2019-2020年高中物理2.10实验：测定电源的电动势和内阻教学案新人教选修

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1、2019-2020年高中物理2.10实验：测定电源的电动势和内阻教学案新人教选修一、教学目标1、理解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的变化关系。2、体验测量电源电动势和内阻的探究过程，掌握实验方法。3、培养学生仔细观察，真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质，体验获取数据，分析数据，寻找规律的科学思维方法。4、用解析法和图像法求解电源电动势和内阻，能对结果进行误差分析、了解减小误差的方法。教学重点：探究测量电源电动势和内阻的原理和方法，掌握其数据处理和误差分析。教学难点：电池内阻较小。二、预习导学实验电路连接，图像法求解

2、及误差分析。第一部分：实验原理我问学生：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？学生讨论后可以得到多种方案，（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。如图2.9-1所示：原理公式：（2）用电流表、电阻箱测量。如图2.9-2所示：原理公式：（3）用电压表、电阻箱测量。如图2.9-3所示：原理公式：我对这学生的答案进行点评，并逐一讲解，因为一个班里不可能所有的同学都能清楚实验原理，逐一讲解可以使那些仍然不会的同学掌握这些实验原理，会的同学也可以因此加深印象。第二部分：实验方法教师：引导学生阅读教材6

3、9页有关内容，回答问题。（1）用水果电池的优点是什么？电源的正负极如何鉴别？其内阻与哪些因素有关？实验过程中会有何变化？实验中要注意什么？（2）简要写出实验步骤。学生：阅读教材，解决以上问题。3、学生实验：接下来我指导学生实验，要记录至少六组实验数据。4、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：当电流强度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

4、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组以上实验数据，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，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电源电动势E。横轴截距点（路端电压U=0）意味着短路情况，它的数值就是短路电流。二、问题引领，知识探究例题、现有器材：量程为10．0mA

5、，内阻约为30-40Ω的电流表一个，定值电阻R1=150Ω，定值电阻R2=100Ω，单刀双掷开关S，导线若干．要求利用这些器材测量一干电池(电动势约1．5v)的电动势．(1)按要求连接实物图(下图20)．【解析】利用一只电流表和两只定值电阻来测量干电池的电动势，基本的原理是改变外电路的电阻，得到两组电流值．根据闭合电路欧姆定律，得到一个关于电源电动势和内阻的二元一次方程组，解方程组即可求得电动势．由给定的条件知，电流表量程为10mA，内阻均为30Ω～40Ω，电源电动势约1．5V，内阻约几欧，则外电阻的选择条件为R》120Ω，故外电阻可选Rl或(R1+R2)．

6、(1)连接实物图如下图21所示．(2)当单刀双掷开关掷向b时，Rl为外电阻，得I1=E/（R1+r）当单刀双掷开关掷向a时，R1和R2串联起来作为外电阻时，得到I2=E/（R1+R2+r）②式中E、r分别表示干电池的电动势和内阻联立①②可解得E=I1·I2·R2/（I1-I2）I1是外电阻为R1时的电流，I2是外电阻为R1和R2串联时的电流．【点评】本题是利用电阻R1和R1与R2串联分别接人电路，获得两组实验数据，求出E和r．需要注意的是，干电池电压为1．5V，内阻r约为几欧姆，如果用定值电阻R2=100Ω作为外电阻有10mA

7、量程10mA，因此该电阻不能单独使用．四、目标检测1.闭合电路欧姆定律的内容是怎样的？2.测定电源的电动势和内电阻的实验原来就是闭合电路欧姆定律，对于一个给定的电池，电动势和内电阻是一定的，由闭合电路欧姆定律可以写出电源电动势E、内电阻r与路端电压U、电流I的关系式，为。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。3.根据闭合电路欧姆定律，可以写出电源电动势E、内电阻r与电路电流I、电路外电阻R的关系式，为。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。4.根据闭合电路欧姆定律

8、，可以写出电源电动势E、内电阻r与路端电压U、电路外