测定电池的电动势和内阻

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,实验：测定电池的电动势和内阻,学习目标：,1.,了解并掌握测定电池的电动势与内阻的原理,2,掌握实验方法，并学会处理实验数据,重点难点,：掌握实验原理，合理处理实验数据,易错问题,：数据处理,课标定位,一、实验目的,1,进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用,2,学会用伏安法测电池的电动势和内阻,3,学会利用图象处理实验数据,二、实验原理,1,原理图如图,2,9,1,所示,图,2,9,1,2,原理：通过改变滑动变阻器的阻值，用电压表和电流表测出每种状态,(,最少两种,),下的,U,、,I,值，列出两个方程，即可求出电动势,E,和内阻,r,.,即 联立求解可得,三、实验器材,被测电池,(,干电池,),、电流表、电压表、滑动变阻器、电键和导线等,四、实验步骤,1,确定电流表、电压表的量程，按图,2,9,1,所示电路把器材连接好，如图,2,9,2,所示,图,2,9,2,2,把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大,3,闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组,I,和,U,的值,4,断开电键，整理好器材,5,数据处理：用原理中的方法计算或从,U,I,图象中找出,E,和,r,.,一、测量数据处理方法,1,代数法：运用解方程组求解,E,和,r,.,为了减小实验的偶然误差，应该利用,U,，,I,值多求几组,E,和,r,的值，算出它们的平均值,2,图象法,对于,E,、,r,一定的电源，路端电压,U,与通过干路的电流,I,，,U,I,图象应该是一条直线，这条直线与纵轴的交点表示电源的电动势，与横轴,I,的交点表示短路电流，图线斜率的绝对值表示电源的内阻,二、注意事项,1,为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大一些，实验中不要将,I,调得过大；读完,U,和,I,的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得,E,和,r,明显变化,2,在画,U,I,图象时，要尽量使多数点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去，这样可减小偶然误差，提高测量精确度,3,干电池内阻较小时,U,的变化较小，坐标图中数据点将呈现如图,2,9,3,甲所示的状况，下部分大面积空间得不到利用，为此可使坐标不从零开始，如图乙所示，纵坐标不从零开始，把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小些此时图线与横轴交点不表示短路电流，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用,r,计算出电池的内阻,r,.,图,2,9,3,三、误差分析,造成误差的主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流,(,即流过电源的电流,),要小一些,U,越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大作图不准确会造成偶然误差采用课本图,2.9,1,电路时,E,测,E,真,，,r,测,r,真,，如图,2,9,4,所示,图,2,9,4,四、测电源,E,、,r,的几种方法与电路连接,主要仪器,原理,电路图,电压表,电流表,变阻器,电压表,变阻箱,主要仪器,原理,电路图,电流表,变阻箱,(,2010,年常熟高二检测,),在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：,A,待测干电池,(,电动势约为,1.5 V,，内阻小于,1.0),B,电流表,G(,满偏电流,I,g,3 mA,，内阻,R,g,10),例,1,类型一,实验器材与电路的选择,C,电流表,A(0,0.6 A,，内阻,0.1),D,滑动变阻器,R,1,(0,20,，,10 A),E,滑动变阻器,R,2,(0,200,，,1 A),F,定值电阻,R,0,(990),G,开关和导线若干,(1),某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图,2,9,5,甲中的,a,、,b,两个参考实验电路其中合理的是图,_,所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能较准确的进行测量，滑动变阻器应选,_(,填写器材的字母代号,),(2),图乙为该同学根据,(1),中选出的合理实验电路，利用测出的数据绘出的,I,1,I,2,图线,(,I,1,为电流表,G,的示数，,I,2,为电流表,A,的示数,),，则由图线可得被测电池的电动势,E,_ V,，内阻,r,_.,图,2,9,5,【解析】,(1),电路,a,中电流表,A,和定值电阻,R,0,组成的电压表量程为,0.6,990.1 V,594 V,，而电源电动势仅约为,1.5 V,，所以电路,a,不合理，电路,b,合理，电源的内阻较小，又滑动变阻器采用限流式改变电路，所以用滑动变阻器,R,1,改变电路较为方便,(2),根据实验原理可知电流表,G,的读数乘以,(10,990),，即为电路的路端电压，所以图线在纵轴上的截距乘以,(10,990),1 000,，可得电源电动势,E,1.4810,3,1 000 V,1.48 V,；从图线上取两点得电池的内阻,【答案】,(1)b,D,(2)1.48(1.47,1.49,均正确,),0,8(0.78,0.82,均正确,),(2009,年高考海南卷,),图,2,9,6,甲是利用两个电流表,A,1,和,A,2,测量干电池电动势,E,和内阻,r,的电路原理图图中,S,为开关，,R,为滑动变阻器，固定电阻,R,1,和,A,1,内阻之和为,10 000(,比,r,和滑动变阻器的总电阻都大得多,),，,A,2,为理想电流表,例,2,类型二,电路的连接和实验数据的处理,图,2,9,6,(1),按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线,(2),在闭合开关,S,前，将滑动变阻器的滑动端,c,移动至,_(,填,“,a,端,”,、,“,中央,”,或,“,b,端,”,),(3),闭合开关,S,，移动滑动变阻器的滑动端,c,至某一位置，读出电流表,A,1,和,A,2,的示数,I,1,和,I,2,，多次改变滑动端,c,的位置，得到的数据为,在图,2,9,7,所示的坐标纸上以,I,1,为纵坐标、,I,2,为横坐标画出所对应的,I,1,I,2,曲线,I,1,(mA),0.120,0.125,0.130,0.135,0.140,0.145,I,2,(mA),480,400,320,232,140,68,(4),利用所得曲线求得电源的电动势,E,_ V,，内阻,r,_.(,保留两位小数,),(5),该电路中电源输出的短路电流,I,m,_ A.,图,2,9,7,【答案】,(1),连线如图,2,9,8,甲所示,(2)(3)(4)(5),见解析,图,2,9,8,1,在用图,2,9,9,甲所示的电路测电池电动势和内电阻时，由于电压表的分流作用造成系统误差，图,2,9,9,乙所示的,U,I,图象中有两条直线,AB,和,A,B,，其中一条是根据实测数据画出的直线，另一条是修正电压表分流所引起的误差得到的直线，由图可知，正确的是,(,),图,2,9,9,A,AB,是根据实测数据画出的直线,B,A,B,是根据实测数据画出的直线,C,路端电压,U,越大，通过电压表的电流越大,D,由于电压表的分流作用，使电池电动势和内电阻的测量值都小于真实值,答案：,ACD,2,在用伏安法测定电池的电动势和内阻的实验中，图,2,9,10,是某一同学的实际接线图，图中接线有一处错误，只需去掉一根导线，这根导线的编号是,_,图,2,9,10,答案：,3,图,2,9,11,中,E,为直流电源，,R,为已知电阻，,V,为理想电压表，其量程大于电源电动势，,S,1,和,S,2,是开关现要利用图中电路测量电源的电动势,E,和内阻,r,，试写出主要实验步骤及结果的表达式,图,2,9,11,4,(,2010,年扬州模拟,),测量电池的电动势,E,及内阻,r,(,E,约为,6 V,，,r,约为,1.5),器材：量程,3 V,的理想电压表,V,，量程,0.6 A,的电流表,A(,具有一定内阻,),，固定电阻,R,8.5,，滑动变阻器,R,(0,10),，开关,S,，导线若干,(1),在图,2,9,12,的虚框中画出实验电路原理图图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出,(2),用笔画线代替导线在图,2,9,12,中完成实物连线,图,2,9,12,(3),实验中，当电流表读数为,I,1,时，电压表读数为,U,1,；当电流表读数为,I,2,时，电压表读数为,U,2,，则可以求出,E,_,，,r,_.(,用,I,1,，,I,2,，,U,1,，,U,2,及,R,表示,),解析：,本题考查实验原理和实验图的连接，及处理实验数据的能力,(1),、,(2),如图甲、乙所示,答案：见解析,