2019-2020年高二物理一輪復習 3-1 2.9實驗：測定電池的電動勢和內阻教學案一、教材分析 “實驗：測定電池的電動勢和內阻”是人教版高中物理選修3-1第二章第九節(jié)的內容，它是閉合電路歐姆定律的深化和實際應用，學生通過本節(jié)課的學習，既能鞏固電學問題的分析思路，加深對閉合電路歐姆定律的理解，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生合作、探究、交流能力，具有很重要的實際意義。二、教學目標一、知識與技能1、理解閉合電路歐姆定律內容2、理解測定電源的電動勢和內阻的基本原理，體驗測定電源的電動勢和內阻的探究過程。3、用解析法和圖象法求解電動勢和內阻。4、使學生掌握利用儀器測量電池電動勢和內電阻的方法，并通過設計電路和選擇儀器，開闊思路，激發(fā)興趣。二、過程與方法 1、體驗實驗研究中獲取數據、分析數據、尋找規(guī)律的科學思維方法。 2、學會利用圖線處理數據的方法。三、情感態(tài)度與價值觀使學生理解和掌握運用實驗手段處理物理問題的基本程序和技能，具備敢于質疑的習慣、嚴謹求實的態(tài)度和不斷求索的精神，培養(yǎng)學生觀察能力、思維能力和操作能力，提高學生對物理學習的動機和興趣。三、教學重點難點重點：利用圖線處理數據難點：如何利用圖線得到結論以及實驗誤差的分析四、學情分析 1知識基礎分析： 掌握了閉合電路歐姆定律，會利用該定律列式求解相關問題。 掌握了電流表、電壓表的使用方法。 2學習能力分析： 學生的觀察、分析能力不斷提高，能夠初步地、獨立發(fā)現事物內在聯系和一般規(guī)律的能力。 具有初步的概括歸納總結能力、邏輯推力能力、綜合分析能力。五、教學方法實驗法，講解法六、課前準備1學生的學習準備：預習學案。2教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內探究學案，課后延伸拓展學案。3教學環(huán)境的設計和布置：兩人一組，實驗室內教學。七、課時安排：1課時八、教學過程（一）預習檢查、總結疑惑（二）情景引入、展示目標回顧上節(jié)所學內容，引入新內容教師： 上堂課我們學習了閉合電路的歐姆定律，那么此定律文字怎么述？公式怎么寫？學生： 閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟整個電路的電阻成反比，這就是閉合電路的歐姆定律。提出問題：現在有一個干電池，要想測出其電動勢和內電阻，你需要什么儀器，采用什么樣的電路圖，原理是什么？學生討論后，得到的大致答案為：由前面的閉合電路歐姆定律I=E/（r+R）可知E=I（Rr），或E=UIr，只需測出幾組相應的數值便可得到，可以采用以下的電路圖：這幾種方法均可測量，今天我們這節(jié)課選擇用測量的這一種。（三）合作探究、精講點播1.實驗原理：閉合電路歐姆定律E=UIr2.實驗器材：學生回答： 測路端電壓； 測干路電流，即過電源的電流。需測量的是一節(jié)干電池，電動勢約為1.5V，內電阻大約為零點幾歐。電流表、電壓表及滑動變阻器的規(guī)格要根據實驗的具體需要來確定，看看我們用到的電路圖里面、各需測的是什么？提出問題：選用電路圖時，還可將接在外面，原則上也是可以的，那么我們在做實驗時是否兩個都可以，還是哪一個更好？為什么？學生回答：兩種方式測量都會帶來誤差。采用圖1 示數準確 示數偏小采用圖2 示數準確 示數偏小選用哪種方式，要根據實際測量的需要確定，現在要想測出電源的內阻，如果采用圖2方式，最后得到的結果相當于電源內阻與電流表內阻的總和，而兩者相差又不太多，這樣一來誤差就會比較大，所以應采用圖1的電路圖。明確各儀器的規(guī)格：電流表00.6A量程，電壓表03V量程?；瑒幼冏杵?50。此外，開關一個，導線若干。3.數據處理：原則上，利用兩組數據便可得到結果，但這樣做誤差會比較大，為此，我們可以多測幾組求平均，也可以將數據描在圖上，利用圖線解決問題。明確：圖線的縱坐標是路端電壓，它反映的是：當電流I增大時，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關系，U=EIr。也就是說它所反映的是電源的性質，所以也叫電源的外特性曲線。電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的UI圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，才有I和U的變化。實驗中至少得到5組數據，畫在圖上擬合出一條直線。要求：使多數點落在直線上，并且分布在直線兩側的數據點的個數要大致相等，這樣，可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。討論：將圖線延長，與橫縱軸的交點各代表什么情況？歸納：將圖線兩側延長，分別交軸與A、B點。A點意味著開路情況，它的縱軸截距就是電源電動勢E。說明：A、B兩點均是無法用實驗實際測到的，是利用得到的圖線向兩側合理外推得到的。由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對值就較小。為了使測量結果準確，可以將縱軸的坐標不從零開始，計算r時選取直線上相距較遠的兩點求得。4.誤差分析：實驗中的誤差屬于系統誤差，請同學們進一步討論，得到的數值是偏大還是偏??？（提示：利用圖線及合理的推理）可以請幾位同學發(fā)言，最后得到結論。因為 電壓表的分流作用所以 I真=I測Iv即 （I真I測），反映在圖線上：當 U=0時，Iv0 II真故 r真r測 E真E測5.布置作業(yè)：認真看書，寫好實驗報告。（四）反思總結，當堂檢測。教師組織學生反思總結本節(jié)課的主要內容，并進行當堂檢測。設計意圖：引導學生構建知識網絡并對所學內容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄）（五）發(fā)導學案、布置預習。九、板書設計一、實驗原理：二、實驗步驟：三、數據處理：計算：圖像：四、誤差分析：十、教學反思：本節(jié)課重在數據處理、誤差分析。學校：臨清三中 學科：物理 編寫人：孫風武 審稿人：盛淑貞多用電表學案E r S課前預習學案一、預習目標學習測量電源電動勢和內阻的方法,掌握科學測量的主要步驟。二、預習內容一、實驗目的 測定電源的_。 圖2.6-1 二、實驗原理 1、圖2.6-1中，電源電動勢E、內電阻r，與路端電壓U、電流I的關系可寫為 E=_。（1）2、圖2.6-2中，電源電動勢E、內電阻r、電流I、電阻R的關系可寫為 E=_。（2）3、圖2.6-3中電源E、內電阻r、路端電壓U、電阻R的關系可寫為 E=_。（3） E r R E r R 圖2.6-2 圖2.6-3 I/AU/V實驗原理1是本節(jié)課的重點。測出幾組U,I數值，帶入(1)式得到的方程兩兩組成方程組，可得到E，r值。這種方法誤差較大。還可以多測出幾組U,I值，然后在U-I坐標平面內描出各組U、I值所對應的點，然后通過這些點畫一直線，如圖2.6-4所示，直線與縱軸的的交點的縱坐標就是電池的電動勢的大小，直線與橫軸的交點的橫坐標就是電池的短路電流Io=E/r，因此可求的內電阻r=E/Io。 三、實驗器材 _ 、_、_、_、開關、導線。 三、提出疑惑同學們，通過你的自主學習，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中疑惑點疑惑內容課內探究學案一、學習目標學會科學處理實驗數據的方法，有公式法和圖像法。學習重難點：圖像法計算E、r。二、學習過程實驗步驟 1.連接電路。如圖2.6-1所示。電流表取0.6A量程，電壓表 o Io I/A 取3V量程，移動觸頭位置使連入電路中的有效阻值_。 圖2.6-4 2.測幾組（I，U）值。閉合電鍵，移動變阻器觸頭位置，使電流有明顯示數，記下一組（I，U）值，斷開電鍵。用同樣方法，多次移動變阻器觸頭位置，記錄多組（I，U）值，然后斷開電鍵。 3.建立坐標系、描點?？v軸表示_,橫軸表示_,取合適的標度，使所描坐標點分布絕大部分坐標紙，必要時縱坐標可以_。 4.據描出的坐標點作出U-I圖像。應使圖象盡量多的通過描出的點，不在圖象上的點要盡量對稱的分布于圖線兩側，誤差很大，應堅決舍棄。 5.測算電動勢和內電阻。準確讀出U-I圖線與縱軸和橫軸的交點坐標，并帶入U=E-Ir中，算出E=?r=?【典型例題】用電流表和電壓表測定電池的電動勢E和內電阻r，所用的電路如圖2.6-5所示，一位同學測得六組數據如下表中所示。 組別 I(A) U(V) 1 0.12 1.37 2 0.20 1.32 3 0.31 1.24 4 0.32 1.18 5 0.50 1.10 6 0.57 1.05 (1)試根據這些數據在圖2.6-6中作出U-I圖線。 （2）根據圖線得出電池的電動勢E=_V,電池的內電阻r= _ 。 （3）若不作出圖線，只選用其中兩組U和I數據， 可利用公式E=U1+I1r,E=U2+I2r算出E和r，這樣做可能得出誤差很大的結果，選用第_組和第 _組的數據，求得E和r誤差最大。 （三）反思總結 誤差分析是難點(四)當堂檢測1.在測定電池的電動勢和內電阻的實驗中，待測電池、開關和導線配合下列哪些儀器.可以達到測定目的()A.一只電流表和一只滑動變阻器B.一只電流表和一只電壓表C.一只電流表和一只電阻箱D.一只電壓表和一只電阻箱2.下面給出多種用伏安法測電池電動勢和內電阻的數據處理方法，其中既減小偶然誤差，又直觀、簡便的方法是 （ ）A測出兩組I，U的數據，代入方程組E=U1+I1r和E=U2+I2r中，即可求出E和rB多測幾組I，U的數據，求出幾組E，r，最后分別求出其平均值C測出多組I，U的數據，畫出UI圖像，再根據圖像求E，rD多測出幾組I，U數據，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出開路時的路端電壓即為電壓勢E，再用閉合電路歐姆定律求出內電阻r3.現有器材：量程為10.0mA、內阻約30-40的電流表一個，定值電阻R1=150，定值電阻R2=100，單刀單擲開關S，導線若干。要求利用這些器材測量一干電池（電動勢約1.5V）的電動勢。（1）按要求在實物圖上連線。（2）用已知量和直接測得量表示的待測電動勢的表達式為E= ，式中各直接測得量的意義是： .課后練習與提高1.用電壓表、電流表測定a、b兩節(jié)干電池的電動勢Ea、Eb和內電阻ra、rb時，畫出的圖線如圖所示，則()A、.Ea>Eb，ra>rb B、Ea>Eb，ra<rb C、Ea<Eb，ra>rb D、Ea<Eb，ra<rb2.在圖所示的電路中，R1、R2為標準電阻，測定電源電動勢和內電阻時，如果偶然誤差可以忽略不計，則電動勢的測量值_真實值，內電阻的測量值_真實值，測量誤差產生的原因是_.3.在測定一節(jié)干電池的電動勢和內電阻的實驗中，備有下列器材： 干電池E（電動勢約為1.5V、內電阻大約為1.0） 電壓表V（015V） 電流表A（00.6A、內阻0.1） 電流表G（滿偏電流3mA、內阻Rg=10） 滑動變阻器R1（010、10A） 滑動變阻器R2（0100、1A） 定值電阻R3=990 開關、導線若干1 為了方便且能較準確地進行測量，其中應選用的滑動變阻器是_（填寫字母代號）； 請在線框內畫出你所設計的實驗電路圖，并在圖中標上所選用器材的符號。(3) 上圖為某一同學根據他設計的實驗，繪出的I1I2圖線（I1為電流表G的示數，I2為電流表A的示數），由圖線可求得被測電池的電動勢E =_V，內電阻r =_。4.在測定一節(jié)干電池(電動勢約為1.5V，內阻約為2W)的電動勢和內阻的實驗中，變阻器和電壓表各有兩個供選：A 電壓表量程為15V，B 電壓表量程為3V，A變阻器為(20W，3A)，B變阻器為(500W，0.2A)。電壓表應該選_(填A或B)，這是因_；變阻器應該選_(填A或B)，這是因_。5.要求測量由2節(jié)干電池串聯而成的電池組的電動勢E和內阻r（約幾歐），提供下列器材：電壓表V（量程3V，內阻1k）、電壓表V2（量程15V，內阻2k）、電阻箱（09999）、開關、導線若干。某同學用量程為15 V的電壓表連接成如圖所示的電路，實驗步驟如下：（l）合上開關S，將電阻箱R阻值調到R110，讀得電壓表的讀數為U1（2）將電阻箱R阻值調到R220，讀得電壓表的讀數為U2，由方程組U1U1r/R1、U2U2/R2 解出、r為了減少實驗誤差，上述實驗在選擇器材和實驗步驟中，應做哪些改進？ 6.測量電源B的電動勢E及內阻r（E約為4.5V，r約為1.5）。器材：量程3V的理想電壓表，量程0.5A的電流表（具有一定內阻），固定電阻R=4，滑動變阻器R，開關S，導線若干。 畫出實驗電路原理圖。圖中各無件需用題目中給出的符號或字母標出。實驗中，當電流表讀數為I1時，電壓表讀數為U1；當電流表讀數為I2時，電壓表讀數為U2。則可以求出E= ，r= 。（用I1，I2，U1，U2及R表示）答案：當堂檢測1、CD 2、C 3、（1）連圖：左圖只用R1接入電路；右圖用R1和R2串聯接入電路。 （2） R2 I1是外電阻為R1時的電流，I2是外電阻為R1和R2串聯時的電流課后練習與提高1、A 2、等于，大于電流表具有內電阻3、R1； 電路圖如右圖所示；1.47（1.461.48均可）；0.83 (0.810.85均可)4、B，A電壓表的量程過大，誤差較大；A，B變阻器額定電流過小且調節(jié)不便。5、應選用量程為3V的電壓表改變電阻箱阻值R，讀取若干個U的值，由IU/R計算出電流的值，然后作出UI圖線，得到、r。6、實驗電路原理圖如圖。