高中物理选修3-1第1部分 第二章《直流电路》第5节《学生实验：测量电源的电动势和内阻》教科

欢迎进入物理课堂 第二章 第5节 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 考向一 考向三 考向二 一 实验目的 1 知道测量电源电动势和内阻的实验原理 进一步理解电源路端电压随电流变化的关系 2 学会根据图像合理外推进行数据处理的方法 3 尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析 了解测量中减小误差的办法 二 实验原理1 实验电路如图2 5 1所示 测电源电动势和内电阻原理图 图2 5 1 三 实验器材待测电池一节 电流表 0 0 6A 电压表 0 3V 各一块 滑动变阻器一只 开关一只 导线若干 四 实验步骤 1 确定电流表 电压表的量程 按图2 5 1所示电路把器材连接好 如图2 5 2所示 图2 5 2 2 把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大 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几组I和U的值 并填入下表 4 断开开关 整理好器材 图2 5 3 六 注意事项 1 为使电池的路端电压有明显变化 应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表 2 实验中不能将电流调得过大 且读数要快 读完后立即切断电源 防止干电池大电流放电时引起内阻r的明显变化 图2 5 4 4 合理地选择电压表与电流表的量程可以减小读数误差 七 误差分析1 偶然误差 2 系统误差 1 误差分析 若把图2 5 5中的R和电流表看成外电路 则电压表可看成内电路的一部分 故实测出的是电池和电压表这个整体等效的r和E 电压表和电池并联 故等效内阻r小于电池内阻r真 r测 r真 外电路断开时 ab两点间电压Uab即等效电动势E 此时电压表构成回路 故Uab E真 即E测 E真 2 减小误差的方法 选用内阻较大的电压表 以减小电压表的分流 图2 5 5 八 它案设计 1 E U Ir可以写成E IR Ir 如果能得到I R的两组数据 图2 5 6 也可以得到关于E和r的两个方程 于是能够从中解出E和r 这样 用电流表 电阻箱也可以测定电源的电动势和内阻 图2 5 6 图2 5 7 例1 测量电源的电动势及内阻的实验电路如图2 5 8甲所示 图乙中给出的器材有 待测的电源 电动势约为4V 内阻约为2 电压表 内阻很大 有5V 15V两个量程 电流表 内阻不计 有0 1A 1A两个量程 滑动变阻器 阻值范围0 10 开关 另有导线若干 试按照图甲中的电路在图乙中画出连线 将器材连接成实验电路 要求正确选择电表量程 以保证仪器的安全并使测量有尽可能高的精确度 图2 5 8 答案 见解析 例2 在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中 所用电压表和电流表的内阻分别为1k 和0 1 图2 5 9中为实验原理图及所需器件图 1 在图中画出连线 将器件按原理图连接成实验电路 图2 5 9 2 一位同学记录的6组数据见下表 试根据这些数据在图2 5 10中画出U I图像 图2 5 10 根据图像读出电池的电动势E V 求出电池内阻r 3 若不作出图线 只选用其中两组U和I的数据 用公式E U Ir列方程求E和r 这样做可能得出误差很大的结果 其中选用第 组和第 组的数据 求得E和r误差最大 解析 1 按照实验原理图将实物图连接起来 如图甲所示 3 由图线可以看出第4组数据点偏离直线最远 若取第3组和第4组数据列方程组求E和r 相当于过图中3和4两点作一直线求E和r 而此直线与所画的直线偏离最大 所以选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大 答案 1 见解析 2 1 460 71 3 34 例3 2011 四川高考 为测量一电源的电动势及内阻 1 在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表A 量程为1V 内阻大约为1k 的电压表B 量程为2V 内阻大约为2k 的电压表C 量程为3V 内阻为3k 的电压表 3 根据以上实验原理电路图进行实验 读出电压表示数为1 50V时 电阻箱的阻值为15 0 电压表示数为2 00V时 电阻箱的阻值为40 0 则电源的电动势E V 内阻r 2 如图所示 3 7 510 答案 1 或C6 点击此图片进入 应用创新演练 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全