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视频标签：电动势和内阻
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视频课题：高中物理人教版选修《测定电池的电动势和内阻》安徽省优课
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高中物理人教版选修《测定电池的电动势和内阻》安徽省优课
测定电池电动势和内阻 教学设计
一、教材内容分析
本节课主要介绍了用伏安法测定电池的电动势与内阻的电路以及用图像法处理实验数据方法。电源的特性主要由电动势与内阻来描述，因此测量电动势和内阻对于合理使用电源具有重要的意义。
二、设计理念与设计思路
本节教学中主要让学生应用已经学过的闭合电路欧姆定律知识，测定电池电动势和内阻，教学中在教师的引导下，让学生明白该怎么做，为什么这样做。本节内容涉及到动手实验及用图象法处理数据，通过学生自己的探索，不但把学过的知识应用于实际，还可以激发他们的学习兴趣。
驱动学生阅读教科书，理解测量方案；通过实例引导学生，引领他们学习运用图像法处理实验数据。经历实验过程，采集实验数据；组织学生交流实验成果，引导学生对实验成果进行分析、总结和成果分享。
三、学情与教材分析
学生已经掌握了闭合电路欧姆定律，并且已经有从电路的内、外电阻来分析电路的意识，但是由于对电学实验接触比较少，对于电路的分析能力仍需进一步的加强，这也是本实验的一个重要任务。另外，对于数据的处理，学生较熟悉的是计算法〔亦称代数法、公式法〕，学习运用图像法处理数据是本次实验教学的一个重要目标。
一、教学目标
1.通过阅读，理解伏安法测定电池电动势和内电阻的原理，学会设计适合的测量电路。
2.经历测量过程，学会利用图像处理数据的方法（还包括运用Excel软件），理解误差的成因，会选用误差较小的测量方案。
3.理解和灵活运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能。
二、教学重点与难点
1.重点：测量方案和利用图像处理数据。 2.难点：误差分析以及实验方法的变通运用。
三、教学准备
每四位学生配备两套实验仪器，要用两套方案测定电源的电动势和内电阻。 仪器Ⅰ：电流表（0~0.6A），电压表（0~3.0V），滑动变阻器（10Ω，2A），电键，两节旧干电池，电池盒，导线若干。各个实验组均配备。
高中物理教学设计 选修3-1第二章 10测定电池电动势和内阻 绩溪中学 汪松元
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仪器Ⅱ：电流表（0~0.6A），电阻箱（0~99.9Ω），电键，两节旧干电池，电池盒，导线若干。A和C大组中的各个实验组配备。
仪器Ⅲ：电压表（0~3.0V），电阻箱（0~99.9Ω），电键，两节旧干电池，电池盒，导线若干。B和D大组中的各个实验组配备。
四、教学过程预设
㈠ 研读教科书 理解实验方案和原理
测定电池电动势和内阻教科书中介绍有哪些方案，实验原理是什么？ 驱动学生阅读教科书（6min.）
学生活动：画实验电路——数据处理——方案变通
电池电动势E 、内电阻r ，路端电压U、电流I，电阻箱的电阻值为R。
写出电路中测量值与电动势E、内阻r之间的关系式
()VUErII ()AERrRI ()V
UUR
REUr
（相对教科书：比教科书的处理要精确些；考虑了电压表的分流，只有
VII时，才有UErI。方便学生理解误差的起因与误差修正。思考：只
有正规，才有机会！）
㈡ 思考与质疑 学会数据分析与处理
方法1：获取两组数据，代入方程，解得E和r
方法2：获取多组数据，在坐标方格纸上描点作图，利用图线求出E和r。 U——I图线对应的关系式为UErI，U轴上的截距即为E, E=1.46V，斜率k=-r=-0.72Ω，r=0.72Ω。（excel现场处理，动态显示。数形结合思想方法）
用任意两组数据求解，偶然误差往往较大（excel现场处理，动态显示）。 如果用第3和第4组数据求解，则E34=1. 61V，偏大，r=1.20Ω，偏大。 如果用第4和第5组数据求解，则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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而用图像法处理，可以发现误差大的数据，甚至可以发现并剔除错误的数据，减少实验的误差。
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
电流表读数I/A 0.015 0.028 0.037 0.049 0.062 0.073 电压表读数U/V
0.73
0.60
0.52
0.42
0.30
0.20
电压表内阻为100Ω 电压表分流IV/A
0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002
干路电流I干/A 0.022 0.034 0.042 0.053 0.065 0.075
由于电压表的分流，测量值描点作出的图线为图像中的黑线，则E偏小，r偏小。若电压表内阻为100Ω，如何修正电流的偏差？（过程参与：启发学生修正第1组
和第6组实验数据，并且在U——I图线上描点、拟合；启发思考：为什么第1组比第6组的分流电流大些？）。（excel现场处理，动态显示）
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安阻法测量数据的处理 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
（曲线改直处理技术）（excel现场处理，动态显示）
（回归教科书上的伏安法。excel现场处理，动态显示）
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伏阻法测量数据的处理
（曲线改直处理技术）（excel现场处理，动态显示）
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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（回归教科书上的伏安法。excel现场处理，动态显示）
㈢ 学生随堂分组实验 培育相应的实验素养—数据的获取与处理素养
每四位学生配备两套实验仪器，要用两套方案测定电源的电动势和内电阻。
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A、C两大组仪器配备与相应方案
仪器Ⅰ：电流表（0~0.6A），电压表（0~3.0V），滑动变阻器（10Ω，2A），电键，两节旧干电池，电池盒，导线若干。
仪器Ⅱ：电流表（0~0.6A），电阻箱（0~99.9Ω），电键，两节旧干电池，电池盒，导线若干。
B和D大组仪器配备与相应方案
仪器Ⅰ：电流表（0~0.6A），电压表（0~3.0V），滑动变阻器（10Ω，2A），电键，两节旧干电池，电池盒，导线若干。
仪器Ⅲ：电压表（0~3.0V），电阻箱（0~99.9Ω），电键，两节旧干电池，电池盒，导线若干。
㈣ 实验成果展示与评价 培养交流素养和评价能力
层级
考察指标
评定成绩 解读实验电路与原理 阅读后能独立画出三种电路、写出三
个表达式
30 领会数据的处理方法 会用图像法求出电动势内阻 20 实验操作数据获取、处理 两套方案操作正确、数据正确全面；处理方法得当。
30 展示与交流 对实验过程及其成果展示、能说出误差的主要成因
10 拓展练习
会运用实验的基本原理变通与活用测高阻值的电源
10
㈤ 小结与作业布置 培养归纳能力和应用知识分析解决问题的能力 拓展练习 用实验的基本原理变通与活用测高阻值的电源
例题1、某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其他器材有： A．电压表(0～3 V～15 V) B．电流表(0～0.6 A～3 A) C．变阻器R1(10 Ω，2 A)
D．变阻器R2(1 000 Ω，0.1 A) E．电键S和导线若干
(1)实验中电流表应选用的量程为________；电压表应选用的量程为________；变阻器应选用________(标明变阻器代号)；
(2)根据实验要求连接实物电路图；
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(3)实验测得的6组数据已在U－I图中标出，如图所示．请你根据数据点位置完成U－I图线，并由图线求出该电池的电动势E＝________ V，电阻r＝________ Ω.
(4) 如果要测量水果电池的电动势和内阻（约1V，100Ω）
A．电压表(0～3 V，约3kΩ)
B．电压表(0～1.5 V，约1.5kΩ) C．电流表(0～0.6 A约0.2Ω) D．电流表(0～100mA，约6Ω) E．变阻器R1(10 Ω，2 A) F．变阻器R2(200 Ω，0.1 A) G．电键S和导线若干
(1)实验中电流表应选用的量程为________；电压表应选用的量程为________；变阻器应选用________(标明变阻器代号)； (2)根据实验要求画出实物电路图；
训练、有一电阻值约为20 Ω、额定功率约为7.2 W的电阻，现准备用伏安法测量多组数据，借助I－U图象较准确地测其阻值，实验室提供的器材有： A．电流表(量程0～3 A，内阻约0.1 Ω) B．电流表(量程0～0.6 A，内阻约0.5 Ω) C．电压表(量程0～3 V，内阻约3 kΩ) D．电压表(量程0～15 V，内阻约15 kΩ)
E．滑动变阻器(阻值0～10 Ω，额定电流2 A) F．直流电源(电动势12 V，内阻不计) G．开关及导线若干
①要使测量误差尽量小，电流表应选择________，电压表应选择________．(填序号字母)
②请在图中按实验要求完成测量电路的实物连接．
(2)利用如图a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1/I－R图线如图b所示，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，不计电流表内阻，由此可以得到E＝________V，纵截距与电动势的乘积表示的物理意义是________，数值和单位为________．
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
