高中物理 第二章 恒定电流 2.10 测定电池的电动势和内阻学案(新人教版)选修3-1.doc

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1、2.10测定电池的电动势和内阻【学习目标】1.了解测量电源电动势和内阻的实验原理。2.会利用图象法处理数据。3.尝试进行误差分析，提出减小误差的方法。1.实验目的(1)掌握测定电池的电动势和内电阻的原理和方法。(2)学会用作图法处理数据，求出E、r的值。2.实验原理将待测电池、滑动变阻器、开关、电流表和电压表用导线接成如图所示电路，闭合开关改变滑动变阻器的阻值，分别测出两组U、I数据，代入方程组求解得还可以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。所得直线跟纵轴的交点即为电动势的值，图线斜率的绝对值即为内

2、阻r的值。3.实验器材被测电池(旧一点的干电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线等。4.实验步骤(1)确定电流表、电压表和量程，按图所示电路把器材连接好，如图所示。(2)把变阻器的滑片移动到一端使阻值最大。(3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录I值和U值。(4)断开开关，整理好器材。(5)数据处理：用原理中的方法计算或从U—I图中找出E和r。5.注意事项(1)实验中应使电压表直接测量电源的路端电压，这样误差较小。(2)选用内阻适当大一些的电压表。(3)两表应选择合适的量程，使测量时偏转角

3、大些，以减小读数时的相对误差。(4)尽量多测几组U、I数据(一般不少于6组)，且数据变化范围要大些。6.想一想（1）在实验中为什么要选用旧电池？（2）为什么在实验中电流不宜过大，且通电时间不宜过长？【答案】（1）旧电池内阻较大，在实验时，电流变化时路端电压变化明显，测量时相对误差较小。（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，故长时间放电电流不宜超过0.3A，短时间放电电流不宜超过0.5A。因此实验中不宜将I调得过大，读电表的示数要快，每次读完后应立即断电。知识点一实验分析1.数据分析(1)利用测得的U、I值，求出E和r

4、，算出它们的平均值。利用求出E1、r1；利用求出E2、r2；利用求出E3、r3……＝，＝(2)图象法①由U＝E－Ir可知，U—I图象是一条斜向下的直线，如图所示。②纵轴的截距等于电源的电动势E；横轴的截距等于外电路短路时的电流I0＝.③直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即r＝＝＝

5、k

6、，

7、k

8、越大，表明电源的内阻越大。④若电源内阻r＝0(理想电源)，则U＝E。知识点一实验分析【典例探究】【典例1】在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ.下面分别为实验原理图及所需的器件图。(1)试在图中画出连线，将器件

9、按原理图连接成实验电路。(2)一位同学记录了6组实验数据，见表。试根据这些数据在下图中画出U—I图线。根据图象读出电池的电动势E＝________V建立U－I坐标系，利用记录表中的U、I值描出相应的点，再根据这些点画出直线。画线时应使尽量多的点在直线上，不在直线上的点也要大致均匀地分布在直线两侧，个别偏离这条直线过远的点应舍去，不予考虑。这样做可使偶数误差得到部分抵消，从而提高了实验的精度。2.误差分析（1）偶然误差a.由读数不准和电表线性不良引起误差。b.用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差。c.测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变

10、化。（2）系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。①电流表内接法对图甲，设通过电源电流为I真，电流表读数为I测，电压表内阻为RV，电压表读数为U，电压表分流为IV，由电路结构，I真＝I测＋IV＝I测＋，U越大，IV＝越大，U趋于零时，IV＝也趋于零。它们的关系可用图乙表示，由测量数据画出的图线为AB线。根据修正值，图线上每点电压对应电流的真实值大于测量值，作出修正之后U－I的图线为CB线。结论：a.当电压表示数为零时，IV＝0，I测＝I短，短路电流测量值＝真实值。，求出电池内阻r＝________Ω.实验序号123456I(A)0.120.200.

11、310.320.500.57U(V)1.371.321.241.181.101.05【典例2】在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：A.待测干电池(电动势约为1.5V，内阻小于1.0Ω)B.电流表G(满偏电流Ig＝3mA，内阻Rg＝10Ω)C.电流表A(0～0.6A，内阻0.1Ω)D.滑动变阻器R1(0～20Ω，10A)E.滑动变阻器R2(0～200Ω，1A)F.定值电阻R0(990Ω)G.开关和导线若干(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图甲中的a、b两个参考实验电路。其中合理的是图________所

12、示的电路；在该电路中，为了操作方便且能较准确地进行测量，滑动变阻器