云南省高二物理（新人教版选修3-1）教案：2-9实验《测定电池的电动势和内阻》 6页

云南省德宏州潞西市芒市中学高中物理 2.9 实验：测定电池的电动势和内阻教案 新人教版选修3-1‎ 一、内容及解析 ‎1、内容：用实验的方法测定电源的电动势和内阻 ‎2、解析：利用图线处理数据。‎ 二、目标及其解析 ‎ ‎1．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。‎ ‎2．学会利用图线处理数据的方法。‎ ‎3．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、教学问题诊断分析 如何利用图线得到结论以及实验误差的分析。‎ 四、教学支持条件分析 电流表，电压表，滑动变阻器，开关，两节电池，电池盒，一小电阻（可充当电源内阻），导线若干。‎ 五、教学过程设计 ‎（一）引入新课 问题1：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：‎ 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。‎ ‎（二）主要教学过程 ‎1．实验原理：闭合电路欧姆定律  E=U+Ir ‎2．实验器材： 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。‎ 问题2：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？‎ 问题3：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   示数偏大 采用图2   示数准确  示数偏小 ‎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：‎ ‎①图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流强度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。‎ ‎②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点意味着断路情况，它的纵轴截距就是电源电动势E。‎ 说明：①A、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。‎ ‎②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，IV→0  I→I真 故r真＞r测  E真＞E测 六、目标检测 ‎1.闭合电路欧姆定律的内容是怎样的？‎ ‎2.测定电源的电动势和内电阻的实验原来就是闭合电路欧姆定律，对于一个给定的电池，电动势和内电阻是一定的，由闭合电路欧姆定律可以写出电源电动势E、内电阻r与路端电压U、电流I 的关系式，为 。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。‎ ‎3.根据闭合电路欧姆定律，可以写出电源电动势E、内电阻r与电路电流I 、电路外电阻R的关系式，为 。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。‎ ‎4. 根据闭合电路欧姆定律，可以写出电源电动势E、内电阻r与路端电压U 、电路外电阻R的关系式，为 。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。‎ 设计意图：检测目标完成情况 A组题 ‎ 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 设计意图：对学生进行基础知识练习 B组题 ‎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，rarb D.Ea