新课标高中物理：(教案)实验：电池电动势和内阻的测量

实验：电池电动势和内阻的测量

【教学目标】

一、知识与技能

1．知道测量电源，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．经历实验过程，掌握实验原理和方法，学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。

3．尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的方法。

二、过程与方法

1．体验设计测量电源的电动势和内阻实验的电路、选择实验的仪器、连接实验电路，这些过程可以让学生得到操作技能的训练。

2．实验数据的采集、实验数据的分析以及图像法对实验数据的处理，可以锻炼学生的思维方法。

三、情感、态度与价值观

1．使学生理解和掌握基本的实验手段和处理数据的基本过程和技能，严谨求实的态度和不断探索的精神。

2．培养仔细观察，真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质。

3．提高学生的思维能力、操作能力，激发学生的学习兴趣，培养学生团队合作、探究、交流、动手处理问题的能力。

【教学重点】

掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。只有掌握了原理和方法，才能加深对电动势和内阻的理解。

【教学难点】

用图像法处理实验数据、实验误差分析。图像中的两个截距点的处理办法。

【教学过程】

一、复习提问、新课导入

教师：我们的日常生活中，很多用电器都离不开电池，而电池的电动势和内阻是电池的两个最重要参数，要求学生根据闭合电路，欧姆定律的知识来设计电路，从而测出电源的电动势和内阻，从而激发学生对所学知识的实际问题应用的渴望和兴趣。

二、新课教学

1．实验方法：用伏安法测量

如图所示，改变滑动变阻器的阻值，分别测量两组U、I的值，则由闭合电路欧姆定律可得：

2．数据记录：

3．数据处理：

方法一：解方程组法

方法二：图象法

轴截距等于电动势

是直线的斜率的绝对值

4．注意事项：

（1）电压表、电流表要选择合适的量程，使测量时指针的偏角大一些，减小读数时的误差。

（2）为了使电池的路端电压变化较明显，电池的内阻宜大些。也可以将一个定值电阻与电池串联在一起作为电源，不过要注意测量结果减去定值电阻才是电池内阻。

（3）干电池在大电流放电时，电动势会明显下降，内阻会明显增大，故在实验中，不要将电流调得过大，且读取电表数据要快，每次读完立即断开电键。

（4）在画??−??图线（直线）时，要使尽可能多的点落在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等，个别偏离直线较远的点应舍去。求r时选取直线上相距较远的两点求斜率可以减小误差。

（5）由于电池的内阻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，这时直线与横轴的交点不再是短路电流，但斜率的绝对值仍然还是电源的内阻r。所以求内阻的一般表达式应该是??=|Δ??/Δ??|。

（6）电阻??的伏安特性曲线中，??与??成正比，前提是??保持一定。

补充：

电源的U-I图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：E、r不变，外电阻R改变，电流I增大，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。

5．误差分析：

（1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作??−??图象时描点不是很准确。

（2）系统误差：选用电路图时，实验电路中的电流表也有内接法和外接法之分，两种方式测量都会带来误差。

内接法（安培表内接在并联电路之内的电路）

E测<E真，r测<r真

外接法（安培表外接在并联电路之外的电路）

E测=E真，r测>r真

该电路适用于电源内阻很大的情况。

要想测出电池的内阻，如果采用外接法，将电流表的内阻与电源的内阻合并为，则可以不计电流表的分压作用。最后测到的结果是相当于电池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。

所以应采用内接法。为了减小系统误差，所选用的电压表的内阻应该大一些。

三、变式应用

变式一：用一只电流表和电阻箱测量

如图所示，改变电阻箱R的阻值，测出不同阻值时对应的电流表的示数，则由闭合电路欧姆定律可得：

E=+r，E=+r

变式二：用一只电压表和电阻箱测量

如图所示，改变电阻箱R的阻值，测出不同阻值时对应的电压表的示数，则由闭合电路欧姆定律可得：

变式三：定值电阻和一个理想电压表（量程大于电源电动势）

变式四：用两只电压表测量

如图所示，闭合、，记下读数，闭合、断开，记下读数，读数，则由闭合电路欧姆定律可得：

由上两式可得：