实验：测定电池的电动势和内阻

【知识与技能】

１、学会应用理论知识和已有的实验基础，去设计实验方案，确定科学合理的实验步骤；

２、能根据实验要求合理选择并安装实验器材，正确进行实验；[来源:学|科|网]

３、通过实验认识测量的意义，理解误差并能深入对实验过程和实验误差分析。

４、学习用图线法处理数据的规范和方法。[来源:学+科+网Z+X+X+K]

【过程与方法】

通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。养成规范操作实验并能科学、合理地处理数据的习惯。

【情感态度与价值观】[来源:Zxxk.Com]

使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断探索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。

【教学重难点】

★教学重点★

掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。

★教学难点★

用图象法处理实验数据。学=科网

【教材分析】

本节是对闭合电路欧姆定律的一个应用，要求学生能利用已学知识进行实际的电路设计。在教材中对本章知识起到了升华的作用，切实提升了学生的能力。是对电学知识的一次能力升华。

【教学过程】

★新课导入★

教材中测定电源电动势和内阻的实验究其原理实质是伏安法测电阻的延续和纵向引深,即对电阻的测量，就是用各种方法寻找电压U和电流 I 。具体到本实验中根据串并联电路的原理再结合两个欧姆定律列出两个关于E、r的二元一次方程组，这是最基本的原理。从这一基本原理出发，当所给测量仪器不同时，如一电压表一电流表一滑动变阻器、两阻(定值电阻)一表(电压表或电流表)、一箱(电阻箱)一表(电压表或电流表)、两表(电压表或电流表)等，实际应用中还会出现多种不同的方法，本节课对其基本问题分别予以归类剖析。

第二章 恒定电流

★新课内容★

一、实验原理

提出问题：现在有一个干电池，要想测出其电动势和内电阻，你需要什么仪器，采用什么样的电路图，原理是什么？

学生讨论后，可以得到多种实验方案。

（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。如图2.9-1所示：原理公式：[来源:Z。xx。k.Com]

（2）用电流表、电阻箱测量。如图2.9-2所示：[来源:Zxx.Com]

原理公式：

（3）用电压表、电阻箱测量。如图2.9-3所示： 

原理公式：

这几种方法均可测量，今天我们这节课选择第一种测量方案。

二、实验步骤

1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。

2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。

3．同样的方法，依次记录多组U、I值。

4．断开开关S，拆除电路。

5．以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。

五、数据处理

为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法：

1．公式法

利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示：

分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E₁、r₁，E₂、r₂，E₃、r₃，求出它们的平均值

E＝3(E1＋E2＋E3)，r＝3(r1＋r2＋r3)作为测量结果。2．图像法

把测出的多组U、I 值，在U­I 图中描点画图像，使U­I 图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U＝E－Ir 可知：

(1)纵轴截距等于电源的电动势

E，横轴截距等于外电路短路时的电流I_m＝r(E)。

(2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝ΔI(ΔU)＝Im(E)。

讨论总结

（1）图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流强度I增大时，路端电压U将随之减小，U与I成线性关系，U=E-Ir。也就是说它所反映的是电源的性质，所以也叫电源的外特性曲线。

（2）电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持一定，而这里的U-I图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化。

实验中至少得到5组以上实验数据，画在图上拟合出一条直线。要求：使多数点落在直线上，并且分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等，这样，可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。

讨论：将图线延长，与横纵轴的交点各代表什么情况？

归纳：将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电源电动势E。横轴截距点（路端电压U=0）意味着短路情况，它的数值就是短路电流。

说明：①两个截距点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。

②由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得。

【教学反思】

本节课通过让学生经历设计电路和选择仪器、处理数据的过程，使学生学习科学的实验方法、合理地处理数据的方法。通过过程的探究及实验的亲身操作，使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。