1、第 1 页 共 4 页 课课 时时 教教 案案 第第 1 12 2 单元单元 第第 5 5 案案 总第总第 2 28 8 案案 课题课题： 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 【教学重点教学重点】 1E 和 r 的测量方法和误差分析 2数据处理 【教学难点教学难点】 1测量方法的设计 2数据处理和误差分析 【教学过程教学过程】 引入： 电动势和内阻都是电源的重要参数， 由EUIr可得， 有多种方法可以测量电池的电动势和内阻 （E 和 r）
2、 ，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 原理：闭合电路欧姆定律 11 EUI r 22 EUI r 联立可以求出 1 221 21 U IU I E II 12 21 UU r II 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。 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
3、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 U r I ，不是用纵横坐标之比。 A V 第 2 页 共 4 页 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：() V U EUIr R 2.电流表外接 原理：闭合电路欧姆定律 同电流表内接法 物理量的测量和数据分析方法同电流表内接法。 误差分析：电流表示数是通过电源的真实值，由
4、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： A EUI r+R )（ 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：=+ cA rrr 真 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： 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。 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。 描点时要舍弃个别偏离较
5、远的点，线的两端要连成虚线。 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EUIrI(R+r)得：可选两定值电阻或电阻箱 11 EI (R +r) A I U U E A V U I U E A 第 3 页 共 4 页 22 EI (R +r) 联立以上两式得： 1 212 21 (RR )I I E II 准确值 =+ cA rrr 真 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） 1 1 1 U E
6、Ur R 2 2 2 U EUr R 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 1 1V U EUr R 图 2 中： 1 12 1V U EUUr R 联立，消去 1 V r R 得： 12 11 U U E UU 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：画出实验原理图，写出实验步骤 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，闭合电键，表针指示 n1 格，则有： 10 En U 2.按照图连好电路，闭合电键，指针指示 n1格，则有： V1 V V1 V2 V 第 4 页 共 4 页 20 20 n U En Ur R 联立以上 2 两式得： 12 2 nn rR n V r =rr 测真 测量值偏小 小结： 作业： V
