云南省潞西市芒市中学高中物理 2.10 实验：测定电源的电动势和内阻教学案（无答案）新人教选修3-1（通用）

2.10实验：测定电源的电动势和内阻 一、 教学目标1、理解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、体验测量电源电动势和内阻的探究过程，掌握实验方法。3、培养学生仔细观察，真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质，体验获取数据，分析数据，寻找规律的科学思维方法。4、用解析法和图像法求解电源电动势和内阻，能对结果进行误差分析、了解减小误差的方法。教学重点：探究测量电源电动势和内阻的原理和方法，掌握其数据处理和误差分析。教学难点：电池内阻较小。二、 预习导学实验电路连接，图像法求解及误差分析。第一部分：实验原理我问学生：现在有一个干电池，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？学生讨论后可以得到多种方案，（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。如图2.9-1所示： 原理公式：（2）用电流表、电阻箱测量。如图2.9-2所示：原理公式：（3）用电压表、电阻箱测量。如图2.9-3所示：原理公式：我对这学生的答案进行点评，并逐一讲解，因为一个班里不可能所有的同学都能清楚实验原理，逐一讲解可以使那些仍然不会的同学掌握这些实验原理，会的同学也可以因此加深印象。第二部分：实验方法教师：引导学生阅读教材69页有关内容，回答问题。（1）用水果电池的优点是什么？电源的正负极如何鉴别？其内阻与哪些因素有关？实验过程中会有何变化？实验中要注意什么？（2）简要写出实验步骤。学生：阅读教材，解决以上问题。3、学生实验：接下来我指导学生实验，要记录至少六组实验数据。4、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：当电流强度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U-I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组以上实验数据，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，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。三、 问题引领，知识探究例题、现有器材：量程为100 mA，内阻约为30-40的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100，单刀双掷开关S，导线若干要求利用这些器材测量一干电池(电动势约15v)的电动势(1)按要求连接实物图(下图20)【解析】利用一只电流表和两只定值电阻来测量干电池的电动势，基本的原理是改变外电路的电阻，得到两组电流值根据闭合电路欧姆定律，得到一个关于电源电动势和内阻的二元一次方程组，解方程组即可求得电动势由给定的条件知，电流表量程为10mA，内阻均为3040，电源电动势约15V，内阻约几欧，则外电阻的选择条件为R120，故外电阻可选Rl或(R1+R2)(1)连接实物图如下图21所示(2)当单刀双掷开关掷向b时，Rl为外电阻，得I1=E/（R1+r）当单刀双掷开关掷向a时，R1和R2串联起来作为外电阻时，得到I2=E/（R1+R2+r） 式中E、r分别表示干电池的电动势和内阻 联立可解得E=I1I2R2/（I1-I2）I1是外电阻为R1时的电流，I2是外电阻为R1和R2串联时的电流【点评】本题是利用电阻R1和R1与R2串联分别接人电路，获得两组实验数据，求出E和r需要注意的是，干电池电压为15V，内阻r约为几欧姆，如果用定值电阻R2=100作为外电阻有10mAI Eb，rarbB.EaEb，rarb C.EarbD.EaEb，rarb2.在图所示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源电动势和内电阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值_真实值，内电阻的测量值_真实值，测量误差产生的原因是_.3. 如图所示，R为电阻箱，为理想电压表当电阻箱读数为R1=2时，电压表读数为U1=4V；当电阻箱读数为R2=5时，电压表读数为U2=5V求：(1)电源的电动势E和内阻r(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?C组题1.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材： 干电池E（电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0） 电压表V（015V） 电流表A（00.6A、内阻0.1） 电流表G（满偏电流3mA、内阻Rg=10） 滑动变阻器R1（010、10A） 滑动变阻器R2（0100、1A） 定值电阻R3=990 开关、导线若干 为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是_（填写字母代号）； 请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号。(3) 上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），由图线可求得被测电池的电动势E =_V，内电阻r =_。