实验：测定电池的电动势和内阻教案

2.10实验：测定电池的电动势和内阻

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第二章第十节的内容，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，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。

教学目标

（一）知识与技能

1、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理。

2、掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法.

3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。

（二）过程与方法

1、体验测定电源的电动势和内阻的探究过程，以及获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。

2、学会利用图像处理数据的方法。

（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。

重点难点

重点：探究测定电池电动势和内阻的原理和方法，掌握如何进行数据处理和误差分析

难点：如何利用图像得到结论以及实验误差的分析

学情分析

学生已经掌握了闭合电路欧姆定律，并且已经有从电路的内、外电阻来分析电路的意识，但是由于对电学实验接触比较少，对实验电路的选择、设计能力还没有形成，对于电路的分析能力仍需进一步的加强，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〔亦称代数法〕，利用图像处理数据的能力的培养是本次实验探究的另一个重要任务。

教学方法

实验法，讲解法、讨论法

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，导学案（包括课前预习学案，课内探究学案，课后习题）。

3．教学环境的设计和布置：四人一组，实验教学。

教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

（二）复习引入、展示目标

回顾已学相关内容，引入新内容

教师：我们已经学习了闭合电路的欧姆定律，那么此定律文字怎么描述？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，跟内、外电路的电阻之和成

反比，这就是闭合电路的欧姆定律。

r R

E

I

+

=

提出问题：很多地方我们要用到电池，

前面学习电源的时候知道了描述电源性质的物理量主要有电动势和内阻，那么要测出一节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？

学生预习得到的答案大致应该是为：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：

教师：这是我们总结出来的三种不同方案，尽管这三种方法所列的方程形式不同，但他们的本质是一样的，都是闭合电路的欧姆定律。三种方案中哪种方案最好？学生（讨论并回答）：第2种和第3种与第1种方案相比，最大的区别在于方案2和方案3只用了一个电表，外电路上的电阻必须是已知的，这就给外电路上的电阻带来一定的限制，滑动变阻器是不能用的。

教师：基于上述原因，我们选用方案1。

（三）合作探究、精讲点

1.实验原理：闭合电路欧姆定律E=U＋Ir

教师：根据实验原理，我们需要测得的数据具体是什么？

学生回答：测路端电压；测干路电流，即过电源的电流。

提出问题：选用电路图时，电流表要如何接入电路？

学生：内接法或外接法

教师：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。

图－2

图－1

采用图1 电压表示数准确 电流表示数偏小

采用图2 电流表示数准确 电压表示数偏小

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。

2.实验器材：

一节干电池、开关一个，导线若干、电流表、电压表、滑动变阻器

3.实验步骤：

（1）按照实验原理图连接电路图

注意：连接电路时，电键必须断开，电流表量程选0-0.6A ，电压表量程选0-3V 滑动变阻器处于最大阻值处。

（2）闭合电键，移动变阻器触头位置，使电流表有明显示数，记下一组（I ，U ）值，断开电键。用同样方法，多次移动变阻器触头位置，记录多组（I ，U ）值。 注意：为描点计算方便，尽量是电流值均匀变化；因电池较旧，每测量一次断开电源，调节后再通电，保证电流较大。

（3）拆除电路，整理好器材。

以组为单位学生动手实验，如实记录实验数据

4.数据处理：

教师：得到了实验数据，你有几种办法处理数据得出正确的电动势与内阻？ 学生：（1）利用公式： 取两组数据用E=Ir+U 就可以建立方程组解出E 和r ，

（2）采用图像法，利用U —I 图像求电源电动势E 和内阻r:根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir 可知，U 是I 的一次函数，则U —I 图像应该是一条直线.

教师：以上两种方法哪种方法更好，好在哪？

学生：图像法精确，代数法误差大。

教师：利用图像法如何描点连出图线？

学生讨论后回答总结：两两相连得出的折线不符合理论分析的结果，应该作一条直线使之通过尽可能多的点，并使不在直线上的点尽可能均匀的分布在两旁.离直线较远的点应该舍弃，这实际上也是取平均的思想。

教师：下面同学们把数据所得数据描到书上的坐标系中，作出图线，大家观察图象，直线与U 轴、I 轴各有交点，这两个交点分别代表什么物理意义，直线的斜率又代表什么呢？

学生回答总结：直线与U 轴相交点的值，I 等于零，此值即为断路时的路端电压 应等于电源电动势E ；这条直线与I 轴的交点表示U=0 (外电路短路)时的短路电流，而且r

E I =0，由Ir E U -=可知直线斜率为-r 。 提醒：计算内阻时，要在直线上任取两个相距较远的点，用r=|k|计算电池的内阻r 。

教师：请同学们计算自己的测量结果。

用多媒体现场生成U-I 图像

提醒：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。 学生：结果表达。