滬科版31選修三42測量電源的電動勢和內(nèi)阻3

1、測定電源電動勢和內(nèi)阻一、教材內(nèi)容分析本節(jié)課是高中物理選修31的第四章第二節(jié)，這節(jié)課內(nèi)容是測量電源的電動勢與內(nèi)阻，電源的特性主要由電動勢與內(nèi)阻來描述，因此測量電動勢和內(nèi)阻對于合理使用電源具有重要的意義。本節(jié)課主要介紹了用伏安法測量電源的電動勢與內(nèi)阻的電路以及一種新的處理實驗數(shù)據(jù)的方法用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。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(jīng)學過的閉合電路歐姆定理的相關知識，測量電源電動勢和內(nèi)阻，在教學中在教師的引導下，讓學生明白該怎么做，為什么這樣做。本節(jié)內(nèi)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，

2、引導測量方案（包括電路圖）的形成，在探究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(jié)果，引導其對所得結(jié)果進行誤差分析。三、學情與教材分析學生已經(jīng)掌握了閉合電路歐姆定律，并且已經(jīng)有從電路的內(nèi)、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，對實驗電路的選擇、設計能力還沒有形成，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書法，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1知識與技能：使學生掌握利用儀器測量電池電動勢和內(nèi)電阻的方法，并通過設計電路和選

3、擇儀器，開闊思路，激發(fā)興趣。2.過程與方法：學會利用圖線處理數(shù)據(jù)的方法、誤差分析。3.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(zhì)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：測量方案和利用圖線處理數(shù)據(jù)難點：如何利用圖線得到結(jié)論六、教學準備電流表，電壓表，滑動變阻器，開關，一節(jié)電池，電池盒，導線若干七、教學流程設計開始教學環(huán)節(jié)學習內(nèi)容教師活動學生活動預期效果教學引入明確研究課題、引起探究興趣引言、課題介紹調(diào)動學生學習的興趣，活躍課堂的氣氛，使學生樂于探究。掌握測量

4、的幾種原提問回答問題理。第一和1、欲得到某個第三要求原理選擇：閉合電1、閉合電路歐姆疋干電池的電E電阻已知，路歐姆定律律:IE實IE及其他動勢和內(nèi)Rr且從數(shù)據(jù)驗E=U+Ir(U=E-Ir)原理Rr阻，可以怎EUUrR處理方便探變形形式：討么做？看，第二種E=U+lr、2、選用LU2、選用歐姆萬案EUrE=U+Ir(U=E-Ir)R定律的那種E=U+Ir亦較好形式比較好可米用圖像法，較好。實驗方案圖選路式電、力驗接弟m作電W:問原電電式提據(jù)驗是方1根實點接s-E-*0*MH驗細圖匚最路實驗探究數(shù)集收動據(jù)弟據(jù)行數(shù)進錄r紀方實據(jù)如根并一重二真實實數(shù)據(jù)處理方案法方m二理處據(jù)數(shù)、1得據(jù)數(shù)m二丨理？問處論

5、提何結(jié)1如出實川象次uM多直作用，勺，刊曰寸M侔加躺數(shù)取像線息倍代驗圖曲B信ir仁22握線，率軸等像丨掌圖息斜標距圖得鍵用信坐截含獲總ru口方rL、n禾白女滋白白2、對實驗圖像的認識提問1、由實驗數(shù)據(jù)得到的數(shù)據(jù)在圖上的分布特點2、曲線的斜率、U軸截距、1軸截距各表示什么？學生回答1、數(shù)據(jù)只分布在第一象限，且大致應成一條斜率為負的直線2、斜率表示-r,U軸截距表示電源電動勢I軸截距表示短路電流增強運用圖像處理數(shù)據(jù)的能力，培養(yǎng)看圖的能力以及分析問題、解決問題的能力實驗結(jié)論表達通過實驗得到結(jié)論引導讓學生自己表達實驗得到的結(jié)果學生發(fā)言表達自己的實驗結(jié)果學生發(fā)言引導誤差分析：誤差對所得的實驗結(jié)讓學生對自

6、己的1、原理引起的2差分析論進行誤差分析實驗結(jié)果進行討誤差論2、儀器讀數(shù)引起的誤差課堂總結(jié)1、實驗原理及電路選擇2、數(shù)據(jù)處理方法及誤差分析九、課堂實錄測量電源的電動勢與內(nèi)阻教師：在你們桌上都有一節(jié)這樣的干電池，我們已學過用來描述電源的性質(zhì)物理量是E、r，今天我們要用實驗手段來測量一節(jié)電池的E、r。根據(jù)我們學過的知識，你可以用幾種什么方法來測出這一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻呢？教師：同桌同學一起研究一下，看可以通過測量哪些物理量來測電源的電動勢和內(nèi)阻，然后把你們設計出來的電路圖畫在白紙上，列出求解方程式。學生設計方案xxE、教師：下面請同學們把你設計好的方案拿來跟大家一起探討一下，誰先來？萬案1學生

7、：使用一個電流表、一個電壓表、一個滑動變阻器E=Ir+U（板書）萬案2學生：使用一個電壓表、一個電阻箱EUr（板書）R案;3學生：使用一個電流表、一個電阻箱卄E、rE=I（R+r）（板書）教師：根據(jù)同學們得除了測電源電動勢和內(nèi)阻的三EURr種方法，現(xiàn)在分析對比一下。投影：方案1E=Ir+U方案2方案3E=I（R+r）教師：同學們很辛苦才得出三種不同方案，盡管這三種方法所列的方程形式不同，但他們的本質(zhì)是一樣的，都是閉合電路的歐姆定律。三種方案中哪種方案最好？師生：1、方案2和方案3與方案1相比，最大的區(qū)別在于方案2和方案3只用了一個電表，外電路上的電阻必須是已知的，這就給外電路上的電阻帶來一定的

8、限制，滑動變阻器是不能用的。2、方案1中，Er是欲求的，除了采用方案2、3相同的數(shù)據(jù)處理辦法外，還可以采用一種獨特的處理方案，前面練習時我們有碰到過一一圖像法。教師：基于上述原因，我們選用方案1。但是，即便是選擇方案1,同學們也有這樣的兩種連接方式，那么我們在做實驗時是否兩個都可以，還是哪一個更好？師生:教師:教師:選用哪種：如果采用和，而兩者相的電路圖在大家桌上都有電流表、電壓表、050Q滑動變阻器各一個，電鍵一個，導線若干。電流表、圖&壓表選擇什么量程？式，要根據(jù)實際測量2方式，最后得到的結(jié)果相日差又不太多，這樣一來誤I的需要j定，現(xiàn)在要想測出電源的內(nèi)阻，當于電源內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻的總差就會

9、應米用圖師生：電流表00.6A，電壓表03V教師：接下來同學們可以開始進行實驗，收集數(shù)據(jù)，要多測幾組以便取平均，至少測6組。在實驗以前先請同學做電學實驗的注意事項。師生：1）按電路圖先串聯(lián)后并聯(lián)。2）連接電路時，電鍵必須斷開。3）電流必須從電表的正接線柱流入，負接線柱流出，并且要注意量程的選擇。4）如使用滑動變阻器處于安全的位置。5）因電池較舊，每測量一次斷開電源，調(diào)節(jié)后再通電，保證電流較大。6）實驗結(jié)束時，先斷開電鍵。以組為單位學生動手實驗，如實紀錄實驗數(shù)據(jù)教師：得到了實驗數(shù)據(jù)，你有幾種辦法處理數(shù)據(jù)得出正確的電動勢與內(nèi)阻？學生：我們可以利用公式：E=lr+U用兩組數(shù)據(jù)就可以建立方程組解出E和

10、r，然后取平均值；也可以采用圖像法，利用U-1圖像求電源電動勢E和內(nèi)阻r:根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-Ir可知，U是I的一次函數(shù)，則UI圖像應該是一條直線.投影：UI圖象如右圖。教師：如何得到這條直線，在坐標紙上建立UI坐標系，依據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標系中畫出相應的點，怎樣連接這些點呢？是否兩兩相連？學生討論后回答總結(jié)：兩兩相連得出的折線不符合理論分析的結(jié)果，應該作一條直線使之通過盡可能多的點，并使不在直線上的點盡可能均勻的分布在兩旁.離直線教遠的點應該舍棄，這實際上也是取平均的思想。教師：那么大家觀察圖象，直線與U軸、I軸各有交點，這兩個交點分別代表什么物理意義，直線的斜率又代表什么呢？學生回答總

11、結(jié)：直線與U軸相交點的值，I等于零，此值即為斷路時的路端電壓應等于電源電動勢E;這條直線與I軸的交點表示U=0（外電路短路）時的短路電流I。，而且E0由U=E-Ir可知直線斜率為-r，計算內(nèi)阻時，要在直線上任取兩個相距較遠的點，用r=|k|計算電池的內(nèi)阻r。教師：下面同學們把數(shù)據(jù)所得數(shù)據(jù)描到書上的坐標系中，作出圖線，從而得出測量結(jié)果，等下請同學來說一下他的測量結(jié)果。學生：結(jié)果表達。一下環(huán)節(jié)如有時間就講，沒有時間下次課講誤差分析:實驗中由于電壓表的分流作用，使得測量的電流與真實的電流大小不同而造成的誤差屬于系統(tǒng)誤差，請同學們進一步討論，這個E、r測量得到的數(shù)值是偏大還是偏?。浚ㄌ崾荆豪脠D線及合理的推理）可以請幾位同學發(fā)言，最后得到結(jié)論。因為電壓表的分流作用所以I真=1測+lv，某個電壓值時電流要比U/V測量值大一點。當U=0時，Ivf0IfI真故r真r測E真E十、教學反思這節(jié)課的設計意圖要讓學生在教師的引導下掌握測量電源電動勢和內(nèi)阻的原理和方法，教師的引導只是為了讓學生更加高效的學習，把重點放在原理、電路的獲得，以及探究過程的實際操作，再到后面的數(shù)據(jù)處理，特別是利用圖象法處理數(shù)據(jù)，課堂內(nèi)容的設計環(huán)環(huán)相扣，注重培養(yǎng)學生的實驗探究能力。不足之處在于課堂的容量偏