2019-2020年高中物理 4.2《测定电源电动势和内阻》学案 沪科版选修3-1.doc

2019-2020年高中物理 4.2测定电源电动势和内阻学案 沪科版选修3-1【预习学案】1现在有一个干电池，要想测出其电动势和内电阻，你需要什么仪器，采用什么样的电路图，原理是什么？2根据闭合电路的欧姆定律，路端电压U=E-Ir.若测出两组（I、U）的值，写出电源电动势和内阻的表达式。3.图像法处理数据的优点是什么？如何应用I、U图线求电源电动势和内阻？【新课学案】【实验目的】测定电池的电动势和内电阻【实验原理】由闭合电路的欧姆定律E =U+Ir知，路端电压U=EIr，对给定的电源，E、r为常量，因此路端电压U是电流I的一次函数。将电池、电流表、电压表，可变电阻连接成如图7-1所示的电路，改变可变电阻R的阻值，可以测得多组I、U值。将它们描在UI坐标中，图线应该是一条直线。显然，直线在U坐标上的截距值就是电池电动势，直线斜率的绝对值就是电池的内阻的大小。上述用作图的方法得出实验结果的方法，具有直观、简便的优点。【步骤规范】实 验 步 骤操 作 规 范 一.连接实验电路1将电流表、电压表机械调零2布列实验器材，接图连接实验电路AVRSE r 1若表针不在零位，用螺丝刀旋动机械调零螺钉，使其正对2实验器材应放置在合适的位置，应使电键、滑动变阻器便于操作；电表刻度盘应正对实验者 电键接入电路前，处于断开位置；闭合电键前，滑动变阻器阻值置于最大；导线连接无“丁”字形接线 电流表量程0.6A，电压表量程3V 二读取I、U数据1调节滑动变阻器的阻值，闭合电键，读取一组电流表和电压表的读数2改变滑动变阻器的阻值，闭合电键，读取电流表和电压表读数，共测8-10组 1滑动变阻器的阻值由大到小变化，使电路中电流从小到大平稳地改变，适时地读取I、U读数 电流表和电压表读数正确，有估读 必要时要及时改变电表量程2每次实验后，都要及时断开电源三拆除电路，仪器复原【注意事项】1使用内阻大些（用过一段时间）的干电池，在实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电，以免于电池在大电流放电时极化现象过重，E、r明显变化2在画UI图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾及个别离开较远的点以减少偶然误差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3甲所示的状况，下部大面积空间得不到利用，为此可使坐标不从零开始，如图3乙所示，把坐标的比例放大，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=|U/I|计算出电池的内阻r4实验误差的来源与分析（1）每次读完电表示数没有立即断电，造成E、r变化；（2）测量电路存在系统误差，I真I测十Iv，未考虑电压表分流【典型例题】【例1】测量电源电动势和内电阻的器材如图A所示，请用实线表示导线，将图A中器材连成实验用电路。实验时经测量得出的数据如下表，请在下图B的方格纸上画出UI图线。利用图线可求出电源电动势E ，内电阻r 。123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05 0.6A 3A 3V 15V答案：.E=1.441.46V r0.680.72 图略【例2】利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材为：V干电池：电动势约为1.5 V，符号A 电压表：量程1 V，内阻998.3 ，符号 电流表：量程1 A，符号滑动变阻器：最大阻值10，符号电阻箱：最大阻值99999.9 ，符号单刀单掷开关1个，符号导线若干设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内，要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。VAE rS为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的 倍，电阻箱的阻值应为 。答案： 2； 998.3【例3】用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻。（1）在下面方框中完成所需电路。（2）右图所示是根据两个电源的测量数据绘制的图线。由图可知：图线与电压U轴的交点表示 ；电源的内电阻 电源的内电阻（填“大于、小于或等于”）。（3）图中两直线 、的交点表示两个电路中 相等。OI/AU/VAV答案：（1）（2分）见图 （2）电源的电动势；小于（2分）（3）外电压、电路中电流强度、外电路消耗的电功率和外电路电阻（只要写出2个）【练习学案】1.用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用的电路如左下图所示，一位同学测得的五组数据如表中所示.I/A0.120.200.310.320.50U/V1.371.321.241.181.10 （1）试根据这些数据在右上图中作UI图线.（2）根据图线得出电池的电动势E=_V，根据图线得出的电池内阻r=_.（3）若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，可利用公式E=U1+I1r和E=U2+I2r算出E和r，这样做可能得出误差较大的数值，选用第_组和第_组的数据，求得E和r误差最大？2.在做“测定电池电动势和内电阻”的实验时，有位同学按图甲所示电路进行连接，他共用6根导线，即aa、bb、cc、dd、be及df，由于混进了一根内部断开的导线，所以当他按下开关K后，发现两个电表的指针都不偏转.他用多用电表电压档测量ab间电压，读数约为1.5 V（已知电池电动势约为1.5 V).为了确定哪一根导线的内部是断开的，可以再用多用电表的电压档测量_两点间的电压，如果约为1.5 V，则一定是_导线断开；如果是_V，则一定是_导线断开.另一同学按图甲把线路连接正确后，通过改变滑动变阻器接触点的位置测出了几组U、I的值，图乙是根据6组数据在UI图上画出的点和相应的UI图线.根据这一图线，可求出电池的电动势E=_V，内电阻r=_，如果他不利用这一图线，而是只利用任意两组U、I数据，那么当他选择_、_两组时，求出的E、r值误差最大.参考答案：1.解析：（1）UI图线如下图所示，作图线时应把个别误差较大的点舍弃.(2)由直线与纵轴的交点可读出电池的电动势E=1.46 V，再读出图线与横轴的交点坐标（1.00 V,0.62 A)，据闭合电路的欧姆定律E=U+Ir得r=0.74 .故E=1.46 V,r=0.74 .（3）选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大.不需要利用所给的5组数据分别进行计算，利用所作的图线可以看出，选用这两组数据求E和r，相当于过图中3和4两点作一条直线，利用此直线求出E和r，而此直线与所画的直线偏离最大，实际上，第四组数据不合理，已经排除.选用第3组和第4组数据，求得E和r误差最大.2.aa aa 0 bb 1.45 0.95 4 5