《电源电动势及内阻的测量》学习任务单

《电源电动势及内阻的测量》学习任务单学习任务单课程基本信息学科高中物理年级学期课题沪科版（2020）必修第三册第十章电路及其应用第六节电源电动势及内阻的测量学生信息姓名学校班级学号学习目标目标一：理解电源电动势和内阻的概念；目标二：掌握测量电源电动势和内阻的实验原理；目标三：能够运用合适的实验器材进行实验操作；目标四：学会根据实验数据处理结果并得出结论，提高数据分析能力；目标五：能分析实验误差产生的原因并尝试改进实验。课前学习任务1、仔细阅读教材中关于电源电动势及内阻测量的相关内容，对基本概念有初步的认识。2、查找一些生活中与电源相关的设备，思考电源电动势和内阻可能对这些设备产生的影响。课上学习任务思考：同学们，咱们日常使用的手机电池用久了之后，为啥续航能力就下降了呢？这就和咱们今天要学的电源电动势和内阻有关哦。【学习任务一】电源电动势和内阻概念理解1、电源电动势：咱们先来了解一下电源电动势是个啥。简单来说，电源电动势就像是电源内部的一种“力量”，它能推动电荷在电路中定向移动。就好比是一个水泵，把水从低处抽到高处一样，电源电动势把正电荷从负极“抽”到正极。那在教材里，它的定义是啥呢？大家可以在教材中找一找。谁能举个生活中的例子来说明电源电动势的存在呢？（让同学们积极发言互动）2、电源内阻：那电源内阻又是什么呢？其实啊，电源内部也不是畅通无阻的，它有一定的电阻，这就是内阻。这个内阻会对电路产生影响哦。想象一下，电流在电源内部流动的时候，就像人在一个有点拥挤的过道里走，会受到一些阻碍。大家在教材里看看内阻是怎么定义的，然后和同桌互相讲讲。大家想一想，如果电源内阻变大了，会对电路中的电流和电压有什么影响呢？（再次互动，让同学们讨论并发表看法）【学习任务二】测量电源电动势和内阻的实验原理1、实验原理推导：咱们现在要开始研究怎么测量电源电动势和内阻啦。根据咱们学过的欧姆定律和闭合电路的欧姆定律，我们可以推导出一个关系式。假设我们有一个电源，电动势为E，内阻为r，外电路接了一个电阻R，电路中的电流为I，路端电压为U。那根据闭合电路的欧姆定律，E＝U+Ir。这个式子可很重要哦，它就是我们测量电源电动势和内阻的理论依据。大家一起跟着我在本子上推导一下这个式子，看看能不能理解。有同学能说一说这个式子中每个量在实验中怎么测量吗？（鼓励同学们思考回答）2、实验电路图设计：知道了原理，我们就要设计实验电路图啦。那我们需要用到哪些实验器材呢？对啦，有电源、电流表、电压表、滑动变阻器还有导线和开关。那怎么把这些器材连接起来呢？大家可以在本子上画一画电路图，然后和小组同学交流一下，看看谁的电路图最合理。（小组互动讨论，之后请小组代表展示电路图并讲解）【学习任务三】实验操作1、实验器材选择与检查：现在我们要开始做实验啦。首先呢，我们要选择合适的实验器材。大家看看桌子上的电流表、电压表，它们的量程要怎么选择呢？这就需要我们根据电源的电动势大概估算一下电流和电压的范围哦。还有滑动变阻器，我们要选择阻值合适的。选好器材之后，我们还要检查一下这些器材有没有损坏，比如电流表和电压表的指针能不能灵活转动啊之类的。谁能说说电流表和电压表量程选择的依据呢？（让同学回答）2、连接电路与数据测量：接下来我们就开始连接电路啦。按照我们设计好的电路图，小心翼翼地连接导线，可别接错了哦。连接好之后，我们要进行数据测量。改变滑动变阻器的阻值，记录下对应的电流值I和电压值U。多测几组数据，这样我们得到的结果会更准确。在测量数据的时候，有同学发现什么问题或者有什么小技巧吗？（互动分享）【学习任务四】数据处理与结论得出1、数据处理方法：我们得到了好多组电流和电压的数据，那怎么根据这些数据求出电源电动势和内阻呢？我们可以用图像法。把U作为纵坐标，I作为横坐标，把我们得到的数据描在坐标纸上，然后画出一条直线。这条直线的斜率和截距就和电源电动势和内阻有关系哦。大家试着在坐标纸上画出这个图像，然后根据图像求出电动势E和内阻r。有同学在画图或者计算的时候遇到困难了吗？（及时解答同学们的问题）2、结论得出：根据我们的数据处理结果，我们就可以得出电源电动势和内阻的值啦。然后我们要把这个结果和电源的标称值对比一下，看看误差有多大。【学习任务五】误差分析与实验改进1、误差分析：我们求出的结果和标称值可能会有一些误差，那这些误差是怎么产生的呢？大家想一想，在我们实验的过程中，哪些环节可能会导致误差呢？是电流表和电压表的读数误差？还是实验器材本身的精度问题？或者是我们的实验原理本身就存在一定的近似呢？大家分组讨论一下，然后每个小组派一个代表来说一说你们组分析的结果。（小组讨论后代表发言）2、实验改进：知道了误差产生的原因，我们就可以想办法改进实验啦。如果是读数误差，我们可以多测几次取平均值；如果是器材精度问题，我们可以换用更精密的器材。那大家还有什么其他的改进方法吗？（鼓励同学们提出创新的改进方法）总结提升：今天的课我们学习了电源电动势和内阻的概念，还亲手做了测量它们的实验。通过这个实验，我们不仅学会了实验操作，还掌握了数据处理和误差分析的方法。大家在这个过程中有什么收获或者遇到什么困难呢？可以互相分享一下哦。课堂习题：【练习1】在测量电源电动势和内阻的实验中，如果电压表的内阻很大，电流表的内阻很小可以忽略不计，根据实验数据画出的UI图像，其斜率表示____________，截距表示____________。【练习2】在做测量电源电动势和内阻的实验时，若实验中得到两组数据，当电流I1＝0.1A时，路端电压U1＝1.9V；当电流I2＝0.2A时，路端电压U2＝1.8V。根据这些数据求出电源电动势E＝＿___________，内阻r＝＿___________。（假设实验原理符合E＝U+Ir）课后作业：1、完成教材上关于本节内容的课后练习题。2、思考如果电源内阻为零，电路中的各种情况会发生什么变化