《人教版高中物理选修3-1 第2章 第10节 实验测定电池的电动势和内阻（教案）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修3-1 第2章 第10节 实验测定电池的电动势和内阻（教案）（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章第10节实验：测定电池的电动势和内阻【知识与技能】1、掌握测量电源电动势和内阻的实验原理、会设计实验方案.2、科学的操作实验，会根据实验要求设计表格，正确记 录数据，图像法处理数据.【过程与方法】1、分组设计实验，学生动手连接实物图，操作实验，设计表格2、图像法处理数据【情感态度与价值观】1、培养仔细观察、真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质.2、激发学习兴趣，培养学生科学探究精神和敢于实践的勇气.【教学过程】一、实验原理根据闭合电路欧姆定律可以有下面三种方案求出电池的电动势和内阻方案1.伏安法测电动势E和内电阻r(1)如图甲所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出
2、几组I和U的值，由UEIr可得：E，r.方案2.用电流表、电阻箱测电动势E和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得：EI(Rr)用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组R、I数据，就可以列出两个关于E、r的方程：EI1(R1r)EI2(R2r)联立就可以解出结果，实验电路如图所示方案3.用电压表、电阻箱测电动势E和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得：EU用电压表测得路端电压，通过改变电路中的电阻，测出两组U、R数据，就可以列出两个关于E、r的方程：EU1EU2联立就可以解出结果，实验电路如图所示二、实验器材在不同的方案中需要的实验器材略有不同，分别如下：方案1：待测电池一节，电流表、电压表各
3、一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干方案2：待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干方案3：待测电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干三、实验步骤1电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程按图连接好电路2把滑动变阻器滑片移到使电阻最大的一端3闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I，U)，填入下面的表格，用同样的方法测量几组I，U值，填入表格3闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I，U)，填入下面的表格，用同样的方法测量几组I，U值，填入表格4.断开开关，整理好器材四、数据处理1公式法：把测量的几组数据分别代入EUI
4、r中，然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对E、r分别求平均值作为测量结果2图象法(1)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；(2)用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧；(3)如图所示：图线与纵轴交点为E.图线与横轴交点为I短.图线的斜率表示r.五、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UI图象时描点不准确2系统误差(1)电流表相对于待测电阻(电源内阻)外接(如图1所示)产生原因：由于电压表分流IV，使电流表示数I小于电池的输出电流I真I真IIV，而IV，U越大，IV越大
5、测量值与真实值的大小比较：测量值和真实值的关系可用图2表示实测的图线为AB，经过IV修正后的图线为AB，可看出AB的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于AB，即实测的E和r都小于真实值(2)电流表相对于待测电阻(电源内阻)内接(如图3所示)产生原因：由于电流表的分压作用，使得电压表的读数比电源的路端电压小，电流表测得的电流等于流过电源的电流，所以在流过电流相同的情况下，U测U真测量值和真实值的大小比较：依照分析可绘制出图4图线，可以从图线的意义得E测E真，r测r真综合上述，任一种电路都存在系统误差，若电源内阻较小时，不能采用图3中的测量电路，尽管电动势的测量值准确，但内阻的测量误差很大，因此要选用
6、图1中的测量电路六、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，宜选用旧电池和内阻较大的电压表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0.3 A，短时间放电电流不宜超过0.5 A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3当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取的小一些，且纵轴起点可不从零开始如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，求内阻时要在直线上取相隔较远的两点，用r求出4为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围要大一些，计算E、r时
7、，U1和U2、I1和I2的差值要大一些5用伏安法测电动势E和内电阻r时，可以设计成两种电路如图所示，在实验中我们选择甲图的原因有：依据闭合电路的欧姆定律EUIr，在实验中需要测路端电压U和电源中的电流I，可以看出，甲图中由于电压表的分流作用，使电流表测得的不是真实的电源中的电流；乙图中由于电流表的分压作用，电压表测得的不是真实的路端电压这两个电路都存在系统误差，由于电流表的电阻和电源的内阻差不多大，则乙图测量的电源内阻阻值和真实值相差太大故电流表的分压作用不能忽略，所以选用甲图电路较好6仪器的选择(1)电流表量程的选择：量程要大于电源允许通过的最大电流，对于电池来讲允许通过的最大电流是0.5
8、A故需要选00.6 A(2)电压表量程的选择：量程要大于电源电动势，对一节干电池来讲，电压表量程在大于1.5 V的前提下越小越好(3)滑动变阻器的选择：滑动变阻器的最大电阻为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可【典型例题】某同学做“测定电动势约2V内阻约几的电池的电动势和内阻”实验。（1）他采用如左图所示的实验电路进行测量。现有下列器材供选用：A. 电压表（015 V，内阻约20 k） B. 电压表（03 V，内阻约10k）C. 电流表（00.6 A，内阻约0.4 ） D. 电流表（03 A，内阻约1 ）E. 滑动变阻器（500 ，1 A） F. 滑
9、动变阻器（20 ，2 A）实验中所用电压表应选 ，电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 （2）右图中给出了做实验所需要的各种仪器。请你按电路图把它们连成实验电路。（在答题卷先用铅笔连线，确定准确无误后，再用签字笔连线）（3）根据实验数据做出U-I图象，如图所示，蓄电池的电动势E= V，内电阻r= 。（结果保留2位有效数字）1.50.502.500.100.40I/A1. 02.00.200.300.50U/V（4）这位同学对以上实验进行了误差分析。其中正确的是 。A. 实验产生的系统误差，主要是由于电流表的分压作用B. 实验产生的系统误差，主要是由于电压表的分流作用C. 实验测出的内阻大于真实值D. 实验测出的电动势小于真实值【答案】（1）B；C；F（2）如图所示；（3）2.0，3.7或3.8；（4）BD；
