以“不变应万变”化解实验难点

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1、以“不变应万变”化解实验难点摘要：在测量电池电动势和内阻时，可根据不同的仪器，采用不同的测量方法，但不管哪种方法，都要遵循一个基本原理，那就是E=U+Ir或E=IR+Ir。本文将通过几个实例的具体分析，探讨其分析方法，着重总结如何利用测量电池电动势和内阻的基本原理进行转换的方法，但无论怎样变都离不开基本原理，正可谓万变不离其宗。基本原理是解决实验问题的灵魂。掌握了基本方法和原理，就等于掌握了解决实验的金钥匙。它将对今后指导学生复习，培养学生运用理论知识解决实际问题、探宄物体变化规律将起到很好的作用。关键词：基本原理；物理实验题；

2、难点；启示中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号:1992-7711（2016）03-0112测量电池电动势（E）和内阻（r），是电学的一个重要实验，在近年高考中曾多次出现，并且每次考查，题型都有所不同，如何做好该实验的复习呢？笔者认为，不同的测量仪器，虽有不同的测量方法，但不管哪一种方法，都离不开E=U+Ir这一基本原理。一、基本原理分析E二U+Ir所采用的测量原理图有两种。如图所示：图一：适合测量内阻较大的电池既旧电池的电动势和内阻。图二：适合测量内阻较小既新电池的电动势和内阻。二、误差分析(理论计算法)对于图一所示

3、(电流表外接)电路：如果不考虑电压表和电流表的内阻，由全电路欧姆定律有：e'=U1+Ilr'e'=U2+I2r'解得：£f=r'=这就是电动势和内电阻的测量值。如果考虑电压表和电流表的内阻，由全电路欧姆定律有：ez=(U1+I1RA)+Ilre'=(U2+I2RA)+I2r解得：£=r=-RA这就是电动势和内电阻的真实值。由此可见：e'=e,rz=r+RA。也就是说测得的电动势是准确的；测量值的相对误差为。由于实验设备所限，电源内电阻r和电流表的内阻的阻值差不多，这样内电阻就会有很大的相对误差。所以，我们不采用这种测量方法。对于

4、图二（电流表内接）所示电路：如果不考虑电压表和电流表的内阻，由全电路欧姆定律有：e'=U1+Ilr'e'=U2+I2r'解得：e'=r'=解得：这就是电动势和内电阻的测量值。如果考虑电压表和电流表的内阻，由全电路欧姆定律有：e'二U1+（11+）re'二U2+（12+）r'解得:Z1-X1-解得：这就是电动势和内电阻的真实值。因为U1〉U2,所以r，所以两者的相对误差都很小。我们采用的就是这种测量电路测量电源的电动势和内电阻。误差分析（图像法）运用U-I图像，将测量值（E和r）与真实值（E0和rO）进行分析比较而得出结论。对于图

5、一所示（电流表外接）电路因电压表的分流，当电压表读数为U时，通过电源的实际电流值10（理论值）与电流表读数I（实验值）相差?SI,由?SI=I0-I=IV=U/RV知，？SI随U的减小而减小，当U=0时，？SI=0，有（E/r）=EO/rO，作U-I图线如图1所示，可得出上述结论。对于图二（电流表内接）所示电路：因电流表的分压，当电流表读数为I时，电源两端的实际电压U0（理论值）与电压表的读数U（实验值）相差?SU，由?SU=UO-U=UA=IRA知,?SU随I的减小而减小，当1=0时，?SU=0,有已=£0，作U-I图线如图2

6、所示，可得出上述结论。三、数据处理处理数据时，有两种常用方法处理数据：1.根据测出的多组U、I数据，列方程组求出E、r。2.利用测出的多组U、I数据，在直角坐标图内描出U-I图线，再根据图线求出E、r。若新电池内阻r很小，较难测量r时，通常采用在电压表外串接一个定值电阻。四、变式分析1.伏安法：该测量方法使用的器材是电压表和电流表、基本原理的应用。处理数据时，有两种常用方法处理数据：（1）根据测出的多组U、I数据，列方程组求出E、r。（2）利用测出的多组U、I数据，在直角坐标图内描出U-I图线，再根据图像求出E、r。若新电池内阻

7、r很小，较难测量r时，通常采用在电压表外串接一个定值电阻。实例分析1.在“用电流表和电压表测电池的电动势和内阻”的实验时，一般是不用新电池而用旧电池进行实验，其原理是：旧电池的内阻较大，而新电池的内阻很小，实验时，电压表的读数变化很小，从而影响测量值的精确性。如果要较为精确地测量一节新电池的内阻，现给定如图中的器材，另外还有一此导线。①画出实验电路原理图。②用连线的方法将这此仪器连成实验电路。③写出实验得出的新电池内阻r的表达式。解题分析：第一，该实验思路是E=U+Irl，而rl=RO+r,得r=(E-U)/I-RO。实验电路原

8、理图见下第二，该实验主要由书本实验演变为对非常规电源(大电动势，小内阻)电动势的测量方法的研宄。在电压表量程一定的情况下，根据串联分压的原理给电源串上了一个定值电阻，如果用U-I图像求电动势E和内阻r，电动势仍为纵轴上的截距，而图线斜率的绝对值则为R+r。1.伏