條實現(xiàn)了中溫化，操作溫度降到700~500℃。這種新型燃料電池繼承了高溫SOFC的優(yōu)點，同時降低了成本。
⒉有一個蓄電池的正、負(fù)極標(biāo)志已模糊不清，但仍能正常向外供電，一同學(xué)用電壓表判斷它的正負(fù)極。方法是：將電壓表與蓄電池 ，觀察電壓表指針偏轉(zhuǎn)方向，若指針反方向偏轉(zhuǎn)，則與電壓表“+”接線柱相連的蓄電池一端為蓄電池的 極；若指針正向偏轉(zhuǎn)，則與電壓表“+”正接線柱相連的蓄電池一端為蓄電池的 極。
⒊有28只小燈泡串聯(lián)后接在220V電路里，做節(jié)日彩燈用。使用中，由于某一燈泡的燈絲燒斷而使全部小燈泡熄滅。因為彩燈上染著顏料，致使無法辨別哪一只小燈泡內(nèi)部斷路。⑴現(xiàn)在給你一只電壓表，如何查找故障？⑵如果給你一只電流表，如何查找故障？⑶如果只有一根導(dǎo)線，如何查找故障？
自測題答案：
第五節(jié) 測量電壓
⒈B ⒉A ⒊ 4.5 4.5
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