实验测定电池的电动势和内阻导学案 新人教版选修3-1

10．实验：测定电池的电动势和内阻三维目标知识与技能1．了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。

2．学习用图象法处理实验数据。

过程与方法1．通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣；2．养成规范操作实验并能科学、合理地处理数据的习惯。

情感、态度与价值观1．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；2．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；3．培养学生合作探究的团队意识。

教学重点掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。

教学难点如何利用图线得到结论以及实验误差的分析。

教学方法讨论法、启发法、分析归纳法，分组实验。

教具准备电流表、电压表、滑动变阻器、开关、旧两节电池、导线若干。

教学过程［新课导入］在闭合电路欧姆定律一节的例题中我们学习过一种利用闭合电路欧姆定律求电池电动势和内电阻的方法。

利用闭合电路欧姆，用哪些仪器、方法都可以测定电池的电动势和内阻呢？这节课我们就根据闭合电路的欧姆定律，来测量电池的电动势和内阻。

［新课教学］一、实验原理要测出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？学生讨论后，可以得到多种实验方案。

主要有下面的四种方案。

1．伏安法用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。

根据电压表和电流表所接位置的不同，原理电路有两种，如下图。

设电源电动势为E ，内阻为r ，路端电压为U ，回路中的总电流为I ，根据闭合电路欧姆定律有原理公式：E ＝U ＋Ir从理论上讲，如果能测出U 、I 的两组数据，就可以列出两个关于E 、r 的方程，于是能够从中解出E 和r 。

E ＝U 1＋I 1rE ＝U 2＋I 2r 解得：211221I U I U E I I -=-，1221U U r I I -=-。

2．欧安法用电流表、电阻箱测量。

原理电路如图所示。

根据闭合电路欧姆定律有原理公式：E ＝IR ＋Ir从理论上讲，如果能测出I 、R 的两组数据，就可以列出两个关于E 、r 的方程，于是能够从中解出E 和r 。

实验：测定电池的电动势和内阻一、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第二章第九节的内容，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，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。

二、教学目标一、知识与技能1、理解闭合电路欧姆定律内容2、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理，体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。

3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。

4、使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。

二、过程与方法1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。

2、学会利用图线处理数据的方法。

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。

三、教学重点难点重点：利用图线处理数据难点：如何利用图线得到结论以及实验误差的分析四、学情分析1．知识基础分析：①掌握了闭合电路欧姆定律，会利用该定律列式求解相关问题。

②掌握了电流表、电压表的使用方法。

2．学习能力分析：①学生的观察、分析能力不断提高，能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。

②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。

五、教学方法实验法，讲解法六、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，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

3．教学环境的设计和布置：两人一组，实验室内教学。

七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标回顾上节所学内容，引入新内容教师：上堂课我们学习了闭合电路的欧姆定律，那么此定律文字怎么述？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，跟整个电路的电阻成反比，这就是闭合电路的欧姆定律。

第10节 实验：测定电池的电动势和内阻1．伏安法：由E ＝U ＋Ir 知，只要测出U 、I 的两组数据，就可以列出两个关于E 、r 的方程，从而解出E 、r ，因此用电压表、电流表加上一个可变电阻就能测E、r ，电路图如图所示．2．安阻法：由E ＝IR ＋Ir 可知，只要能得到I 、R 的两组数据，列出关于E 、r 的两个方程，就能解出E 、r ，用到的器材有电源、开关、变阻箱、电流表，电路图如图所示．3．伏阻法：由E ＝U ＋UR r 知，如果能得到U 、R 的两组数据，列出关于E 、r 的两个方程，就能解出E 、r ，用到的器材是电源、开关、变阻箱、电压表，电路图如图所示．知识点一 伏安法测电动势和内阻例1．用如图所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻.除开关和导线外，可供使用的实验器材还有： 电流表(量程0～0.6 A,0～3 A) 电压表(量程0～3 V,0～15 V)滑动变阻器R 1(阻值范围0～20 Ω，额定电流2 A) 滑动变阻器R 2(阻值范围0～100 Ω，额定电流1 A)班级： 姓名：(1)为提高测量精度，电流表应选用的量程是A，电压表应选用的量程是V；为多测量几组数据，滑动变阻器应选用(填写滑动变阻器符号)；(2)实验开始前，滑动变阻器的滑动触头P应移到端(选填“a”或“b”)；(3)改变滑动变阻器R的阻值，测出6组U和I的值如下表所示.其中5组数据的对应点已经标在图的坐标纸上，请在坐标纸上标出第二组数据的对应点，并画出U－I图线.序号12345 6电压U/V 1.35 1.30 1.25 1.20 1.15 1.10电流I/A0.1200.1400.2400.3000.3600.420(4)由图象求得电池的电动势E＝V，内阻r＝Ω(保留到小数点后两位)(5) 根据原理图用实线代替导线将实物仪器连成实验电路．(6)请回答：将数据进行图像处理时，纵坐标U轴为什么从1.0V开始，而不是从0开始？练习1．在测量电源电动势和内阻的实验中，电源的电动势约为6 V，内阻约为0.5 Ω，电流表的内阻约为0.5 Ω，电压表的内阻约为6 kΩ.为了减小实验误差，应当采用的电路是选项中的()知识点二 安阻法测电动势和内电阻例2．有一特殊电池，它的电动势约为 9 V ，内阻约为40 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示电路进行实验，图中电流表的内阻R A ＝5 Ω，R 为电阻箱，阻值范围0～999.9 Ω，R 0为定值电阻，对电源起保护作用.(1)本实验中的R 0应选 (填字母). A.10 Ω B.50 Ω C.150 Ω D.500 Ω(2)该同学接入符合要求的R 0后，闭合开关S ，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势E ＝ V ，内阻r ＝ Ω.练习2．某研究性学习小组利用如图所示电路测量电池组的电动势E 和内阻r .根据实验数据绘出如图所示的R －1I 图线，其中R 为电阻箱读数，I 为电流表读数，由此可以得到E ＝______ V ，r ＝____ Ω.知识点三伏阻法测电源电动势和内阻例3．在测电源电动势和内阻的实验中，用电源、电阻箱、电压表连成如图所示的电路.一位同学记录的6组数据见下表：R/Ω 2.0 3.0 6.0101520U/V 1.30 1.36 1.41 1.48 1.49 1.50根据这些数据选取了适当的坐标轴，请在如图所示的方格纸上画出U－I图线，根据图线读出电源的电动势E＝V，求得电源的内阻r＝Ω.练习3．用一只高阻值的电压表和电阻箱，可以测得电源的电动势和内阻，按图所示连接电路，实验时先闭合S1，从电压表中读得U1＝2 V，再闭合S2，改变电阻箱的电阻，当R＝24 Ω时，U2＝1 V，由上述数据可知，该电池的电动势E＝________，内阻r＝________.1．用如图所示的电路测定电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出了如图所示的U—I图象，由图象可知()A．电池电动势为1.40 VB．电池内阻值为3.50 ΩC．外电路短路时的电流为0.40 AD．电压表的示数为1.20 V时，电流表的示数I′约为0.20 A2．有三组同学分别测量三节干电池的电动势和内电阻，利用图线处理测得的数据，画出U—I图线如图所示，则三组同学测得的干电池电动势E a、E b、E c大小关系是________，内电阻r a、r b、r c大小的关系是________．(用“>”、“＝”或“<”表示)3．如图所示，在测电源电动势和内阻的实验中，闭合开关S，改变滑动变阻器的阻值，读出电压表示数U 和电流表示数I，下列说法正确的是()A.电压表读数U 增大时电流表读数I 也必定增大B.电压表与电流表读数变化量的比值ΔUΔI 是滑动变阻器的电阻C.电压表与电流表读数的比值UI是电源内阻D.电压表与电流表读数变化量比值的绝对值|ΔUΔI|是电源内阻4．如图a 是“测定电池的电动势和内阻”的实验电路，如果采用一节新干电池进行实验，实验时会发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时，电压表读数变化很小，为了较精确地测量一节新干电池的内阻，加接一定值电阻，实验电路原理图如图b.可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：量程3 V 的理想电压表V ，量程0.6 A 的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R 0(R 0＝1.5 Ω)，滑动变阻器R 1(0～40 滑动变阻器R 2(0～200 Ω)，开关S.(1)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用 (填“R 1”或“R 2”). (2)用笔画线代替导线在图c 中完成实物连接图.(3)实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数，在给出的U －I 坐标系中画出U －I 图线如图d 所示，则新干电池的内阻r ＝ Ω.(保留两位有效数字)5．某兴趣小组利用如图甲所示电路测定一电池组的电动势E 和内阻r .已知电池组的电动势约为6 V ，内阻约为10 Ω，保护电阻R 0＝10 Ω.可供选用的实验器材有：A.电流表A1(量程0～300 mA，内阻约为2 Ω)B.电流表A2(量程0～3 A，内阻约为2 Ω)C.电压表V1(量程0～6 V，内阻很大)；D.电压表V2(量程0～15 V，内阻很大)；E.滑动变阻器R(阻值0～50 Ω)；开关S一个，导线若干条.实验过程如下：(1)在连接电路前，先选择合适的器材，电流表应选用，电压表应选用.(填所选器材前的字母序号)(2)按图甲连接好电路后，将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小其连入电路的阻值，测出多阻U和I的值，以U为纵轴，I为横轴，得到如图乙所示的U－I图线.(3)根据图乙可得，电池组的电动势E＝V，内阻r＝Ω.(结果均保留一位小数)备用题目：5．给你一个伏特表、一个电阻箱、开关及导线等，如何根据闭合电路欧姆定律测出一节干电池的电动势和内电阻．(1)画出电路图．(2)实验过程中，将电阻箱拨到45 Ω时，伏特表读数为0.90V；若将电阻箱拨到图甲所示的______ Ω时，伏持表的读数如图乙所示是________ V.(3)根据以上实验数据中，可以算出该节干电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω.6.用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：(a)电流表(量程0.6 A、3 A)；(b)电压表(量程3 V、15 V)；(c)定值电阻(阻值2.5 Ω、额定功率5 W)；(d)定值电阻(阻值10 Ω、额定功率10 W)；(e)滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω、额定电流2 A)；(f)滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A)．那么：(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择______ V，电流表的量程应选择________ A；R0应选择________ Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是________ Ω的滑动变阻器．(2)引起该实验系统误差的主要原因是________．。

210 《测定电池的电动势和内阻》导案【习目标】测电的电动势和内阻。

【重点难点】用电压表和电流表测电的电动势和内阻；作图处实验据。

【法指导】认真观察实验，掌握用电压表和电流表测电电动势和内阻的原和方法，体会作图处实验据的方法和优点【知识链接】闭合电路欧姆定律的内容是什么？路端电压U和干路电流I的关系式以及图象是什么？【习过程】1．实验原（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。

如图1所示：测出两组U、I值，就能算出电动势和内阻。

原公式：E=U+Ir。

（2）用电流表、电阻箱测量。

如图2所示：测出两组I、R值，就能算出电动势和内阻。

原公式：E= I（R＋r）。

图2 图3图 1（3）用电压表、电阻箱测量。

如图3所示：测出两组U 、R 值，就能算出电动势和内阻。

原公式：r RUU E +=。

下面以图1所示的方法介绍实验步骤和实验据的处方法。

2．实验器材电池（待测电）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线，坐标纸。

[]3．主要实验步骤（1）按照图1把器材连接好。

（2）把滑动变阻器滑片移到电阻 最大 （填“最大”或“最小”）的一端。

（3）闭合电键，调节滑动变阻器，使电流表有明显示，记录一组电压表和电流表的读，用同样方法测量并记录几组 I 、U 、值。

（4）断开电键，整好器材。

（5）据处：在坐标纸上作 U －I 图线，求出E 、r 。

）4．注意事项：关于图象法处据[]将多组U 、I 据描在坐标纸上，利用图线求解电动势和内阻。

①纵轴是路端电压，横轴是干路电流，U=E-Ir，图线是倾斜向下的直线。

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，才有I和U的变。

[。

]③实验中至少得到5组以上据，画在坐标纸上拟合出一条直线。

要使多点落在直线上，且分布在直线两侧的点个大致相等。

④将图线延长，纵轴截距意味着断路情况，它的值等于电动势E。