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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)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
2、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。
教學(xué)重點(diǎn)
利用圖線處理數(shù)據(jù)
教學(xué)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
教學(xué)工具
電池,電壓表,電流表,滑線變阻器,開(kāi)關(guān),導(dǎo)線
教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)法,講解法
教學(xué)過(guò)程
(一)引入新課
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?
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
3、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(R+r),或E=U+I(xiàn)r,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。
(二)主要教學(xué)過(guò)程
1.實(shí)驗(yàn)原理:閉合電路歐姆定律E=U+I(xiàn)r
2.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
4、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0~0.6A量程,電壓表0~3V量程。
滑動(dòng)變阻器0~50Ω。
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
5、以將數(shù)據(jù)描在圖上,利用圖線解決問(wèn)題。
明確:
①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=E—Ir。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。
②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U-I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
6、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:
①A、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。
②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?。浚ㄌ崾荆豪脠D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)+I(xiàn)v
即 (I真—I測(cè))↑,
反映在圖線上:
當(dāng) U=0時(shí),Iv→0 I→I真
故 r真>r測(cè) E真>E測(cè)
5.布置作業(yè):
認(rèn)真看書,寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
(三)課后小結(jié)
利用圖線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理是物理實(shí)驗(yàn)中常用的一種方法。最好是利用直線來(lái)解決,如力學(xué)中“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)就可以利用T2-l圖線來(lái)求g。