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测量电源的电动势和内阻
导学案编写人:李慧
班级:
姓名:学号:
【教学目标】
1知识与技能:使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法,并通过实际操作中的不断解决问题,开阔思路,激发兴趣。
过程与方法:学会利用图像处理数据的方法、误差分析。
3•情感态度与价值观:使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能,具备敢于质疑的****惯、严谨求实的态度和不断求索的精神,培养学
生观察能力、思维能力和操作能力,提高学生对物理学****的动机和兴趣。
【重点难点】
1•重点:测量方案和利用图像处理数据
2•难点:如何利用图像得到结论
一•考点整理
基本概念
1.
2.
路如图
实验目的:①测定电源的电动势和内阻;
②,实验电
实验原理:实验依据
(1):
取六组对应的U、I数据,数据满足关系式U\=E-Ip、U2=E-冷、
U3=E-I3r让第1式和第4式联立方程,第2式和第5式联立方程,
第3式和第6式联立方程,这样解得三组E、r,取其平均值作为电池的
第1组
第2组
第3组
第4组
第5组
第6组
U/V
I/A
r,
电动势E和内阻r的大小.
方法2:
以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系,在坐标平面内描出各组(I,U)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴的交点即是(一次函数的纵轴截距),直线的斜率大小即为电池
的,艮卩r=.
实验器材:电池(被测电源)、电压表(0-3V)、电流表(0-)、滑动
变阻器10q、开关、导线、、.
实验步骤:
2
3
⑴,电压表用3V量程,按图甲连接好电路.
2
3
⑵把变阻器的滑片移动到使阻值的一端.
⑶闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I】、、U值•填入表格中.
⑷断开开关,拆除电路,整理好器材.
5•误差分析:
⑴偶然误差:①读数和电表线性不良引起误差.②用图象法
求E和丫时,由于作图不准确造成的误差.③测量过程中通电时间过或电流过,都会引起E、r变化.
⑵系统误差:由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差.
T乙內
如图甲电路:在理论上E=,其中电压表示数U是准
(如图乙中虚线段),而且电压表示数越大,:当电压表示数为零时,Iv=0,Ia=1短,短路电流测量值=真实值;E测<E真;因为r测=EI
I,所以r<r实际上r是电压表内阻和电源内阻r的并联值,当然
应变小.
如图丙电路:U-图线如图丁所示,IA为电源电流真实值,理论上有E=,其中的UA不可知,而造成误差(如虚线段为UA),而且电流表示
数越大,UA越大,当电流为零时,UA=0,电压为准确值,:E为真实值,即E=E;I<I;又因为r=E/1,所以r>r,,因此选用甲电路
⑴为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜,可选用已使用过一
段时间的干电池.
⑵干电池在大电流放电时,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,,,实验中不要将I调得过大,读电表要快,每次读完立即.
⑶要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要,用方程组求解时,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.
⑷在画U-I图线时,,就可使偶然误差得到
部分的抵消,从而提高精确度.
⑸干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画U—I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)..
4
3
6
5
甲
在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中:
(1)备有如下器材:
;
B•滑动变阻器(0〜20Q);
C•滑动变阻器(0〜1kQ);
电压表(0〜3V);
电流表(0〜);
电流表(0〜3A);
开关、导线若干.
其中滑动变阻器应选,电流表应选•(只填器材前的序号)
并用IH片
(Mbw•,出
(2)为了尽可能地减小实验误差,请在上面虚线框中画出该实验最合理的电路图。
,利用测量数据
【例1】某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的脐橙制作了果汁电池,他们测量这种电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响•实验器材如图所示.
①测量E和r的实验方案为:调节滑动变阻器,改变电
r.
源两端的电压U和流过电源的电流I,-I图象,得出E和
②将电压表视为理想表,要求避免电流表分压作用对测量结果的影响,请在图中用笔画线代替导线连接电路.
实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到相应果汁电池的U-I图象如图中(a)、(b)、(c)、(d)所示,由此可知:在该实验中,随电极
间距的减小,电源电动势(填“增大”、“减小”或“不变”),
电源内阻(填“增大”、“减小”或“不变”)•曲线(c)对
应的电源电动势E=V,内阻r=。•当外电路总电阻
为2500Q时,该电源的输出功率P=mW.(均保留三位有效数
6
5
甲
字)
D7V
IIV
【变式跟踪1】用DIS测量干电池的电动势和内电阻的实验电路如图甲所示,.
6
7
甲
⑴实验时应选用下列哪种滑动变阻器
,,
,,
⑵根据实验得到的图象如图乙所示,可求得干电池的内电阻为r=__Q.
1、若没有电压表,但又电阻箱,怎么办?请设计实验(画出电路图,写出实验原理)
2、若没有电压表,但又电阻箱,怎么办?请设计实验(画出电路图,写出实验原理)
3、你还有其他方法吗?
四•考题再练
高考试题
1.【2013・浙江】采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”.
⑴除了选用照片中的部分器材外,
⑵测量所得数据如下
(填选项)
1
2
3
4
5
6
R/Q
I/A
UN
6
5
甲
Q.
用作图法求得电池的内阻r=;
⑶根据第5组所测得的实验数据,求得电流表内阻RA=
6
5
甲
形成技巧
6
5
甲