2020年高中物理测定电池的电动势和内阻优秀教案

高中物理测定电池的电动势和内阻优秀教案 “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。 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 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 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。 重点：利用图线处理数据 难点：如何利用图线得到结论以及实验误差的分析 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。 实验法，讲解法 1学生的学习准备：预习学案。 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。3教学环境的设计和布置：两人一组，实验室内教学。 （一）预习检查、总结疑惑 （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（Rr），或E=UIr，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 1.实验原理：闭合电路欧姆定律E=UIr 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 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00.6A量程，电压表03V量程。 滑动变阻器050。 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=EIr。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UI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，Iv0 II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。 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。（课堂实录） （五）发导学案、布置预习。 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。 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 课前预习学案 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 一、实验目的 测定电源的_。 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 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 疑惑内容 课内探究学案 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。 学习重难点：图像法计算E、r。 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。 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 (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 误差分析是难点 (四)当堂检测 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 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UI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 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、.EaEb，rarb B、EaEb，ra C、Earb D、Ea 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（015V） 电流表A（00.6A、内阻0.1 ） 电流表G（满偏电流3mA、内阻Rg=10 ） 滑动变阻器R1（010 、10A） 滑动变阻器R2（0100 、1A） 定值电阻R3=990 开关、导线若干 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I1I2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（09999）、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R110，读得电压表的读数为U1 （2）将电阻箱R阻值调到R220，读得电压表的读数为U2，由方程组U1U1r/R1、U2U2/R2 解出、r 为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？ 6.测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5）。 器材：量程3V的理想电压表V，量程0.5A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻R=4，滑动变阻器R，开关S，导线若干。 画出实验电路原理图。图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。 实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E= ，r= 。（用I1，I2，U1，U2及R表示） 答案：当堂检测 1、CD 2、C 3、（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。 （2） R2 I1是外电阻为R1时的电流，I2是外电阻为R1和R2串联时的