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[摘要]通过制作水果电池，并从水果电池难以对外供电引起学生思考，逐步探讨闭合电路欧姆定律。通过闭合电路欧姆定律分析电路内部电势升降规律，并测量水果电池的内阻和电动势。
[关键词]水果电池；闭合电路欧姆定律；创新教学
一、学情分析
闭合电路欧姆定律是高中物理电路模块中的重点和难点。该定律是解决电路分析以及电学实验问题的基本规律，对学生理解电学现象有着极重要的作用，闭合电路欧姆定律的掌握情况对学生的物理学习影响深远。然而初中阶段学生认识的电池都是没有电阻的，而且这个观点经过反复地训练和强化已经根深蒂固，要转变观念并不容易，加上电池内部运作过程不能展示给学生看，课堂教学中一般通过讲解以及大量的练习强行把结论灌输给学生，这既不符合学生的认知规律，又显得枯燥乏味。
针对闭合电路欧姆定律在教学实践中遇到的困难，不少教育工作者都想方设法在改变教学思路，有的通过原电池实际测量原电池的电动势和内阻，让学生通过实验数据体会电池存在内阻并且存在内电压，但是由于实验操作比较繁琐，测量误差也交大，学生也缺乏兴趣；也有的通过把存在电动势的废旧电池接在灯泡上，观察发现废旧电池不能点亮灯泡的设疑方式引起学生兴趣，再通过实验测量电池的电动势和内阻，该方法虽然成功设疑，但是学生对电池内部结构还是不能直观观察，加上电池参数是固定的，不能进行比较。
本文从学生的兴趣点出发，通过简易的器材和装置让学生自己动手制作水果电池，并观察电池工作时的现象，自主发现电池存在内阻从而引出闭合电路欧姆定律。由于实验简单易懂，并且通过学生自己动手制作电池，因此深受学生的欢迎。在教学实践中获得了非常好的效果。
二、器材准备
1.铜片和锌片；
2.土豆、苹果、梨等水果若干；
3.导线若干；
4.小灯泡（额定电压尽量低的小电阻灯泡）及灯座；
5.电压表；
6.电阻箱；
7.灵敏电流表；
8.剪刀及A4纸。
三、教学过程
活动1：制作水果电池比赛
首先老师展示水果电池的制作方法，把铜片和锌片正对着插入土豆表面，保证两金属片不相互接触即可制作出水果电池。同学们以小组为单位制作水果电池，然后把水果电池直接连接电压表，读出水果电池的电动势大小，并写在黑板上。看哪个组制作的水果电池电动势最大。
学生制作的水果电池的热情很高，很快就制作好水果电池，并记录好数据并填写在黑板的表格上。各小组制作的水果电池电动势大多在0.6V左右。此时让制作出电动势最大的水果电池的小组展示自己的作品，并演示读数。学生可以观察到铜片和锌片的距离、插入深度与自己制作的水果电池的区别。（让学生把实验数据记录在黑板上除了能够让所有学生直接看到之外，也能够及时发现在实验中遇到困难的小组。课堂中就有一组同学电压表读出的读数为o，检查电路并没有发现问题。后来发现该组同学的铜片和锌片由于靠的比较近，电池两极在水果内部相互接触。）
活动2：设疑，引导学生思考
学生制作出水果电池后要求他们把制作好的水果电池跟电阻很小的小灯泡串联在一起，并观察小灯泡的发光情况，如图1所示。并思考为什么会有这样的现象。
学生在此处发现灯泡不发光，往往会怀疑电路出现了问题，经过反复检查确认后，个别学生会大胆地表达自己观察到的现象：灯泡不能发光。此时给大胆发表自己观察到的真实实验现象的同学掌声鼓励。并且加以说明：小灯泡在刚才测量电压0.6V作用下即使不能正常发光也应该能够发出微弱的光，但是在该实验中灯泡完全不亮，请同学们找找原因。
等学生经过短时间的思考讨论后老師可以提示：让我们试一下用电压表测量小灯泡两端的电压，看看灯泡两端实际电压为多少？学生经过测量发现小灯泡两端根本测量不出电压。此时同学们都面面相觑，感觉到疑惑。
老师可以提出疑问：谁“偷走”了电源的电动势？
由于电路非常简单，只有水果电池和灯泡，学生经过讨论，很快就发现问题出在水果电池本身。他们开始怀疑电池内部存在电阻。
闭合电路欧姆定律：
此时老师开始正式给学生提出水果的缺陷：水果电池虽然能产生电动势，但是其内部的果肉电阻是比金属导体大很多的，一般可以达到几千欧，正因为水果电池的内阻比较大，且跟灯泡是串联关系，所以输出电压几乎为零，电路中电流也几乎为零。电流与电动势的关系为I=E/（R r），闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内外电路电阻之和成反比，这就是闭合电路欧姆定律。此公式常常写成E=U外 U内，当内电阻远大于外电阻时，内电压就会远大于外电压，输出电压就会非常小，所以灯泡无法工作。
活动3：制作闭合电路3D电势模型
电路中电源内部称为内电路，而电源外部包括用电器、导线称为外电路。电流经过电源电势升高，而经过电阻（包括内电阻和外电阻）电势就降低。
发给每位同学一张A4纸，按照如下操作；
1.沿着中轴线左右对折，然后上下对折，再把纸展开，留下“十字”折痕（如图2所示）。
2.以水平折痕为零势面，竖直折痕左侧表示内电路，右侧表示外电路，并写在下方区域。如图3所示：
3.在0势面上方画上图3电路中的电势变化图。
4.把电势线上方空白部分用剪刀裁掉并把纸首位相接卷成圆柱体。
5.用透明胶黏上便形成了闭合电路电势变化3D模型。
通过制作模型，学生对电路中的电势变化有了直观的认识，并且通过动手能够激发学生的兴趣。学生开始感觉3D模型是特别难制作的东西，当他们制作出来的时候虽然有点失望，不是原来想象中那么结实和美观，但是加深了对电路中的电势分布的认识。 活动4：测量水果电池的准确电动势和内阻
学生对制作出来的水果电池是非常感兴趣的，也很想知道他们的水果电池电动势和内阻是多大。测量自己制作的个性化水果电池的电动势和内阻对学生来说是一件很愉快的事情。此时提出应用闭合电路欧姆定律，利用电压表、电阻箱、导线、开关测量水果电池的电动势和内阻正好符合孩子们的需求。
测量方法需要指导，老师先列出公式：E=U Ir而外电压可以直接从电压表读出，但是内电压无法直接测量，但是我们能够通过读出电阻箱的电阻，并利用I=U/R计算出电流的大小。改变电阻箱阻值大小便可得到两组U和I，从而联立方程组便可计算出电源电动势E以及内阻r。
说明：测量电源电动势和内阻时本来能够使用灵敏电流表测量电流，但是因为测量大电阻电池的误差问题还没学，大电阻该使用内接还是外接一时讲不清楚。如果学生使用了内接法就会对测量结果有较大的影响。所以实验中采用电阻箱结合电压表测量。
学生通过实验测量出来的结果各不相同，电动势大概为0.5伏到0.8伏之间，而内阻大概为1500欧姆到2500欧姆不等。
活动5：学习研究
比较各个小组制作的水果电池，思考内阻大小跟哪些因素有关，结合电阻定律，看看电池内阻是否满足电阻定律？
学生能够发现：
1.金属片正对面积越大，则内阻越小。
2.金属片距离越大，则内阻越大。
这符合电阻定律，从比较中学生发现电池的内部结构其实跟普通电阻没有什么区别，都是满足电阻定律，这对学生理解电池内部有电阻有很大的帮助，也是非常必要的。
活动6：演示实验
根据学生制作水果电池的经验，老师利用大铜片和锌片通过纸巾相隔插入土豆中，并滴入盐水湿润纸巾增加导电能力，制作出内阻很小的水果电池，并连接小风扇，同学们观察到小風扇转动起来了。学生从实验观察中体会到电池内阻的大小对电池供电能力有很大的影响。此处可以补充废旧电池难以对外供电也是因为使用过程中电池内阻增大。
四、调查研究
电池的电动势、内阻以及容量是电池的主要因素。调查市场上使用的主流电池的电动势、内阻和容量并通过实验测量其电动势及内阻，看它们的电动势和内阻是否跟其标注的值相符。每小组测量3组电池，并制作调查报告。
[关键词]水果电池；闭合电路欧姆定律；创新教学
一、学情分析
闭合电路欧姆定律是高中物理电路模块中的重点和难点。该定律是解决电路分析以及电学实验问题的基本规律，对学生理解电学现象有着极重要的作用，闭合电路欧姆定律的掌握情况对学生的物理学习影响深远。然而初中阶段学生认识的电池都是没有电阻的，而且这个观点经过反复地训练和强化已经根深蒂固，要转变观念并不容易，加上电池内部运作过程不能展示给学生看，课堂教学中一般通过讲解以及大量的练习强行把结论灌输给学生，这既不符合学生的认知规律，又显得枯燥乏味。
针对闭合电路欧姆定律在教学实践中遇到的困难，不少教育工作者都想方设法在改变教学思路，有的通过原电池实际测量原电池的电动势和内阻，让学生通过实验数据体会电池存在内阻并且存在内电压，但是由于实验操作比较繁琐，测量误差也交大，学生也缺乏兴趣；也有的通过把存在电动势的废旧电池接在灯泡上，观察发现废旧电池不能点亮灯泡的设疑方式引起学生兴趣，再通过实验测量电池的电动势和内阻，该方法虽然成功设疑，但是学生对电池内部结构还是不能直观观察，加上电池参数是固定的，不能进行比较。
本文从学生的兴趣点出发，通过简易的器材和装置让学生自己动手制作水果电池，并观察电池工作时的现象，自主发现电池存在内阻从而引出闭合电路欧姆定律。由于实验简单易懂，并且通过学生自己动手制作电池，因此深受学生的欢迎。在教学实践中获得了非常好的效果。
二、器材准备
1.铜片和锌片；
2.土豆、苹果、梨等水果若干；
3.导线若干；
4.小灯泡（额定电压尽量低的小电阻灯泡）及灯座；
5.电压表；
6.电阻箱；
7.灵敏电流表；
8.剪刀及A4纸。
三、教学过程
活动1：制作水果电池比赛
首先老师展示水果电池的制作方法，把铜片和锌片正对着插入土豆表面，保证两金属片不相互接触即可制作出水果电池。同学们以小组为单位制作水果电池，然后把水果电池直接连接电压表，读出水果电池的电动势大小，并写在黑板上。看哪个组制作的水果电池电动势最大。
学生制作的水果电池的热情很高，很快就制作好水果电池，并记录好数据并填写在黑板的表格上。各小组制作的水果电池电动势大多在0.6V左右。此时让制作出电动势最大的水果电池的小组展示自己的作品，并演示读数。学生可以观察到铜片和锌片的距离、插入深度与自己制作的水果电池的区别。（让学生把实验数据记录在黑板上除了能够让所有学生直接看到之外，也能够及时发现在实验中遇到困难的小组。课堂中就有一组同学电压表读出的读数为o，检查电路并没有发现问题。后来发现该组同学的铜片和锌片由于靠的比较近，电池两极在水果内部相互接触。）
活动2：设疑，引导学生思考
学生制作出水果电池后要求他们把制作好的水果电池跟电阻很小的小灯泡串联在一起，并观察小灯泡的发光情况，如图1所示。并思考为什么会有这样的现象。
学生在此处发现灯泡不发光，往往会怀疑电路出现了问题，经过反复检查确认后，个别学生会大胆地表达自己观察到的现象：灯泡不能发光。此时给大胆发表自己观察到的真实实验现象的同学掌声鼓励。并且加以说明：小灯泡在刚才测量电压0.6V作用下即使不能正常发光也应该能够发出微弱的光，但是在该实验中灯泡完全不亮，请同学们找找原因。
等学生经过短时间的思考讨论后老師可以提示：让我们试一下用电压表测量小灯泡两端的电压，看看灯泡两端实际电压为多少？学生经过测量发现小灯泡两端根本测量不出电压。此时同学们都面面相觑，感觉到疑惑。
老师可以提出疑问：谁“偷走”了电源的电动势？
由于电路非常简单，只有水果电池和灯泡，学生经过讨论，很快就发现问题出在水果电池本身。他们开始怀疑电池内部存在电阻。
闭合电路欧姆定律：
此时老师开始正式给学生提出水果的缺陷：水果电池虽然能产生电动势，但是其内部的果肉电阻是比金属导体大很多的，一般可以达到几千欧，正因为水果电池的内阻比较大，且跟灯泡是串联关系，所以输出电压几乎为零，电路中电流也几乎为零。电流与电动势的关系为I=E/（R r），闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内外电路电阻之和成反比，这就是闭合电路欧姆定律。此公式常常写成E=U外 U内，当内电阻远大于外电阻时，内电压就会远大于外电压，输出电压就会非常小，所以灯泡无法工作。
活动3：制作闭合电路3D电势模型
电路中电源内部称为内电路，而电源外部包括用电器、导线称为外电路。电流经过电源电势升高，而经过电阻（包括内电阻和外电阻）电势就降低。
发给每位同学一张A4纸，按照如下操作；
1.沿着中轴线左右对折，然后上下对折，再把纸展开，留下“十字”折痕（如图2所示）。
2.以水平折痕为零势面，竖直折痕左侧表示内电路，右侧表示外电路，并写在下方区域。如图3所示：
3.在0势面上方画上图3电路中的电势变化图。
4.把电势线上方空白部分用剪刀裁掉并把纸首位相接卷成圆柱体。
5.用透明胶黏上便形成了闭合电路电势变化3D模型。
通过制作模型，学生对电路中的电势变化有了直观的认识，并且通过动手能够激发学生的兴趣。学生开始感觉3D模型是特别难制作的东西，当他们制作出来的时候虽然有点失望，不是原来想象中那么结实和美观，但是加深了对电路中的电势分布的认识。 活动4：测量水果电池的准确电动势和内阻
学生对制作出来的水果电池是非常感兴趣的，也很想知道他们的水果电池电动势和内阻是多大。测量自己制作的个性化水果电池的电动势和内阻对学生来说是一件很愉快的事情。此时提出应用闭合电路欧姆定律，利用电压表、电阻箱、导线、开关测量水果电池的电动势和内阻正好符合孩子们的需求。
测量方法需要指导，老师先列出公式：E=U Ir而外电压可以直接从电压表读出，但是内电压无法直接测量，但是我们能够通过读出电阻箱的电阻，并利用I=U/R计算出电流的大小。改变电阻箱阻值大小便可得到两组U和I，从而联立方程组便可计算出电源电动势E以及内阻r。
说明：测量电源电动势和内阻时本来能够使用灵敏电流表测量电流，但是因为测量大电阻电池的误差问题还没学，大电阻该使用内接还是外接一时讲不清楚。如果学生使用了内接法就会对测量结果有较大的影响。所以实验中采用电阻箱结合电压表测量。
学生通过实验测量出来的结果各不相同，电动势大概为0.5伏到0.8伏之间，而内阻大概为1500欧姆到2500欧姆不等。
活动5：学习研究
比较各个小组制作的水果电池，思考内阻大小跟哪些因素有关，结合电阻定律，看看电池内阻是否满足电阻定律？
学生能够发现：
1.金属片正对面积越大，则内阻越小。
2.金属片距离越大，则内阻越大。
这符合电阻定律，从比较中学生发现电池的内部结构其实跟普通电阻没有什么区别，都是满足电阻定律，这对学生理解电池内部有电阻有很大的帮助，也是非常必要的。
活动6：演示实验
根据学生制作水果电池的经验，老师利用大铜片和锌片通过纸巾相隔插入土豆中，并滴入盐水湿润纸巾增加导电能力，制作出内阻很小的水果电池，并连接小风扇，同学们观察到小風扇转动起来了。学生从实验观察中体会到电池内阻的大小对电池供电能力有很大的影响。此处可以补充废旧电池难以对外供电也是因为使用过程中电池内阻增大。
四、调查研究
电池的电动势、内阻以及容量是电池的主要因素。调查市场上使用的主流电池的电动势、内阻和容量并通过实验测量其电动势及内阻，看它们的电动势和内阻是否跟其标注的值相符。每小组测量3组电池，并制作调查报告。