2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第2章 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn)測定電池的電動勢和內(nèi)阻（教案）.doc

2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第2章 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn)測定電池的電動勢和內(nèi)阻（教案）【知識與技能】1、掌握測量電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理、會設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案.2、科學(xué)的操作實(shí)驗(yàn)，會根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計表格，正確記 錄數(shù)據(jù)，圖像法處理數(shù)據(jù).【過程與方法】1、分組設(shè)計實(shí)驗(yàn)，學(xué)生動手連接實(shí)物圖，操作實(shí)驗(yàn)，設(shè)計表格2、圖像法處理數(shù)據(jù)【情感態(tài)度與價值觀】1、培養(yǎng)仔細(xì)觀察、真實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和實(shí)事求是的品質(zhì).2、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神和敢于實(shí)踐的勇氣.【教學(xué)過程】一、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)閉合電路歐姆定律可以有下面三種方案求出電池的電動勢和內(nèi)阻方案1.伏安法測電動勢E和內(nèi)電阻r(1)如圖甲所示，改變滑動變阻器的阻值，從電流表、電壓表中讀出幾組I和U的值，由UEIr可得：E，r.方案2.用電流表、電阻箱測電動勢E和內(nèi)電阻r由閉合電路的歐姆定律得：EI(Rr)用電流表測干路中的電流，通過改變電路中的電阻，測出兩組R、I數(shù)據(jù)，就可以列出兩個關(guān)于E、r的方程：EI1(R1r)EI2(R2r)聯(lián)立就可以解出結(jié)果，實(shí)驗(yàn)電路如圖所示方案3.用電壓表、電阻箱測電動勢E和內(nèi)電阻r由閉合電路的歐姆定律得：EU用電壓表測得路端電壓，通過改變電路中的電阻，測出兩組U、R數(shù)據(jù)，就可以列出兩個關(guān)于E、r的方程：EU1EU2聯(lián)立就可以解出結(jié)果，實(shí)驗(yàn)電路如圖所示二、實(shí)驗(yàn)器材在不同的方案中需要的實(shí)驗(yàn)器材略有不同，分別如下：方案1：待測電池一節(jié)，電流表、電壓表各一個，滑動變阻器一個，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干方案2：待測電池一節(jié)，電流表一個，電阻箱一個，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干方案3：待測電池一節(jié)，電壓表一個，電阻箱一個，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干三、實(shí)驗(yàn)步驟1電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程按圖連接好電路2把滑動變阻器滑片移到使電阻最大的一端3閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I，U)，填入下面的表格，用同樣的方法測量幾組I，U值，填入表格3閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I，U)，填入下面的表格，用同樣的方法測量幾組I，U值，填入表格4.斷開開關(guān)，整理好器材四、數(shù)據(jù)處理1公式法：把測量的幾組數(shù)據(jù)分別代入EUIr中，然后兩個方程為一組，解方程求出幾組E、r的值，最后對E、r分別求平均值作為測量結(jié)果2圖象法(1)以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)幾組I、U的測量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)；(2)用直尺畫一條直線，使盡量多的點(diǎn)落在這條直線上，不在直線上的點(diǎn)，能大致均衡地分布在直線兩側(cè)；(3)如圖所示：圖線與縱軸交點(diǎn)為E.圖線與橫軸交點(diǎn)為I短.圖線的斜率表示r.五、誤差分析1偶然誤差主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作UI圖象時描點(diǎn)不準(zhǔn)確2系統(tǒng)誤差(1)電流表相對于待測電阻(電源內(nèi)阻)外接(如圖1所示)產(chǎn)生原因：由于電壓表分流IV，使電流表示數(shù)I小于電池的輸出電流I真I真IIV，而IV，U越大，IV越大測量值與真實(shí)值的大小比較：測量值和真實(shí)值的關(guān)系可用圖2表示實(shí)測的圖線為AB，經(jīng)過IV修正后的圖線為AB，可看出AB的斜率絕對值和在縱軸上的截距都小于AB，即實(shí)測的E和r都小于真實(shí)值(2)電流表相對于待測電阻(電源內(nèi)阻)內(nèi)接(如圖3所示)產(chǎn)生原因：由于電流表的分壓作用，使得電壓表的讀數(shù)比電源的路端電壓小，電流表測得的電流等于流過電源的電流，所以在流過電流相同的情況下，U測U真測量值和真實(shí)值的大小比較：依照分析可繪制出圖4圖線，可以從圖線的意義得E測E真，r測r真綜合上述，任一種電路都存在系統(tǒng)誤差，若電源內(nèi)阻較小時，不能采用圖3中的測量電路，盡管電動勢的測量值準(zhǔn)確，但內(nèi)阻的測量誤差很大，因此要選用圖1中的測量電路六、注意事項(xiàng)1為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，宜選用舊電池和內(nèi)阻較大的電壓表2電池在大電流放電時極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大，故長時間放電電流不宜超過0.3 A，短時間放電電流不宜超過0.5 A因此實(shí)驗(yàn)中不宜將I調(diào)得過大，讀電表的示數(shù)要快，每次讀完后應(yīng)立即斷電3當(dāng)干電池的路端電壓變化不很明顯時，作圖象時，縱軸單位可取的小一些，且縱軸起點(diǎn)可不從零開始如圖所示，此時圖線與縱軸交點(diǎn)仍為電池的電動勢E，但圖線與橫軸交點(diǎn)不再是短路電流，求內(nèi)阻時要在直線上取相隔較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，用r求出4為了提高測量的精確度，在實(shí)驗(yàn)中I、U的變化范圍要大一些，計算E、r時，U1和U2、I1和I2的差值要大一些5用伏安法測電動勢E和內(nèi)電阻r時，可以設(shè)計成兩種電路如圖所示，在實(shí)驗(yàn)中我們選擇甲圖的原因有：依據(jù)閉合電路的歐姆定律EUIr，在實(shí)驗(yàn)中需要測路端電壓U和電源中的電流I，可以看出，甲圖中由于電壓表的分流作用，使電流表測得的不是真實(shí)的電源中的電流；乙圖中由于電流表的分壓作用，電壓表測得的不是真實(shí)的路端電壓這兩個電路都存在系統(tǒng)誤差，由于電流表的電阻和電源的內(nèi)阻差不多大，則乙圖測量的電源內(nèi)阻阻值和真實(shí)值相差太大故電流表的分壓作用不能忽略，所以選用甲圖電路較好6儀器的選擇(1)電流表量程的選擇：量程要大于電源允許通過的最大電流，對于電池來講允許通過的最大電流是0.5 A故需要選00.6 A(2)電壓表量程的選擇：量程要大于電源電動勢，對一節(jié)干電池來講，電壓表量程在大于1.5 V的前提下越小越好(3)滑動變阻器的選擇：滑動變阻器的最大電阻為待測電阻的幾倍時較好，在該實(shí)驗(yàn)中因電源內(nèi)阻比較小，故滑動變阻器選擇較小一點(diǎn)的即可【典型例題】某同學(xué)做“測定電動勢約2V內(nèi)阻約幾的電池的電動勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)。（1）他采用如左圖所示的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行測量。現(xiàn)有下列器材供選用：A. 電壓表（015 V，內(nèi)阻約20 k） B. 電壓表（03 V，內(nèi)阻約10k）C. 電流表（00.6 A，內(nèi)阻約0.4 ） D. 電流表（03 A，內(nèi)阻約1 ）E. 滑動變阻器（500 ，1 A） F. 滑動變阻器（20 ，2 A）實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選 ，電流表應(yīng)選用 ，滑動變阻器應(yīng)選用 （2）右圖中給出了做實(shí)驗(yàn)所需要的各種儀器。請你按電路圖把它們連成實(shí)驗(yàn)電路。（在答題卷先用鉛筆連線，確定準(zhǔn)確無誤后，再用簽字筆連線）（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出U-I圖象，如圖所示，蓄電池的電動勢E= V，內(nèi)電阻r= 。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）1.50.502.500.100.40I/A1. 02.00.200.300.50U/V（4）這位同學(xué)對以上實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了誤差分析。其中正確的是 。A. 實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，主要是由于電流表的分壓作用B. 實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，主要是由于電壓表的分流作用C. 實(shí)驗(yàn)測出的內(nèi)阻大于真實(shí)值D. 實(shí)驗(yàn)測出的電動勢小于真實(shí)值【答案】（1）B；C；F（2）如圖所示；（3）2.0，3.7或3.8；（4）BD；