高中物理測定電池的電動勢和內阻優(yōu)秀教案
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：
�、僬莆樟碎]合電路歐姆定律，會利用該定律列式求解相關問題。
②掌握了電流表、電壓表的使用方法。
2．學習能力分析：
�、賹W生的觀察、分析能力不斷提高，能夠初步地、獨立發(fā)現(xiàn)事物內在聯(lián)系和一般規(guī)律的能力。
�、诰哂谐醪降母爬w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
�。ǘ┣榫耙搿⒄故灸繕�
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(xiàn)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（R＋r），或E=U＋Ir，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。
�。ㄈ┖献魈骄�、精講點播
1.實驗原理：閉合電路歐姆定律E=U＋Ir
2.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(xiàn)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0～0.6A量程，電壓表0～3V量程。
滑動變阻器0～50Ω。
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：
�、賵D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=E—Ir。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。
�、陔娮璧姆蔡匦郧�中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的U－I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：
�、貯、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。
�、谟捎趓一般很小，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(tǒng)誤差，請同學們進一步討論，得到的數值是偏大還是偏�。浚ㄌ崾荆豪脠D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，Iv→0 I→I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。
�。ㄋ模┓此伎偨Y，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
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________________。
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
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。縱軸表示__________,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。
�。ㄈ┓此伎偨Y
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r
B．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U—I圖像，再根據圖像求E，r
D．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r
3.現(xiàn)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、Earb D、Ea<Eb，ra<rb
2.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（0~15V）
�、� 電流表A（0~0.6A、內阻0.1 ）
�、� 電流表G（滿偏電流3mA、內阻Rg=10 ）
�、� 滑動變阻器R1（0~10 、10A）
⑥ 滑動變阻器R2（0~100 、1A）
�、� 定值電阻R3=990
�、� 開關、導線若干
�、� 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I1—I2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2)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(20，3A)，B變阻器為(500，0.2A)。
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(lián)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1kΩ）、電壓表V2（量程15V，內阻2kΩ）、電阻箱（0～9999Ω）、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：
�。╨）合上開關S，將電阻箱R阻值調到R1＝10Ω，讀得電壓表的讀數為U1
（2）將電阻箱R阻值調到R2＝20Ω，讀得電壓表的讀數為U2，由方程組U1＝ε－U1r/R1、U2＝ε－U2/R2 解出ε、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1.5Ω）。
器材：量程3V的理想電壓表○V，量程0.5A的電流表○A（具有一定內阻），固定電阻R=4Ω，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。
②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(lián)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(lián)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、⑴R1； ⑵電路圖如右圖所示；
�、�1.47（1.46~1.48均可）；0.83 (0.81~0.85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I＝U/R計算出電流的值，然后作出U－I圖線，得到ε、r。
6、①實驗電路原理圖如圖。
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