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- 2021-06-02 发布
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[高二物理教案sy-9]
实验九 测定电源电动势和内阻
一、教学目标
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。
二、重点、难点分析
1.重点:利用图线处理数据。
2.难点:如何利用图线得到结论以及实验误差的分析。
三、教具
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。
四、教学过程设计
(一)引入新课
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:
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:
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 示数偏大
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0~0.6A量程,电压表0~3V量程。
滑动变阻器0~50Ω。
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:
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
5.布置作业:
认真看书,写好实验报告。
(三)课后小结
利用图线进行数据处理是物理实验中常用的一种方法。最好是利用直线来解决,如力学中“用单摆测重力加速度”的实验就可以利用T2-l图线来求g。
五、说明
电池的内阻若太小则不易测量,所以实验中用旧电池或者在电池外串一电阻充当电源内阻。
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