测电源电动势和内阻 教学设计

第三节测电源电动势和内阻教学设计【教学目标】1.物理观念：通过探究电源两端电压和电流的关系，体会图像在研究物理问题中的作用，行成物理观念，明确科学本质。2.科学思维：能根据闭合电路欧姆定律推导出测量电源电动势和内阻的表达式。会用图像处理实验数据，能用图像获得结论，提高思维能力3.科学探究：能分析实验中差的方法；存在的误差，并能提出减少误差通过不同实验方案的设计和体验，培养用于创新、开放探究的精神。4.科学态度与责任：体会探究式实验的整个过程，培养科学思维能力和严谨的科学态度。【教学重点】测量电源的电动势和内阻【教学难点】测量电源电动势和内阻的实验方案设计以及误差分析的纠正。【教学过程】思考：根据闭合电路欧姆定律的三个表达式，E=U外+U内、E=IR+Ir,和I=E/（R+r）。请思考有什么方法可以测定电池的电动势和内阻，并提出实验设计方案。方案一：伏安法测电源的电动势和内阻。方案二：安阻法测电源的电动势和内阻。E=IR+IrE=U+IrI=eq\f(E,R+r)E=IR+Ir方案三：伏阻法测电源的电动势和内阻。E=IR+IrE=U+IrE=U+eq\f(U,R)r实验一、伏安法（V-A）法1.实验原理：闭合电路欧姆定律由E=U+Ir可得，U=E-Ir2.实验器材：待测干电池一节（E≈1.5V），电流表（量程为0.6A,3A）、电压表（量程为3V,15V）各一个，滑动变阻器（阻值范围0~15Ω，额定电流2A）一个，开关一个，导线若干，坐标纸。3.实验原理图（如图所示）4.实验步骤：（1）确定电流表、电压表的量程，按图示连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。（2）闭合开关S，接通电路，使电流表指针偏转过一定角度，读取电流表、电压表的示数I、U,并把数据记录在表1中。（3）该表滑动变阻器的阻值，重复上述步骤（2），将结果记录在下表中。（4）断开开关，整理器材。物理量实验次数123456U/VI/A5.数据处理（1）公式法分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值。（2）图像法把测出的多组U、I值，在UI图中描点画图像，使UI图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U＝E－Ir可知1.2.思考1：该实验中，还有哪些因素会影响路端电压和电流的值？怎样才能减少这些因素的影响？6.误差分析（1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作UI图像时描点不准确。（2）系统误差：电压表分流如何把这种误差进行修正结论：思考2：那么既然利用图甲所示的方法会导致电压表分流产生系统误差，那为什么不把电流表接在开关旁边，如图乙所示位置呢？图甲图乙结论：7.注意事项1.器材及量程的选取.（1）电池：为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些。（2）电压表的量程：实验用的是一节干电池，实验室中一般采用量程为0～3V的电压表.（3）电流表的量程：对于电池来讲允许通过的电流最大为0.5A，故电流表的量程选0～0.6A的.（4）滑动变阻器：干电池的内阻较小，为了获得变化明显的路端电压，滑动变阻器选择阻值较小一点的.2.为防止电池电动势E、内阻r发生变化，实验中I不要过大（应小于0.5A），读电表要快，每次读完后应立即断电.3.作U-I图像时的注意事项.（1）当路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单位可以取得小一些，且纵轴起点不从零开始，把纵坐标的比例放大.（2）画U-I图像时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去.这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度.实验二、安阻法（A-R法）1.实验原理：闭合电路欧姆定律：E=I(R+r)2.实验器材：待测干电池一节（E≈1.5V），电流表（量程为0.6A,3A）、电阻箱一个，开关一个，导线若干，坐标纸。3.实验原理图（如图所示）4.实验步骤：（1）如图所示连接好实验电路，检查电流表的量程是否合适，并把电阻箱的阻值调到最大。（2）闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读取此时电阻R和电流表示数I，并把数据记录在表2中。（3）改变电阻箱的阻值，重复上述步骤（2），将测量结果记录在上表中。（4）断开开关，整理器材。物理量实验次数123456U/VI/A（1/I）/A5.数据处理（1）公式法分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值。如：E1=I1(R1+r1)E1=I4(R4+r1)（2）图像法由可得，由图可知联立可得思考：该实验中，还有哪些因素会影响外电阻和电流的值？怎样才能减少这些因素的影响？6.误差分析（1）偶然误差：主要来源于读数以及作图像时描点不准确。（2）系统误差：电流表分压例题1.在用电压表和电流表测一节干电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为1kΩ和0.1Ω，图中为实验原理图及所需器件图。(1)在图中画出连线，将器材按原理图连接成实验电路。(2)一位同学记录了6组数据并根据这些数据在图中画出了U­I图像，根据图像读出电池的电动势E＝________V，求出电池内阻r＝________Ω。例题2.在测定一节干电池电动势和内阻的分组实验中，实验1组的同学利用图甲所示电路，选用下列器材进行了规范的实验操作。A．干电池(内阻小于1.0Ω)B．电流表(量程0～0.6A，内阻rA＝1.0Ω)C．电压表(量程0～3V，内阻约为20kΩ)D．滑动变阻器(0～20Ω，允许最大电流2A)E．开关、导线若干把得到的数据记录后用“○”在图乙所示的UI图像中描点，在小组互评环节，实验2组的同学在实验器材没有变化的情况下对1组的实验方案进行了改进后再次进行了实验，并把实验数据用“×”也描在图乙所示的UI图像中，请完成以下对1组实验方案的评价及改进。(1)从实验原理上来看，用图甲电路进行实验，误差主要来自：_________