2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律第三節(jié)實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量教案新人教版必修3

PAGE10-第3節(jié)試驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量教學(xué)設(shè)計(jì)問(wèn)題與目標(biāo)1.會(huì)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。2.能夠依據(jù)數(shù)據(jù)繪制數(shù)據(jù)圖像。3.能夠應(yīng)用圖像法計(jì)算電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。重點(diǎn)與難點(diǎn)1.會(huì)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。（重點(diǎn)）2.能夠應(yīng)用圖像法計(jì)算電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。（難點(diǎn)）3.熟記伏安法，理解安阻法、伏阻法。（重點(diǎn)）教學(xué)打算老師要求多媒體課件學(xué)生要求復(fù)習(xí)閉合電路歐姆定律，預(yù)習(xí)這一節(jié)課程。教學(xué)過(guò)程一、試驗(yàn)思路我們要如何測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻呢？依據(jù)上節(jié)課學(xué)習(xí)的閉合電路歐姆定律的學(xué)問(wèn)。我們知道在計(jì)算外電路電壓時(shí)，要用到公式：。這個(gè)公式中的和分別是電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。那么我們就可以通過(guò)測(cè)量路端電壓和干路電流來(lái)計(jì)算電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。1.伏安法測(cè)電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r如下圖所示，通過(guò)測(cè)量電流和電壓，應(yīng)用，就能測(cè)定電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。2.采納安阻法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r如下圖所示，通過(guò)測(cè)量電流、讀取滑動(dòng)變阻器電阻，應(yīng)用，將其中的路端電壓用代替，變?yōu)榫湍軠y(cè)定電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。3.采納伏阻法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r如下圖所示，通過(guò)測(cè)量路端電壓、讀取滑動(dòng)變阻器電阻，應(yīng)用，將其中的干路電流用代替，變?yōu)榫湍軠y(cè)定電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。二、物理量的測(cè)量以伏安法為例，在試驗(yàn)電路連接好后，調(diào)整滑動(dòng)變阻器的阻值，得到多組電壓、電流的數(shù)據(jù)。我們應(yīng)用2組數(shù)據(jù)和就可以得到試驗(yàn)結(jié)果。但是這兩組數(shù)據(jù)不能具有代表性，所以在測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，我們可以多次測(cè)量數(shù)據(jù)，多次計(jì)算取平均值。三、數(shù)據(jù)分析1.伏安法測(cè)電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r①計(jì)算法：將化簡(jiǎn)成，使成為自變量，成為因變量把數(shù)值帶入，得到通過(guò)化簡(jiǎn)得到：.將得到的多組數(shù)據(jù)兩兩分組進(jìn)行上述計(jì)算后，得到多組E、r數(shù)據(jù)，最終把得到的多組E、r取平均值，得到最終結(jié)果。②圖像法：依據(jù)測(cè)得多組數(shù)據(jù)，把得到的電流、電壓數(shù)值繪制直線圖。如上圖，繪制完圖像后，把得到的數(shù)據(jù)以點(diǎn)的形式繪入表中。然后再畫(huà)一條直線，使盡可能多的點(diǎn)在直線上，或使全部點(diǎn)都在直線旁邊。向兩坐標(biāo)軸用虛線延長(zhǎng)直線，這時(shí)，計(jì)算直線的縱截距和斜率。依據(jù)可知，縱截距代表電動(dòng)勢(shì)E，斜率代表內(nèi)電阻r。2.采納安阻法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r將化簡(jiǎn)成，使成為自變量，成為因變量。這時(shí)我們發(fā)覺(jué)，假如還是依據(jù)伏安法那樣去聯(lián)立計(jì)算，計(jì)算量就會(huì)特別大。這時(shí)我們可以選擇干脆用圖像法去計(jì)算。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后，用同樣的方法繪制直線圖，會(huì)得到類(lèi)似下圖的數(shù)據(jù)。這時(shí)，計(jì)算直線的縱截距和斜率。依據(jù)可知，縱截距代表內(nèi)電阻r，斜率代表電動(dòng)勢(shì)E。3.采納伏阻法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r將化簡(jiǎn)成，使成為自變量，成為因變量。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后，用同樣的方法繪制直線圖，會(huì)得到類(lèi)似下圖的數(shù)據(jù)。這時(shí)，計(jì)算直線的縱截距和斜率。依據(jù)可知，縱截距代表，斜率代表。四、課堂小結(jié)這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了如何測(cè)量電源的內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)，并用三個(gè)方法進(jìn)行了計(jì)算。課堂練習(xí)1.某學(xué)習(xí)小組欲利用圖甲電路測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。供應(yīng)的試驗(yàn)器材如下。A.電池(電動(dòng)勢(shì)E，內(nèi)阻約為)B.電壓表V(量程,內(nèi)阻約為)C.電流表(量程,內(nèi)阻為)D.電流表(量程,內(nèi)阻為)E.電阻箱,阻值最小變更量為)請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)電流表應(yīng)選用_______。(填寫(xiě)器材前面的字母序號(hào))(2)請(qǐng)依據(jù)圖甲用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線,正確連接閣乙中的器材。(3)主要試驗(yàn)步驟如下:①開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),調(diào)整電阻箱的阻值至合適位置;②多次變更電阻箱的阻值,獲得多組數(shù)據(jù),電壓表的示數(shù)為U,對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)為I、電阻箱阻值為R。(4)張明同學(xué)依據(jù)電阻箱的阻值和電流表的示數(shù)作出如圖丙所示的圖線,縱截距為,斜率為，則張明|測(cè)得的電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為_(kāi)_______、____________。李華同學(xué)依據(jù)電壓表的示數(shù)和電流表的示數(shù)作出如圖丁所示的圖線,縱截距為,,斜率的肯定值為,,則李華測(cè)得電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為_(kāi)__________、_____________。(電流表的內(nèi)阻用表示。)|(5)從系統(tǒng)誤差角度分析,______________同學(xué)測(cè)得的電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均為精確值。2.隨著全世界起先提倡低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電動(dòng)自行車(chē)產(chǎn)品已越來(lái)越受到大家的青睞,某同學(xué)為了測(cè)定某電動(dòng)車(chē)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,設(shè)計(jì)了如圖所示電路,供應(yīng)的試驗(yàn)器材有:(A)電動(dòng)車(chē)電池一組,電動(dòng)勢(shì)約為12,內(nèi)阻未知

(B)直流電流表量程300mA,內(nèi)阻很小

(C)電阻箱R,阻值范圍為0~999.9Ω

(D)定值電阻,阻值為10Ω

(E)導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)

(1)當(dāng)他閉合開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)覺(jué),無(wú)論怎樣調(diào)整變阻器,電流表都沒(méi)有示數(shù),反復(fù)檢查后發(fā)覺(jué)電路連接完好,估計(jì)是某一元件損壞,因此他拿來(lái)多用電表檢查故障,他的操作如下:①斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)S,②將多用表選擇開(kāi)關(guān)置于×1Ω檔,調(diào)零后,紅黑表筆分別接兩端,讀數(shù)為10Ω,③將多用表選擇開(kāi)關(guān)置于×10Ω檔,調(diào)零后,將紅黑表筆分別接電阻箱兩端,發(fā)覺(jué)指針讀數(shù)如圖所示,則所測(cè)阻值為_(kāi)_______Ω,然后又用多用電表分別對(duì)電源和開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè),發(fā)覺(jué)電源和開(kāi)關(guān)均完好.由以上操作可知,發(fā)生故障的元件是__________.(2)在更換規(guī)格相同的元件后重新連接好電路.

(3)變更電阻箱的阻值R,分別測(cè)出阻值為的定值電阻的電流I,下列三組關(guān)于R的取值方案中,比較合理的方案是________(選填方案編號(hào)1、2或3).方案編號(hào)電阻箱的阻值1300.0250.0200.0150.0100.02100.085.070.055.040.0340.030.025.020.015.0(4)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn),繪出的圖象是一條直線.若直線的斜率為k,在坐標(biāo)軸上的截距為b,則該電源的電動(dòng)勢(shì)_____________,內(nèi)阻________(用和表示).3.某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，所用的試驗(yàn)器材有：一個(gè)電壓表V、一個(gè)電阻箱R、一個(gè)的定值電阻，一個(gè)開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。（1）依據(jù)電路圖，在圖乙中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將實(shí)物圖連成完整電路；（2）該同學(xué)為了用作圖法來(lái)確定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，以為縱軸、為橫軸作出的圖像如圖丙所示，則該圖像的函數(shù)表達(dá)式為：________________。（用含有的函數(shù)表達(dá)式表示）（3）由圖像可求得，該電源的電動(dòng)勢(shì)__________V，內(nèi)阻________Ω。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

答案1.答案：（1）D；（2）如圖所示；（3），，，；（5）李華解析：(1)最小電流約為，最大電流約為.電流表應(yīng)選用量程的電流表，即選D。(4)依據(jù)閉合電路歐姆定律，對(duì)小明的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理有,變形得，則解得，對(duì)小華的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理有,變形得，則,得。(5)張明列出的方程.在原理上是不完善的，若考慮到電壓表的分流，則，變形得,與比較得,即,測(cè)量值均偏大。李華列出的方程，在原理上是完善的，則李華測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是精確的。2.答案：(1)70,電流表; (3)2 (4),解析：(1)歐姆表表盤(pán)讀數(shù)為“7Ω”,倍率為“×10”,故為70Ω;故障檢測(cè)時(shí),除電流表其余部分均沒(méi)有問(wèn)題,故問(wèn)題只能出在電流表處。(3)為減小電流表的讀數(shù)誤差,電流表指針偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)當(dāng)盡量大于三分之一,即電流范圍為,依據(jù)歐姆定律,總電阻,減去定值電阻10Ω,即電流表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻加上電阻箱電阻應(yīng)當(dāng)大于等于30Ω且小于等于110Ω,故應(yīng)當(dāng)選方案2。(4)依據(jù)閉合電路歐姆定律,有,則,解得,。3.答案：（1）如圖所示（2）（3）2.9；2.5解析：（1）依據(jù)電路圖將實(shí)物圖連接，如圖所示，留意不要交叉；（2）由閉合電路歐姆定律可知，變形可得，故表達(dá)式為；（3）由數(shù)學(xué)學(xué)問(wèn)可知，圖像與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為電源電動(dòng)勢(shì)的倒數(shù)，由題圖可知，圖像與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為，解得，圖像的斜率為，解得