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1、第13讲实验：测定电池的电动 势和内阻第二章恒定电流1.知道测定电池的电动势和内阻的实验原理.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.尝试分析电池电动势和内阻的测量误差，了解测量中减小误差 的方法目标定位栏目索引实验：测定电池的电动势和内阻对点检测自查自纠实验：测定电池的电动势和内阻一、实验原理和方法1.伏安法：由EUIr知，只要测出U、I的 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 、 、_ 、 、 ，电路图如图1所示.图1两组电池开关滑动变阻器电压表电流表答案2.安阻法：由EIRIr可知，只要能得到 的两组数据，列出关于E、r
2、的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有 、 、 、 ，电路图如图2所示.3.伏阻法：由EU 知，如果能得到 的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是 、 、 、 ，电路图如图3所示.图2图3I、R电池开关电阻箱电流表U、R电池开关电阻箱电压表答案二、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1).2.把滑动变阻器的滑片移到一端，使其阻值最 .3.闭合开关，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，用公式法和图象法
3、这两种方法求出电池的电动势和内阻.大答案三、实验数据的处理可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值.2.作图法：(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答案(3)横轴截距点(路端电压U0)意味着短路情况，它的数值就是 ；(4)图线斜率的绝对值即电池的 ，即r ，如图4所示. 图4短路电流内阻r答案四、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，
4、防止干电池因大电流放电时间过长导致 发生明显变化.3.当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始.如图5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，内阻要在直线上取较远的两点用r 求出.图5内阻r答案五、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：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 一些.U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越 ，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.小大答案例例1在“用电流表和电压
5、表测定电池的电动势和内阻”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)解解析析滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因干电池内阻比较小，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最大电流，对于干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.
6、BE解析答案(2)为了最大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.解析解析电路图如图所示.答案答案见解析图解析答案(3)某同学根据实验数据画出的UI图象如图6所示，由图象可得电池的电动势为_ V，内阻为_ .图61.51解析答案(4)写出该实验误差的原因：_；电动势的测量值_真实值，内阻的测量值_真实值.(填“大于”“等于”或“小于”)解解析析由于电压表的分流作用，使电流表读数总是比干路电流小，造成E测E真，r测r真.电压表的分流小于小于解析答案例例2某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R05 )一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图
7、7(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.答案答案如图所示答案图7(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.解解析析由题图(c)读得电阻箱阻值为R20 ；将S1闭合，S2断开，电压表示数为电源电动势E1.49 V，将S2再闭合，电压表示数为电阻箱R两端电压.将电压表视为理想电表，则干路电流I 0.058 A.20 闭合解析答案(3)使用测得的数据，计算出干电池的电动势是_，内阻是_
8、 (计算结果保留两位有效数字).1.49 V0.69 解析答案方法点拨例例3某研究性学习小组利用如图8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，由此可以得到E_，r_.图8解析解析由欧姆定律有，由此知图线的斜率为电动势E，纵轴截距大小为内阻r.r1 .2.8 V(2.72.9 V均可)1 返回解析答案总结提升对点检测自查自纠121.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9(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/A0.120.200.310.320.500.57电压U/V1.3
9、71.321.241.181.101.05图912(1)试根据这些数据在图(b)中作出UI图线.解解析析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.答案答案见解析图解析答案12(2)根据图线求出电池的电动势E_V，电池的内阻r_.1.450.69解析解析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(0.65,1.00)，由EUIr得r 0.69 .解析答案122.某学习小组的同学设计了如图10所示的电路来测量定值电阻R0的阻值(约为几欧到十几欧)及电源的电动势E和内阻r.实验器材有：待测电源，待测电阻R0，电流表A(量程为0.6 A，内阻
10、不计)，电阻箱R(099.9 )，开关S1和S2，导线若干.图1012(1)先测电阻R0的阻值.请将学习小组同学的操作补充完整；先闭合S1和S2，调节电阻箱，读出其示数R1和对应的电流表示数I，然后_，使电流表的示数仍为I，读出此时电阻箱的示数R2.则电阻R0的表达式为R0_.解解析析器材中只有电流表而没有电压表，无法由伏安法求出电阻，故只能利用电阻箱得出待测电阻的阻值；当电路中电流相同时，电阻也应相同；因此可以控制电流相等，利用电阻箱的电阻，得出待测电阻的阻值；因此缺少的步骤应为：断开S2，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I；而待测电阻等于两次电阻箱的示数之差，即：RxR1R2.断开S2
11、，调节电阻箱的阻值R1R2解析答案12(2)同学们通过上述操作，测得电阻R09.5 ，继续测电源的电动势E和内阻r.该小组同学的做法是：闭合S1，断开S2，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，如下表数据：组数12345电阻R/03.06.012.018.0电流I/A0.500.400.330.250.2012根据图11给定的坐标系并结合以上数据描点作图.图11解析解析描点连线如图所示答案答案见解析图解析答案12利用图象求出该电源的电动势E_ V，内阻r_ (保留两位有效数字).解析解析由闭合电路欧姆定律可知：EI(RR0r)结合图象可知：E6.0 Vr2.5 6.02.5返回解析答案本课结束
