2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第2章 第10節(jié) 實驗測定電池的電動勢和內(nèi)阻(教案).doc
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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第2章 第10節(jié) 實驗測定電池的電動勢和內(nèi)阻(教案)【知識與技能】1、掌握測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗原理、會設(shè)計實驗方案.2、科學(xué)的操作實驗,會根據(jù)實驗要求設(shè)計表格,正確記 錄數(shù)據(jù),圖像法處理數(shù)據(jù).【過程與方法】1、分組設(shè)計實驗,學(xué)生動手連接實物圖,操作實驗,設(shè)計表格2、圖像法處理數(shù)據(jù)【情感態(tài)度與價值觀】1、培養(yǎng)仔細觀察、真實記錄實驗數(shù)據(jù)等良好的實驗習慣和實事求是的品質(zhì).2、激發(fā)學(xué)習興趣,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神和敢于實踐的勇氣.【教學(xué)過程】一、實驗原理根據(jù)閉合電路歐姆定律可以有下面三種方案求出電池的電動勢和內(nèi)阻方案1.伏安法測電動勢E和內(nèi)電阻r(1)如圖甲所示,改變滑動變阻器的阻值,從電流表、電壓表中讀出幾組I和U的值,由UEIr可得:E,r.方案2.用電流表、電阻箱測電動勢E和內(nèi)電阻r由閉合電路的歐姆定律得:EI(Rr)用電流表測干路中的電流,通過改變電路中的電阻,測出兩組R、I數(shù)據(jù),就可以列出兩個關(guān)于E、r的方程:EI1(R1r)EI2(R2r)聯(lián)立就可以解出結(jié)果,實驗電路如圖所示方案3.用電壓表、電阻箱測電動勢E和內(nèi)電阻r由閉合電路的歐姆定律得:EU用電壓表測得路端電壓,通過改變電路中的電阻,測出兩組U、R數(shù)據(jù),就可以列出兩個關(guān)于E、r的方程:EU1EU2聯(lián)立就可以解出結(jié)果,實驗電路如圖所示二、實驗器材在不同的方案中需要的實驗器材略有不同,分別如下:方案1:待測電池一節(jié),電流表、電壓表各一個,滑動變阻器一個,開關(guān)一個,導(dǎo)線若干方案2:待測電池一節(jié),電流表一個,電阻箱一個,開關(guān)一個,導(dǎo)線若干方案3:待測電池一節(jié),電壓表一個,電阻箱一個,開關(guān)一個,導(dǎo)線若干三、實驗步驟1電流表用0.6 A量程,電壓表用3 V量程按圖連接好電路2把滑動變阻器滑片移到使電阻最大的一端3閉合開關(guān),調(diào)節(jié)變阻器,使電流表有明顯的示數(shù),記錄一組數(shù)據(jù)(I,U),填入下面的表格,用同樣的方法測量幾組I,U值,填入表格3閉合開關(guān),調(diào)節(jié)變阻器,使電流表有明顯的示數(shù),記錄一組數(shù)據(jù)(I,U),填入下面的表格,用同樣的方法測量幾組I,U值,填入表格4.斷開開關(guān),整理好器材四、數(shù)據(jù)處理1公式法:把測量的幾組數(shù)據(jù)分別代入EUIr中,然后兩個方程為一組,解方程求出幾組E、r的值,最后對E、r分別求平均值作為測量結(jié)果2圖象法(1)以I為橫坐標,U為縱坐標建立直角坐標系,根據(jù)幾組I、U的測量數(shù)據(jù)在坐標系中描點;(2)用直尺畫一條直線,使盡量多的點落在這條直線上,不在直線上的點,能大致均衡地分布在直線兩側(cè);(3)如圖所示:圖線與縱軸交點為E.圖線與橫軸交點為I短.圖線的斜率表示r.五、誤差分析1偶然誤差主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作UI圖象時描點不準確2系統(tǒng)誤差(1)電流表相對于待測電阻(電源內(nèi)阻)外接(如圖1所示)產(chǎn)生原因:由于電壓表分流IV,使電流表示數(shù)I小于電池的輸出電流I真I真IIV,而IV,U越大,IV越大測量值與真實值的大小比較:測量值和真實值的關(guān)系可用圖2表示實測的圖線為AB,經(jīng)過IV修正后的圖線為AB,可看出AB的斜率絕對值和在縱軸上的截距都小于AB,即實測的E和r都小于真實值(2)電流表相對于待測電阻(電源內(nèi)阻)內(nèi)接(如圖3所示)產(chǎn)生原因:由于電流表的分壓作用,使得電壓表的讀數(shù)比電源的路端電壓小,電流表測得的電流等于流過電源的電流,所以在流過電流相同的情況下,U測U真測量值和真實值的大小比較:依照分析可繪制出圖4圖線,可以從圖線的意義得E測E真,r測r真綜合上述,任一種電路都存在系統(tǒng)誤差,若電源內(nèi)阻較小時,不能采用圖3中的測量電路,盡管電動勢的測量值準確,但內(nèi)阻的測量誤差很大,因此要選用圖1中的測量電路六、注意事項1為了使電池的路端電壓變化明顯,電池的內(nèi)阻宜大些,宜選用舊電池和內(nèi)阻較大的電壓表2電池在大電流放電時極化現(xiàn)象較嚴重,電動勢E會明顯下降,內(nèi)阻r會明顯增大,故長時間放電電流不宜超過0.3 A,短時間放電電流不宜超過0.5 A因此實驗中不宜將I調(diào)得過大,讀電表的示數(shù)要快,每次讀完后應(yīng)立即斷電3當干電池的路端電壓變化不很明顯時,作圖象時,縱軸單位可取的小一些,且縱軸起點可不從零開始如圖所示,此時圖線與縱軸交點仍為電池的電動勢E,但圖線與橫軸交點不再是短路電流,求內(nèi)阻時要在直線上取相隔較遠的兩點,用r求出4為了提高測量的精確度,在實驗中I、U的變化范圍要大一些,計算E、r時,U1和U2、I1和I2的差值要大一些5用伏安法測電動勢E和內(nèi)電阻r時,可以設(shè)計成兩種電路如圖所示,在實驗中我們選擇甲圖的原因有:依據(jù)閉合電路的歐姆定律EUIr,在實驗中需要測路端電壓U和電源中的電流I,可以看出,甲圖中由于電壓表的分流作用,使電流表測得的不是真實的電源中的電流;乙圖中由于電流表的分壓作用,電壓表測得的不是真實的路端電壓這兩個電路都存在系統(tǒng)誤差,由于電流表的電阻和電源的內(nèi)阻差不多大,則乙圖測量的電源內(nèi)阻阻值和真實值相差太大故電流表的分壓作用不能忽略,所以選用甲圖電路較好6儀器的選擇(1)電流表量程的選擇:量程要大于電源允許通過的最大電流,對于電池來講允許通過的最大電流是0.5 A故需要選00.6 A(2)電壓表量程的選擇:量程要大于電源電動勢,對一節(jié)干電池來講,電壓表量程在大于1.5 V的前提下越小越好(3)滑動變阻器的選擇:滑動變阻器的最大電阻為待測電阻的幾倍時較好,在該實驗中因電源內(nèi)阻比較小,故滑動變阻器選擇較小一點的即可【典型例題】某同學(xué)做“測定電動勢約2V內(nèi)阻約幾的電池的電動勢和內(nèi)阻”實驗。(1)他采用如左圖所示的實驗電路進行測量。現(xiàn)有下列器材供選用:A. 電壓表(015 V,內(nèi)阻約20 k) B. 電壓表(03 V,內(nèi)阻約10k)C. 電流表(00.6 A,內(nèi)阻約0.4 ) D. 電流表(03 A,內(nèi)阻約1 )E. 滑動變阻器(500 ,1 A) F. 滑動變阻器(20 ,2 A)實驗中所用電壓表應(yīng)選 ,電流表應(yīng)選用 ,滑動變阻器應(yīng)選用 (2)右圖中給出了做實驗所需要的各種儀器。請你按電路圖把它們連成實驗電路。(在答題卷先用鉛筆連線,確定準確無誤后,再用簽字筆連線)(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出U-I圖象,如圖所示,蓄電池的電動勢E= V,內(nèi)電阻r= 。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)1.50.502.500.100.40I/A1. 02.00.200.300.50U/V(4)這位同學(xué)對以上實驗進行了誤差分析。其中正確的是 。A. 實驗產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差,主要是由于電流表的分壓作用B. 實驗產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差,主要是由于電壓表的分流作用C. 實驗測出的內(nèi)阻大于真實值D. 實驗測出的電動勢小于真實值【答案】(1)B;C;F(2)如圖所示;(3)2.0,3.7或3.8;(4)BD;- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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