高中物理实验测定电池的电动势和内阻-难点剖析

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1、实验测定电池的电动势和内阻-难点剖析一、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2-9-5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

2、，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

3、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，此时电压表构成回路，故Uab

4、这样在U-I图象上对应每个I应加上一修正值ΔU=IRA，由于RA很小，所以在I很小时，ΔU趋于零，I增大，ΔU也增大，理论值与测量值的差异如图2-9-9所示.由图可知：E测=E真,r测>r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(1)合理地选择电压表与电流表的量程可以减小读数误差，电压表选取0—3V，电流表选取0—0.6A量程.(2)一般不采用解方程组的方法处理数据，太麻烦，如果采用的话，在连续得到的六组数据中，第一和第四，第二和第五，第三和第六，分别组成方程，如：分别解出E、r，再取平均值作为测量结果.(

5、3)一般采用图象法处理数据，描点时，距离大多数点的距离远的点，一定要舍掉，相当于数据不合理点，以减小偶然误差.【例1】某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0—20Ω，连接电路的实物图如图2-9-10所示.图2-9-10(1)该学生接线中错误的和不规范的做法是（）A.滑动变阻器不起变阻作用B.电流表接线有错C.电压表量程选用不当D.电压表接线不妥(2)在下面方框里画出这个实验的正确电路图.思路分析：(1)在实物连线图中，滑动变阻器的两个固定端接入电路了，滑动头没有接，所以移动变阻器滑动端时，不会改变接

6、入电路的电阻大小，变阻器不起变阻作用，所以A项应选.直流电表只允许电流从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出，图中电流表的正、负接线柱接对了，所以选项B不选.图中电源由一节干电池充当，电动势是1.5V，所以电压表的量程应选用0—3V，图中连接是正确的，所以选项C不选.图中把电压表直接和电池两端并联，这样即使将开关断开，电压表仍有示数，即开关不能控制通过电压表的电流，且电流从负接线柱流入，从正接线柱流出，所以电压表的接线不妥，选项D应选.答案：(1)AD(2)这个实验正确的电路图应该如图2-9-11所示.图2-9-11温馨提示：连接或检查

7、实物电路图时要注意下面几点：①先画出原理图，这是连接或检查实物图的依据；②先干路，再支路，例如，可先把电源、开关、电流表、滑动变阻器等依顺序连成闭合电路，然后，再把电压表接入电路.③还要合理选择电表的量程.【例2】下面是在测量某电池的电动势和内阻的实验中记录的六组数据.请在直角坐标系中画出U-I图，并根据图象算出待测电池的电动势和内阻.U(V)1.371.321.241.181.101.05I(A)0.120.200.310.320.500.57思路分析：建立坐标系，利用描点法画出U-I图象如图2-9-12所示.第四个点明显偏离，可见是

8、偶然误差造成的，应舍去.直线与纵轴的交点坐标即为电源的电动势E=1.47V，直线的斜率大小即为电源内阻r=0.75Ω.图2-9-12答案：1.47V0.75Ω温馨提示：描点法画图象，这是数学知识在物理学上的