实验：测定电池的电动势和内阻

实验：测定电池的电动势和内阻一、教学目标1.知识与技能目标理解实验原理，掌握测定电池电动势和内阻的方法。学会使用电压表、电流表和滑动变阻器等电学仪器。能够正确记录和处理实验数据，计算电池的电动势和内阻。2.过程与方法目标通过实验设计，培养学生的科学思维和创新能力。在实验操作过程中，提高学生的动手能力和实验技能。经历数据处理和误差分析，培养学生运用数学工具解决物理问题的能力。3.情感态度与价值观目标培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。通过小组合作实验，增强学生的团队协作意识。

二、教学重难点1.教学重点实验原理的理解和掌握。实验电路的设计与连接。实验数据的处理和分析。2.教学难点实验误差的来源及减小误差的方法。如何引导学生根据实验原理设计合理的实验方案。

三、教学方法讲授法、实验法、讨论法、探究法相结合

四、教学过程

（一）导入新课（5分钟）展示不同类型的电池，提问学生：电池的电动势和内阻是描述电池性能的重要参数，你们知道如何测定它们吗？引发学生思考，从而引入本节课的主题测定电池的电动势和内阻。

（二）知识讲解（10分钟）1.电动势和内阻的概念结合教材内容，向学生讲解电动势的定义：电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。内阻是电源内部电阻，它会影响电源输出电能的效率。通过类比水流的例子，帮助学生理解电动势和内阻的作用。例如，将电源比作抽水机，电动势相当于抽水机的功率，决定了能将水提升的高度；内阻相当于管道对水流的阻碍，影响水流出的速度。2.实验原理介绍两种常见的测定电池电动势和内阻的实验原理：伏安法：根据闭合电路欧姆定律\(E=U+Ir\)，其中\(E\)为电动势，\(U\)为路端电压，\(I\)为电路中的电流，\(r\)为内阻。改变电路中的电流，测量对应的路端电压，利用公式\(E=U+Ir\)，通过多次测量数据，采用图像处理的方法（如\(UI\)图像）求出电动势\(E\)和内阻\(r\)。伏阻法：当只有一个电压表时，可利用已知阻值的电阻\(R\)与电池组成闭合电路，通过测量电阻两端电压\(U\)和电路中的电流\(I\)（\(I=\frac{U}{R}\)），根据\(E=U+I(R+r)\)来计算电动势\(E\)和内阻\(r\)。安阻法：当只有一个电流表时，可将已知阻值的电阻\(R\)与电池串联，通过测量电路中的电流\(I\)和电阻两端电压\(U\)（\(U=IR\)），根据\(E=I(R+r)+IR\)来计算电动势\(E\)和内阻\(r\)。在讲解过程中，结合电路图进行分析，让学生明白各物理量之间的关系以及如何通过实验测量这些物理量。

（三）实验设计（15分钟）1.分组讨论将学生分成小组，每组45人。让学生根据所学的实验原理，讨论设计测定电池电动势和内阻的实验方案。教师巡视各小组，参与讨论，适时给予指导，引导学生思考实验器材的选择、实验步骤的安排、数据记录表格的设计等问题。2.小组汇报各小组推选代表汇报本小组的实验设计方案。其他小组认真倾听，并进行评价和提问。教师对各小组的方案进行点评，肯定优点，指出存在的问题和不足。3.确定最佳方案综合各小组的汇报和讨论情况，教师与学生共同确定一种较为完善的实验方案。以伏安法为例，具体实验步骤如下：实验器材：电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。实验电路图：按照伏安法测电阻的原理连接电路，将电压表并联在电池两端测量路端电压\(U\)，电流表串联在电路中测量电流\(I\)，滑动变阻器用于改变电路中的电流。实验步骤：按电路图连接好电路，闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，测量并记录几组不同的电流\(I\)和对应的路端电压\(U\)的值。断开开关，整理实验器材。数据记录表格：|实验次数|电流\(I/A\)|路端电压\(U/V\)||||||1||||2||||3||||4||||5|||

（四）实验操作（20分钟）1.教师示范教师按照确定的实验方案进行示范操作，强调操作过程中的注意事项：连接电路时，要确保各元件连接正确，导线连接牢固，电压表、电流表的量程选择合适。闭合开关前，一定要检查滑动变阻器的滑片是否在阻值最大处，防止电路中电流过大损坏仪器。在读取电表的示数时，要平视刻度，读数准确。2.学生实验学生分组进行实验，按照实验步骤进行操作，测量并记录数据。教师巡视各小组，及时发现学生在实验过程中出现的问题并给予指导，确保实验顺利进行。

（五）数据处理与分析（15分钟）1.数据处理引导学生根据记录的数据，采用图像处理的方法求电池的电动势和内阻。在坐标纸上以电流\(I\)为横坐标，路端电压\(U\)为纵坐标，描出各数据点，然后用一条直线拟合这些点，使直线尽量通过更多的点，不能通过的点应均匀分布在直线两侧。根据\(E=U+Ir\)，直线与纵轴的交点即为电动势\(E\)，直线斜率的绝对值即为内阻\(r\)。也可以采用公式法处理数据，通过联立方程组求解电动势\(E\)和内阻\(r\)。例如，由\(E=U_1+I_1r\)和\(E=U_2+I_2r\)，可得\(E=\frac{U_1I_2U_2I_1}{I_2I_1}\)，\(r=\frac{U_1U_2}{I_2I_1}\)。2.误差分析组织学生讨论实验中可能存在的误差来源：电压表的分流作用，使得电流表测量的电流值比通过电池的实际电流值偏小，从而导致测量的电动势和内阻都偏小。电流表的分压作用，使得电压表测量的路端电压值比电池的实际路端电压值偏小，导致测量的电动势偏小，内阻偏大。电池内阻的变化，在实验过程中电池会逐渐放电，内阻可能会发生变化，影响测量结果。测量电表的读数误差、导线电阻、接触电阻等也会对实验结果产生一定的影响。引导学生思考如何减小误差：选择内阻较大的电压表和内阻较小的电流表，减小电表对电路的影响。多次测量取平均值，减小偶然误差。实验前对电池进行适当的"激活"处理，尽量保证实验过程中电池性能稳定。

（六）课堂总结（5分钟）1.请学生回顾本节课所学内容，总结测定电池电动势和内阻的实验原理、实验方法、数据处理及误差分析等要点。2.教师对学生的总结进行补充和完善，强调重点知识和技能，强化学生对本节课内容的理解和掌握。

（七）布置作业（5分钟）1.完成教材课后相关练习题，巩固课堂所学知识。2.思考如果实验器材中没有滑动变阻器，如何设计实验测定电池的电动势和内阻。

五、教学反思通过本节课的教学，学生在实验设计、操作、数据处理和误差分析等方面得到了充分的锻炼，较好地掌握了测定电池电动势和内阻的