关键词：
电源与电源电动势教案（通用6篇）
篇1：电源与电源电动势教案
课题
课时
上课时间
课型
任课教师
电源与电源电动势
11---12
新课
王老师
教学目标
专业能力
掌握电源与电源电动势基础知识
社会能力
培养学生理论指导实践的能力，增强同学间的团结协作的意识协作能力、组织能力
方法能力
探究式学习，发挥学生学习的主动性，理实结合 重点 电源电动势基础知识
难点
电源电动势基础知识
解决 方法
结合实物讲解 强化记忆
课 前 训
时间分配
课堂设计
教学设想
复习
电能、电能的表示、电能的单位、电能公式、电功率、电功率的表示、电功率公式、电能与电功率的区别
导语
本节课我们学习一个新的名词---电源电动势
新课 内容 小结 作业
一、电源
1、电源作用：为电路提供电压、提供电能，将其他形式能转化为电能
2、电源分类：直流电源、交流电源
3、电源有两个极：正极（点位高的）负极（电位低）
4、端电压：两极间的电位差，也称电源电压
5、外电路：带能源以外的电路
6、内电路：电源以内的电路
7、电源力：电源将正电荷从负极送到正极的能力
8、电源电压常见值：干电池1.5v、蓄电池2v、人体安全电压36v、照明电压220v、动力380v
二、电源电动势
1、电源电动势：电源力将单位正电荷从电源负极移到正极所做的功
2、电源电动势的表示：E
3、电源电动势单位：伏特----伏----V
4、电源电动势公式：
5、电源电动势的大小方向：大小等于电源两端电位差（端电压），方向与电源电压相反
6、电源电动势只与电源的性质有关，与外电路无关，与电路通断无关
三、电动势与电压的区别
1、电动势与电压物理意义不同。电动势表示非电场力做功的本领，电压表示电场力做功的本领
2、电动势与电压的位置不同。同一个电源既有电动势又有电压，电动势存在电源内部，电压不仅存在电源内部，也存在电源外部。电源电动势数值上等于电源两端开路电压
3、电动势与电压方向不同。电动势是从低电位指向高电位，即电位升的方向；电压是指从高电位指向低电位，即电位降的方向。回顾板书，强调知识点
电源作用、电源分类、外电路、内电路、电源力、电源电动势、电源电动势公式、电源电动势的大小方向、电动势与电压的区别
板 书 设 计
教学过程： 学生阅读教材
组内同学合作初步整理知识点 师生共同整理、讲解知识点 要求：
各小组长要组织好本小组的学习情况，积极主动学习本节课的知识 学习方式： 学生自主学习组内讨论学习组间交流学习
教 学 反 思
学生预习情况 学生参与情况 完成任务情况
篇2：电源与电源电动势教案
一 教材分析
本节课是高中物理选修3—1的第四章第三节，这节课内容是测量电源的电动势与内阻，电源的特性主要由电动势与内阻来描述，因此测量电动势和内阻对于合理使用电源具有重要的意义，在上一节介绍的测量电源内电压的方法，在许多情况下是不可行的，这一节在它的基础上，从实用的角度向学生提出了新的问题，即怎样简洁的测量电源的电动势与内阻？ 只有设计合理的实验电路，选择必要的实验器材，科学的处理数据，才能得到满意的结果。本节课主要介绍了用伏安法测量电源的电动势与内阻的电路以及一种新的处理实验数据的方法——用图象法处理实验数据。重点是：实验方案的获取与利用图像法处理数据。难点是如何利用图线得到结论以及实验误差的分析。本节教学中主要让学生自己根据已经学过的关于闭合电路欧姆定理等相关知识，通过自己的探索，把学过的知识应用于实际，本节内容涉及到的动手实验及用图象法处理数据，这正是学生感兴趣的内容，通过学生自己的探索，不但把学过的知识应用于实际还可以激发他们的创新精神。二 教学目标
1知识与技能：使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。
2.过程与方法：学会利用图线处理数据的方法。
3.情感态度与价值观：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。三 设计思路
测量电源的电动势与内阻其实就是对闭合电路欧姆定理的应用，这节课的安排主要是对闭合电路欧姆定理的应用反馈。因此，本着巩固和深化所学知识，以及能够把所学过的知识应用于实际的思想，本节内容我设计如下：
把全班同学分成八个小组，要求每一个小组在课下利用课余时间查阅资料了解测量电阻的各种方案，看是否可以用于本节内容中，能够设计哪些方案来测量电源的电动势与内阻，并且设计好本组将要应用的测量方案。4.2节分两个课时，第一课时主要课堂上让学生分小组展示他们的方案，按照理论阐述、模拟演示、自我评价的程序进行展示。教师和其他小组的学生作为评委，让展示的学生现场答辩，教师和其他小组的学生可以向他们提问。最后教师对各小组进行评价，确定实验方案。第二课时主要是引导学生，让其探究出处理实验数据的重要方法——图象法，以及必要的误差分析。重点是学习图象法处理数据。
这节内容以课内外相结合的形式，课下让学生进行科学设计，课上组织学生汇报交流，教师只是作为指导者，引导学生分析原理，指导学生在实际操作中应该考虑哪些问题，帮助学生完善方案，因此，本节内容中采用研究性的探究式教学，充分的体现学生的主体地位。教师改变原来的传授式教学方式，以观众的身份对学生提问，在问题中把这节课的内容渗透给学生，以评委的身份对学生的成果进行评价并且提出改进方案。四 教学准备
首先，对全班的学生进行分组，每个小组自己设计测量方案，设计过程中要考虑到实际操作，要求能够方便的测量出电动势与内阻。这一步要提前布置，给学生足够的时间去准备。其次，设计过程中需要的仪器向实验室申请，需要有关的知识自己查阅资料，遇到难题时可以找老师帮忙解决。最后，因为这节内容有课件展示，有分组实验，所以安排在多媒体教室上课。上课前和实验员协调好，预先将部分一起放在每组的课桌上，同学们上课前分小组确定座位，留出一张课桌做实验用。准备好音箱和话筒，以便使学生听得清楚。五 教学过程（分两课时）（第一课时）
回顾上节所学内容，引入新内容
教师： 上堂课我们学习了闭合电路的欧姆定律，那么此定律文字怎么述？公式怎么写？ 学生： 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反 比，这就是闭合电路的欧姆定律。
教师： 这儿有一节干电池，请问同学在我们已学过的物理量中有哪几个物理量是用来描写电源的性质？ 学生： E r 教师： 在你们桌上都有一节这样的干电池，这些干电池有的是比较新的，有的是比较旧的，我们可以用些什么方法来测出这一节干电池的电动势和内阻呢？这就是我们这节课所需要解决的问题。
投影 4.2 测电源的电动势和内阻
教师： 前面我们已经学了闭合电路的欧姆定律。投影 定律的内容
教师： 接下来就请同学根据闭合电路的欧姆定律，大家在下面以学习小组为单位讨论，看可以有哪几种方法来测电源的电动势和内阻，然后把你们设计出来的电路图画在白纸上，列出求解方程式。设计完毕以后，每一组请一位同学起来作为代表讲一下你们这一组的设计思路。我们比赛一下看哪一组的设计方案即合理又最多，现在开始讨论。学生互相讨论、设计测量方案………… 教师： 请每组同学推出一名代表介绍设计的方案，同时将设计方案中的电路图投影到屏幕上。学生介绍设计方案…………
教师： 同学们设计的方案很多，接下来请同学们针对这些设计方案来思考一下，如果根据他们测量时所使用的测量仪器和所列方程的形式，看看有什么相同的地方？ 投影： 方案1电路图
学生： 使用一个电流表 一个伏特表 一个滑动变阻器(板书)投影： 方案 2电路图
学生： 使用一个伏特表 一个变阻箱(板书)投影： 方案 3电路图
学生： 使用一个电流表 一个变阻箱 E=I（R+r）(板书)教师： 同学们根据分析对比，现在得出了测电源电动势和内阻的三种方法。投影： 方案1 E=Ir+U 方案2 方案3 E=I（R+r）方案1 方案2 方案3
教师： 尽管这三种方法所列的方程形式不同，但他们的本质是一样的，都是闭合电路的欧姆定律。在第一种方法中E=U+Ir，其中E r是要求的，只要得到两组不同的I和U的数值，列两个方程，便可求得E r。至于外电路上的电阻R可以是已知的，也可以是未知的，只要能改变就行了，也就是说可以是两个定值电阻，可以是滑动变阻器，可以是电阻箱，等等。另外两种方法与第一种方法相比，最大的区别在于他们只用了一个电表，但是外电路上的电阻必须是已知的。这就给外电路上的电阻有了一定的限制，在这二种情况下，滑动变阻器是不能
知，U是I的一次函数，则U—I图像应该是一条直线.投影：U—I 图象如右图。
教师：那么大家观察图象，直线与U轴、I轴各有交 点，那么两个交点分别代表什么物理意义，直线的斜率又代表什么呢？
学生回答总结：直线与U轴相交点的值，I等于零，此值即为断路时的路端电压应等于电源电动势E；这条直线与I轴的交点表示
U=0(外电路短路)时的短路电流 I0，而且I0 =，由U=E-Ir可知直线斜率为-r，计算内阻时，要在直线上任取两个相距较远的点，用r=| |计算电池的内阻r.投影：用几何画板模拟画图，取一组用方案一得出的数据描点。
教师：在坐标纸上建立U—I坐标系，依据测量数据在坐标系中画出相应的点，怎样连接这些点呢？是否两两相连？
学生讨论后回答总结：两两相连得出的折线不符合理论分析的结果，应该作一条直线使之通过尽可能多的点，并使不在直线上的点尽可能均匀的分布在两旁.离直线教远的点应该舍弃，如图甲所示，延长这条直线，读出它与U轴相交点的值，此值即为断路时的路端电压应等于电源电动势E；这条直线与I轴的交点表示U=0(外电路短路)时的短路电流 I0，而且I0 =，还计算出内阻r=| |.教师：A、B两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。当干电池内阻较小时，路端电压U的变化较小，坐标图中数据点所描直线呈现如下图乙所示的状况，下部大面积空间得不到利用，作图时也易造成较大误差，为此可使坐标不从零开始如图丙所示，并把坐标的标度取得小一些，可使结果的误差减小些，要注意的是: 此时图像与横轴的交点不表示短路电流，计算内阻时，要在直线上任取两个相距较远的点，用r=| |.来计算电池的内阻r.（教学过程中必须明确）：
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6组数据，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。
归纳：将图线两侧延长，分别交轴与A、B点。
A点意味着断路情况，它的纵轴截距就是电源电动势E。
说明：①A、B两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。2.误差分析：
实验中的误差属于系统误差，请同学们进一步讨论，得到的数值是偏大还是偏小？（提示：利用图线及合理的推理）
可以请几位同学发言，最后得到结论。因为 电压表的分流作用 所以 I真=I测＋IV
篇3：电源与电源电动势教案
中国已成为全球最大的电动自行车生产国、消费国和出口国[1]。电动自行车作为一种节能环保、出行便捷的中短距离交通工具, 深受广大消费者欢迎, 同时, 电动自行车将向着多功能型及节能型的方向发展。当前, 电动自行车存在的问题主要集中在:蓄电池的使用寿命和频繁的更换上, 蓄电池存充电时间长、充放电次数有限以及还有接触不良等等问题, 所以, 蓄电池是影响电动自行车性能质量的关键部件, 也是制约着电动自行车发展的关键问题。近年来, 许多科技发达的国家都致力于研发新型的电动自行车电池[2,3], 包括高功率镉镍、锌镍、氢镍、锂聚合物以及燃料电池等等。氢镍电池在日本、欧美等国应用较为广泛;锂离子/锂聚合物等电池也在推广使用。我国也有许多科研院所也在积极研发电动自行车用的新型电池, 但目前95%左右的电动自行车仍采用传统的铅酸蓄电池。然而, 由于铅酸蓄电池的寿命比较短, 在一年左右就需要更换;而且, 当电动自行车处于启动、加速、爬坡、逆风和载重运行时, 电池在短时间内要提供几十安培的电流驱动电机, 铅酸蓄电池难以达到良好的效果, 而且如此大的电流会对电池造成冲击性伤害, 严重的影响电池续航里程和使用寿命。超级电容具有其它电池无可比拟的优点, 且已成功的应用于诸多领域, 如作为电子产品的后备电源、不间断电源以及电动工具的电源等。超级电容在新能源、电动汽车和军事三个领域的应用尤为广泛和突出, 超级电容器的出现带来了电池的革命。本文将超级电容器与蓄电池相结合, 应用于电动自行车驱动中, 合理的设计了双电源的连接方式, 并且根据电动自行车电机驱动的特点, 给出了控制策略, 该控制策略能有效地改善电动自行车的性能, 延长蓄电池的使用寿命, 具有极大的市场前景。
2 超级电容
超级电容又称为电化学电容器, 是介于电池和电容器之间的一种储能器件, 既具有电容器快速充放电的特点, 又具有电化学电池的储能机理。
超级电容主要有如下特点:
(1) 电容量大。单体超级电容器的电容量比同体积的电解电容器大2000~10000倍, 可达数千法或数万法拉。
(2) 功率密度高。超级电容能提供瞬时大电流, 在短时间内电流就可以达到几百至几千安培, 功率密度是蓄电池的近百倍, 可达1000W/kg。
(3) 充电速度快。充电几分钟就可达到额定容量的95%以上。
(4) 能量转换效率高、充放电接受能力强。大电流充放电能量循环效率大于90%, 充放电过程中能量损失小。
(5) 循环使用寿命长。在正常使用条件下, 循环使用次数可达十万次以上。
(6) 使用温度范围宽, 可靠性高。在-40~65℃的温度范围内都能正常、安全、可靠工作。
3 超级电容与蓄电池组合
将超级电容与蓄电池合理组合, 构成双电源供电, 布置在电动自行车上, 共同承担驱动电动自行车的任务。当电动自行车正常在平坦路面行使时, 由蓄电池单独供电;在启动、爬坡、加速等需要瞬时大功率阶段, 超级电容器与蓄电池同时向电机供电。当电动自行车制动时, 电机对外发电, 超级电容储存能量, 实现能量回收利用。
由于超级电容器具有比功率大, 充电速度快, 使用寿命长等优点。将超级电容器与蓄电池相结合, 能够取长补短, 能有效地改善现有的电池性能、延长其使用寿命。但是超级电容也具有能量密度低, 串联内阻大的缺点, 若将串联超级电容组与蓄电池组直接并联, 由于过大的内阻将使超级电容组输出的电流过小, 这样将不能起到分流保护蓄电池的作用。因此, 本文设计了一个双向的DC/DC变换器, 超级电容可通过DC/DC变换器再与蓄电池相并联, 输出功率可随意调整。为此, 在运行时必须构建一定的控制策略, 能够在电机电流需求过大时及时启动或扩大超级电容的输出电流, 限制蓄电池输出过载电流, 以保护蓄电池。
控制策略根据电动自行车的运行工况确定, 工况可分为平地行驶, 启动、加速、爬坡、过载、刹车等几种。
3.1 启动、加速、爬坡和过载状态
在这种状态下电机有瞬时大功率的需求, 应由超级电容和蓄电池共同输出功率以驱动电机, 鉴于超级电容具有短时大电流放电的特性, 相比蓄电池, 超级电容能够更好地满足这一要求, 此时, 可以由超级电容承担大部分的负荷。因此, 在这一阶段超级电容需作为主能量源, 承担峰值功率, 而蓄电池只作为辅助能量源;当峰值功率过后, 超级电容退出, 负荷由蓄电池承担。
3.2 平地匀速行驶状态
当电动自行车在平地匀速行驶的状态下运行时, 功率需求不高, 此时, 蓄电池输出功率完全可以满足电机动力性的要求。在此工况下, 电机驱动的能量完全由蓄电池单独提供, 超级电容不需释放功率。
3.3 刹车状态
当电动自行车处于刹车状态时, 此时电机处于发电状态, 将一部分动能转化为电能, 该电能可以经双向DC/DC变换器逆变送回超级电容。在此状态下蓄电池与电机之间的回路被切断, 蓄电池不吸收回馈电能, 这样能避免再生电流对蓄电池造成冲击伤害。
将超级电容作为再生制动回馈能量的储能容器, 正是利用了超级电容能够吸收瞬时大电流的特性, 也可有效提高能量的回收率。
双电源驱动电动自行车的能量管理目标是:采用合理的控制策略, 实现两种储能容器的优势互补, 在确保电动自行车的动力性要求的同时, 让蓄电池时刻工作于低电流放电的最佳工作状态;其次, 更好的利用了超级电容的特点, 将再生发电制动方式产生的电能回馈到超级电容器, 既提高了能量的回收率又对蓄电池起到了保护作用, 免受冲击, 延长其使用寿命。
电动自行车工作状态的判别, 可根据检测电机的驱动功率来进行。当驱动功率为正值, 并大于蓄电池额定功率, 且△P/△t>0时, 可以判断为电动自行车处于启动、爬坡或过载状态, 此时, 应降低蓄电池控制电路PWM的占空比, 用以降低蓄电池的出力;同时应增加超级电容控制电路PWM的占空比, 用以增加超级电容的出力;当功率为正, 且小于蓄电池额定功率时, 可以判断为电动车处于平地行驶工作状态;当功率为负, 且△P/△t<0时, 电动车处于刹车状态, 超级电容充电, 接受回馈能量。
4 控制电路的设计
本文以TMS320F28335为核心控制器, 设计了电动自行车双电源控制电路系统, 以实现控制策略。在该方案中, 超级电容和蓄电池的电压不相等, 蓄电池的电压为48V, 超级电容的电压为36V, 并通过双向DC/DC逆变器再与蓄电池并联。硬件电路示意图如图1所示:图中功率检测电路负责检测双电源输出侧功率Pc、Pb以及电机的驱动功率P。当处于启动、爬坡和过载状态时, DSP对双向DC/DC变换器输出升压PWM波形, 变换器工作在升压模式, 超级电容将储存的能量释放出来, 于此同时, DSP对蓄电池控制电路的PWM占空比进行控制, 以保证蓄电池的输出功率在额定功率之内。当电机处于减速或刹车状态时, DSP对双向DC/DC变换器输出降压PWM波形, 同时切断蓄电池的供电回路, 双向DC/DC变换器工作在降压模式, 将再生制动的能量回馈至超级电容器储存。
功率检测可采用MAX4211芯片, 芯片成本低、功耗低, 可形成一个高端直流功率/直流电流测量系统, 系统利用精密电流检测放大器来检测电流, 再利用片内乘法器计算出功率, 该系统的连接对被测系统的接地通路不构成影响, 特别适合于检测电池供电系统的功率及电流。测量误差低于1.5%, 测量范围4-28V, 电源电压范围2.7-5.5V, 工作电流670微安。
控制策略流程图如图2所示:
本设计方案经过了MATLAM的仿真, 并在实验室制作了控制器应用于电动自行车控制试验, 超级电容选用北京集星公司的产品, 额定电压为12V, 电容容值1.2F, 三组电容串联36V, 蓄电池采用4个12V串联48V, 试验用自行车为绿源自行车, 试验证明了控制策略的有效性。在本设计方案中, 超级电容通过双向DC/DC与蓄电池并联, 超级电容的端电压没有与蓄电池电压相等的限制, 所以工作电压范围更广, 超级电容能释放出更多的能量。
5 结论
本文提出了一种超级电容器与蓄电池组合构成双电源供电系统, 应用于电动自行车供电, 超级电容通过双向DC/DC变换器与蓄电池并联, 可以使超级电容能释放出更多的电能;讨论了电动自行车的运行工况, 确定了超级电容器与蓄电池的控制策略, 使蓄电池在任何情况下都工作于额定功率以下的最佳工作状态, 有效的保证了蓄电池免受冲击, 能有效的延长了蓄电池的使用寿命。通过试验证明了该设计的可行性和有效性, 随着超级电容的不断开发和价格的下降, 组合电源运用于电动自行车将具有较好的发展前景。
摘要：本文提出了超级电容器与蓄电池组合应用于电动自行车构成双电源供电系统, 设计了双电源的连接方式, 超级电容可通过双向DC/DC变换器与蓄电池并联, 以使超级电容能释放出更多的电能;给出了超级电容器与蓄电池组合的控制策略, 使蓄电池在任何情况下都工作于额定功率下的最佳工作状态, 有效的保证了蓄电池免受冲击, 延长了蓄电池的使用寿命。
关键词：超级电容器,蓄电池,控制策略,冲击
参考文献
[1]胡毅, 陈轩恕, 杜砚.超级电容器的应用与发展[J].电力设备, 2008.9 (1) .
[2]陈英放, 李媛媛, 邓梅根.超级电容器的原理及应用[J].电子元件与材料, 2008.27 (4) .
[3]薛龙均, 于洪涛.超级电容器及其在电动自行车中的应用[J].中国自行车, 2010, 8:52-54.
[4]陈立超, 张昕, 张欣.超级电容式混合动力电动汽车控制策略的研究[J].北京汽车, 2011, 2:9-14.
[5]张淼.混合动力电动汽车复合电源设计与控制策略的研究[D].苏州:江苏大学, 2009.
篇4：测量电源电动势与内阻方法探析
一、电流表和电压表测量电源电动势和内阻
实验所需元器件：直流电源、电流表、电压表、导线、滑动变阻器和电键。
图1实验原理：如图1所示。
实验数据处理：①由E=U+Ir知：调节滑动变阻器，测出路端电压U和干路电流I的两组数据，列方程：
E=U1+I1r
E=U2+I2r
求解。
②调节滑动变阻器，测出路端电压U和干路电流I的多组数据（至少六组数据），在平面直角坐标系中描点图2连线，如图2所示，作出U=-Ir+E的关系图像；在U-I关系图像中，纵轴截距表示电源电动势，倾斜直线斜率的绝对值表示电源内电阻。
【例1】在“测定电池的电动势和内阻”实验中，通过改变滑动变阻器电阻的大小，测量并记录多组电压和相应电流值，某同学利用图3所示原理进行实验，并利用图像处理实验数据得到如图4所示的图像。
图3（1）在如图3所示的电路原理图中，产生系统误差的主要原因是。
（2）由该同学所作的U—I图线可得被测干电池的电动势E=
图15图16mgsinθ-μmgcosθ=ma，
解得a=2m/s2
s=112at2=16mt=4s
点评：本题难点在于摩擦力方向分析，分析时一般考虑是否有相对运动，没有相对运动则应是静摩擦力或没有摩擦力；而有相对运动则应考虑相对运动方向问题，教师对“相对”二字要作较为全面的分析，用图像帮助学生突破难关，理清多过程问题中混淆因素。
摩擦力作为高考物理中的重点，学生的分析往往停留在抽象思维阶段，所以一旦分析不当，就容易造成较严重的错误，通过作图使问题简捷、形象、直观，相对能减少错误发生的概率；同时学生作图习惯的养成，图像分析能力的提高，能减少考试中对图像的恐慌心理，答题效果必有所提高。
参考文献
[1]陈忠.图像法巧解物理中的复杂问题[J].中学物理，2011（15）.
[2]王超良.图像法处理问题的思路[J].数理化学习，2011（Z1）.
[3]刘贵生.物理图像在教学中的作用[J].中学生数理化，2008（10）.
[4]李达.物理图像中“面积”的妙用[J].中学生数理化，2011（2）.
[5]邓有鸿.物理图像中“面积”实际物理意义的探讨[J].中学物理教学参考，2011（Z1）.
（责任编辑易志毅）endprint
测量电源电动势（E）和内阻（r），是电学的重要实验，在近几年的高考中曾多次出现，并且每次考查，题型都有所不同，所以广大教师和学生都应重视该实验。笔者认为，使用不同的测量仪器可以从不同的角度进行测量，下面将根据这一思路介绍几种测量方法。
一、电流表和电压表测量电源电动势和内阻
实验所需元器件：直流电源、电流表、电压表、导线、滑动变阻器和电键。
图1实验原理：如图1所示。
实验数据处理：①由E=U+Ir知：调节滑动变阻器，测出路端电压U和干路电流I的两组数据，列方程：
E=U1+I1r
E=U2+I2r
求解。
②调节滑动变阻器，测出路端电压U和干路电流I的多组数据（至少六组数据），在平面直角坐标系中描点图2连线，如图2所示，作出U=-Ir+E的关系图像；在U-I关系图像中，纵轴截距表示电源电动势，倾斜直线斜率的绝对值表示电源内电阻。
【例1】在“测定电池的电动势和内阻”实验中，通过改变滑动变阻器电阻的大小，测量并记录多组电压和相应电流值，某同学利用图3所示原理进行实验，并利用图像处理实验数据得到如图4所示的图像。
图3（1）在如图3所示的电路原理图中，产生系统误差的主要原因是。
（2）由该同学所作的U—I图线可得被测干电池的电动势E=
图15图16mgsinθ-μmgcosθ=ma，
解得a=2m/s2
s=112at2=16mt=4s
点评：本题难点在于摩擦力方向分析，分析时一般考虑是否有相对运动，没有相对运动则应是静摩擦力或没有摩擦力；而有相对运动则应考虑相对运动方向问题，教师对“相对”二字要作较为全面的分析，用图像帮助学生突破难关，理清多过程问题中混淆因素。
摩擦力作为高考物理中的重点，学生的分析往往停留在抽象思维阶段，所以一旦分析不当，就容易造成较严重的错误，通过作图使问题简捷、形象、直观，相对能减少错误发生的概率；同时学生作图习惯的养成，图像分析能力的提高，能减少考试中对图像的恐慌心理，答题效果必有所提高。
参考文献
[1]陈忠.图像法巧解物理中的复杂问题[J].中学物理，2011（15）.
[2]王超良.图像法处理问题的思路[J].数理化学习，2011（Z1）.
[3]刘贵生.物理图像在教学中的作用[J].中学生数理化，2008（10）.
[4]李达.物理图像中“面积”的妙用[J].中学生数理化，2011（2）.
[5]邓有鸿.物理图像中“面积”实际物理意义的探讨[J].中学物理教学参考，2011（Z1）.
（责任编辑易志毅）endprint
测量电源电动势（E）和内阻（r），是电学的重要实验，在近几年的高考中曾多次出现，并且每次考查，题型都有所不同，所以广大教师和学生都应重视该实验。笔者认为，使用不同的测量仪器可以从不同的角度进行测量，下面将根据这一思路介绍几种测量方法。
一、电流表和电压表测量电源电动势和内阻
实验所需元器件：直流电源、电流表、电压表、导线、滑动变阻器和电键。
图1实验原理：如图1所示。
实验数据处理：①由E=U+Ir知：调节滑动变阻器，测出路端电压U和干路电流I的两组数据，列方程：
E=U1+I1r
E=U2+I2r
求解。
②调节滑动变阻器，测出路端电压U和干路电流I的多组数据（至少六组数据），在平面直角坐标系中描点图2连线，如图2所示，作出U=-Ir+E的关系图像；在U-I关系图像中，纵轴截距表示电源电动势，倾斜直线斜率的绝对值表示电源内电阻。
【例1】在“测定电池的电动势和内阻”实验中，通过改变滑动变阻器电阻的大小，测量并记录多组电压和相应电流值，某同学利用图3所示原理进行实验，并利用图像处理实验数据得到如图4所示的图像。
图3（1）在如图3所示的电路原理图中，产生系统误差的主要原因是。
（2）由该同学所作的U—I图线可得被测干电池的电动势E=
图15图16mgsinθ-μmgcosθ=ma，
解得a=2m/s2
s=112at2=16mt=4s
点评：本题难点在于摩擦力方向分析，分析时一般考虑是否有相对运动，没有相对运动则应是静摩擦力或没有摩擦力；而有相对运动则应考虑相对运动方向问题，教师对“相对”二字要作较为全面的分析，用图像帮助学生突破难关，理清多过程问题中混淆因素。
摩擦力作为高考物理中的重点，学生的分析往往停留在抽象思维阶段，所以一旦分析不当，就容易造成较严重的错误，通过作图使问题简捷、形象、直观，相对能减少错误发生的概率；同时学生作图习惯的养成，图像分析能力的提高，能减少考试中对图像的恐慌心理，答题效果必有所提高。
参考文献
[1]陈忠.图像法巧解物理中的复杂问题[J].中学物理，2011（15）.
[2]王超良.图像法处理问题的思路[J].数理化学习，2011（Z1）.
[3]刘贵生.物理图像在教学中的作用[J].中学生数理化，2008（10）.
[4]李达.物理图像中“面积”的妙用[J].中学生数理化，2011（2）.
[5]邓有鸿.物理图像中“面积”实际物理意义的探讨[J].中学物理教学参考，2011（Z1）.
篇5：电源与电源电动势教案
学校： 泸源中学 学科： 物理 主备人： 王江才 备课组长： 郑仕潮
一、内容及其解析
1．内容
本单元教学内容如下：
二、目标及其解析
1．目标
①了解电流的形成过程。
②了解电流的微观机理及其定义式，知道电流的方向是如何规定的。
③了解电源在电路中的作用。了解电动势的概念和单位。了解常见电池电动势的大小。
2．解析
学生在学习了第一章的电荷、库伦定理、电场以及电容等相关知识后，对电荷的产、电场的形成及其变化已经有了较深刻的认识，此刻不失时机的引导学生电流，是符合学生心里特点和认知规律的。本节首先向学生呈述了电流的形成过程，向同学们介绍了伏打和伽伐尼对发现电流所作的贡献，然后引导学生分析电流是怎样形成的，以及如何判断电流的方向。并引出了电源和电动势的定义，和单位。最后想同学介绍了日常生活中的电流和电源装置。教师引导学生分析思考，这样更能激发学生的求知欲和学习物理的兴趣。
三、教学过程设
第一课时 电源和电流
课堂引入：学生看课本41页，思考电流的形成，什么是电源，恒定电流的计算
教师归纳总结
一、电源
1.能把自由电子从正极搬到负极的装置
2.作用: ①保持导体两端的电势差(电压)②使电路有持续的电流.二、恒定电场
1.定义：由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。2.特点：导体内电场线与导体平行；电场强度不随时间变化 3.恒定电场与静电场性质相同
三、恒定电流
1、恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。
2、电流：物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。表示电流强弱程度的物理量。
3、单位：安培（简称安），符号：A
4、公式：
5、说明 Iqt（1）电流方向的规定：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。（2）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
（3）电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时： Iq1q2t（4）电流强度虽然有大小和方向，但不是矢量，而是一个标量。
目标检测：
关于电流,以下说法正确的是()A.通过横截面的电荷量的多少就是电流的大小 B.负电荷定向移动的方向规定为电流的方向
C.在导体中,只要自由电荷在运动,就一定会形成电流 D.导体两端没有电压就不能形成电流
E.根据I=Q/t可知I与Q成正比 F.电流有方向,电流是矢量
G.如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流
H.电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位
四、电流的微观意义 1.引入：
一个粗细均匀的，长为L的导体，两端加一定电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带电量为q，求此导体中的电流是多少？
2.电流的微观意义的应用
例：有一个横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知铜的密度为ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量为6.4×10－2kg/mol,阿佛加德罗常数为NA= 6.02×1023mol-1，电子的电量为e。在这个问题中可以认为每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率v？
3、三种微观速度的区别
讨论：如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？
（1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力的作用而定向移动形成电流。（对整体而言）
（2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般数量级10－5m/s。（对每个电子而言）
（3）电子的热运动速率，任何微观粒子都做无规则的运动，其速率与温度有关，通常情况为105m/s。
五、典型例题讨论
如图示，电解液接入电路后，在tS内有n1个一价正离子通过溶液内截面S，有n2个二价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是（）
课堂小结
目标检测
1.一条导线中的电流为1.6A，在1s内通过这条导线某一横截面积的电子有多少个？
2.原子中的电子饶原子核的运动可以等效为环行电流。设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上饶核运动，电子的电荷量为e，等效电流有多大？
3.（天津高考）在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速度时，一小段长为△l的电子束的电子个数是（）
A.IleSm2eUB.Ilem2eUC.1meS2eUB.ISlem2eU第二课时 电动势
课堂引入1：
如图所示，在外电路，电流由电源正极流向负极，即从高电势流到低电势，电流在电源内部只能从负极流向正极，即从低电势流到高电势．根据电场知识可知，静电力不可能使电流从低电势流向高电势，反而起阻碍作用．(1)是什么力把正电荷从电源的负极搬运到电源的正极？(2)电源中的能量是如何转化的？
电源:通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置 课堂引入2：
日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样．
如果把1 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把1 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极呢？哪个电池做功本领大？
电动势在数值上等于非静电力把1C正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功 总结
二、电动势
1．定义：非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功w跟被移送的电荷量q的比值
2．定义式：E＝W/q，（E的大小与W和q无关，由电源自身的性质决定的）3.单位：伏特(V), 1V=1J/C 4.标量，电动势只有大小，没有方向
5.物理意义：描述电源把其他形式的能量转化为电势能的本领 目标检测
1.关于电动势E的说法中正确的是()A．电动势E的大小，与非静电力所做的功W的大小成正比，与移送电荷量q的大小成反比
B．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关 C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量 D．电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同
2.关于电动势，下列说法中正确的是
()A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能增加 B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大
C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移动时，单位电荷量做功越多
D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移到正极时，移送的电荷量越多 例1 由六节干电池(每节的电动势为1.5 V)串联组成的电池组，对一电阻供电．电路中的电流为2 A，在10 s内电源做功为180 J，则电池组的电动势为多少？从计算结果中你能得到什么启示？
例2 如图所示是两个电池外壳的说明文字．图中所述进口电池的电动势是________ V；国产电池最多可放出________ mA•h的电荷量，若电池平均工作电流为0.03 A，则最多可使用_____h.图中还提供了哪些信息：_____________________.目标检测
1．(对电动势概念的理解)关于电压和电动势，下列说法正确的是()A．电动势就是电源两极间的电压
B．电压和电动势单位都是伏特，所以电压和电动势是同一物理量的不同叫法 C．电压U＝W/q和电动势E＝W/q中的W是一样的，都是静电力所做的功 D．电压和电动势有本质的区别，反映的能量转化方向不同 2．(对电源的理解)关于电源，下列说法正确的是()A．当电池用旧之后，电源电动势减小，内阻增大 B．当电池用旧之后，电源电动势和内阻都不变 C．当电池用旧之后，电源电动势基本不变，内阻增大 D．以上说法都不对
3．(非静电力及其做功的特点)以下说法中正确的是()A．电源内部和外电路，正电荷都受静电力作用，所以能不断定向移动形成电流 B．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少 C．在电源内部正电荷能从负极到达正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力
篇6：电源与电源电动势教案
教学设计
一、教学目标
知识与技能
（1）知道电动势的概念，知道电动势等于电源未接入电路（电源开路）时两极间的电压。
（2）知道电源的电动势等于内、外电压之和。
（3）理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能用来解决相关问题。
过程与方法
（1）通过“探究电源是否有内阻”和“研究内、外电压之间的关系”的实验，感悟探究物理规律的科学思路和方法；
（2）通过闭合电路欧姆定律解决一些实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。情感态度与价值观
（1）通过本节的学习活动，鼓励学生勇于探究与日常生活相关的物理问题
（2）通过探究活动，培养学生严谨的科学态度和合作精神
二、教学重点
1、理解电动势的物理意义
2、对闭合电路欧姆定律的理解和应用
3、探究过程，培养学生的科学思想和方法
三、教学难点：
1、闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和
四、教学方法
启发式教学，探究式教学法，实验教学法
五、教学用具
电源、开关、小灯泡、滑动变阻器、电压表、化学电池、导线若干、多媒体、实物投影、学案
六、教学过程：
【演示实验】【提出问题】
两个相同的小灯泡分别接在两节电池上，亮度不一样，请思考一下：小灯泡亮度微弱的可能原因？请大家根据生活常识和初中所学的知识分析一下。【提问】
根据初中所学的知识，电源两端电压不变，小灯泡亮度微弱，说明电流小了，电压相同，电流小，那说明电阻大，而这里只可能是电源引起的，说明电源可能有电阻。接下来，我们就先来具体研究电源。
一、电源
我们首先来看下，电源是什么呢？
图1
图2
图3
这是初中学习的电路的一部分（图1），小灯泡不会发光，因为没有电源，也就是大家初中经常所说的没有电压（也就是没有电势差），而有电压的东西很多，比如说大家学习的电容器，充满电后两极板间就有电压，将电容器接到小灯泡上，小灯泡是否会发光呢？
电容器接上后，电子会发生定向移动，与正电荷中和，两极板上电荷量要减少，根据电容器知识，电量减少，电压就会减少，而且不止是一个电荷要中和，其他电荷也要中和，所以，即使小灯泡连上去，小灯泡也不会亮（最多亮一下），那电容器能成为电源吗？【提问】
电容器因为不能持续提供电流而不能当作电源，怎样才能将这个装置转化成电源呢？
若有一个装置，可以讲中和掉的正负电荷不断分开，以增加两极板上的电荷量，从而保持电压不变，这个装置就能当作一个电源。为什么自然状况下不行呢？我们来看，两极板间电场方向向右，而负电荷受到的电场力方向向左（图4），自然状态下，电荷不会向右运动，就像我们生活中一样，俗话说“人往高处走，水往低处流”，要想把水从低处抽往高处，经常用到抽水机（图5），在将水从低处抽往高处的过程中，需要消耗电能，克服水的重力做功，转化成水的重力势能，那对比一下，在电子从征集移向负极的过程中，电子的什么能增加了呢？（电势能）增加的电势能是哪里来的呢？如果是化学电池，就是化学能转化为电势能，如果是核电站，就是原子能转化为电势能，所以从能量转化的角度，电源就是一个将其他形式的能转化为电势能的装置。
1、电源
定义：将其他形式的能转化为电势能的装置。
生活中有很多电源，比如说，卫星上经常用太阳能电池，钟表上，经常用图4
图5
5号干电池，电瓶车上常用的铅酸蓄电池，我们选择这些电池是根据我们的能量需要的，也就是说，不同的电源将其它形式的能转化为电势能的本领是不一样的，为了描述这个本领，在物理中，用电动势来表示该本领。
2、电动势
图6（1）用来表示电源将其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量。电动势越大，表明电源把其他形式的能转化为电势能的本领越大。（2）大小：等于电源未接入电路（电源处于开路）时两极间的电势差，用字母E表示。
（3）注意：电源上标的电压指的是电源的电动势，一般是不会变化的！
知道了电源的基本知识，接下来，我们来看，电源真的有电阻吗？我们看这个实验，将滑动变阻器并联在的电源上，在变阻器两端并联电压表，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，根据我们初中的知识，滑动变阻器两端的电压等于电源电压，改变滑片的位置，电压表示数不变，是否真的是这样呢？老师这里准备了一套实验器材，线路我已经连接了一部分，我们请一个同学来连接剩下的线路，并进行操作。【学生进行实验】
从实验中，我们可以看出，当滑动变阻器阻值减小的时候，变阻器
两端电压减小，而减少的这部分电压，只可能是电源拿走了，因此，电 源有电阻。
3、电源的内阻
电流通过电源内部，电源内部也是一段电路，也有电阻，它被称为
电源的内电阻，简称内阻。常用r表示。
图7 用导线把电源、用电器连成一个电路，称为闭合回路，我们把电源外部的用电器和导线构成外电路。把电源内部称为内电路，既然电源有内阻，电流流过电源内部时，内阻上就有电压，我们称为内电压，外电路上的电压称为外电压，也叫做路端电压，路端电压很好测量，那内电压呢？
我们这里的两种都不能够进行内电压的测量，老师这里给大家介绍一种可以测量内电压的装置——化学电池，首先我们看下实验的原理图（图10），它的正极是锌板，负极是铅板，里边是稀硫酸，它的内部是开放的，用两个探针分别靠近电源的正负极，连接电压表就可以得到内电压，探针要离极板足够近，注意的是，电流在电源外部由正极流向负极，在电源内部由负极流向正极。通过滑动变阻器改变外电压，这是实验仪器。图8
图9
图10
图11
图12
这个实验较为复杂，老师事先连接好了，下面我将进行实验，请一个同学来读数，另一个同学来记录一下，下边的同学请在学案上记录内外电压的读数。【实验操作】
请大家观察所记录的数字，看下内外电压有什么关系呢？【提问】
从大家记录的数据可以看出，当外电压减小的时候，内电压增大，且
内、外电压之和为定值，那大家猜测一下，这个定值等于什么呢？（学生很可能回答电动势）【进行测量】大量的实验和理论证明，内外电压之和等于电动势，即Ur+U路=E。
现在我们知道了电流流过闭合回路时，内、外电压的关系，那么，闭合回路中的电流如何计算呢？我们先看一个大家熟悉的电路（图12），大家先看下这个电路的电流如何计算。I=U/R，我们计算时用到的原理是欧姆定律，我们来回顾下欧姆定律的内容。【提问】那今天我们知道，电源有内阻，我们又该如何计算呢？I=E/（R+r）。这个式子
图12
图13
就是我们要学习是下一个内容—闭合电路欧姆定律的表达式，请大家对比欧姆定律，尝试着用文字描述一下呢【学生表述】
二、闭合电路欧姆定律
1、内容：在外电路为纯电阻的闭合回路中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比
2、表达式：IE Rr3、适用条件：外电路是纯电阻电路
接下来我们来看下闭合电路欧姆定律如何应用，首先，请大家尝试着用解释我们课前的实验，电池用旧了，内阻会变得很大
我们再看另一个教材上的实验，请大家尝试理论分析一下，一次闭合开关，小灯泡亮度会如何变化【提问】【进行实验，验证猜想】
图14 接下来，我们来练习一下公式的运用
例题：如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω，求电路中的电流和路端电压。
练习：在如图所示的电路中，R1=14Ω，R2=9Ω，当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1=0.2A；当开关S切换到位置2时，电流表的示数为I2=0.3A，求电源电动势E和内电阻r。
【本课小结】
【课后探究】若给你一个电压表、一个电阻箱、导线若干、开关，如何测量一节干电池的电动势和内阻？
七、板书设计：
§2.4电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律
一、电源
1、电源
2、电动势
（1）定义（2）大小（3）注意：
3、电源的内阻
二、闭合电路欧姆定律
1、内容：
2、表达式
