陕西省石泉县江南高级中学高中物理沪科版选修3-1教案：4.2测量电源的电动势和内阻 (2份打包)

江南中学高二物理学科教学设计 课题 第四章第2节 测电源电动势和内阻 授课人 王小华 课时安排 2 课型 新 授课时间 课标依据 3.2.4会测量电源电动势和内阻。 教材分析 教材通过实验，探究闭合电路中内电压与路端电压的相互制约关系，研究电源的性质与作用，建立电动势的概念。在初中学过的部分电路欧姆定律的基础上，通过分析论证，得出闭合电路欧姆定律。在此基础上，教材编排了测量电源的电动势和内阻实验，而这个实验的原理正是闭合电路欧姆定律。之后，教材在典型案例的分析中以欧姆表原理及使用为重点，介绍了闭合电路欧姆定律的应用。最后，教材依据闭合电路欧姆定律,讨论了电源提供的电能与闭合电路内、外电路上消耗的电能之间的关系，指出闭合电路欧姆定律符合能量转化与守恒定律,并且指出了纯电阻电路与非纯电阻电路的区别。 学情分析[来源:学.科.网][来源:Zxxk.Com][来源:Zxxk.Com] 初中阶段学生只是知道部分电路的欧姆定律，且电源电压不变，到今天这节课，学生通过上几节内容知道了电源电动势的概念，并且电动势随负载变化造成路端电压变化，本节课中，如何完整的经历从仪器的选择、原理式和测量式、电路的选择、过程、数据处理、误差分析全面学会探究难度较大。本节课有属于高考必考点，可以说学生会在上述各个环节均有困难。[来源:Zxxk.Com][来源:学科网] 三维目标 知识与能力： 知道测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流变化的关系。 过程与方法： 1.经历实验过程，掌握实验方法，学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。 2. 尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的方法。 情感态度与价值观： 培养仔细观察，真实记录实验数据等的良好的实验习惯和实事求是的品质。 教学重难点 教学重点：会测量电源电动势和内阻。 教学难点：科学的处理数据（公式法、图像法）。 教法与 学法 教法： 学法： 教学资源 教 学 活 动 设 计 师生活动 设计意图 批注 【引入】 生产生活中常常需要维护和测量电源的电动势和内阻，在前一节课中我们提到，可以直接在电源两端并联一只伏特表，这种方法的前提是电压表的内阻必须是无穷大，否则，电压表的示数小于电动势，也可以说是电压表两端的电势差而非电动势。 【新课】 一、实验原理 测定电池的电动势和内阻的基本原理是闭合电路的欧姆定律，但是根据不同的实验器材和闭合电路的欧姆定律的不同表达式，采用的方法是不同的 1. 伏安法测E和r （1）实验电路如图所示 甲： 乙： （2）实验原理： 一般采用甲图，不采用乙图。 原因：电流表内阻和电源内阻数量级差不多，会导致分压大，造成误差大。 对于甲图有： 电源的电动势为 ， 电源的内阻为 ． 本实验是用电压表和电流表同时测电压和电流，所以称为“伏安法”，但这里的被测对象是电源。 二、实验方法 1．按照电路图(伏安法)选择所需的实验器材，并确定电流表、电压表的量程，把器材连接好，如图所示，注意应使开关处于断开状态，且使滑动变阻器的滑动片移到阻值最大的一端（图中是最右端） 2．闭合开关，改变滑片的位置，读出电压表的读数 和电流表的读数 ，并填入事先绘制好的表格。 3．多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入下表中 1 2 3 4 5 6 U I 4．断开开关，整理好器材。 5．数据处理：用原理中的方法计算或从 ，图中找出电动势和内电阻。 三、数据处理 1．平均数值：运用解方程 ，求解电动势和内电阻．为了减小实验误差，应该利用 值多求几组电动势和内电阻的值，算出它们的平均值，即 ， ． 2．图象法：据 ，可得 ．即对于 一定的电源，根据测量的 值描绘出一条 图线，如图所示，它是一条斜向下的直线，这条直线与纵轴的交点表示电动势 ，与横轴，的交点表示短路电流 ，图线的斜率的绝对值表示内阻 ． 四、误差分析 1．偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作 图象时描点不很准确． 2．系统误差：来源于电压表的分流．由于电压表的分流作用，使电流表示数 小于电池的输出电流 ，导致电源电动势和内阻的测量值 和 都比真值 和 小．具体分析可采用以下几种方法： （1）理论分析法 对于测量电路，由闭合电路的欧姆定律得 ， ， 解得： ， ． 若考虑电压表的分流作用，方程修正为： ， ． 解得 ， ． 比较得 ， ． （2）图象修正法 由于电压表分流 ，使电流表示数 小于电池的输出电流 ． ，而 ， 越大， 越大．它们的关系如图所示．实测的图线为 ，经过修正后的图线为 ，可看出 的斜率绝对值和在纵轴上截距都小于 ，即实