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《实验测定电池的电动势和内阻》的教学设计与误差分析
作者：张曙东
来源：《中学物理·高中》2013年第07期
人教版教材3-1（以下称为新教材）在《实验：测定电池的电动势和内阻》中，相对于原教材做了重大变动，原教材只提供了电路图1这一种方法，而新教材的电路图提供了下面三种方法；体现了新教材注重科学探究的精神，开拓了学生的视野，渗透了设计性实验的创新思想，对培养学生的创新能力大有裨益。但新教材没有分析三个电路图之间的关系？三个电路图怎样选用？这对初学者来说，是无法逾越的障碍。在教学过程中本人设计了如下三个问题让学生展开讨论。
1 三个电路图之间有什么不同？
同学：图2没有电压表，滑动变阻器换成了电阻箱；图3没有电流表，滑动变阻器也换成了电阻箱。
老师：在图2中怎样得到路端电压、图3中怎样得到电路中电流？
同学：在图2中，路端电压U=IR，其中I为电流表读数、R为电阻箱的阻值；在图3中，电路中电流I=U/R，其中U为电压表读数、R也为电阻箱的阻值。
老师总结：图2中电流表是一表两用，既测量了电路中的电流、又与电阻箱串联作电压表用（U=IR，I为电流表读数，R为电阻箱读数）；同样，图3中电压表是一表两用，既测量了电路中的电压、又与电阻箱并联作电流表用（I=U/R，U为电压表读数，R也为电阻箱读数）；电路图2、3渗透了设计实验的思想。
2 难道不能采用图4所示的电路图？
要弄清上述问题，还得从实验的原理、误差来源、数据处理等方面来分析。
本实验的原理是闭合电路欧姆定律，由U=E-Ir可知，U必须是电源的路端电压，I必须是电源的干路电流；数据处理的方法是画出U-I图象，由于E和r是常量，所以U是I的一次函数关系，图象应为一直线，电动势E为直线的截距，内阻r为直线斜率k的绝对值（即
r=|k|）。
对图1所示的电路分析