人教版高中物理選修31：2.10測定電源電動勢和內阻教學設計-學習文檔

1、測定電源電動勢和內阻 教學設計一、教材內容分析這是一節(jié)操作性很強的實驗課，從實驗的應用價值、原理分析、從電路設 計到實際動手實驗獲取實驗數(shù)據(jù)，從對實驗數(shù)據(jù)進行處理到得出結論、進行誤差 分析，體現(xiàn)了物理實驗中理性思維的魅力及實驗操作技能的重要性，在整個過程中，體現(xiàn)了交流合作的重要性。其結構大概可以分為兩部分，第一部分實驗原理 的介紹，第二部分是誤差分析的介紹，這兩部分對學生來說比較困難，尤其是第 二部分，前后兩部分是息息相關的，如果第一部分的實驗原理沒有理解清楚， 第 二部分中的誤差分析學生就會出現(xiàn)問題。學生需要對路端電壓有比較深刻的理解，必要時需要在講新課之前幫助學 生回顧一下路端電壓的概念，

2、接下來時間就會介紹一下實驗原理，指出各個物理 符號的物理意義，接著指出各個電表的作用，指出各個電表實際測量的是什么物 理量，在這基礎上就可以介紹一下產生誤差的原因， 為最后的誤差分析做好鋪墊，二、設計理念與設計思路本節(jié)教學中主要讓學生應用已經學過的閉合電路歐姆定律的相關知識，測量電源電動勢和內阻，在教師的引導下，讓學生明白該怎么做，為什么這樣做。本 節(jié)內容涉及到動手實驗及用圖象法處理數(shù)據(jù)， 通過學生自己的探索，不但把學過 的知識應用于實際，還可以激發(fā)他們的學習興趣。隨著目的的明確，得出測量方案，在實驗過程中如實收集實驗數(shù)據(jù)， 然后師 生共同探討，得到較好的實驗數(shù)據(jù)處理方法，并讓學生表達實驗結果

3、，引導其對 所得結果進行分析、總結。三、學情與教材分析學生已經掌握了閉合電路歐姆定律， 并且已經有從電路的內、外電阻來分析 電路的意識，但是由于對電學實驗接觸比較少，對于電路的分析能力仍需進一步 的加強，這也是本實驗探究的一個重要任務。另外，對于數(shù)據(jù)的處理，學生較熟 悉的是計算法亦稱代數(shù)法，利用圖像處理數(shù)據(jù)的能力的培養(yǎng)是本次實驗探究的另一個重要任務。四、教學目標知識與技能：1、理解閉合電路歐姆定律內容2、理解測定電源的電動勢和內阻的基本原理，體驗測定電源的電動勢和內 阻的探究過程。3、用.解析法和圖象法求解電動勢和內阻。4、使學生掌握利用儀器測量電池電動勢和內電阻的方法，并通過設計電路 和選擇

4、儀器，開闊思路，激發(fā)興趣。過程與方法：1、體驗實驗研究中獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、尋找規(guī)律的科學思維方法。2、學會利用圖線處理數(shù)據(jù)的方法。情感態(tài)度與價值觀：使學生理解和掌握運用實驗手段處理物理問題的基本程序和技能， 具備敢于 質疑的習慣、嚴謹求實的態(tài)度和不斷求索的精神， 培養(yǎng)學生觀察能力、思維能力 和操作能力，提高學生對物理學習的動機和興趣。五、重點、難點分析重點：測量方案和利用圖像處理數(shù)據(jù)難點：如何利用圖像得到結論六、教學準備電流表，電壓表，滑動變阻器，開關，兩節(jié)舊干電池，電池盒，導線若干。七、教學流程設計 電流表+電壓表、學生討論T）回答一HS）-電流表+電阻箱、電壓表+電阻箱八、教學過程設計教

5、學引入（5分鐘）1：復習閉合電路歐姆定理。教師提問2:利用馬鈴薯、西紅柿制作水果電池，觀察靈敏電流計指針 偏轉情況。提出問題：現(xiàn)在肩一個干電池，要想測出其電動勢和內電阻， 你有哪些實驗方案、實驗原理是什么？學生分組討論后，得到的大致方案：利用E=U + Ir測出幾組數(shù)據(jù)就可以計算出 E、r主要教學過程實驗原理閉合電路歐姆定律：E=U+Ir教師提問測出電源的電動勢和內阻需要哪些實驗器材？實驗器材（2分鐘）學生討論回答1:電壓表測路端電壓；電流表測干路電流，即過 電源的電流。需測量的是T干電池，電動勢約為 1.5V,內電阻大約為零點幾歐。2:電流表、電壓表及滑動變阻器的規(guī)格要根據(jù)實 驗的具體需要來

6、確定，看看我們用到的電路圖里面電流 表和電壓表各需測的是什么？選用電路圖時，還可將電流表接在外面，原則上也 是可以的，那么我們在做實驗時是否兩個都可以， 還是 哪一個更好？為什么？教師提問實驗方案（3分鐘）學生討論回答1:兩種方式測量都會帶來誤差。采用圖1電壓表示數(shù)準確 電流表示數(shù)偏小采用圖2電流表示數(shù)準確電壓表示數(shù)偏小2:選用哪種方式，要根據(jù)實際測量的需要確定，現(xiàn)在 要想測出電源的內阻，如果采用圖2方式，最后得到的 結果相當于電源內阻與電流表內阻的總和，而兩者相差 又不太多，這樣一來誤差就會比較大，所以應采用圖 1 的電路圖。數(shù)據(jù)處理（5分鐘）教師提問（1）原則上，利用兩組數(shù)據(jù)便可得到結果，

7、但這樣做誤 差會比較大，為此，我們采取什么方法對實驗數(shù)據(jù)進行 處理？1:多測幾組數(shù)據(jù)，取平均值。E=Ui+Iir, E=U2+3I1U2 I2U1U2 UiEIi 12、r Ii I2學生討論回答（1）2:多測幾組數(shù)據(jù)，畫出 U-I 圖像，從圖像中求出電源電動 勢和電源內阻?？v坐標的截距 為電源電動勢，直線斜率的絕 對值為電源內阻。說明：圖線的縱坐標是路端電壓，它反映的是：當電流強度 I增大 時，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關系，U=E-Ir。也就是 說它所反映的是電源的性質，所以也叫電源的外特性曲線。電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定, 而這里的U-I圖線中，E、r不

8、變，外電阻R改變，正是R的變化, 才有I和U的變化。實驗中至少得到5組數(shù)據(jù)，畫在圖上擬合出一條直線。要求： 使多數(shù)點落在直線上，并且分布在直線兩側的數(shù)據(jù)點的個數(shù)要大致 相等，這樣，可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。教師提問 將圖線延長，與橫縱軸的交點各代表什么情況？（2）學生討論回答（2）將圖線兩側延長，分別交軸與 A、B點。A點意味著斷路情況，它的縱軸截距就是電源電動 勢E。B點意味著短路情況， J 它與橫軸的截距就是短路 A 電流。u/vrX.,L HRB說明：A、B兩點均是無法用實驗實際測到的，是利用得到的圖線 向兩側合理外推得到的。由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對值就較小。

9、為了使 測量結果準確，可以將縱軸的坐標不從零開始，計算 r時選取直線 上相距較遠的兩點求得。探究實驗（15分鐘）教師提問針對我們前面的討論的內容，按照實驗電路圖，連接實 驗器材，繪制表格，做實驗，并記錄實驗數(shù)據(jù)。對實驗 數(shù)據(jù)進行處理，學生活動學生動手做實驗，并對實驗數(shù)據(jù)進行處理I 112415L例） 令夕8mo、o0 Z?/力。帶。學生數(shù)據(jù) 展小W/V4.00 h J H FTTk一1二一一二一一7._*._ _ _ 上-二- a 口。二不去二丁- 一-廣七二二王二二二反_2 00：三三上、 QUllI111 I11105.010<0 15,0 20.0 /mA說明：教師實時調控，針對學

10、生出現(xiàn)的問題及時調整。教師提問實驗中的誤差屬于系統(tǒng)誤差，請同學們進一步討 論，得到的數(shù)值是偏大還是偏小？（提示：利用圖線 及合理的推理）誤差分析（5分鐘）學生討論回答因為電壓表的分流作用所以I真=1測+ Iv即（I真-I測）T ,反映在圖線瓦上：E當U=0時，卜一0 I真故r真測 E真£測"U真實情況Jy/測量結果X /課堂總結利用圖線進行數(shù)據(jù)處理是物理實驗中常用的一種方法。最好是利用直線來解決，如力學中“用單擺測重9口速度”的實驗就可以 利用T2-1圖線來求go電池的內阻若太小則不易測量，所以實驗中 用舊電池或者在電池外用一電阻充當電源內阻。拓展延伸、課后作業(yè)前面我們是利用電流表和電壓表測量電源的電動勢和內阻。1:如果給你電流表和電阻箱、電壓表和電阻箱，你會如何設 計實驗。2:設計表格，做實驗，對數(shù)據(jù)進行處理。3:利用圖像，對實驗誤差進行分析。附：板書設計§4.3測定電源電動勢和內阻、實驗目的：測量電源電動勢和內電阻、實驗原理： E=U+卜（U=E4r）、實