《重庆市万州区分水中学高中物理 第二章 第13讲 实验 测定电池的电动势和内阻教学案 新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重庆市万州区分水中学高中物理 第二章 第13讲 实验 测定电池的电动势和内阻教学案 新人教版选修3-1（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 重庆市万州区分水中学高中物理重庆市万州区分水中学高中物理 第二章第二章 第第 1313 讲讲 实验实验 测定电池的测定电池的 电动势和内阻教学案电动势和内阻教学案 新人教版选修新人教版选修 3-13-1 目标定位 1.知道测定电池的电动势和内阻的实验原理，进一步感受路端电压随电流变 化的关系.2.通过实验过程，掌握实验方法，学会根据图象合理外推进行数据处理的方法.3.尝 试分析电源电动势和内阻的测量误差，了解测量中减小误差的方法 测电池电动势和内阻的实验方案有以下三种 1伏安法：由EUIr知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方 程，从而解出E、r，用到的器材有电池、开关
2、、滑动变阻器、电压表、电流表，电路图如 图 2131 所示 2安阻法：由EIRIr可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程， 就能解出E、r，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图 2132 所示 图 2133 3伏阻法：由EUr知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程， U R 就能解出E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图 2133 所示. 一、实验步骤(以伏安法为例) 1电流表用 00.6 A 量程，电压表用 03 V 量程，按实验原理图连接好电路(如图 2 2131) 2把滑动变阻器的滑片移到一端，使其阻值最大 3闭合开
3、关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1)用同样 的方法测量几组I、U值 4断开开关，整理好器材 5处理数据，用公式法和作图法这两种方法求出电池的电动势和内阻 二、实验数据的处理 1求平均值法：由EU1I1r，EU2I2r可解得E，r. I1U2I2U1 I1I2 U2U1 I1I2 可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值 2作UI图象法 图 2134 (1)本实验中，为了减少实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据多次测出的U、I 值，作UI图象； (2)将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E； (3)横轴截距点(路端电
4、压U0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流 ； E r (4)图线斜率的绝对值即电池的内阻r，即r|，如图 2134 所示. U I E I短 三、注意事项 1为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表 2实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放 电时内阻r的明显变化 3当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点 可不从零开始 图 2135 如图 2135 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 3 电流，内阻要在直线上取较远的两点用r|求出 U I 四、误差分
5、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：主要原因是电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流 偏小一些U越大，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UI坐 标系中表示出来，可以得到E测E真，r测r真 典例分析 例 1 在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中 (1)备有如下器材 A干电池 1 节 B滑动变阻器(020 ) C滑动变阻器(01 k) D电压表(03 V) E电流表(00.6 A) F电流表(03 A) G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) (2)为了最大
6、限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图 图 2136 (3)某同学根据实验数据画出的UI图象如图 2136 所示，由图象可得电池的电动势为 _ V，内电阻为_ . 答案 (1)B E (2)见解析 (3)1.5 V 1 解析 (1)滑动变阻器的最大值一般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，故滑动变阻器应选 B.(也可以从便于调节的角度 来分析，应该选择阻值较小的滑动变阻器) 电流表的量程要大于电源允许通过的电流，对于电池来讲允许通过的最大电流一般是 0.5 A，故需要选择 00.6 A，所以电流表应选 E. 4 (2)电路图如
7、图所示 (3)由UI图象可知：纵截距为 1.5 V，故电池的电动势为 1.5 V；内电阻r | U I| 1 . | 0.91.5 0.60 | 例 2 用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用电路如图 2137(a)所示，一 位同学测得的六组数据如下表所示. 组别 123456 电流I/A 0.120.200.310.320.500.57 电压U/V 1.371.321.241.181.101.05 (1)试根据这些数据在图 2137(b)中作出UI图线 图 2137 (2)根据图线求出电池的电动势E_V，电池的内阻r_. 答案 (1)见解析图 (2)1.45 0.69 解析 本题考
8、查用作图法处理实验数据的能力作图线时应使尽可能多的点落在直线上， 个别偏离太远的点应舍去，图线如图所示由图线与纵轴的交点可得电动势E1.45 V， 再读出图线与横轴交点的坐标(1.00,0.65)，由EUIr得r0.69 . EU I 例 3 某研究性学习小组利用如图 2138 甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据 实验数据绘出如图 2138 乙所示的R 图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此 1 I 可以得到E_，r_. 5 图 2138 答案 2.9 V 0.9 解析 由欧姆定律有， EI(Rr)，R r. E I 由此知图线的斜率为电动势E，纵轴截距大小为内阻r. E V
9、2.9 V， 20.9 1.0 r0.9 . (时间：60 分钟) 1用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法中错误的是( ) A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 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，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载 D使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才小 答案 BD 解析 伏安法测电池的电动势和内阻实验中，应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流 表，滑动变阻器阻值不能太大，如果太大不便于调节 2为测定电池的电动势和内阻，待测电池、开关、导线配合下列仪器可达到实验目的的是 ( ) A一只电流表和一只电阻箱 B一只电压表和一
10、只电阻箱 C一只电流表和一个滑动变阻器 D一只电压表和一个滑动变阻器 答案 AB 解析 由EIRIr知测E、r用一只电流表测电流，用电阻箱改变外电阻并可读出阻值， 只要获得两组I、R数据即可求得E、r，用滑动变阻器无法确定接入电路的电阻，故 A 正 6 确，C 不可行；由EU r知测E、r用一只电压表和一只电阻箱可获得两组U、R值求 U R 出E、r，故 B 正确；若用一只电压表和一个滑动变阻器不可以，因滑动变阻器接入电路的 阻值无法确定，故 D 不能达到目的 3在测定一节干电池(电动势约为 1.5 V，内阻约为 2 )的电动势和内阻的实验中，滑动 变阻器和电压表各有两个供选： A电压表量程为
11、 15 V; B电压表量程为 3 V； C变阻器为(20 ，3 A); D变阻器为(500 ，0.2 A) (1)电压表应该选_(选填“A”或“B”)，这是因为_ (2)变阻器应选_(选填“C”或“D”)，这是因为_ 答案 (1)B 读数既准确、又方便 (2)C 滑动变阻器 D 的额定电流太小，最大阻值太大， 调节不方便 解析 本题主要考查学生对电学仪器的选择电学仪器的选择最主要的有两条原则：(1)安 全，即不能超量程；(2)方便，即便于读数和调节由于电源电动势约为 1.5 V，故选量程 为 03 V 的电压表，读数既准确，又方便，D 滑动变阻器的额定电流太小，阻值大，调节 不方便，故选 C
12、变阻器 4给你一个电压表、一个电阻箱、电键及导线等器材： (1)在虚线框内画出根据闭合电路欧姆定律测定一节旧的干电池的电动势和内阻的实验电 路图 (2)在实验过程中，将电阻箱拨到 45 时，电压表读数为 0.90 V；若将电阻箱拨到如图 2139 甲所示的位置时，电压表读数如图 2139 乙表盘所示根据以上数据，可以算出该节 电池的电动势E_ V，内电阻r_ . 图 2139 答案 (1)电路图如图所示 (2)1.3 20 7 解析 由E0.9r，E1r，得E1.3 V，r20 . 0.9 45 1 68 5在利用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，某同学的实际连线如图 21310 甲所
13、示(电流表 A：00.63 A，电压表 V：0315 V) (1)经仔细检查、诊断知，该图中有两处不太合理的连线，那么这两处不太合理的连线对应 的编号是_ (2)若利用改正后的正确的连线图，实验后，测得数据，并画出电源的输出特性图象(UI图)如 图乙则该电源的电动势为_，电源内阻为_ 图 21310 答案 (1) (2)3 V 2 6某同学在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只 2.5 的 保护电阻R0，实验电路如图 21311 甲所示 (1)按图甲电路原理图将图乙实物连接起来； 甲 乙 图 21311 (2)该同学按上述电路原理图正确连接好实验电路，合上开关 S 后，当
14、滑动变阻器的滑动触 头P由A端向B端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数几乎不变， 直到当滑动触头P滑至邻近B端时，电压表的示数急剧变化，出现上述情况的原因是 _ _. (3)该同学顺利完成实验，测出的数据如下表所示请你根据这些数据帮他在图 21312 中画 出UI图象，并由图得出电池的电动势E_ V，内阻r_ ； I/A0.100.170.230.30 U/V1.201.000.800.60 8 图 21312 答案 (1)如图所示 (2)滑动变阻器的总电阻太大 (3)1.48 3.0 如图所示 7某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内电阻，使用的器材还包括定值电阻
15、(R05 )一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图 21313(a) (1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接 (2)请完成下列主要实验步骤： 检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图(c)所示，读得电阻值是_； 将开关 S1闭合，开关 S2断开，电压表的示数是 1.49 V； 将开关 S2_，电压表的示数是 1.16 V；断开开关 S1. (3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_(计算结果保留两位有效数字) 9 图 21313 答案 (1)如图所示 (2)20 闭合 (3)0.69 解析 (2)由题干图(c)读得电阻箱阻值为R20 ；将 S1闭合 S2断开，电压表示数为电
