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1、课时2.5学生实验:测量电源的电动势和内阻课时2.5学生实验:测量电源的电动势和内阻1.知道测量电源电动势和内阻的原理。2.理解测量电源电动势和内阻的电路。3.知道需要测出多组U和I的值。4.掌握求解电源电动势和内阻的两种方法。1.实验设计(1)可以将电压表直接接在待测电源两极来测量电源电动势,严格意义上说电压表的示数_______(填“等于”或“不等于”)电源的电动势,因为此时电源两端_____(填“是”或“不是”)处于断路的状态。电源的内阻_____(填“能”或“不能”)把它当做一般的电阻用伏安法来测
2、量。(2)电动势E和内阻r通常利用闭合电路欧姆定律来测量,如图所示。如果能得到两组U、I数据,根据闭合电路欧姆定律_______就能列一个二元一次方程组,可求解电源电动势和内阻。不等于不是不能E=U+Ir2.实验操作、数据处理(1)实验中要确定电流表、电压表的量程,按实验电路图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为______(填“最大”或“最小”)处。(2)闭合开关S,接通电路,将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端慢慢移动,在电流表示数变化比较均匀的状态下记录多组U、I值。最大(3)以U
3、为______,I为_____建立直角坐标系,将上面的每一组数据作为一个坐标数值描点。(4)根据记录的多组数据所描的点基本分布在一条直线上,在连线时要求所描的点均匀分布在这条线的_____。(5)图象的截距对应的是电源的________,图象的斜率对应的是电源的____________。纵轴横轴两侧电动势(E)内阻(r)主题1:实验原理(重点探究)问题:(1)如果电源电动势直接用电压表接电源两极进行测量,它是有误差的,那么电压表直接测量的示数比电源的电动势大还是小?为什么?(2)测定电源的电动势和内阻,依
4、据的原理是闭合电路的欧姆定律。如果实验室中除了电源、开关和一些导线外,只有一个电流表和一个可变电阻(电阻箱),我们能不能根据闭合电路欧姆定律的其他表达式设计出不同的测量电路呢?如果实验室中除了电源、开关和一些导线外,只有一个电压表和一个可变电阻(电阻箱),是否又可以测量该电源的电动势和内阻?如果可以,请画出相应的电路图。解答:(1)电压表示数小于电源的电动势。电源和电压表组成闭合电路,电压表测出的实际上是路端电压。(2)根据闭合电路欧姆定律的表达式E=I(R+r),如果有电流表和电阻箱,改变电阻箱的阻值,
5、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。电路图如图甲所示。根据闭合电路欧姆定律的表达式E=U+U/Rr,如果有电压表和电阻箱,改变电阻箱的阻值,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。电路图如图乙所示。知识链接:测量电池的电动势和内阻的方法有多种,其根本原理都是闭合电路欧姆定律。主题2:数据处理问题:(1)测量电源的电动势和内阻时,画出了一条U-I图线,将图线两侧延长,分别交轴于A、B点。测量AB线与横坐标的夹角为α,tanα有没有什么物理意义?(2)同样的数据下,
6、甲同学画出如图甲所示的图象,乙同学画出如图乙所示的图象。在不考虑其他因素的情况下,谁处理数据得到的结果会更准确?为什么?解答:(1)没有意义,因为α的大小与坐标轴的标度有关,tanα一般不等于图线的斜率。(2)乙处理数据得到的结果会更准确。因为乙图象的纵轴(电压)数据从某一不为零的值开始,充分利用了图象的空间,横截距不再是短路电流,但U-I图象在电压轴上的截距和图象斜率的意义不变。知识链接:利用图象处理实验数据时要注意结合物理量之间的关系式来分析图象的意义。主题3:误差分析情景:采用电压表、电流表和滑动变
7、阻器测定电源的电动势和内阻,电压表和电流表可以有两种不同的连接方式,如图甲、乙所示。教材中采用的是甲图。问题:(1)严格意义上说,甲、乙两图中电流表、电压表的示数是否等于通过电源的电流及路端电压?教材中为何采用甲图?(2)如果电压表、电流表均为理想电表,即电压表内阻无穷大,电流表内阻为零,滑动变阻器的滑片在同一位置时,图甲和图乙的测量结果是否相同?解答:(1)不等于。由于电压表和电流表电阻的影响,图甲中电压表会分流,图乙中电流表会分压,所以它们测量电源的电动势和内阻的结果时都存在误差,但采用甲图电路导致的
8、误差相对较小,故教材采用图甲所示电路。(2)如果电压表、电流表均为理想电表,图甲和图乙的测量结果则是相同的。知识链接:测电源电动势与内阻和伏安法测电阻都用到了电压表和电流表,但它们要测量的量是有区别的。1.(考查实验注意事项)在“用伏安法测电池的电动势与内阻”的实验中,下列注意事项中错误的是()。A.应选用旧的干电池作为被测电源,使电压表示数的变化比较明显B.应选用内阻较小的电压表和电流表C.移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动
