2019-2020年高二物理一輪復(fù)習(xí) 3-1 2.9《實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》教學(xué)案.doc

2019-2020年高二物理一輪復(fù)習(xí) 3-1 2.9實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻教學(xué)案一、教材分析 “實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”是人教版高中物理選修3-1第二章第九節(jié)的內(nèi)容，它是閉合電路歐姆定律的深化和實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，既能鞏固電學(xué)問(wèn)題的分析思路，加深對(duì)閉合電路歐姆定律的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生合作、探究、交流能力，具有很重要的實(shí)際意義。二、教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)與技能1、理解閉合電路歐姆定律內(nèi)容2、理解測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的基本原理，體驗(yàn)測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的探究過(guò)程。3、用解析法和圖象法求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。4、使學(xué)生掌握利用儀器測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法，并通過(guò)設(shè)計(jì)電路和選擇儀器，開(kāi)闊思路，激發(fā)興趣。二、過(guò)程與方法 1、體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)研究中獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、尋找規(guī)律的科學(xué)思維方法。 2、學(xué)會(huì)利用圖線處理數(shù)據(jù)的方法。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀使學(xué)生理解和掌握運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段處理物理問(wèn)題的基本程序和技能，具備敢于質(zhì)疑的習(xí)慣、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度和不斷求索的精神，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力和操作能力，提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和興趣。三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：利用圖線處理數(shù)據(jù)難點(diǎn)：如何利用圖線得到結(jié)論以及實(shí)驗(yàn)誤差的分析四、學(xué)情分析 1知識(shí)基礎(chǔ)分析： 掌握了閉合電路歐姆定律，會(huì)利用該定律列式求解相關(guān)問(wèn)題。 掌握了電流表、電壓表的使用方法。 2學(xué)習(xí)能力分析： 學(xué)生的觀察、分析能力不斷提高，能夠初步地、獨(dú)立發(fā)現(xiàn)事物內(nèi)在聯(lián)系和一般規(guī)律的能力。 具有初步的概括歸納總結(jié)能力、邏輯推力能力、綜合分析能力。五、教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法，講解法六、課前準(zhǔn)備1學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)學(xué)案。2教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案。3教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)和布置：兩人一組，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)教學(xué)。七、課時(shí)安排：1課時(shí)八、教學(xué)過(guò)程（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑（二）情景引入、展示目標(biāo)回顧上節(jié)所學(xué)內(nèi)容，引入新內(nèi)容教師： 上堂課我們學(xué)習(xí)了閉合電路的歐姆定律，那么此定律文字怎么述？公式怎么寫(xiě)？學(xué)生： 閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟整個(gè)電路的電阻成反比，這就是閉合電路的歐姆定律。提出問(wèn)題：現(xiàn)在有一個(gè)干電池，要想測(cè)出其電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，你需要什么儀器，采用什么樣的電路圖，原理是什么？學(xué)生討論后，得到的大致答案為：由前面的閉合電路歐姆定律I=E/（r+R）可知E=I（Rr），或E=UIr，只需測(cè)出幾組相應(yīng)的數(shù)值便可得到，可以采用以下的電路圖：這幾種方法均可測(cè)量，今天我們這節(jié)課選擇用測(cè)量的這一種。（三）合作探究、精講點(diǎn)播1.實(shí)驗(yàn)原理：閉合電路歐姆定律E=UIr2.實(shí)驗(yàn)器材：學(xué)生回答： 測(cè)路端電壓； 測(cè)干路電流，即過(guò)電源的電流。需測(cè)量的是一節(jié)干電池，電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)電阻大約為零點(diǎn)幾歐。電流表、電壓表及滑動(dòng)變阻器的規(guī)格要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體需要來(lái)確定，看看我們用到的電路圖里面、各需測(cè)的是什么？提出問(wèn)題：選用電路圖時(shí)，還可將接在外面，原則上也是可以的，那么我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)是否兩個(gè)都可以，還是哪一個(gè)更好？為什么？學(xué)生回答：兩種方式測(cè)量都會(huì)帶來(lái)誤差。采用圖1 示數(shù)準(zhǔn)確 示數(shù)偏小采用圖2 示數(shù)準(zhǔn)確 示數(shù)偏小選用哪種方式，要根據(jù)實(shí)際測(cè)量的需要確定，現(xiàn)在要想測(cè)出電源的內(nèi)阻，如果采用圖2方式，最后得到的結(jié)果相當(dāng)于電源內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻的總和，而兩者相差又不太多，這樣一來(lái)誤差就會(huì)比較大，所以應(yīng)采用圖1的電路圖。明確各儀器的規(guī)格：電流表00.6A量程，電壓表03V量程?；瑒?dòng)變阻器050。此外，開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。3.數(shù)據(jù)處理：原則上，利用兩組數(shù)據(jù)便可得到結(jié)果，但這樣做誤差會(huì)比較大，為此，我們可以多測(cè)幾組求平均，也可以將數(shù)據(jù)描在圖上，利用圖線解決問(wèn)題。明確：圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，它反映的是：當(dāng)電流I增大時(shí)，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關(guān)系，U=EIr。也就是說(shuō)它所反映的是電源的性質(zhì)，所以也叫電源的外特性曲線。電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的UI圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，才有I和U的變化。實(shí)驗(yàn)中至少得到5組數(shù)據(jù)，畫(huà)在圖上擬合出一條直線。要求：使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，并且分布在直線兩側(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)要大致相等，這樣，可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。討論：將圖線延長(zhǎng)，與橫縱軸的交點(diǎn)各代表什么情況？歸納：將圖線兩側(cè)延長(zhǎng)，分別交軸與A、B點(diǎn)。A點(diǎn)意味著開(kāi)路情況，它的縱軸截距就是電源電動(dòng)勢(shì)E。說(shuō)明：A、B兩點(diǎn)均是無(wú)法用實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)到的，是利用得到的圖線向兩側(cè)合理外推得到的。由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對(duì)值就較小。為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開(kāi)始，計(jì)算r時(shí)選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求得。4.誤差分析：實(shí)驗(yàn)中的誤差屬于系統(tǒng)誤差，請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步討論，得到的數(shù)值是偏大還是偏??？（提示：利用圖線及合理的推理）可以請(qǐng)幾位同學(xué)發(fā)言，最后得到結(jié)論。因?yàn)?電壓表的分流作用所以 I真=I測(cè)Iv即 （I真I測(cè)），反映在圖線上：當(dāng) U=0時(shí)，Iv0 II真故 r真r測(cè) E真E測(cè)5.布置作業(yè)：認(rèn)真看書(shū)，寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)。教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)。設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)并對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的反饋糾正。（課堂實(shí)錄）（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。九、板書(shū)設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)原理：二、實(shí)驗(yàn)步驟：三、數(shù)據(jù)處理：計(jì)算：圖像：四、誤差分析：十、教學(xué)反思：本節(jié)課重在數(shù)據(jù)處理、誤差分析。學(xué)校：臨清三中 學(xué)科：物理 編寫(xiě)人：孫風(fēng)武 審稿人：盛淑貞多用電表學(xué)案E r S課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法,掌握科學(xué)測(cè)量的主要步驟。二、預(yù)習(xí)內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定電源的_。 圖2.6-1 二、實(shí)驗(yàn)原理 1、圖2.6-1中，電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)電阻r，與路端電壓U、電流I的關(guān)系可寫(xiě)為 E=_。（1）2、圖2.6-2中，電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)電阻r、電流I、電阻R的關(guān)系可寫(xiě)為 E=_。（2）3、圖2.6-3中電源E、內(nèi)電阻r、路端電壓U、電阻R的關(guān)系可寫(xiě)為 E=_。（3） E r R E r R 圖2.6-2 圖2.6-3 I/AU/V實(shí)驗(yàn)原理1是本節(jié)課的重點(diǎn)。測(cè)出幾組U,I數(shù)值，帶入(1)式得到的方程兩兩組成方程組，可得到E，r值。這種方法誤差較大。還可以多測(cè)出幾組U,I值，然后在U-I坐標(biāo)平面內(nèi)描出各組U、I值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后通過(guò)這些點(diǎn)畫(huà)一直線，如圖2.6-4所示，直線與縱軸的的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)就是電池的電動(dòng)勢(shì)的大小，直線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)就是電池的短路電流Io=E/r，因此可求的內(nèi)電阻r=E/Io。 三、實(shí)驗(yàn)器材 _ 、_、_、_、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線。 三、提出疑惑同學(xué)們，通過(guò)你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請(qǐng)把它填在下面的表格中疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容課內(nèi)探究學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)會(huì)科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，有公式法和圖像法。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：圖像法計(jì)算E、r。二、學(xué)習(xí)過(guò)程實(shí)驗(yàn)步驟 1.連接電路。如圖2.6-1所示。電流表取0.6A量程，電壓表 o Io I/A 取3V量程，移動(dòng)觸頭位置使連入電路中的有效阻值_。 圖2.6-4 2.測(cè)幾組（I，U）值。閉合電鍵，移動(dòng)變阻器觸頭位置，使電流有明顯示數(shù)，記下一組（I，U）值，斷開(kāi)電鍵。用同樣方法，多次移動(dòng)變阻器觸頭位置，記錄多組（I，U）值，然后斷開(kāi)電鍵。 3.建立坐標(biāo)系、描點(diǎn)?？v軸表示_,橫軸表示_,取合適的標(biāo)度，使所描坐標(biāo)點(diǎn)分布絕大部分坐標(biāo)紙，必要時(shí)縱坐標(biāo)可以_。 4.據(jù)描出的坐標(biāo)點(diǎn)作出U-I圖像。應(yīng)使圖象盡量多的通過(guò)描出的點(diǎn)，不在圖象上的點(diǎn)要盡量對(duì)稱(chēng)的分布于圖線兩側(cè)，誤差很大，應(yīng)堅(jiān)決舍棄。 5.測(cè)算電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。準(zhǔn)確讀出U-I圖線與縱軸和橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)，并帶入U(xiǎn)=E-Ir中，算出E=?r=?【典型例題】用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，所用的電路如圖2.6-5所示，一位同學(xué)測(cè)得六組數(shù)據(jù)如下表中所示。 組別 I(A) U(V) 1 0.12 1.37 2 0.20 1.32 3 0.31 1.24 4 0.32 1.18 5 0.50 1.10 6 0.57 1.05 (1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖2.6-6中作出U-I圖線。 （2）根據(jù)圖線得出電池的電動(dòng)勢(shì)E=_V,電池的內(nèi)電阻r= _ 。 （3）若不作出圖線，只選用其中兩組U和I數(shù)據(jù)， 可利用公式E=U1+I1r,E=U2+I2r算出E和r，這樣做可能得出誤差很大的結(jié)果，選用第_組和第 _組的數(shù)據(jù)，求得E和r誤差最大。 （三）反思總結(jié) 誤差分析是難點(diǎn)(四)當(dāng)堂檢測(cè)1.在測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)電池、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線配合下列哪些儀器.可以達(dá)到測(cè)定目的()A.一只電流表和一只滑動(dòng)變阻器B.一只電流表和一只電壓表C.一只電流表和一只電阻箱D.一只電壓表和一只電阻箱2.下面給出多種用伏安法測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理方法，其中既減小偶然誤差，又直觀、簡(jiǎn)便的方法是 （ ）A測(cè)出兩組I，U的數(shù)據(jù)，代入方程組E=U1+I1r和E=U2+I2r中，即可求出E和rB多測(cè)幾組I，U的數(shù)據(jù)，求出幾組E，r，最后分別求出其平均值C測(cè)出多組I，U的數(shù)據(jù)，畫(huà)出UI圖像，再根據(jù)圖像求E，rD多測(cè)出幾組I，U數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測(cè)出開(kāi)路時(shí)的路端電壓即為電壓勢(shì)E，再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)電阻r3.現(xiàn)有器材：量程為10.0mA、內(nèi)阻約30-40的電流表一個(gè)，定值電阻R1=150，定值電阻R2=100，單刀單擲開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。要求利用這些器材測(cè)量一干電池（電動(dòng)勢(shì)約1.5V）的電動(dòng)勢(shì)。（1）按要求在實(shí)物圖上連線。（2）用已知量和直接測(cè)得量表示的待測(cè)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為E= ，式中各直接測(cè)得量的意義是： .課后練習(xí)與提高1.用電壓表、電流表測(cè)定a、b兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)Ea、Eb和內(nèi)電阻ra、rb時(shí)，畫(huà)出的圖線如圖所示，則()A、.Ea>Eb，ra>rb B、Ea>Eb，ra<rb C、Ea<Eb，ra>rb D、Ea<Eb，ra<rb2.在圖所示的電路中，R1、R2為標(biāo)準(zhǔn)電阻，測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)，如果偶然誤差可以忽略不計(jì)，則電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值_真實(shí)值，內(nèi)電阻的測(cè)量值_真實(shí)值，測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因是_.3.在測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材： 干電池E（電動(dòng)勢(shì)約為1.5V、內(nèi)電阻大約為1.0） 電壓表V（015V） 電流表A（00.6A、內(nèi)阻0.1） 電流表G（滿(mǎn)偏電流3mA、內(nèi)阻Rg=10） 滑動(dòng)變阻器R1（010、10A） 滑動(dòng)變阻器R2（0100、1A） 定值電阻R3=990 開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干1 為了方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，其中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是_（填寫(xiě)字母代號(hào)）； 請(qǐng)?jiān)诰€框內(nèi)畫(huà)出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖中標(biāo)上所選用器材的符號(hào)。(3) 上圖為某一同學(xué)根據(jù)他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，繪出的I1I2圖線（I1為電流表G的示數(shù)，I2為電流表A的示數(shù)），由圖線可求得被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E =_V，內(nèi)電阻r =_。4.在測(cè)定一節(jié)干電池(電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)阻約為2W)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，變阻器和電壓表各有兩個(gè)供選：A 電壓表量程為15V，B 電壓表量程為3V，A變阻器為(20W，3A)，B變阻器為(500W，0.2A)。電壓表應(yīng)該選_(填A(yù)或B)，這是因_；變阻器應(yīng)該選_(填A(yù)或B)，這是因_。5.要求測(cè)量由2節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r（約幾歐），提供下列器材：電壓表V（量程3V，內(nèi)阻1k）、電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻2k）、電阻箱（09999）、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。某同學(xué)用量程為15 V的電壓表連接成如圖所示的電路，實(shí)驗(yàn)步驟如下：（l）合上開(kāi)關(guān)S，將電阻箱R阻值調(diào)到R110，讀得電壓表的讀數(shù)為U1（2）將電阻箱R阻值調(diào)到R220，讀得電壓表的讀數(shù)為U2，由方程組U1U1r/R1、U2U2/R2 解出、r為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，上述實(shí)驗(yàn)在選擇器材和實(shí)驗(yàn)步驟中，應(yīng)做哪些改進(jìn)？ 6.測(cè)量電源B的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r（E約為4.5V，r約為1.5）。器材：量程3V的理想電壓表，量程0.5A的電流表（具有一定內(nèi)阻），固定電阻R=4，滑動(dòng)變阻器R，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。 畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。圖中各無(wú)件需用題目中給出的符號(hào)或字母標(biāo)出。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2。則可以求出E= ，r= 。（用I1，I2，U1，U2及R表示）答案：當(dāng)堂檢測(cè)1、CD 2、C 3、（1）連圖：左圖只用R1接入電路；右圖用R1和R2串聯(lián)接入電路。 （2） R2 I1是外電阻為R1時(shí)的電流，I2是外電阻為R1和R2串聯(lián)時(shí)的電流課后練習(xí)與提高1、A 2、等于，大于電流表具有內(nèi)電阻3、R1； 電路圖如右圖所示；1.47（1.461.48均可）；0.83 (0.810.85均可)4、B，A電壓表的量程過(guò)大，誤差較大；A，B變阻器額定電流過(guò)小且調(diào)節(jié)不便。5、應(yīng)選用量程為3V的電壓表改變電阻箱阻值R，讀取若干個(gè)U的值，由IU/R計(jì)算出電流的值，然后作出UI圖線，得到、r。6、實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖。