10实验：测定电池的电动势和内阻

10 实 验 ： 测 定 电 池 的 电 动 势 和 内 阻U I第 二 章 恒 定 电 流 1.理 解 测 定 电 源 的 电 动 势 和 内 电 阻 的 基 本 原 理 ；2.通 过 设 计 电 路 和 选 择 仪 器 ， 掌 握 利 用 测 量 电 池 电动 势 和 内 电 阻 的 方 法 ， 体 验 实 验 探 究 过 程 ；3.会 用 公 式 法 和 图 像 法 求 解 电 动 势 和 内 阻 ； （ 重 点 ）4.会 分 析 本 实 验 的 测 量 误 差 ， 了 解 减 小 误 差 的 方 法 。（ 难 点 ） （ 一 ） 预 习 检 查 答 疑 释 惑 1. 电 流 表 的 量 程 一 般 有 两 种 0 0.6A， 0 3A； 电压 表 的 量 程 一 般 有 两 种 0 3V， 0 15V。 如 图 所示 ： 因 为 量 程 不 一 样 ， 每 一 小 格 所 代 表 的 电 压 、 电 流值 不 一 样 。 上 图 中 电 流 表 0 0.6A的 读 数 是 ( )。电 压 表 0 3V的 读 数 是 ( )。 2.电 流 表 的 内 接 法 和 外 接 法 的 比 较 ： 回 答 下 列 表 格 中 的 ？接 法 ？ ？电 路 图误 差 原因 ？U 测 Ux UA ？I测 Ix IV （ 一 ） 预 习 检 查 答 疑 释 惑 3.下 图 是 测 定 金 属 的 电 阻 率 的 实 物 连 线 图 ：电 流 表 是 内 接 法 是 外 接 法 ？ 滑 动 变 阻 器 是 限 流 式接 法 还 是 分 压 式 接 法 ？ 研 究 小 灯 泡 的 伏 安 特 性 实验 呢 ？（ 一 ） 预 习 检 查 答 疑 释 惑 问 题 思 考 1： 给 你 一 节 使 用 过 的 干 电 池 、 一 个 滑 动变 阻 器 、 一 个 电 流 表 、 一 个 电 压 表 、 一 个 电 键 和 导线 若 干 ,如 何 测 量 这 节 电 池 的 电 动 势 和 内 阻 ?问 题 思 考 2： 如 果 把 问 题 1中 的 电 压 表 换 成 电 阻 箱 ，其 他 不 变 ， 该 怎 样 测 量 干 电 池 的 电 动 势 和 内 阻 呢 ？问 题 思 考 3： 若 是 把 问 题 1中 的 电 流 表 换 成 电 阻 箱 ，其 他 不 变 ， 又 该 怎 样 测 量 干 电 池 的 电 动 势 和 内 阻 呢 ？ 1 12 2E U IrE U I r 1 2 2 11 22 11 2I U I UE I IU Ur I I 1. U-I法 ： E=U+IrAVSR一 、 实 验 原 理（ 三 ） 合 作 探 究 精 讲 点 拨 2. I-R法 ： E=I（ R+r）3. U-R法 ： ARSVRS 二 、 实 验 方 法 和 步 骤（ 二 ） 实 验 步 骤 ：1.恰 当 选 择 实 验 器 材 ,连 接 好 实 物 图 。（ 一 ） 水 果 电 池 内 阻 较 大 ， 易 测 量内 阻 易 变 化缺 点 ：优 点 ： AVSR 2.把 变 阻 器 的 滑 片 移 到 电 阻 值 最 大 的 一 端 。3.闭 合 开 关 ， 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 六 组 U、 I值 。4.断 开 开 关 ， 整 理 好 器 材 。 方 法 一 ： 公 式 法 改 变 R的 值 ， 从 电 流 表 和 电 压 表 中 读 取 两组 I、 U的 值 ， 代 入 方 程 组 联 立 求 解 ， 多 测 量几 次 I、 U的 值 ， 算 出 E、 r取 平 均 值 。 1 1 2 2E U I rE U I r 1 2 2 11 22 11 2I U I UE I IU Ur I I 三 、 数 据 处 理 E I短方 法 二 ： 图 像 法 在 坐 标 纸 上 以 为 横 坐 标 ， 为 纵 坐 标 ， 用 测 出 的 几 组 、 值 画 出 图 像 。所 得 直 线 跟 纵 轴 的 交 点 即为 电 动 势 E的 值 ， 图 线 的斜 率 的 绝 对 值 即 为 内 阻 的阻 值 。 Ur k I思 考 ： 考 虑 电 压 表 的 分 流 作 用 ， 大 致 画 出 U-I的 真 实 图 线 。 (1)如 果 使 用 的 是 水 果 电 池 ， 它 的 内 阻 虽 然 较 大 ， 但 不够 稳 定 ， 测 量 前 要 做 好 充 分 的 准 备 ， 测 量 尽 量 迅 速 。 如果 使 用 干 电 池 ， 则 选 择 内 阻 大 些 的 、 已 使 用 过 的 电 池 。(2)不 要 将 I调 得 过 大 ， 每 次 读 完 U、 I读 数 立 即 断 电 。(3)画 U-I图 线 时 ， 纵 轴 的 刻 度 可 以 不 从 零 开 始 ,而 是 根据 测 得 的 数 据 从 某 一 恰 当 的 值 开 始 (但 横 坐 标 必 须 从 0开始 ),这 时 图 线 与 横 轴 的 交 点 不 再 是 短 路 电 流 ， 而 图 线 与纵 轴 的 截 距 仍 为 电 动 势 E， 图 线 的 斜 率 的 绝 对 值 仍 为 内阻 r。 【 实 验 注 意 事 项 】 四 误 差 分 析1.偶 然 误 差 :主 要 来 源 于 电 压 表 和 电 流 表 的 读 数 以 及作 U-I图 像 时 描 点 不 是 很 准 确 。2.系 统 误 差 :系 统 误 差 来 源 于 未 计 电 压 表 分 流 ,近 似地 将 电 流 表 的 示 数 看 作 干 路 电 流 。 实 际 上 电 流 表的 示 数 比 干 路 电 流 略 小 。 怎 样 理 解 ？ 系 统 误 差 分 析 ： 如 果 由 实 验 得 到 的 数 据 作 出 左 图 中 实线 (a)所 示 的 图 像 ， 那 么 考 虑 到 电 压 表 的 分 流 后 ,得 到的 U-I图 像 应 是 图 中 的 虚 线 (b),由 此 可 见 ,按 右 图 所 示的 实 验 电 路 测 出 的 电 源 电 动 势 E测 E真 ,电 源 内 电 阻 r测 rVRVUAIVUE )( )( rRIUE AAV 1.用 伏 安 法 测 定 电 池 的 电 动 势 和 内 电 阻 的 实 验 中 ， 下 列 注意 事 项 中 错 误 的 是 ( )A 应 选 用 旧 的 干 电 池 作 为 被 测 电 源 ， 以 使 电 压 表 示 数 的变 化 比 较 明 显B 移 动 变 阻 器 的 触 头 时 ， 不 能 使 滑 动 变 阻 器 短 路 造 成 电流 表 过 载C 根 据 实 验 记 录 的 数 据 作 U-I图 像 时 ， 应 通 过 尽 可 能 多 的点 画 一 条 直 线 ， 并 使 不 在 直 线 上 的 点 大 致 均 匀 分 布 在 直 线两 侧D.出 于 安 全 的 考 虑 ， 在 选 择 电 表 时 ， 量 程 越 大 越 好D（ 四 ） 当 堂 检 测 反 思 总 结 E r AR1 R22.如 图 所 示 的 电 路 中 ， R1、 R2为 标 准 电 阻 ， 测 定 电 源的 电 动 势 和 内 阻 时 ， 如 果 偶 然 误 差 可 以 忽 略 不 计 ， 则电 动 势 的 测 量 值 真 实 值 ， 内 阻 的 测 量值 ， 产 生 误 差 的 原 因 是 。等 于偏 大 电 流 表 有 内 阻（ 四 ） 当 堂 检 测 反 思 总 结 3.有 两 只 电 压 表 A和 B， 量 程 已 知 ， 内 阻 不知 等 于 多 少 ； 另 有 一 节 干 电 池 ， 它 的 内 阻不 能 忽 略 ， 但 不 知 等 于 多 少 ； 只 用 这 两 只电 压 表 ， 电 键 和 导 线 若 干 ， 能 通 过 测 量 计算 出 这 个 电 池 的 电 动 势 （ 已 知 电 动 势 不 超过 电 压 表 的 量 程 ） 。（ 1） 画 出 你 测 量 时 所 用 的 电 路 图（ 2） 以 测 量 的 量 作 为 已 知 量 ， 导 出 电 动 势的 式 子 。（ 四 ） 当 堂 检 测 反 思 总 结 解 ： （ 1） 电 路 如 图 所 示 ：（ 2） 闭 合 S2： rRUUE V 111断 开 S2： rRUUUE V 1121由 上 两 式 可 得 ： 11 21 UU UUE 思 考 :如 果 已 知 电 压 表 的 内 阻 ， 还 可 测 r = ? （ 四 ） 当 堂 检 测 反 思 总 结 4.在 本 节 实 验 中 ， 一 位 同 学 记 录 了 如 下 表 数 据 次 数物 理 量 1 2 3 4 5 6电 流 I(A) 0.12 0.20 0.31 0.32 0.44 0.57电 压 U(V) 1.37 1.32 1.24 1.18 1.13 1.05（ 四 ） 当 堂 检 测 反 思 总 结 (1)根 据 数 据 选 定 下 列 供 选 用 仪 器 的 量 程 ： 直 流 电 流 表 (0 0.6 A挡 )， (0 3 A挡 )； 直 流 电 压 表 (0 3 V挡 )， (0 15 V挡 )； 滑 动 变 阻 器 (0 10 ， 允 许 最 大 电 流 为 1.00 A)； 滑 动 变 阻 器 (0 1 000 ， 允 许 最 大 电 流 为 0.60 A)。（ 四 ） 当 堂 检 测 反 思 总 结 (2)根 据 数 据 在 下 列 所 给 的 坐 标 纸 上 作 U I图 线 ，并 根 据 图 线 求 出 E和 r。0（ 四 ） 当 堂 检 测 反 思 总 结 【 解 析 】 (1)根 据 记 录 数 据 和 电 流 、 电 压 有 效 数字 位 数 ， 电 流 表 选 0.6 A量 程 ， 电 压 表 选 3V量 程 ，变 阻 器 选 择 0 10 。(2)U-I图 像 如 图 ， 由 图 线 知 E=1.45V（ 四 ） 当 堂 检 测 反 思 总 结 像 （ 五 ） 发 导 学 案 布 置 作 业 1.写 好 实 验 报 告 ， 完 成 课 本 “ 问 题 与练 习 ” 1-3题 。 2.全 面 总 结 整 理 做 过 的 四 个 电 学 实 验 ：（ 1） 测 定 金 属 的 电 阻 率 （ 同 时 练 习 使用 螺 旋 测 微 器 ） ；（ 2） 描 绘 小 电 珠 的 伏 安 特 性 曲 线 ；（ 3） 测 定 电 源 的 电 动 势 和 内 电 阻 ；（ 4） 练 习 使 用 多 用 电 表 。