2019_2020学年高中物理第二章电路实验：测量电源的电动势和内阻学案粤教版

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1、实验：测量电源的电动势和内阻[学科素养与目标要求]　物理观念：知道测定电源的电动势和内阻的实验原理，即闭合电路的欧姆定律．科学探究：1.根据“伏安法”测定电池电动势和内阻的原理，会选用实验器材、正确连接电路、规范实验操作.2.能进行分组、自主合作探究，并对信息进行数据处理．科学思维：1.会设计测定电池电动势和内阻的“伏安法”“伏阻法”“安阻法”的电路图.2.体会图象法处理数据的优点，体会“化曲为直”的思想方法．一、测定电源电动势和内阻的实验方案设计1．伏安法：由E＝U＋Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从而解

2、出E、r，用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表，电路图如图1所示．图12.伏阻法：由E＝U＋r知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图2所示．图23.安阻法：由E＝IR＋Ir知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图3所示．图3二、实验操作与实验数据的处理1．实验步骤(以伏安法为例)(1)电流表用0～0.6A量程，电压表用0～3V量程，按实验原理图连接好电路．(2

3、)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值最大．(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1)．用同样的方法测量几组I、U值．(4)断开开关，整理好器材．(5)处理数据，用公式法或图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻．2．实验数据的处理(1)公式法依次记录的多组数据(一般6组)如表所示：实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U/VU1U2U3U4U5U6分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值作为测量结果．E＝，r＝.(2)图

4、象法①根据多次测出的U、I值，作U－I图象；②将图线两侧延长，纵轴截距的数值就是电池电动势E(横轴I从0开始)；③横轴截距(路端电压U＝0)的数值就是短路电流；④图线斜率的绝对值等于电池的内阻r，即r＝＝，如图4所示．图43．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内阻r出现明显变化．(3)当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始．如图5所示，此时图线与纵轴交点

5、仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r＝

6、

7、求出．图54．误差分析(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图象时描点不准确．(2)系统误差：主要原因是电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流偏小一些．U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在U－I坐标系中表示出来，如图6所示，可见E测＜E真，r测＜r真.图6一、伏安法测电动势和内阻例1　利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差．图7(1)应该选择的实验电路是图7中

8、的________(填“甲”或“乙”)．(2)现有开关和导线若干，以及以下器材：A．电流表(0～0.6A)B．电流表(0～3A)C．电压表(0～15V)D．电压表(0～3V)E．滑动变阻器(0～10Ω)F．滑动变阻器(0～500Ω)实验中电流表应选用________；电压表应选用____________；滑动变阻器应选用________．(选填相应器材前的字母)答案　(1)甲　(2)A　D　E解析　(1)如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大，用甲电路

9、，误差来源于电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小，测量引起的误差小，故选择甲电路图；(2)电源电动势为1.5V，因此电压表量程选择3V，故选D；电流表应选A；为了使滑动变阻器滑片滑动时电流表有明显偏转，需选用最大阻值小的滑动变阻器，故选E.选择仪器时注意掌握的原则1.安全性原则，即一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流．2．精确性原则，即要保证测量时读数精确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的．3．方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器控制电路

10、时，电路的电压、电流的变化范围要尽可能大，以便获取多组测量值．例2　在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ，如图8为实验原