人教版 (2019)必修 第三册3 实验：电池电动势和内阻的测量精品教案设计

课 时 教 案

第 12 单元             第  5  案               总第 28 案

课题： §12. 3  实验：电池电动势和内阻的测量

【教学目标与核心素养】

1．知道E和r的测量原理，进一步领会U随I变化的关系

2．会用图像处理实验数据

3．会进行误差分析

【教学重点】

1．E和r的测量方法和误差分析

2．数据处理

【教学难点】

1．测量方法的设计

2．数据处理和误差分析

【教学过程】

引入：

电动势和内阻都是电源的重要参数，由可得，有多种方法可以测量电池的电动势和内阻（E和r），在电路连接中由于电流表和电压表的位置不同可以得出以下方法。

一、实验思路：伏安法测量（电压表、电流表、滑线变阻器测量）

1.电流表内接

①原理：闭合电路欧姆定律

          ①

          ②

联立可以求出  

物理量的测量：可以测量两次E和r的值，带入上面表达式计算出结果。

②数据分析：但是偶然误差较大，为减少实验误差，多次测量，求出E和r的平均值作为测量结果。

处理方法2：以 U 为纵坐标、I 为横坐标建立平面直角坐标系。根据几组U、I的测量数据，在坐标系中描点，作出U-I图像，图线与纵坐标的交点就是电源电动势，图线的斜率就是电源内阻。

注意斜率的求解方法，用的是 ，不是用纵横坐标之比。

③误差分析：U是路端电压，由于电压表的分流，使得示数比实际通过电源的电流小，即I真>I测，电压表示数越大，电流的真实值比测量值大的越多，电压表示数越小，真实值与测量值越接近，当U=0时，短路，真实值等于测量值。

实际测量的是等效电源，内阻测量值为电源和电压表电阻的并联值。即：

2.电流表外接

①原理：闭合电路欧姆定律

同电流表内接法

②物理量的测量和数据分析方法同电流表内接法。

③误差分析：电流表示数是通过电源的真实值，由于电流表分压，电压表示数小于路端电压，所以测量的是等效电源。

即：

如图：电流表示数越大，真实电压与电压表示数差别就越大，示数越小，差别就越小，当

I=0时，电压表示数就等于路端电压，所以外接法测量的电动势E是准确的，r的测量值偏大，即：   误差较大。

在实际测量中，常使用电流表内接法（E与r均偏小），若只要求准确测量E，不测量r，可选用外接法。

3.实验注意事项：

①实验时一般使用旧电池，电阻较大，易于测量，电压表示数变化较为明显。

②电流不要太大，即滑线变阻器不要调太小，读数要快，防止出现极化现象。

③描点时要舍弃个别偏离较远的点，线的两端要连成虚线。

④由于干电池的内阻较小，当电流变化时，电压的变化可能较小。为了得到更加精确的测量结果，作图时，电压轴的起点标度一般不从 0 开始，应根据实验数据选择合适的起点标度。

二、其它方法

1.依据得：可选两定值电阻或电阻箱

联立以上两式得：    准确值

            偏大

多测几组数据，取平均值，原理上等效为外接法

2.电压表和两定值电阻或电阻箱（测量值偏小）

测量原理同电流表内接法。

3.测电动势（两内阻均未知的电压表）

图1中：           ①

图2中：      ②

①②联立，消去得：    准确值

原理：图1中的电压表既当电压表使用，又当电流表使用。

4.电压表和定值电阻测E和r

例.一定值电阻R，一个电键，若干根导线和一个电压表，该电压表表盘上只有刻度，但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约几欧）。

要求：①画出实验原理图，写出实验步骤

②写出电源内阻表达式

解：步骤1：设电压表每小格表示电压为U0，如图①，闭合电键，表针指示n1格，则有：

2.按照图②连好电路，闭合电键，指针指示n1格，则有：

联立以上2两式得：  

   测量值偏小

小结：

作业：