物理 第二章 恒定電流 10 實(shí)驗(yàn)測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 新人教版選修3-1

10實(shí)驗(yàn):測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻了解并掌握測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的原理和實(shí)驗(yàn)方法教學(xué)目標(biāo)【重點(diǎn)】掌握實(shí)驗(yàn)原理和方法，學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)【難點(diǎn)】 用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重點(diǎn)難點(diǎn) “實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”是人教版高中物理選修31第二章第十節(jié)的內(nèi)容，它是閉合電路歐姆定律的深化和實(shí)際應(yīng)用，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，既能鞏固學(xué)生電學(xué)問題的分析思路，加深對閉合電路歐姆定律的理解，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生合作、探究、交流能力，具有很重要的實(shí)際意義，建議教學(xué)過程中利用分組實(shí)驗(yàn)法和講解法.教學(xué)建議【導(dǎo)入一】引入新課教師：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了閉合電路的歐姆定律，請大家寫出有關(guān)的公式學(xué)生：回憶并寫出閉合電路歐姆定律的公式教師：這節(jié)課我們就根據(jù)閉合電路的歐姆定律來測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻新課導(dǎo)入【導(dǎo)入二】隨身聽用干電池當(dāng)電源，連續(xù)幾個(gè)小時(shí)地播放磁帶，音質(zhì)就會(huì)發(fā)生明顯的改變，節(jié)奏變慢、音調(diào)變低，也就是說電池不能用了；但改聽收音機(jī)時(shí)，仍能正常收聽，這是為什么呢？播放磁帶時(shí)，耗電量比較大，連續(xù)幾個(gè)小時(shí)地播放，電池內(nèi)阻變得比較大，導(dǎo)致路端電壓變小，達(dá)不到播放磁帶的供電電壓，也就無法正常工作了；當(dāng)改聽收音機(jī)時(shí)，因?yàn)槭找魴C(jī)的工作電流很小，雖然電池的內(nèi)阻變大了，但內(nèi)電壓很小，路端電壓仍能滿足收音機(jī)的工作電壓，所以收音機(jī)能正常收聽如何測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻呢？新課導(dǎo)入【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.掌握用電壓表和電流表測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方法.2.學(xué)習(xí)用U-I圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法.3.會(huì)分析應(yīng)用電阻箱和電表測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方法.學(xué)習(xí)互動(dòng)【實(shí)驗(yàn)原理】實(shí)驗(yàn)電路如圖2-10-1甲所示,對外電路來說,電流表采用,這樣才能保證電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量誤差都較小.改變,測出幾組I、U 的數(shù)據(jù),利用圖乙所示的圖像法即可求出電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r. 圖2-10-1學(xué)習(xí)互動(dòng)“內(nèi)接法”滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值【實(shí)驗(yàn)器材】電壓表、電流表、電池、開關(guān)、坐標(biāo)紙和導(dǎo)線. 想一想 現(xiàn)在有一節(jié)干電池,想要測出它的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,你需要什么儀器?采用什么樣的電路圖?原理是什么?學(xué)習(xí)互動(dòng)滑動(dòng)變阻器要點(diǎn)總結(jié)測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí)應(yīng)注意:1.在選用電池時(shí),應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電池,可以選用已經(jīng)使用一段較長時(shí)間的1號電池,這樣電池的路端電壓才有較大的變化.2.實(shí)驗(yàn)過程中電路中的電流不要調(diào)得過大,讀電表示數(shù)時(shí)要快,讀完后立即斷電.因?yàn)殡姵匾暂^大電流放電時(shí),極化現(xiàn)象較為嚴(yán)重,電動(dòng)勢明顯下降,內(nèi)阻明顯增大.3.測量U、I數(shù)據(jù)不能少于6組,并且變化范圍要大些.學(xué)習(xí)互動(dòng)4.在作U-I圖像時(shí),要根據(jù)測量數(shù)據(jù)選取合適的坐標(biāo)值,有時(shí)U軸的坐標(biāo)值要從某一恰當(dāng)?shù)闹甸_始,I軸的坐標(biāo)值必須從零開始.在作圖時(shí),要使較多的點(diǎn)落在直線上,不落在直線上的點(diǎn)要均勻分布在直線的兩側(cè).【實(shí)驗(yàn)步驟】1.按實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物圖,電流表用量程,電壓表用3 V量程; 2.把滑動(dòng)變阻器的滑片移到使阻值的一端; 3.閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表有明顯的示數(shù),記錄多組I、U數(shù)據(jù);4.處理數(shù)據(jù):用公式法或作圖法求出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.學(xué)習(xí)互動(dòng)0.6 A最大【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理】想一想 測電動(dòng)勢和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)處理方法有哪些?誤差結(jié)果如何?學(xué)習(xí)互動(dòng)2.圖像法:路端電壓U=E-Ir,畫出電源的U-I測量圖線和真實(shí)圖線如圖2-10-2所示.測量圖線為實(shí)線AB,真實(shí)圖線為虛線AB.由圖線可以看出r和E的測量值都小于真實(shí)值,即r測r真,E測E真. 圖2-10-2學(xué)習(xí)互動(dòng)【實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新】想一想 如果只有一個(gè)電表,如何測電動(dòng)勢和內(nèi)阻?應(yīng)用圖像處理數(shù)據(jù),怎樣得到電動(dòng)勢和內(nèi)阻?學(xué)習(xí)互動(dòng)要點(diǎn)總結(jié)學(xué)習(xí)互動(dòng)測量方案電路圖函數(shù)式圖像特征值圖像法“歐安”法斜率：E截距：r“伏歐”法斜率：截距：自我檢測圖2-10-3自我檢測2.(誤差分析)(多選)在“用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中,下列說法中錯(cuò)誤的是()A.應(yīng)選用舊的干電池作為被測電源,以使電壓表讀數(shù)變化明顯B.應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C.移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí),不能使滑動(dòng)變阻器短路造成電流表過載D.使滑動(dòng)變阻器阻值盡量大一些,測量誤差才小自我檢測自我檢測答案 BD解析 在“用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表,滑動(dòng)變阻器阻值不能太大,如果太大不便于調(diào)節(jié).3.(實(shí)驗(yàn)原理和誤差分析)在“用電流表和電壓表測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中,供選用的器材有:A.電流表(量程:00.6 A,RA=1 );B.電流表(量程:03 A,RA=0.6 );C.電壓表(量程:03 V,RV=5 k);D.電壓表(量程:015 V,RV=10 k);E.滑動(dòng)變阻器(010 ,額定電流1.5 A);F.滑動(dòng)變阻器(02 k,額定電流0.2 A);G.待測電源(一節(jié)一號干電池)、開關(guān)、導(dǎo)線若干.自我檢測(1)請?jiān)谙旅嫣摼€框中畫出能使本實(shí)驗(yàn)測量精確程度高的實(shí)驗(yàn)電路.(2)電路中電流表應(yīng)選用,電壓表應(yīng)選用,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_. (填寫字母代號) (3)圖2-10-4為實(shí)驗(yàn)所需器材,請按原理圖連接正確的實(shí)驗(yàn)電路.(4)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是_。 圖2-10-4自我檢測自我檢測答案 (1)如圖甲所示(2)ACE(3)如圖乙所示(4)電壓表的分流 甲 乙自我檢測解析 (2)考慮到待測電源只有一節(jié)干電池,所以電壓表應(yīng)選C;放電電流又不能太大,一般不超過0.5 A,所以電流表應(yīng)選A;滑動(dòng)變阻器不能選擇阻值太大的,從允許的最大電流和減小實(shí)驗(yàn)誤差方面來看,應(yīng)選擇電阻較小而額定電流較大的滑動(dòng)變阻器E.(4)系統(tǒng)誤差一般是由測量工具和測量方法造成的,該實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)誤差是由于電壓表的分流使得電流表讀數(shù)(即測量值)總是比干路中真實(shí)電流值小,造成E測E真,r測r真.4.(實(shí)驗(yàn)綜合)用如圖2-10-5所示電路測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.電池的內(nèi)阻較小,電路中定值電阻R0起保護(hù)作用.除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外,可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有:A.電流表(量程0.6 A、3 A);B.電壓表(量程3 V、15 V);C.定值電阻(阻值為1 、額定功率為5 W);D.定值電阻(阻值為10 、額定功率為10 W); 圖2-10-5E.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為010 、額定電流為2 A);F.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為0100 、額定電流為1 A).自我檢測(1)要正確完成實(shí)驗(yàn),電壓表的量程應(yīng)選擇V,電流表的量程應(yīng)選擇A;R0應(yīng)選擇的定值電阻,R應(yīng)選擇阻值范圍是的滑動(dòng)變阻器. (2)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是. 自我檢測自我檢測5.(數(shù)據(jù)處理)某同學(xué)利用一只電流表(內(nèi)阻不能忽略)和一個(gè)電阻箱測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,使用的器材還有一個(gè)開關(guān)、若干導(dǎo)線,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖2-10-6甲所示. 圖2-10-6自我檢測自我檢測自我檢測答案 如圖所示(2)2.3(3)電源電動(dòng)勢1.40.6