《测量电源的电动动势和内电阻》.docVIP

《测量电源的电动势和内电阻》 教学内容：选修3-1第4章第3节第一课时 授课教师：郑育坤 一．教学目标： （一）知识与技能 1、掌握测定电源的电动势和内阻的原理和实验方法。 2、学会用图象法处理实验数据,认识试验数据的处理方法不同误差的大小不同 （二）过程与方法 经历设计电路和选择仪器、处理数据的过程，使学生学习科学的实验方法、合理地处理数据的方法。 （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。 二．教学重点：掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。 三．教学难点：用图象法处理实验数据，明确图像物理意义。 四．教学流程设计 五．教学过程设计 （一）.教学引入:（3分钟） 明确研究课题、引起探究兴趣 引言、课题介绍--调动学生学习的兴趣，活跃课堂的气氛，使学生乐于探究。 教师：在你们桌上都有一节我们常见的干电池，我们已学过用来描述电源的性质物理量是电动势E和内电阻r，今天我们要用自己动手实验的方法来测量一节电池的E、r。 根据我们学过的知识，可以用什么方法来测出这一节干电池的电动势和内阻呢？ 教师：由于电动势等于内电压和外电压之外,我们只要测得这两个量便可以测得电动势,但是外电压好测,内电压不好测!电源的内电阻在电源内部,也比较难于测得. 实际上，我们根据闭合电路欧姆定律及其变形形式：E=U+Ir，我们不难发现，只要我们用伏特表测路端电压用安培表测总电流，两组数据（u,r）便可以求出电动势和内阻.为了测得两组不同的（u,r），我们必须有另一个重要仪器----可以变化的外电阻，比如可以是两个不同阻值的定值电阻，也可以是滑动变阻器，当然还可以是电阻箱。 教师：当然有去预习的同学发现我们课本就是用这种方法。除了这种方法,还有没有其他的测量方法呢? 现在给大家一个任务，以小组为单位，讨论是否有其他方法可以测量出电源的电动势和内阻？如果有，这些方法需要什么特别的仪器来测量什么物理量，当然又是怎么通过测量的物理量得出电源的电动势和内阻的? （二）.实验原理探讨(10分钟) (5分钟后，学生总结:) 学生1: 由公式E=U+Ir可得E=IR+Ir，改变外电阻R可得到多组I、r，代入公式可得多组E、r的数值，实验原理如图2所示。图中的R可以是两个已知阻值的定值电阻，也可以是电阻箱，但不可以是滑动变阻器。 学生1: 由公式E=U+Ir可得E=U+r，改变外电阻R可得到多组U、r，代入公式可得多组E、r的数值。实验原理如图3所示。图中的R同样可以是两个已知阻值的定值电阻，也可以是电阻箱，但不可以是滑动变阻器。 （三）. 实验方案 教师：根据闭合电路欧姆定律我们已经找到三种不同的方法可以测出电源的电动势和内阻。实际上今天摆在桌面的仪器就都包含了这三种方法所需要的仪器。 现在给大家第二个任务，分别选择这三种方法中的两种，分别进行实验，其中伏安法是必选方法。 教师：选好方法后，大家要注意两个问题，一是电表量程的选择及电阻箱阻值的选定，二是每种方法必须测出多组不同的数据,列表格记录,每种方法测8组数据。 （先做完的同学可以先到黑板前填写本组数据。） （四）.实验探究 (15分钟)学生动手实验，收集数据 根据方案进行实验，并如实记录数据 真正动手实践，尊重实验现实 (教师下去指导学生实验) （五）．数据处理方案(10分钟) 教师〔提问〕: 如何处理数据得出结论？ 1、代数法，多次实验取平均值 2、图像法，作U-I曲线，利用图像信息求得。 教师：对于代数法，取多次实验计算出的结果的平均值，三种实验方法都可以用。但是对于图象法，对于伏安法可以用，其他方法能不能用呢？回答是可以的，比如对于伏阻法，由I＝U/R计算出电流的值，然后作出U－I图线. 接下来第三个任务，请大家自己对你们组的数据进行处理。 教师：重点是图象法，每组同学我们发四张坐标纸，分别对你们所做的两种方法的进行数处理, 并求出电动势和内阻。 教师：图象法处理过程中，对于U-I实验数据，画在图上拟合出一条直线。几个注意事项共同注意一下： 1.使尽可能多的点落在直线上 2.不在直线上的点也要大致相等地分布在直线两侧 3.而对于偏离这条直线过远的个别点应舍去。 这样可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。 教师：注意掌握利用U-I图线的信息. 将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电源电动势E。横轴截距点（路端电压U=0）意味着短路情况，它的数值就是短路电流。 说明：①两个截距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