高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案:实验:测定电池的电动势和内阻
高中物理第2章第10节实验:测定电池的电动势和内阻教案新人教版选修3_1

10.实验:测定电池的电动势和内阻三维目标知识与技能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。
过程与方法1.通过设计电路和选择仪器,开阔思路,激发兴趣;2.养成规范操作实验并能科学、合理地处理数据的习惯。
情感、态度与价值观1.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;2.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;3.培养学生合作探究的团队意识。
教学重点掌握实验原理和方法,学会处理实验数据。
教学难点如何利用图线得到结论以及实验误差的分析。
教学方法讨论法、启发法、分析归纳法,分组实验。
教具准备电流表、电压表、滑动变阻器、开关、旧两节电池、导线若干。
教学过程[新课导入]在闭合电路欧姆定律一节的例题中我们学习过一种利用闭合电路欧姆定律求电池电动势和内电阻的方法。
利用闭合电路欧姆,用哪些仪器、方法都可以测定电池的电动势和内阻呢?这节课我们就根据闭合电路的欧姆定律,来测量电池的电动势和内阻。
[新课教学]一、实验原理要测出干电池的电动势和内电阻,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,可以得到多种实验方案。
主要有下面的四种方案。
1.伏安法用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量。
根据电压表和电流表所接位置的不同,原理电路有两种,如下图。
设电源电动势为E ,内阻为r ,路端电压为U ,回路中的总电流为I ,根据闭合电路欧姆定律有原理公式:E =U +Ir从理论上讲,如果能测出U 、I 的两组数据,就可以列出两个关于E 、r 的方程,于是能够从中解出E 和r 。
E =U 1+I 1rE =U 2+I 2r 解得:211221I U I U E I I -=-,1221U U r I I -=-。
2.欧安法用电流表、电阻箱测量。
原理电路如图所示。
根据闭合电路欧姆定律有原理公式:E =IR +Ir从理论上讲,如果能测出I 、R 的两组数据,就可以列出两个关于E 、r 的方程,于是能够从中解出E 和r 。
测定电池的电动势及内阻教学案

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。
高中物理《实验:测定电池的电动势和内阻》教案

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高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案:2.9 实验:测定电池的电动势和内阻

教学设计整体设计教学目标一、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。
教学重点利用图线处理数据教学难点如何利用图线得到结论以及实验误差的分析教学工具电池,电压表,电流表,滑动变阻器,开关,导线教学方法实验法,讲解法教学过程导入新课回顾上节所学内容,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叙述?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:现在有一节干电池,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。
主要教学过程1.实验原理:闭合电路欧姆定律E=U+Ir2.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1.5 V,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。
最新人教版高中物理选修3-1第二章《测定电池的电动势和内阻》教学设计

教学设计10实验:测定电池的电动势和内阻本节分析本节是闭合电路的欧姆定律的深化和实际应用,本节主要介绍了用伏安法测量电池的电动势与内阻,以及处理实验数据的方法——图象法,同时也是对前几节所学电路知识和实验技能的综合运用与提升.学生通过本节的学习,既能巩固电学问题的分析思路,加深对闭合电路的欧姆定律的理解,了解电池的主要特性,又能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.学情分析学生已经掌握了闭合电路的欧姆定律,并且已经有从电路的内、外电阻来分析电路的意识,掌握了电流表、电压表的使用方法.但是由于对电学实验接触比较少,对于电路的分析能力仍需进一步加强,这也是本实验探究的一个重要任务.另外,对于数据的处理,学生较熟悉的是计算法,利用图象处理数据的能力的培养与提高是本次实验探究的另一个重要任务.教学目标●知识与技能(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.●过程与方法(1)体验测定电源的电动势和内阻的探究过程,并通过设计电路和选择仪器,开阔思路,激发兴趣.(2)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.●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.教学重难点本节的重点是利用图线处理数据,而难点是如何利用图线得到结论以及实验误差的分析.教学方法实验法、讲解法.教学准备多媒体课件.教学设计(一)(设计者:臧国东)教学过程设计用电流表、电阻箱测量.如图所示:+Ir+URr这几种方法均可测量,本节选择用伏安法测量, 2.闭合开关前,把滑动变阻器的滑片移到一端使其阻值最大.3.闭合开关,调节滑动变阻器,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,用同样的方法测量实验中至少得到6组数据,画在图上拟合出一条直线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:将图线延长,分别交轴与A、B两点.开路情况,它的纵轴截距就是电池的电动势它的横轴截距就是短路电流;为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的干电池.干电池在大电流放电时,电动势E会明显下降,内阻板书设计10 实验:测定电池的电动势和内阻【实验器材】待测电池,电压表,电流表,滑动变阻器,开关,导线 【实验方案】原理公式:E =U +Ir 原理公式:E =IR +Ir 原理公式:E =U +URr教学反思本节是操作性很强的实验课,从实验的应用价值、原理分析,从电路设计到实际动手实验获取实验数据,从对实验数据进行处理到得出结论、进行误差分析,都体现了物理实验中理性思维的魅力及实验操作技能的重要性,在整个过程中,体现了交流合作的重要性.本节包括实验原理分析、电路设计及实际动手实验获取实验数据、组织学生对实验数据进行处理和得出结论、进行误差分析.通过复习闭合电路的欧姆定律,为实验设计做好知识铺垫.实验方案由学生自己完成并展评,体现了学生自主学习的思想,充分挖掘学生的潜能.在方案设计中学生有不同的方案,组织学生对不同的方案进行交流与讨论,对方案设计进行优化.在电路连接及数据采集中大部分同学能按电路图正确选择并连接实验器材,完成采集六组以上数据的实验任务,为处理数据及误差分析提供了依据.其中数据处理会花费学生一定的时间,今后可考虑引入电流传感器、电压传感器等数据采集设备搜集实验数据,用计算机分析处理实验数据,可以大大提高课堂效率.教学设计(二)(设计者:徐会强)教学过程设计根据提供的器材,用伏安法测干电池的电动势和内阻计算机、数据采集器;(内阻r≈0.1 Ω,量程:-1(内阻r≈300 kΩ,量程:-(0~20 Ω),电阻箱(0~9 999 Ω)用伏阻法测水果电池的电动势和内阻将滑动变阻器换成电阻箱,开始实验,板书设计10实验:测定电池的电动势和内阻一:伏安法二:伏阻法三:安阻法原理公式:E =U +Ir 原理公式:E =IR +Ir 原理公式:E =U +U Rr 教学反思随着信息技术的发展,信息技术与物理课堂的结合越来越密切,信息技术由传统的辅助教学手段逐渐成为教学工具,引起高中物理课堂的变革.基于未来课堂的理论与理念,学生分组实验采用电压传感器、电流传感器对实验数据进行数字采集,同时通过网络远程控制技术,教师和学生之间可以顺利实现教学问题的交流,学生可以不用见到老师,就得到老师手把手的辅导和讲授,学生还可以直接在电脑中进行习题的演算和求解,在此过程中教师能够轻松看到学生的解题思路和步骤,并加以实时的指导.通过控制学生电脑终端,随时查看学生实验数据、指导学生实验.在学生分组实验中,使用网络摄像机,实时同步传输学生分组实验情况,很好地实现了实验过程的可视化.学生利用计算机自带功能,分析处理数据,实现了数据处理的智能化.本教学设计实现了信息技术由辅助教学向教学工具的转变,为下一步的未来学校、未来课堂的建设进行了大胆的尝试,收到了很好的效果. 备课资料 ●测量电池电动势和内阻的系统误差分析方法若实验用图1中的甲和乙两种电路进行,两种电路产生的系统误差不同,在每种分析方法中将作分别讨论.图1设电压表和电流表的内阻分别为R V 和R A ,电池电动势和内阻的真实值分别为E 真和r 真,测量值分别为E 测和r 测.方法一、公式推导设在每种电路中滑动变阻器阻值为R 1和R 2时,电压表和电流表的两组测量值分别为U 1、I 1和U 2、I 2.1.如图1甲,根据闭合电路的欧姆定律有:E 测=U 1+I 1r 测(1)E 测=U 2+I 2r 测(2)由(1)(2)解得:r 测=U 1-U 2I 2-I 1(3) 当滑动变阻器阻值为R 1和R 2时,外电路总电阻的实际值为:R 1′=(R 1+R A )R V R 1+R A +R V,R 2′=(R 2+R A +R V )R 2+R A +R V .干路电流为:I 1′=E 真R 1′+r 真,I 2′=E 真R 2′+r 真.电流表的读数(由分流原理得)为:I 1=R V R 1+R A +R V I 1′,I 2=R V R 1+R A +R V I 2′,电压表的读数为:U 1=I 1(R 1+R A ),U 2=I 2(R 2+R A ).将U 1、I 1、U 2、I 2的表达式代入(3)式得:r 测=r 真R V r 真+R V(4) 将(4)式代入(1)式得:E 测=R V r 真+R VE 真(5) 由(4)(5)两式可知,用图甲1电路测量时,电池内阻的测量值要比真实值小,或者说测出的内阻实际上是电池内阻的真实值和电压表内阻的并联值;电动势的测量值也比真实值小,或者说测出的电动势实际上是用电压表直接接在电池两极时的路端电压(电压表的读数).2.如图1乙,根据闭合电路的欧姆定律有:E 测=U 1+I 1r 测(6)E 测=U 2+I 2r 测(7)由(6)(7)解得:r 测=U 1-U 2I 2-I 1(8) 当滑动变阻器阻值为R 1和R 2时,外电路总电阻的实际值为:R 1′=R A +R 1R V R 1+R V ,R 2′=R A +R 2R V R 2+R V .干路电流(电流表的读数)为:I 1=E 真R A +R 1R V R 1+R V +r 真,I 2=E 真R A +R 2R V R 2+R V +r 真.电压表的读数为:U 1=I 1R 1′,U 2=I 2R 2′.将U 1、I 1、U 2、I 2的表达式代入(8)式得:r 测=r 真+R A .(9)将(9)式代入(6)式得:E 测=E 真(10)(9)(10)两式告诉我们,用图1乙电路测量时,电池内阻的测量值要比真实值大,或者说测出的内阻实际上是电池内阻的真实值和电流表内阻的串联值;电动势的测量值等于其真实值,即没有系统误差.方法二、图象比较由闭合电路欧姆定律得出路端电压和通过电池内部的电流的关系为U=E-Ir,U-I图象如图2所示,图中直线和U轴的交点表示电池的电动势,内阻为斜率的负值,即图中的tan θ值.图21.如图1甲,电压表的读数就是路端电压,而电流表的读数由于电压表的分流却小于通过电池内部的电流,即U的测量值准确,I的测量值偏小.按这样的测量值作出的U-I图象肯定存在系统误差.现将由测量值作出的U-I图线(实线)和准确的UI图-线(虚线)在同一图中进行比较.如图3所示,由于对应于每一路端电压值,I的测量值总是偏小,而且随着变阻器阻值的减小(电流的增大)时,这种误差也减小,当外电路阻值为零时,这种误差也为零,所以实际画出的U-I图线和准确的U-I图线在I轴上相交.即E测<E真,r测<r真.图3图42.如图1乙,电流表的读数就是通过电池内部的电流,而电压表的读数由于电流表的分压却小于电池的路端电压,即I的测量值准确,U的测量值偏小.按这样的测量值作出的U-I图象也肯定存在系统误差.现将由测量值作出的U-I图线(实线)和准确的U-I图线(虚线)在同一图中进行比较.如图4所示,对于每一电流I的值,U的测量值总是偏小,而且随着变阻器阻值的增大(电流的减小)时,这种误差也减小.当变阻器阻值无限大时,这种误差趋于零.所以实际画出的U-I图线和准确的U-I图线在U轴上相交.即E测=E真,r测>r真.方法三、等效变换图5 图6 1.如图1甲,实际的电压表V 可以等效为理想的电压表V 0和电阻R V 的并联(图5),而电阻R V 和实际电池(E 真、r 真)又可以等效为一个新电池(E 1、r 1)(图6).这样由于V 0是理想的,电流表的读数就没有误差了.而E 1为等效电池的电动势,即为图5中a 、b 两点的开路电压,E 1=U ab =E 真R V +R 真R V =R V R V +R 真E 真.r 1为等效电池的内阻,即为等效电池a 、b 间短路时电动势E 1和短路电流I 1的比值,r 1=E 1I 1=R V R V +r 真E 真E 真r 真=R V r 真R V +r 真.因此,电池电动势和内阻的测量值为:E 测=E 1=R V R V +R 真E 真,r 测=r 1=R V r 真R V +r 真.和方法1的结果完全相同.图7 图8 2.如图1乙,实际的电流表A 可以等效为理想的电流表A 0和电阻R A 的串联(图7),而R A 和实际电池又可以等效为一个新电池(E 2、r 2)(图8).这样,由于A 0是理想的,电压表的读数就没有误差了.而E 2为等效电池的电动势,即为图8中c 、d 两点的开路电压,E 2=U cd =E 真,r 2为等效电池的内阻,即为等效电池c 、d 间短路时电动势E 2和短路电流I 2的比值,r 2=E 2I 2=E 真E 真R A +r 真=r 真+R A ,因此,电池的电动势和内阻的测量值为E 测=E =E 真,r 测=r 2=r 真+R A ,和方法一中的结果也完全相同.总结以上三种分析方法都可以分析出甲和乙两种电路中电动势和内阻的测量值和真实值之间的关系.按甲图实验结果表明:当R V≫r真时,测量误差就很小,而一般情况下都能满足R V≫r真.所以,在一般情况下采用甲图测量比较合适.按乙图实验结果表明:当R A≪r真时,测量误差也很小,但若R A和r真可以比较的话(如蓄电池),这种误差就不容忽视了.。
高中物理 2.10《实验:测定电池的电动势和内阻》教案 新人教版选修3-1

记录要点
教师可在学生完成后作点评
学生在相应的位置做笔记。
PPT课件
第四层级
知识总结
教师可根据实际情况决定有没有必要总结或部分点评一下。
学生就本节所学做一个自我总结,之后可小组交流讨论。
PPT课件呈现
感悟收获
注意有代表性的收集一些学生的体会,以便有针对性地调整教学方法。
根据自己的感受如实填写。
(3)画U-I图象时,纵轴可以不从零开始,如图所示。通过此图如何得出E和r?
板书
口头表述
第三层级
基本检测
根据具体情况与部分同学交流,掌握学生的能力情况.
全体学生独立思考,独立完成,小组同学都完成后可交流讨论。
PPT课件
技能拓展
视学生基础和课堂时间、教学进度决定是否作要求
教师未提出要求的情况下学有余力的学生可自主完成
(2)画好U-I图象,理解其物理意义,充分利用坐标纸,注意小组要合作分工。
(3)此图线与纵轴的交点仍为电池的电动势,但图线与横轴的交点不再是短路电流。
展示要用投影仪进行。
阅读教材中“数据处理”相关内容,回答下列问题。
(1)利用解方程组的方法求解E和r有什么优点和缺点?
(2)电池的U-I图象的截距、斜率分别表示什么物理量?
第一层级
研读教材
确保每一位学生处于预习状态,要求在教材上划出重难点。
通读教材,作必要的标注,梳理出本节内容的大致知识体系。
PPT课件呈现学习目标
完成学案
巡视学生自主学习的进展,学生填写学案的情况。
尽可能多得独立完成学案内容,至少完成第一层级的内容。
结对交流
指导、倾听部分学生的交流,初步得出学生预习的效果情况。
2021年高中物理 实验:测定电池的电动势和内阻教案1 新人教版选修3

2021年高中物理实验:测定电池的电动势和内阻教案1 新人教版选修3一、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。
高中物理选修3-1-实验:测定电池的电动势和内阻

实验:测定电池的电动势和内阻知识集结知识元实验:测定电池的电动势和内阻知识讲解实验测定电源的电动势和内阻一、伏安法测电源电动势和内阻:(一)实验目的1.掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法。
2.学会用图象法求电源的电动势和内阻。
(二)实验原理1.实验依据闭合电路欧姆定律。
2.实验电路如图所示3.E和r的求解由U=E-Ir,得:,解得:4.作图法数据处理如图所示。
(1)图线与纵轴交点为E。
(2)图线与横轴交点为。
(3)图线的斜率绝对值表示。
(三)实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等。
(四)实验步骤1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按图连接好电路。
2.把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。
3.闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1)。
用同样方法测量出多组I、U值。
填入表格中。
4.断开开关,拆除电路,整理好器材。
(五)数据处理本实验中数据的处理方法:一是联立方程求解的公式法,二是描点画图法。
第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A方法一:联立六组对应的U、I数据,数据满足关系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、U3=E-I3r……让第1式和第4式联立方程,第2式和第5式联立方程,第3式和第6式联立方程,这样解得三组E、r,取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小。
方法二:在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系,在坐标平面内描出各组(I,U)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线的斜率绝对值即为电池的内阻r,即。
(六)注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)。
2.在实验时,电流不能过大,通电时间不能太长,以免对E与r产生较大影响。
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教学设计(二)
整体设计
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。
教学重点
利用图线处理数据
教学难点
如何利用图线得到结论以及实验误差的分析
教学工具
电池,电压表,电流表,滑动变阻器,开关,导线
教学方法
实验法,讲解法
教学过程
导入新课
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叙述?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:现在有一节干电池,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。
主要教学过程
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1.5 V,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
图1
图2
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0~0.6 A量程,电压表0~3 V量程。
滑动变阻器0~50 Ω。
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UI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→0,I→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。
课后小结
利用图线进行数据处理是物理实验中常用的一种方法。
最好是利用直线来解决,如力学中“用单摆测重力加速度”的实验就可以利用T2l图线来求g。
备课资料
关于欧姆的趣闻轶事
1.灵巧的手艺是从事科学实验之本
欧姆的家境十分困难,但从小受到良好的熏陶,父亲是个技术熟练的锁匠,还爱好数学和哲学。
父亲对他的技术启蒙,使欧姆养成了动手的好习惯,他心灵手巧,做什么都像样。
物理是一门实验学科,如果只会动脑不会动手,那么就好像是用一条腿走路,走不快也走不远。
欧姆要不是有这一手好手艺,木工、车工、钳工样样都能来一手,那么他是不可能获得如此成就的。
在进行电流随电压变化的实验中,欧姆正是巧妙地利用电流的磁效应,自己动手制成了电流扭秤,用它来测量电流大小,才取得了较精确的结果。
2.乌云和尘埃遮不住科学真理之光
1827年,欧姆发表《伽伐尼电路的数学论述》,从理论上论证了欧姆定律,欧姆满以为研究成果一定会受到学术界的承认也会请他去教课。
可是他想错了。
书的出版招来不少讽刺和诋毁,大学教授们看不起他这个中学教师。
德国人鲍尔攻击他说:“以虔诚的眼光看待世界的人不要去读这本书,因为它纯然是不可置信的欺骗,它的唯一目的是要亵渎自然的尊严。
”这一切使欧姆十分伤心,他在给朋友的信中写道:“伽伐尼电路的诞生已经给我带来了巨大的痛苦,我真抱怨它生不逢时,因为深居朝廷的人学识浅薄,他们不能理解它的母亲的真实感情。
”。