2020_2021学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律第3节实验：电池的电动势和内阻的测量学案新人教版必修32021033027.doc

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1、考试实验：电池的电动势和内阻的测量【学习目标】1．了解并掌握测量电池的电动势和内阻的原理和实验方法。2．学习用图像法处理实验数据。3．会对测量误差进行分析，了解测量中减小误差的方法。【思维脉络】课前预习反馈教材梳理·落实新知　知识点1实验原理闭合电路的欧姆定律。知识点2测电源E、r的几种方法与电路连接图主要仪器原理电路图电压表电流表变阻器电压表变阻箱-11-/11考试电流表变阻箱知识点3测量数据的处理方法为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法。1．代数法利用U、I值多求几组E和r的值，算出它

2、们的平均值＝，＝。2．图像法以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据，在坐标系中描点，此时可大致看到，U－I图像是一条斜向下的直线。如图所示。①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＝。②直线斜率的绝对值等于__电源的内阻__。即r＝＝。预习自测　　『判一判』(1)在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显。(　√　)-11-/11考试(2)在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，移动滑动变阻

3、器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载。(　√　)(3)用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，偶然误差主要来源于电压表、电流表的读数以及作U－I图线时描点不准确。(　√　)『选一选』如图所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内电阻的电路。电路中R1、R2为已知阻值的电阻。下列说法中正确的是(　D　)A．只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻B．只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻C．只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻D．三位同学设计的电路都能测出电源的电

4、动势和内电阻解析：图甲中可用E＝I1(r＋R1)、E＝I2(r＋R2)求得电源的电动势和内电阻，图乙中可用E＝U1＋r、E＝U2＋·r求得电源电动势和内电阻，而图丙中可用E＝U1＋I1r、E＝U2＋I2r求得电源的电动势和内电阻，故三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻，故D正确。『想一想』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X围为0～20Ω，连接电路的实物图如图所示。请指出该学生接线中的错误和不规X的做法。答案：①滑动变阻器不起变阻作用；②电流表正负接线柱接错

5、；③-11-/11考试开关不能控制电压表，电路无法断开。解析：由图中接线可知，滑动变阻器连成定值电阻起不到变阻作用，电流表正、负接线柱接错；电压表始终有读数，开关不能控制电压表，电压表接线应接到开关外侧。课内互动探究细研深究·破疑解难　一、器材准备被测电源(如干电池、水果电池等)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线。二、操作过程1．确定电流表、电压表的量程，按图所示电路把器材连接好，如图所示。2．把变阻器的滑动片移到最左端使阻值最大。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

6、压表的示数，用同样的方法测量并记录几组I和U的值。并填入下表：实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U64.断开开关，整理好器材。5．以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。三、数据处理1．代数法-11-/11考试分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组分别解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值E＝，r＝作为测量结果。2．图像法把测出的多组U、I值，在U－I图

7、中描点画图像，使U－I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U＝E－Ir可知：(1)纵轴截距等于电源的电动势E，原点电压为0时，横轴截距等于外电路短路时的电流Im＝。(2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝

8、

9、＝。(3)若电源内阻r＝0(理想电源)，则U＝E。四、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图像时描点不准确。(2)系统误差：主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些。U越大，

10、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，如图所示，可见E测