高考物理总复习知识讲解 电学实验测定电池的电动势和内电阻 .doc

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1、物理总复习：电学实验:测定电池的电动势和内电阻编稿：李传安审稿：张金虎【考纲要求】1、理解测定电源的电动势和内阻实验的原理，知道所使用的器材，能按规范的操作步骤进行实验；2、会利用图像法处理数据；3、能拓展迁移实验原理，设计不同的实验电路进行电源电动势和内阻的测定。【考点梳理】考点、测定电池的电动势和内电阻实验目的　1、掌握用电压表和电流表测定电源电动势的内阻的方法与原理；　　2、学习掌握用U－I图象处理数据的方法。实验器材　　电压表、电流表、滑动变阻器、电池、电键和导线实验原理　如图所示，改变R的阻值，从电压表和电流

2、表中读出几组I、U值，利用闭合电路欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。　　　　用作图法来处理数据：即在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图象。如图所示．所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。　　　　实验步骤1、电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图连接好电路；　　2、把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端；　　3、闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I、U），用同样方法测量几组I、U值，记录在自己设计的表格中；　　4、打

3、开电键，整理好器材；　　5、处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。数据处理要点诠释：　图象法处理实验数据　　1、本实验中，为了减少实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据各次测出的U、I值，做图像．所得图线延长线与U轴的交点即为电动势E，图线斜率的绝对值即为电源的内阻r，即，如图所示。　　　　　2、应注意当电池内阻较小时，U的变化较小，图象中描出的点呈现如图甲所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得点及做出的图线误差较大。为此，可使纵轴不从零开始，如图乙所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差小些。

4、此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路状态，计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，即为内阻r。　　　注意事项　　1、为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用已使用过一段时间的干电池）；　　2、电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A，因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完后应立即断电；　　3、测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方

5、程组求解，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出E、r值再求平均值；　　4、画出U一I图，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，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度；　　5、计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用计算出电源的内阻。误差分析要点诠释：（一）用计算法分析误差实验电路的设计有如图所示的甲、乙两种情况、该实验采取的是乙种情况。　　　　现分析如下：若采用图甲电路，根据闭合电路的欧姆定律，有解得若考

6、虑电流表和电压表内阻，则应有解得比较得，虽然测得电源电动势E的测量值是准确的，但由于电源内阻r与电流表内阻相差不大，故内阻r的测量误差太大，所以不能采用该电路（图甲）。若采用图乙电路，考虑电流表和电压表内阻，根据闭合电路欧姆定律，有解得比较得，.但由于很大，故误差较小，所以实验采用的是该电路（图乙）。　　从以上分析可以看出，当采用图甲电路时，误差来源于电流表的分压，虽然电动势的测量是准确的，但电源内阻的测量误差太大；当采用图乙电路时，误差来源于电压表的分流，虽然电动势和内阻的测量都小于真实值，但误差很小。（二）用图像法

7、分析误差（采用图乙所示电路）当采用图乙所示电路测量时，在理论上，其中电压表示数是准确的电源两端电压，而实验中忽略了通过电压表的电流而形成的误差（如图中带箭头线段），而且电压表示数越大，越大。结论：1、当电压表示数为零时，，，短路电流测量值=真实值；2、；3、应为，所以。测电源电动势和内阻的几种常用电路及处理方法：测量方法1、用一只电压表和一只电流表测量2、用一只电流表和一只电阻箱测量3、用一只电压表和一只电阻箱测量实验电路需测的量电流I1，电压U1电流I2，电压U2电阻R1，电流I1电阻R2，电流I2电阻R1，电压U1

8、电阻R2，电压U2电动势内阻线性关系U=E–Ir图象物理意义截距：d=E斜率：k=–r截距：斜率：截距：斜率：1、用一只电压表和一只电流表测量:U–I图像（1）直线方程：U=E–Ir（2）图像如图（直线）。（3）截距：与U轴的交点d=E即电源电动势。斜率：k=–r。2、用一只电流表和一只电阻箱测量：图像（1）直线方程：直线方程的写