电池电动势和内阻测量课后分层作业

第一部分:课前预习与诊断（单元起始）
目标:激活前概念，明确学习方向，引出核心问题。
【作业内容】
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1.概念回顾:
什么是电源的电动势?它的物理意义是什么?
请写出闭合电路欧姆定律的表达式，并说明各物理量的含义。
什么是电源的内阻?它在电路中如何影响输出电压?
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2.生活观察与思考:
（1）观察你的手机或笔记本电脑，为什么新的时候续航时间长，而使用一两年后，即使电量显示100%，也感觉不如新的时候耐用?请尝试用物理知识进行猜想。
（2）为什么旧电池在用于遥控器时还能工作，但放入玩具车里就很快“没电”了?
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3.初步设计:
（1）根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir，你认为至少需要测量几组U和I的数据才能求解出电动势E和内阻r?为什么?
（2）请尝试画出一个你认为可以测量电池电动势和内阻的电路图。
第二部分:课中探究与形成性作业（单元核心）
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目标:引导探究过程，训练实验技能，培养数据处理能力。探究活动一:伏安法（电流表外接法）
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【作业内容】
1.电路设计与器材选择:
请画出采用电流表外接法（相对电源而言）的实验电路图。
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除了待测电池、开关和导线，还需要哪些关键器材?为什么滑动变阻器是必需的?
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2.实验操作与数据记录:设计一个表格，用于记录至少6组电压表读数U和电流表读数I。
【操作提示】闭合开关前，滑动变阻器的阻值应调至（最大/最小），目的是。进行实验，将数据填入表格。*
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3.数据处理与分析:以I为横轴，U为纵轴，在坐标纸上描点并画出U-I图线。
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你的图线是否是一条直线?为什么?
根据U=E-Ir，图线的纵轴截距表示，斜率的绝对值表示。请计算出E和r。探究活动二:方法对比与误差分析（安阻法/伏阻法）*
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【作业内容】
1.原理迁移:
如果实验室没有电压表，但有一个阻值已知的定值电阻R0，你能否设计一个电路进行测量?请画出电路图（安阻法），并推导出用I、R0等表示E和r的表达式。
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如果实验室没有电流表，但有定值电阻R0，你能否设计一个电路进行测量?请画出电路图（伏阻法），并推导出用U、R0等表示E和r的表达式。
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2.误差辨析:
（1）在电流表外接法中，由于电压表的分流作用，使得电流表的测量值I测______（大于/小于）真实流过电源的电流I真。这会导致电动势的测量值E测______（偏大/偏小），内阻的测量值r测______（偏大/偏小）。
（2）如果采用电流表内接法（电流表在电压表的测量范围内），误差来源是什么?会对结果产生怎样的影响?
第三部分:课后巩固与拓展（单元结束）
目标:深化理解，应用迁移，发展高阶思维。
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【A层:基础巩固】（全体学生必做）
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1.某实验小组用如图所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻。
根据实验数据绘出的U-I图线如图所示，则电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω。
(可附上一道标准的U-I图像题，图线不过原点，与两坐标轴有明确交点)
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2.判断题:
（
）测量旧电池的内阻时，不宜使电流过大，以免极化效应影响测量结果。
（
）U-I图线与横轴的交点表示电源的短路电流。
（
）在实验中，多测几组U、I数据，目的是减小实验的系统误差。
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【B层:能力提升】（大部分学生选做）
1.方案评估:现有以下器材:待测电池、开关、导线、滑动变阻器、一个电压表和一个阻值已知的定值电阻R0。
请设计出两种不同的电路来测量电池的电动势和内阻，并画出电路图。
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比较这两种方案的优缺点（从误差、操作简便性等角度）。
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2.创新设计:假设你是一位工程师，需要快速检测一批5号电池的质量（主要是内阻）。请你设计一个非常简单、无需复杂计算的检测方案，并说明原理和判断标准。（提示:可以利用小灯泡、LED灯或万用表的特定档位）
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【C层:创新探究】（学有余力学生选做）
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1.数字化探究:如果使用DIS（数字化信息系统）实验室的电压、电流传感器进行本实验，相比于传统电表有何优势?请简要说明。
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2.课题研究:以“探究水果电池的电动势和内阻及其影响因素”为课题，设计一个微型研究方案。
研究问题:水果电池的电动势和内阻与电极材料（铜-锌、铜-铁等）、电极插入深度、水果种类有何关系?
简要步骤:写出你的研究思路、需要控制的变量和计划记录的数据。
预期成果:你认为会得到什么结论?这个研究对理解电源的本质有何帮助?
第四部分:单元总结与反思（元认知）
目标:梳理知识体系，反思学习过程，提升元认知能力。
【作业内容】
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1.知识梳理:请用思维导图或知识树的形式，整理本单元的核心知识（原理、方法、电路、图像、误差等）。
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2.学习反思:
在本单元的学习中，你遇到的最大困难是什么?你是如何克服的?
你认为图像法处理数据有什么优点?
通过本单元的学习，你对“电源”有了哪些新的认识?
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