高中物理第二章恒定电流2.10实验测定电池的电动势和内阻知识导学案新人教版选修3_1

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1、10实验：测定电池的电动势和内阻问题探究图象法是物理学中的重要方法之一，在物理实验中常常用作图象的方法寻找规律，求出测量的结果，这种方法既直观又简便.在画U-I图象时，要使较多的点落在直线上，分布在图线两侧的点数尽可能相等，这样会减小偶然误差.当然，对个别偏离较远的点应不予考虑，这样的点很可能是偶然误差造成的.我们在做测定电池的电动势和内阻的实验中，进行数据处理时一般采用图象法.在所画U-I图象时，为使坐标纸得到充分利用，使测量结果尽量精确，纵坐标可以不从0开始，而横坐标必须从0开始，想一想,为什么？

2、自学导引1.实验原理：测定电池的电动势和内阻，根据闭合电路的欧姆定律，可以采用以下几种方法：(1)如图2-9-1所示，由闭合电路的欧姆定律得：E=U+Ir，改变__________的阻值，从电流表、电压表中读出几组U和I值，组成____________可求解E，r.图2-9-1图2-9-2(2)如图2-9-2所示，由闭合电路的欧姆定律得：E=IR+Ir，改变__________的阻值，读出几组电流表的示数和电阻箱的阻值，组成方程组可求解E，r.(3)如图2-9-3所示，由闭合电路的欧姆定律得：E=U+

3、r，改变____________的阻值，读出几组电压表的示数和电阻箱的阻值，组成方程组可求解E，r.图2-9-3答案：(1)滑动变阻器二元一次方程组(2)电阻箱(3)电阻箱2.实验器材：被测电池(干电池)、___________、___________、滑动变阻器、电键和导线等.答案：电流表电压表3.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2-9-4所示.图2-9-4(2)把变阻器的滑动片移到一端使电阻值______________.(3)闭合电键，调节___

4、_______，使电流表有明显__________，记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I和U值.(4)断开电键，整理好器材.答案：(2)最大(3)变阻器示数4.数据处理：(1)公式法：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__________.(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组成的U-I图象应该是__________，这条直线与纵轴的交点表示____________，与横轴I的交点表示_____

5、_____，图线的斜率的绝对值表示电源的__________.答案：(1)平均值(2)一条直线电源的电动势E短路电流内阻疑难剖析一、用伏安法测电源E和r的注意事项：(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，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，E、r明显变化.(2)在画U-I图象时，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，以减小偶然误差.(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2-9

6、-5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2-9-5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2-9-5（4）在利用U-I图线求r时，一定要弄清楚在你面前的U-I图线的纵坐标是否是从零开始的，如果从零开始，则r=，如果不是从零开始，则r=.二、实验误差与误差分析：（1）图2-9-6所示的电路存在的系统误差的分析：这里由于电压表分流IV，使电

7、流表示数I小于电池的输出电流I真.I真=I+IV，而IV=，U越大，IV越大，它们的关系可用图2-9-7表示.实测的图线为AB，经过IV修正后的图线为A′B，可看出AB的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于A′B的斜率绝对值和在纵轴上的截距，即实测的E和r都小于真实值.对此也可由电路来解释：若把图2-9-6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.外电路断开时，a、b两点间电压Uab即等效电动势E，

8、此时电压表构成回路，故Uabr真（内阻测量误差非常大）.图2-9-8图2-9-9三、如何减小实验误差