2012高中物理一轮复习 2.9《实验：测定电池的电动势和内阻》教学案 新人教版选修3-1

用心 爱心 专心 1 选修选修 3 3 1 1 第二章第二章 2 92 9 实验 测定电池的电动势和内阻实验 测定电池的电动势和内阻 一 教材分析一 教材分析 实验 测定电池的电动势和内阻 是人教版高中物理选修 3 1 第二章第九节的内容 它是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用 学生通过本节课的学习 既能巩固电学问题的分 析思路 加深对闭合电路欧姆定律的理解 激发学生的学习兴趣 培养学生合作 探究 交 流能力 具有很重要的实际意义 二 教学目标二 教学目标 一 知识与技能一 知识与技能 1 理解闭合电路欧姆定律内容 2 理解测定电源的电动势和内阻的基本原理 体验测定电源的电动势和内阻的探究过程 3 用解析法和图象法求解电动势和内阻 4 使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法 并通过设计电路和选择仪器 开 阔思路 激发兴趣 二 过程与方法二 过程与方法 1 体验实验研究中获取数据 分析数据 寻找规律的科学思维方法 2 学会利用图线处理数据的方法 三 情感态度与价值观三 情感态度与价值观 使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能 具备敢于质疑的习惯 严谨求实的态度和不断求索的精神 培养学生观察能力 思维能力和操作能力 提高学生对 物理学习的动机和兴趣 三 教学重点难点三 教学重点难点 重点 利用图线处理数据 难点 难点 如何利用图线得到结论以及实验误差的分析 四 学情分析四 学情分析 1 知识基础分析 掌握了闭合电路欧姆定律 会利用该定律列式求解相关问题 掌握了电流表 电压表的使用方法 2 学习能力分析 学生的观察 分析能力不断提高 能够初步地 独立发现事物内在联系和一般规律的 能力 具有初步的概括归纳总结能力 逻辑推力能力 综合分析能力 用心 爱心 专心 2 五 教学方法五 教学方法 实验法 讲解法 六 课前准备六 课前准备 1 1 学生的学习准备 预习学案 学生的学习准备 预习学案 2 2 教师的教学准备 多媒体课件制作 课前预习学案 课内探究学案 课后延伸拓展学案 教师的教学准备 多媒体课件制作 课前预习学案 课内探究学案 课后延伸拓展学案 3 3 教学环境的设计和布置 两人一组 实验室内教学 教学环境的设计和布置 两人一组 实验室内教学 七 课时安排 七 课时安排 1 1 课时课时 八 教学过程八 教学过程 一 预习检查 总结疑惑 一 预习检查 总结疑惑 二 情景引入 展示目标 二 情景引入 展示目标 回顾上节所学内容 引入新内容 教师 上堂课我们学习了闭合电路的欧姆定律 那么此定律文字怎么述 公式怎么写 学生 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比 跟整个电路的电阻成反比 这就是闭合 电路的欧姆定律 提出问题 现在有一个干电池 要想测出其电动势和内电阻 你需要什么仪器 采用什么样 的电路图 原理是什么 学生讨论后 得到的大致答案为 由前面的闭合电路欧姆定律 I E r R 可知 E I R r 或 E U Ir 只需测出几组相应的数值便可得到 可以采用以下的电路图 这几种方法均可测量 今天我们这节课选择用测量的这一种 三 合作探究 精讲点播 三 合作探究 精讲点播 1 实验原理 闭合电路欧姆定律 E U Ir 2 实验器材 学生回答 测路端电压 测干路电流 即过电源的电流 需测量的是一节干电池 电动势约为 1 5V 内电阻大约为零点几欧 电流表 电压表及滑动变阻器的规格要根据实验的具体需要来确定 看看我们用到的电路图 里面 各需测的是什么 提出问题 选用电路图时 还可将接在外面 原则上也是可以的 那么我们在做实验时是 否两个都可以 还是哪一个更好 为什么 学生回答 两种方式测量都会带来误差 采用图 1 示数准确 示数偏小 用心 爱心 专心 3 采用图 2 示数准确 示数偏小 选用哪种方式 要根据实际测量的需要确定 现在要想测出电源的内阻 如果采用图 2 方式 最后得到的结果相当于电源内阻与电流表内阻的总和 而两者相差又不太多 这样一来误差 就会比较大 所以应采用图 1 的电路图 明确各仪器的规格 电流表 0 0 6A 量程 电压表 0 3V 量程 滑动变阻器 0 50 此外 开关一个 导线若干 3 数据处理 原则上 利用两组数据便可得到结果 但这样做误差会比较大 为此 我们可以多测几组求 平均 也可以将数据描在图上 利用图线解决问题 明确 图线的纵坐标是路端电压 它反映的是 当电流 I 增大时 路端电压 U 将随之减小 U 与 I 成线性关系 U E Ir 也就是说它所反映的是电源的性质 所以也叫电源的外特性曲线 电阻的伏安特性曲线中 U 与 I 成正比 前提是 R 保持一定 而这里的 U I 图线中 E r 不变 外电阻 R 改变 正是 R 的变化 才有 I 和 U 的变化 实验中至少得到 5 组数据 画在图上拟合出一条直线 要求 使多数点落在直线上 并且分 布在直线两侧的数据点的个数要大致相等 这样 可使偶然误差得到部分抵消 从而提高精 确度 讨论 将图线延长 与横纵轴的交点各代表什么情况 归纳 将图线两侧延长 分别交轴与 A B 点 A 点意味着开路情况 它的纵轴截距就是电源电动势 E 说明 A B 两点均是无法用实验实际测到的 是利用得到的图线向两侧合理外推得到的 由于 r 一般很小 得到的图线斜率的绝对值就较小 为了使测量结果准确 可以将纵轴的 用心 爱心 专心 4 坐标不从零开始 计算 r 时选取直线上相距较远的两点求得 4 误差分析 实验中的误差属于系统误差 请同学们进一步讨论 得到的数值是偏大还是偏小 提示 利用图线及合理的推理 可以请几位同学发言 最后得到结论 因为 电压表的分流作用 所以 I 真 I 测 Iv 即 I 真 I 测 反映在图线上 当 U 0 时 Iv 0 I I 真 故 r 真 r 测 E 真 E 测 5 布置作业 认真看书 写好实验报告 四 反思总结 当堂检测 四 反思总结 当堂检测 教师组织学生反思总结本节课的主要内容 并进行当堂检测 教师组织学生反思总结本节课的主要内容 并进行当堂检测 设计意图 引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正 设计意图 引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正 课堂实录 课堂实录 五 发导学案 布置预习 五 发导学案 布置预习 九 板书设计九 板书设计 一 实验原理 二 实验步骤 三 数据处理 计算 图像 四 误差分析 十 教学反思 本节课重在数据处理 误差分析 十 教学反思 本节课重在数据处理 误差分析 用心 爱心 专心 5 学校 临清三中 学科 物理 编写人 孙风武 审稿人 盛淑贞 多用电表学案多用电表学案 课前预习学案课前预习学案 一 预习目标一 预习目标 学习测量电源电动势和内阻的方法 掌握科学测量的主要步骤 二 预习内容二 预习内容 一 实验目的 测定电源的 图 2 6 1 二 实验原理 1 图 2 6 1 中 电源电动势 E 内电阻 r 与路端电压 U 电流 I 的关系可写为 E 1 2 图 2 6 2 中 电源电动势 E 内电阻 r 电流 I 电阻 R 的关系可写为 E 2 3 图 2 6 3 中电源 E 内电阻 r 路端电压 U 电阻 R 的关系可写为 E 3 E r R E r R 图 2 6 2 图 2 6 3 实验原理 1 是本节课的重点 测出几组 U I 数值 带入 1 式得到的方程两两组成方程组 可得到 E r 值 这种方法误差较大 还可以多测出几组 U I 值 然后在 U I 坐标平面内描 出各组 U I 值所对应的点 然后通过这些点画一直线 如图 2 6 4 所示 直线与纵轴的的 交点的纵坐标就是电池的电动势的大小 直线与横轴的交点的横坐标就是电池的短路电流 Io E r 因此可求的内电阻 r E Io 三 实验器材 开关 导线 三 提出疑惑三 提出疑惑 同学们 通过你的自主学习 你还有哪些疑惑 请把它填在下面的表格中同学们 通过你的自主学习 你还有哪些疑惑 请把它填在下面的表格中 疑惑点疑惑点疑惑内容疑惑内容 课内探究学案课内探究学案 一 学习目标一 学习目标 学会科学处理实验数据的方法 有公式法和图像法 E r S I A U V 用心 爱心 专心 6 学习重难点 图像法计算学习重难点 图像法计算 E E r r 二 学习过程二 学习过程 实验步骤 1 连接电路 如图 2 6 1 所示 电流表取 0 6A 量程 电压表 o Io I A 取 3V 量程 移动触头位置使连入电路中的有效阻值 图 2 6 4 2 测几组 I U 值 闭合电键 移动变阻器触头位置 使电流有明显示数 记下一组 I U 值 断开电键 用同样方法 多次移动变阻器触头位置 记录多组 I U 值 然 后断开电键 3 建立坐标系 描点 纵轴表示 横轴表示 取合适的标度 使所描 坐标点分布绝大部分坐标纸 必要时纵坐标可以 4 据描出的坐标点作出 U I 图像 应使图象尽量多的通过描出的点 不在图象上的点要尽 量对称的分布于图线两侧 误差很大 应坚决舍弃 5 测算电动势和内电阻 准确读出 U I 图线与纵轴和横轴的交点坐标 并带入 U E Ir 中 算出 E r 典型例题 用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内电阻 r 所用的电路如图 2 6 5 所示 一位同学 测得六组数据如下表中所示 1 试根据这些数据在图 2 6 6 中作出 U I 图线 2 根据图线得出电池的电动势 E V 电池的内电阻 r 3 若不作出图线 只选用其中两组 U 和 I 数据 可利用公式 E U1 I1r E U2 I2r 算出 E 和 r 这样做可能得出误差很大的结果 选用第 组和第 组的数据 求得 E 和 r 误差最大 三 反思总结 三 反思总结 误差分析是难点误差分析是难点 四四 当当堂堂检检测测 1 在 测定电池的电动势和内电阻 的实验中 待测电池 开关和导线配合下列哪些仪 器 可以达到测定目的 A 一只电流表和一只滑动变阻器 B 一只电流表和一只电压表 C 一只电流表和一只电阻箱 组别 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 用心 爱心 专心 7 D 一只电压表和一只电阻箱 2 下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法 其中既减小偶然误差 又直观 简便的方法是 A 测出两组 I U 的数据 代入方程组 E U1 I1r 和 E U2 I2r 中 即可求出 E 和 r B 多测几组 I U 的数据 求出几组 E r 最后分别求出其平均值 C 测出多组 I U 的数据 画出 U I 图像 再根据图像求 E r D 多测出几组 I U 数据 分别求出 I 和 U 的平均值 用电压表测出开路时的路端 电压即为电压势 E 再用闭合电路欧姆定律求出内电阻 r 3 现有器材 量程为 10 0mA 内阻约 30 40的电流表一个 定值电阻 R1 150 定值电阻 R2 100 单刀单掷开关 S 导线若干 要求利用这些器材测量一干电池 电动势 约 1 5V 的电动势 1 按要求在实物图上连线 2 用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为 E 式中各直接测得量的 意义是 课后练习与提高课后练习与提高 1 用电压表 电流表测定 a b 两节干电池的电动势 Ea Eb 和内电阻 ra rb时 画出的图线如图所示 则 A Ea Eb ra rb B Ea Eb ra rb C Earb D Ea Eb ra rb 2 在图所示的电路中 R1 R2为标准电阻 测定电源电动势和 内电阻时 如果偶然误差可以忽略不计 则电动势的测量值 真实值 内电阻的测量值 真实值 测量误差产生的原因是 3 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中 备有下列器 材 干电池E 电动势约为 1 5V 内电阻大约为 1 0 电压表 V 0 15V 电流表 A 0 0 6A 内阻 0 1 电流表 G 满偏电流 3mA 内阻Rg 10 滑动变阻器R1 0 10 10A 用心 爱心 专心 8 滑动变阻器R2 0 100 1A 定值电阻R3 990 开关 导线若干 1 为了方便且能较准确地进行测量 其中应选用的滑动变阻器是 填写字母代 号 请在线框内画出你所设计的实验电路图 并在图中标上所选用器材的符号 3 上图为某一同学根据他设计的实验 绘出的I1 I2图线 I1为电流表 G 的示数 I2 为电流表 A 的示数 由图线可求得被测电池的电动势E V 内电阻r 4 在测定一节干电池 电动势约为 1 5V 内阻约为 2 的电动势和内阻的实验中 变阻 器和电压表各有两个供选 A 电压表量程为 15V B 电压表量程为 3V A 变阻器为 20 3A B 变阻器为 500 0 2A 电压表应该选 填 A 或 B 这是因 变阻器应该选 填 A 或 B 这是因 5 要求测量由 2 节干电池串联而成的电池组的电动势 E 和内阻 r 约几欧 提供下列器材 电压表 V 量程 3V 内阻 1k 电压表 V2 量程 15V 内阻 2k 电 阻箱 0 9999 开关 导线若干 某同学用量程为 15 V 的电压表连接成如图所示的电路 实验步骤如下 l 合上开关 S 将电阻箱 R 阻值调到 R1 10 读 得电压表的读数为 U1 2 将电阻箱 R 阻值调到 R2 20 读得电压表的读 数为 U2 由方程组 U1 U1r R1 U2