第12章 3. 实验：电池电动势和内阻的测量(学案)-【成才之路】2023-2024学年高中新教材物理必修第三册同步学习指导(人教版2019)

3. 实验:电池的电动势和内阻的测量 目标体系构建 明确目标·梳理脉络 课程标准 　 　 1. 了解并掌握测量电池的电动势和内阻 的原理和实验方法。 2. 学习用图像法处理实验数据。 3. 会对测量误差进行分析,了解测量中 减小误差的方法。 素养目标 物理观念 知道测定电池的电动势和内阻的实验原理: 闭合电路的欧姆定律。 科学思维 1. 会设计测定电池电动势和内阻的“伏安 法”“伏阻法” “安阻法”的电路图。 2. 体会 图像法处理数据的优势。 科学态度 与责任 1. 根据“伏安法”测定电池电动势和内阻的 原理,会选用实验器材、正确连接电路、规范 实验操作。 2. 能进行分组、自主合作探究, 并对信息进行数据处理。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 课前预习反馈 教材梳理·落实新知 知识点 1 实验原理 　 　 闭合电路的欧姆定律。 知识点 2 测电源 E、r 的几种方法与电路连 接图 主要仪器 原理 电路图 电压表 电流表 变阻器 E = U1 + I1 r　 E = U2　 + I2 r { 电压表 变阻箱 E = U1 + 　 　 　 　 　 E = U2　 + U2 R2 r{ 电流表 变阻箱 E = I1R1 + I1 r　 E = I2R2　 + I2 r { 知识点 3 测量数据的处理方法 　 　 为减小测量误差,本实验常选用以下两种数据 处理方法。 1.代数法 利用 U、I 值多求几组 E 和 r 的值,算出它们的 平均值 􀭵E = 　 　 　 　 　 　 　 　 ,􀭰r = 　 　 　 　 　 　 　 　 。 2.图像法 以 I 为横坐标,U 为纵坐标建立直角坐标系,根 据几组 I、U 的测量数据,在坐标系中描点,此时可大 致看到,U - I图像是一条斜向下的直线。 如图所示。 ①纵轴的截距等于电源的 电动势　 E;横轴的截 距等于外电路短路时的电流 I0 = 　 　 　 　 。 ②直线斜率的绝对值等于 电源的内阻　 。 即 r = EI0 = ΔUΔI 。 『判一判』 (1)在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中, 应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表读数 变化明显。 ( √ ) (2)在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中, 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 126 移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路 造成电流表过载。 ( √ ) (3)用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中,偶 然误差主要来源于电压表、电流表的读数以及作 U - I 图线时描点不准确。 ( √ ) 『选一选』 　 　 (多选)为测定某一电池的电动势和内电阻,下 面几组器材中,能完成实验的是 ( 　 ) A. 一只电流表、一只电压表、一只变阻器、开关 和导线 B. 一只电流表、两只变阻器、开关和导线 C. 一只电流表、一只电阻箱、开关和导线 D. 一只电压表、一只电阻箱、开关和导线 『想一想』 　 　 某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和 内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围为 0 ~ 20 Ω,连 接电路的实物图如图所示。 请指出该学生接线中的 错误和不规范的做法。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 课内互动探究 细研深究·破疑解难 　 　 一、器材准备 被测电源(如干电池、水果电池等)、电流表、电 压表、滑动变阻器、开关和导线。 二、操作过程 1. 确定电流表、电压表的量程,按图所示电路把 器材连接好,如图所示。 　 2. 把变阻器的滑动片移到最左端使阻值最大。 3. 闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示 数,记录一组电流表和电压表的示数,用同样的方法 测量并记录几组 I 和 U 的值。 并填入下表: 实验序号 1 2 3 4 5 6 I / A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外 / V U1 U2 U3 U4 U5 U6 　 　 4. 断开开关,整理好器材。 5. 以 U 为纵轴,I 为横轴,将记录的电压、电流 标在坐标图上,过这些点作一条直线,根据纵轴截距 求出电动势,根据斜率大小求出内电阻。 三、数据处理 1.代数法 分别将 1、4 组,2、5 组,3、6 组联立