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視頻標簽：電動勢和內阻
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版選修《測定電池的電動勢和內阻》安徽省優課
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高中物理人教版選修《測定電池的電動勢和內阻》安徽省優課
測定電池電動勢和內阻 教學設計
一、教材內容分析
本節課主要介紹了用伏安法測定電池的電動勢與內阻的電路以及用圖像法處理實驗數據方法。電源的特性主要由電動勢與內阻來描述，因此測量電動勢和內阻對于合理使用電源具有重要的意義。
二、設計理念與設計思路
本節教學中主要讓學生應用已經學過的閉合電路歐姆定律知識，測定電池電動勢和內阻，教學中在教師的引導下，讓學生明白該怎么做，為什么這樣做。本節內容涉及到動手實驗及用圖象法處理數據，通過學生自己的探索，不但把學過的知識應用于實際，還可以激發他們的學習興趣。
驅動學生閱讀教科書，理解測量方案；通過實例引導學生，引領他們學習運用圖像法處理實驗數據。經歷實驗過程，采集實驗數據；組織學生交流實驗成果，引導學生對實驗成果進行分析、總結和成果分享。
三、學情與教材分析
學生已經掌握了閉合電路歐姆定律，并且已經有從電路的內、外電阻來分析電路的意識，但是由于對電學實驗接觸比較少，對于電路的分析能力仍需進一步的加強，這也是本實驗的一個重要任務。另外，對于數據的處理，學生較熟悉的是計算法〔亦稱代數法、公式法〕，學習運用圖像法處理數據是本次實驗教學的一個重要目標。
一、教學目標
1.通過閱讀，理解伏安法測定電池電動勢和內電阻的原理，學會設計適合的測量電路。
2.經歷測量過程，學會利用圖像處理數據的方法（還包括運用Excel軟件），理解誤差的成因，會選用誤差較小的測量方案。
3.理解和靈活運用實驗手段處理物理問題的基本程序和技能。
二、教學重點與難點
1.重點：測量方案和利用圖像處理數據。 2.難點：誤差分析以及實驗方法的變通運用。
三、教學準備
每四位學生配備兩套實驗儀器，要用兩套方案測定電源的電動勢和內電阻。 儀器Ⅰ：電流表（0~0.6A），電壓表（0~3.0V），滑動變阻器（10Ω，2A），電鍵，兩節舊干電池，電池盒，導線若干。各個實驗組均配備。
高中物理教學設計 選修3-1第二章 10測定電池電動勢和內阻 績溪中學 汪松元
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儀器Ⅱ：電流表（0~0.6A），電阻箱（0~99.9Ω），電鍵，兩節舊干電池，電池盒，導線若干。A和C大組中的各個實驗組配備。
儀器Ⅲ：電壓表（0~3.0V），電阻箱（0~99.9Ω），電鍵，兩節舊干電池，電池盒，導線若干。B和D大組中的各個實驗組配備。
四、教學過程預設
㈠ 研讀教科書 理解實驗方案和原理
測定電池電動勢和內阻教科書中介紹有哪些方案，實驗原理是什么？ 驅動學生閱讀教科書（6min.）
學生活動：畫實驗電路——數據處理——方案變通
電池電動勢E 、內電阻r ，路端電壓U、電流I，電阻箱的電阻值為R。
寫出電路中測量值與電動勢E、內阻r之間的關系式
()VUErII ()AERrRI ()V
UUR
REUr
（相對教科書：比教科書的處理要精確些；考慮了電壓表的分流，只有
VII時，才有UErI。方便學生理解誤差的起因與誤差修正。思考：只
有正規，才有機會！）
㈡ 思考與質疑 學會數據分析與處理
方法1：獲取兩組數據，代入方程，解得E和r
方法2：獲取多組數據，在坐標方格紙上描點作圖，利用圖線求出E和r。 U——I圖線對應的關系式為UErI，U軸上的截距即為E, E=1.46V，斜率k=-r=-0.72Ω，r=0.72Ω。（excel現場處理，動態顯示。數形結合思想方法）
用任意兩組數據求解，偶然誤差往往較大（excel現場處理，動態顯示）。 如果用第3和第4組數據求解，則E34=1. 61V，偏大，r=1.20Ω，偏大。 如果用第4和第5組數據求解，則E45=1. 38V，偏小，r=0.57Ω，偏小。
V
A
R
E r
S
A
R
E r
S
V
R
E r
S
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而用圖像法處理，可以發現誤差大的數據，甚至可以發現并剔除錯誤的數據，減少實驗的誤差。
1 2 3 4 5 6 I/A 0.12 0.20 0.31 0.36 0.50 0.57 U/V
1.37
1.32
1.24
1.18
1.10
1.05
電流表讀數I/A 0.015 0.028 0.037 0.049 0.062 0.073 電壓表讀數U/V
0.73
0.60
0.52
0.42
0.30
0.20
電壓表內阻為100Ω 電壓表分流IV/A
0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002
干路電流I干/A 0.022 0.034 0.042 0.053 0.065 0.075
由于電壓表的分流，測量值描點作出的圖線為圖像中的黑線，則E偏小，r偏小。若電壓表內阻為100Ω，如何修正電流的偏差？（過程參與：啟發學生修正第1組
和第6組實驗數據，并且在U——I圖線上描點、擬合；啟發思考：為什么第1組比第6組的分流電流大些？）。（excel現場處理，動態顯示）
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安阻法測量數據的處理 1 2 3 4 5 6 R(Ω) 95.0 75.0 55.0 45.0 35.0 25.0 I(mA)
15.0 18.7 24.8 29.5 38.0 48.0 1/I（A-1） 66.7
53.5 40.3 33.9 26.3 20.8 IR(V)
1.42
1.40
1.36
1.33
1.26
1.20
（曲線改直處理技術）（excel現場處理，動態顯示）
（回歸教科書上的伏安法。excel現場處理，動態顯示）
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伏阻法測量數據的處理
（曲線改直處理技術）（excel現場處理，動態顯示）
R/Ω 200 100 50 20 10 5 4 2 U/V 2.19 2.17 2.13 2.02 1.85 1.58 1.48 1.11 1R /Ω－1
0.01 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.25 0.5 1U
/V－1
0.46 0.46 0.47 0.5 0.54 0.63 0.68 0.9 U/R (A)
0.02
0.04
0.07
0.17
0.31
0.53
0.62
0.93
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（回歸教科書上的伏安法。excel現場處理，動態顯示）
㈢ 學生隨堂分組實驗 培育相應的實驗素養—數據的獲取與處理素養
每四位學生配備兩套實驗儀器，要用兩套方案測定電源的電動勢和內電阻。
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A、C兩大組儀器配備與相應方案
儀器Ⅰ：電流表（0~0.6A），電壓表（0~3.0V），滑動變阻器（10Ω，2A），電鍵，兩節舊干電池，電池盒，導線若干。
儀器Ⅱ：電流表（0~0.6A），電阻箱（0~99.9Ω），電鍵，兩節舊干電池，電池盒，導線若干。
B和D大組儀器配備與相應方案
儀器Ⅰ：電流表（0~0.6A），電壓表（0~3.0V），滑動變阻器（10Ω，2A），電鍵，兩節舊干電池，電池盒，導線若干。
儀器Ⅲ：電壓表（0~3.0V），電阻箱（0~99.9Ω），電鍵，兩節舊干電池，電池盒，導線若干。
㈣ 實驗成果展示與評價 培養交流素養和評價能力
層級
考察指標
評定成績 解讀實驗電路與原理 閱讀后能獨立畫出三種電路、寫出三
個表達式
30 領會數據的處理方法 會用圖像法求出電動勢內阻 20 實驗操作數據獲取、處理 兩套方案操作正確、數據正確全面；處理方法得當。
30 展示與交流 對實驗過程及其成果展示、能說出誤差的主要成因
10 拓展練習
會運用實驗的基本原理變通與活用測高阻值的電源
10
㈤ 小結與作業布置 培養歸納能力和應用知識分析解決問題的能力 拓展練習 用實驗的基本原理變通與活用測高阻值的電源
例題1、某同學用伏安法測一節干電池的電動勢E和內電阻r，所給的其他器材有： A．電壓表(0～3 V～15 V) B．電流表(0～0.6 A～3 A) C．變阻器R1(10 Ω，2 A)
D．變阻器R2(1 000 Ω，0.1 A) E．電鍵S和導線若干
(1)實驗中電流表應選用的量程為________；電壓表應選用的量程為________；變阻器應選用________(標明變阻器代號)；
(2)根據實驗要求連接實物電路圖；
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(3)實驗測得的6組數據已在U－I圖中標出，如圖所示．請你根據數據點位置完成U－I圖線，并由圖線求出該電池的電動勢E＝________ V，電阻r＝________ Ω.
(4) 如果要測量水果電池的電動勢和內阻（約1V，100Ω）
A．電壓表(0～3 V，約3kΩ)
B．電壓表(0～1.5 V，約1.5kΩ) C．電流表(0～0.6 A約0.2Ω) D．電流表(0～100mA，約6Ω) E．變阻器R1(10 Ω，2 A) F．變阻器R2(200 Ω，0.1 A) G．電鍵S和導線若干
(1)實驗中電流表應選用的量程為________；電壓表應選用的量程為________；變阻器應選用________(標明變阻器代號)； (2)根據實驗要求畫出實物電路圖；
訓練、有一電阻值約為20 Ω、額定功率約為7.2 W的電阻，現準備用伏安法測量多組數據，借助I－U圖象較準確地測其阻值，實驗室提供的器材有： A．電流表(量程0～3 A，內阻約0.1 Ω) B．電流表(量程0～0.6 A，內阻約0.5 Ω) C．電壓表(量程0～3 V，內阻約3 kΩ) D．電壓表(量程0～15 V，內阻約15 kΩ)
E．滑動變阻器(阻值0～10 Ω，額定電流2 A) F．直流電源(電動勢12 V，內阻不計) G．開關及導線若干
①要使測量誤差盡量小，電流表應選擇________，電壓表應選擇________．(填序號字母)
②請在圖中按實驗要求完成測量電路的實物連接．
(2)利用如圖a所示電路測量電池組的電動勢E和內阻r.根據實驗數據繪出1/I－R圖線如圖b所示，其中R為電阻箱讀數，I為電流表讀數，不計電流表內阻，由此可以得到E＝________V，縱截距與電動勢的乘積表示的物理意義是________，數值和單位為________．
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
