测定电池的电动势和内阻导学案.docx

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测定电池的电动势和内阻导学案

§2.10《实验：

测定电池的电动势和内阻》导学案

学习目标

1、了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。

2、学习用图象法处理实验数据。

重点和难点

教学重点：

掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。

教学难点：

用图象法处理实验数据。

※实验原理

：

原理图。

※实验步骤

1：

按原理图连接实物图

2、把变阻器的滑片移到一端使电阻值最大

3、闭合电键,调节变阻器,使电流表的读数有明显示数,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U,I值

4、断开电键,整理好器材

※实验数据处理

（1）公式法

用电压表、电流表和一个可变电阻测定电池的电动势和内阻时，用两组I和U的数据，代入公式E＝U＋Ir，解方程组就可以算出电池的电动势E和内阻r。

（2）图象法

总结：

※实验误差分析

图象法

若采用如图24所示电路，对待测电源而言，电流表处于外接状态，此时电压表的测量值就是电源两端的电压，但电流表的测量值并不是通过电源的电流，由于电压表的分流作用，电流表示数I测小于流经电池的电流I真，且有I测＝I真－IV。

设电压表的内阻为RV，则

，所以路端电压U越大，IV越大；U趋于零时，IV也趋于零。

据此，可得到如图31所示的两条图线，其中实线AB为按实际测量值描绘得到的图线，虚线A＇B为去除了误差因素下的真实图线，由图线可以看出E和r的测量值都小于真实值，即E测＜E真，r测＜r真。

若采用如图30所示电路，对待测电源而言，电流表处于内接状态，此时电流表的测量值就是流经电源的电流，但电压表的测量值并不是电源两端的电压，由于电流表的分压作用，电压表示数U测小于路端电压U真，且有U测＝U真－UA。

设电流表的内阻为RA，则UA＝IRA，所以电流I越大，UA越大；I趋于零时，UA也趋于零。

据此，可得到如图32所示的两条图线，其中实线为按实际测量值描绘得到的图线，虚线为去除了误差因素下的真实图线，由图线可以看出E的测量值等于真实值，但r的测量值大于真实值，即E测＝E真，r测＞r真。

※当堂练习：

用图2.9-6的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻。

蓄电池的内阻非常小，为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个保护电阻R0。

除蓄电池、开关、导线外，可供使用的实验器材还有：

   A．电流表（量程0.6A、3A）

   B．电压表（量程3V、15V）

   C．定值电阻（阻值1Ω、额定功率5W）

   D．定值电阻（阻值10Ω、额定功率10W）

   E．滑动变阻器（组织范围0~10Ω、额定电流2A）

   F．滑动变阻器（组织范围0~200Ω、额定电流1A）

（1）电流表，电压表各选哪个？

（2）定值电阻选用哪个?

滑动变阻器选用哪个？

《实验：

测定电池的电动势和内阻》课后检测题

一：

选择题

1.在测定电源电动势和内阻的实验中，为使实验效果明显且不会损害仪器，应选择下列电源中（）

2.下面给出多种伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法,其中既能减小偶然误差,又直观、简便的是（）

A.测出两组I、U的数据，代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r，求出E和r

B.多测几组I、U的数据，求出几组E和r，最后分别求出其平均值

C.测出多组I、U的数据，画出U-I图象，再根据图象求E和r

D.多测出几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r

3.用图象法计算电动势和内阻时，先要描点，就是在U-I坐标系中描出与每组I、U值对应的点，以下说法正确的是（）

A.这些点应当准确地分布在一条直线上，即U-I图线应通过每个点

B.这些点应当基本在一条直线上，由于偶然误差不能避免，所以U-I图线不可能通过每一个点

E.个别偏离直线太远的点，应当舍去

4.测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，以下说法正确的是（）

左图所示电路中，E测

左图所示电路中，r测

右图所示电路中，E测

右图所示电路中，r测

5.如图所示是根据某次实验记录的数据画出的U—I图线，关于此图线，下列的说法中正确的是：

（）

A、

B、横轴的截距表示电源的短路电流，即I短

C、电源的内阻r＝5Ω

D、Ω

6.在测定电池的电动势和内电阻的实验中，待测电池、开关和导线，配合下列哪组仪器，可以达到实验目的（）

B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器

二：

填空题

7.如图所示为根据实验数据画出的路端电压U随电流I变化的图，由图线可知，该电池的电动势E=V，电池的内电阻r=

。

8.在测定一节干电池（电动势约为1.5V，内阻约为2Ω）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：

A电压表量程为15V，B电压表量程为3V，A变阻器为（20Ω，3A），B变阻器为（500Ω，）。

电压表应该选_______（填A或B），这是因________________________；

变阻器应该选_______（填A或B），这是因________________________。

9.用一只电流表和一只电压表测电池电动势和内电阻的实验电路有如图所示的甲、乙两种，采用甲图测定E和r时产生的系统误差主要是由于；采用乙图测定E和r时产生的系统误差主要是由于，为了减小上述系统误差，当R远小于RV时，应采用电路。

10.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.下面分别为实验原理图及所需的器件图.

（1）.试在上图中画出连线,将器件按原理图连接成实验电路.

（2）一位同学记录的6组数据见表.试根据这些数据在下图中画出U-I图线.根据图象读出电池的电动势E=      V，根据图象求出电池内阻r=        Ω.

I（A）

U（V）

11.用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的器材有：

（A）电压表

：

0—3—15V；（B）电流表

：

0—0.6—3A；（C）变阻器R1（总电阻20Ω）；（D）变阻器R2（总电阻100Ω）；以及电键S和导线若干。

（1）电压表量程选用_______，电流表量程选用_______，变阻器选用________。

（2）在下边的方框中画出实验电路图。

（3）如图所示的U-I图上是由实验测得的7组数据标出的点，请你完成图线，并由图线求出E=________V，r=________Ω.

（4）若只选用两组数据，用欧姆定律算出E、r，有可能误差较大；若选用第________组和第________组数据误差最大。

12.测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。

器材：

量程3V的理想电压表

，量程的电流表

（具有一定内阻），固定电阻R=4Ω，滑动变阻器R′，开关S，导线若干。

1画出实验电路原理图。

图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。

②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。

则可以求出E=，r=。

（用I1，I2，U1，U2及R表示）

③若采用右图的电路图来进行实验，试分析实验造成的误差。

13.已知太阳能电池组的电动势约为8V，短路电流约为4mA，为了精确测出它的电动势和内阻，除导线和开关外，可供选择的仪器有：

A.电流表,量程5mA，内阻约10Ω

B.电流表,量程20mA，内阻约40Ω

C.电压表,量程，内阻约5kΩ

D.电压表,量程15V，内阻约15kΩ

E.滑动变阻器电阻4kΩ

F.滑动变阻器电阻40kΩ

（1）为使实验尽可能方便、准确，应选用上述仪器中的（用所给器材的代号填写）.

（2）画出电路图.

（3）该电路测得的电源电动势和真实值相比较。

测得的内电阻和真实值相比较。

（填偏大、偏小或相等）

实验：

测定电池的电动势和内阻

一、教材分析

“实验：

测定电池的电动势和内阻”是人教版高中物理选修3-1第二章第九节的内容，它是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用，学生通过本节课的学习，既能巩固电学问题的分析思路，加深对闭合电路欧姆定律的理解，激发学生的学习兴趣，培养学生合作、探究、交流能力，具有很重要的实际意义。

。

二、教学目标

一、知识与技能

1、理解闭合电路欧姆定律内容

2、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理，体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。

3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。

4、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。

二、过程与方法

1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。

2、学会利用图线处理数据的方法。

三、情感态度与价值观

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。

三、教学重点难点

重点：

利用图线处理数据

难点：

如何利用图线得到结论以及实验误差的分析

四、学情分析

1．知识基础分析：

　　①掌握了闭合电路欧姆定律，会利用该定律列式求解相关问题。

　　②掌握了电流表、电压表的使用方法。

　　2．学习能力分析：

　　①学生的观察、分析能力不断提高，能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。

　　②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。

五、教学方法

实验法，讲解法

六、课前准备

1．学生的学习准备：

预习学案。

2．教师的教学准备：

多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

3．教学环境的设计和布置：

两人一组，实验室内教学。

七、课时安排：

1课时

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

（二）情景引入、展示目标

回顾上节所学内容，引入新内容

教师：

上堂课我们学习了闭合电路的欧姆定律，那么此定律文字怎么述？

公式怎么写？

学生：

闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比，这就是闭合电路的欧姆定律。

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：

由前面的闭合电路欧姆定律I=E/（r+R）可知E=I（R＋r），或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。

（三）合作探究、精讲点播

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

示数偏小

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点意味着开路情况，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→0I→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。

（四）反思总结，当堂检测。

教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。

设计意图：

引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。

（课堂实录）

（五）发导学案、布置预习。

九、板书设计

一、实验原理：

二、实验步骤：

三、数据处理：

计算：

图像：

四、误差分析：

十、教学反思：

本节课重在数据处理、误差分析。