7.实验：测量电池的电动势和内阻（表格式教学设计）物理教科版2019必修第三册

7. 实验：测量电池的电动势和内阻（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第7节 实验：测量电池的电动势和内阻 教学 目标 物理观念 理解闭合电路的欧姆定律,会应用闭合电路的欧姆定律求解电源的电动势及其内阻；会应用路端电压与电流的关系图像分析问题。 科学思维 通过应用闭合电路的欧姆定律论证实验方案,推导电动势和内阻的函数表达式,并进一步理解闭合电路的欧姆定律;能用科学推理分析实验过程中出现的问题,并提出解决问题的方案;能设计实验数据的处理方法,推理分析测量值与真实值的关系;根据不同的实验方案获取数据并对同一组电池的电动势、内阻的测量结果进行分析。 科学探究 根据不同实验条件,结合闭合电路的欧姆定律的知识,完成测量电池的电动势及内阻的实验方案设计;通过实验,学会规范操作、正确读数、记录原始数据;通过交流、讨论,学会质疑和释疑,从而不断完善实验方案;通过小组成员间的讨论、交流,解决实验过程中遇到的电路故障问题;会设计测量水果电池的电动势及内阻的实验方案并完成实验;能结合自己的实验方案分析实验结果与真实值的关系,并能正确分析系统误差的来源。 科学态度 与责任 实验过程中,能尊重实验事实,正确记录实验现象和实验数据;会分析实验电路的能量损耗,使实验电路的能量损耗最低,养成节能的习惯。 教学 重难点 重点：掌握伏安法测电源电动势和内阻的方法。 难点：学会用U-I图线处理数据的方法及误差分析。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 教师：电动势和内阻是电源的两个重要参量，若电池的电动势和内阻未知，我们该如何测量？有哪些测量方法呢？ 学生思考讨论问题 新课讲授 测量电源电动势和内阻 一、实验目的：测量电源电动势和内阻。 教师：指导学生根据要求完成实验设计。 实验器材:两节 1.5 V干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱、开关、导线等。实验要求: (1)设计测量干电池的电动势及内阻的实验电路图。 (2)确定所需测量的物理量,设计实验记录表格。 (3)明确实验数据的处理方法——如何得到干电池的电动势和内阻 (4)分析利用你的测量方案得到的测量值与真实值间的关系。 (5)思考你所设计电路的系统误差来源。 学生：电路图如下 通过改变滑动变阻器的阻值，测出至少两组I、U数据，代入方程E＝U＋Ir，得到方程组E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r。解方程组可求得电动势E＝，r＝。可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值。 教师：要完成本实验，需要哪些实验器材？ 学生：待测电池一节，电流表(0～0.6A)、电压表(0～3V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干，铅笔，坐标纸。 教师：实验步骤是什么？ 学生：1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路的阻值最大。 2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。 3．同样的方法，依次记录多组U、I值。 4．断开开关S，拆除电路。 教师：要如何进行数据处理？ 学生：1．计算法 将依次记录的多组数据(一般6组)填入表中，如下表所示。 分别将1、4组，2、5组，3、6组数据代入，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 (1)以U为纵坐标，I为横坐标，建立平面直角坐标系，根据几组U、I测量数据，在坐标系中描点，作U－I图像。 (2)将图线两侧延长，纵轴截距点是断路的路端电压，它的数值就是电源电动势E；横轴截距点是路端电压U＝0时的电流，它的数值就是短路电流I短＝。 (3)图线斜率的绝对值为电源的内阻r，即r＝＝，如图所示。 教师：小组讨论，说说实验误差主要来自于哪里？ 学生：1、偶然误差 有读数视差和用图像法求E和r时，由于作图不准确而造成的偶然误差。 2、系统误差 （1）伏安法，电流表外接：误差来源于电压表的分流作用，适宜测小内阻电源。 把图中的R和电流表看成外电路，则电压表看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电压表这个整体等效的r和E。 （2）伏安法，电流表内接：误差来源于电流表的分压作用，适宜测大内阻电源。 电流表看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电流表这个整体等效的r和E。 E测=E r测=r+RA>r 教师：有哪些注意事项？ 学生：1、为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池。 2、电流不要过大，应小于 0.5 A，读数要快。 3、要测出不少于6组的（I,U）数据变化范围要大些。 4、若U-I图线纵轴坐标不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流.内阻应根据r＝确定 5、对于电源来说，电流表要外接(因为电源内阻很小)。 根据实验要求完成任务,并展示交流 课 堂 练 习 1．在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ。图甲和图乙分别为实验原理图及所需的器件图。 (1)试在实物图中画出连线，将器件按原理图连接成实验电路。 (2)一位同学记录的6组数据如下表，试根据这些数据在图丙中画出U-I图线。根据图像读出该电池的电动势E＝________V，电池内阻r＝________Ω。 答案 （1） （2）1.47 0.72 2．某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，如图所示，所给的实验器材有： A．电压表V：0～3V～15V B．电流表A：0～0.6A～3A C．滑动变阻器R1：(20Ω，1A) D．滑动变阻器R2：(1000Ω，0.1A) E．电阻箱R(0～999.9Ω) F．开关和导线若干 (1)实验中电压表应选用的量程为________(选填“0～3V”或“0～15V”)，电流表应选用的量程为________(选填“0～0.6A”或“0～3A”)，滑动变阻器应选用________(选填“R1”或“R2”)。 (2)根据实验要求在图甲虚线框中画出电路图，并补充连接实物电路图乙。 (3)测出几组电流、电压的数值，并画出U-I图像如图丙所示，由图像知该电池的电动势E＝_________V，内电阻r＝________Ω。 答案 （1）0～3V 0～0.6A R1 （2） （3）1.5 2.5 课 堂 小 结 本节课先让学生应用所学知识完成电路设计、误差分析等,促使学生动脑思考,再将自己的设计应用于具体实验,比较不同方案得出的结果,再次完成对比分析,学以致用。最后,教师引导学生应用闭合电路的欧姆定律对实验误差进行分析,加强了学生的理论分析能力。 板 书 设 计 第7节 实验：测量电池的电动势和内阻 一、实验目的：测量电源电动势和内阻。 二、实验原理：闭合电路的欧姆定律。 三、实验器材：待测电池一节，电流表(0～0.6A)、电压表(0～3V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干，铅笔，坐标纸。 四、实验步骤：略 五、数据处理： 1.计算法 2.图像法 六、误差分析： 1.偶然误差 2.系统误差 七、注意事项：略 作业 布置 1. 完成教材课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教学反思 学生在实验中会遇到各种电路故障,这也是难得的解决实际问题的机会,通过动手排除故障完成实验,学生可以获得成功的体验。课上及时进行成果展示,有助于学生对课上问题的深人交流,同时会激发一部分学生在课下进一步深入研究的兴趣。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $