2017 2018高中创新设计物理教科版选修3 1课件第二章第7讲学生实验测量电源的电动势和内阻

第二章直流电路第7讲学生实验：测量电源的电动势和内阻目标定位1.知道测量电源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，学会根据图像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.栏目索引测量电源的电动势和内阻对点检测自查自纠测量电源的电动势和内阻一、实验原理和方法1.伏安法：由E＝U＋Ir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、滑动变阻器、电压表、电流表，电路图如图1所示.图1答案2.安阻法：由E＝IR＋Ir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2所示.图2U3.伏阻法：由E＝U＋r知，如果能得到U、R的两R组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图3所示.图3答案二、实验步骤(以伏安法为例)1.电流表用0～0.6A量程，电压表用0～3V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，使其阻值最大(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，用公式法和图像法这两种方法求出电池的电动势和内阻..图13.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数， 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 一组数据答案三、实验数据的处理I1U2－I2U1U2－U11.计算法：由E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r可解得E＝，r＝.I1－I2I1－I2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，一般用图像法处理实验数据，即根据多次测出的U、I值，作U－I图像；(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；答案短路电流(3)横轴截距点(路端电压U＝0)意味着短路情况，它的数值就是________Er；EΔU内阻r(4)图线斜率的绝对值即电池的，即r＝||＝I短，如图4所示.ΔI图4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，防止干电池因大电流放电时间过长导致内阻r发生明显变化.3.当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始.答案如图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ΔU||点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r＝ΔI求出.图5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U－I图像时描点不准确.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U－I坐标系中表示出来，可以得到E测＜E真，r测＜r真.答案?典例精析例1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A.干电池1节表(0～3V)B.滑动变阻器(0～20Ω)E.电流表(0～0.6A)G.开关、导线若干C.滑动变阻器(0～1kΩ)D.电压F.电流表(0～3A)其中滑动变阻器应选________，电流表应选________.(只填器材前的序号)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.解析电路图如图所示.答案见解析图解析答案(3)某同学根据实验数据画出的U－I图像如图6所示，由1.5图像可得电池的电动势为________V，内阻为1________Ω.图6解析由U－I图像可知：纵轴截距为1.5V，故干电池的电动势为1.5V；内阻?0.9－1.5??ΔU?????r＝?ΔI?＝?????0.6－0?Ω＝1Ω.解析答案小于真电压表的分流；电动势的测量值_____(4)写出该实验误差的原因：______________小于真实值.(填“大于”“等于”或“小于”)实值，内阻的测量值________解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.解析答案例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(R0＝5Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图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.答案如图所示图7答案(2)请完成下列主要实验步骤：①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20Ω；阻值是________②将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49V；闭合，电压表的示数是1.16V；断开开关S1.③将开关S2________解析由题图(c)读得电阻箱阻值为R＝20Ω；将S1闭合，S2断开，电压表示数为电源电动势E＝1.49V，将S2再闭合，电压表示数为电阻箱R两端UV1.16电压.将电压表视为理想电表，则干路电流I＝＝A＝0.058A.R20解析答案1.49V，内阻是(3)使用测得的数据，计算出干电池的电动势是______0.69Ω计算结果保留两位有效数字).________(E解析因为I＝，R0＋R＋r?1.49?E??所以r＝－R0－R＝?0.058－5－20?Ω≈0.69Ω.I??方法点拨解析答案例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1内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R－I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＝________.总结提升图8总结提升解析答案返回对点检测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.组别电流I/A电压U/V10.121.3720.201.3230.311.2440.321.1850.501.1060.571.05图912(1)试根据这些数据在图(b)中作出U－I图线.解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.答案见解析图解析答案121.450.69(2)根据图线求出电池的电动势E＝________V，电池的内阻r＝________Ω.解析由图线与纵轴的交点可得电动势E＝1.45V，再读出图线与横轴交E－U点的坐标(0.65,1.00)，由E＝U＋Ir得r＝I≈0.69Ω.解析答案122．小明利用如图10所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻．(1)图中电流表的示数为________A.0.44解析电流表使用的量程为0～0.6A，所以电流表读数为0.44A.图10解析答案(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44请根据表中的数据，在方格纸上作出U－I图线．12解析答案121.60(1.58～1.62都算对)；内阻r＝由图线求得：电动势E＝_____________________V1.2(1.18～1.26都算对)_____________________Ω.解析描点连线得到U－I图像，如图所示根据E＝U＋Ir，图像中纵截距为电动势，所以E＝1.60V(1.58～1.62都算对)，斜率大小为内阻，所以r＝1.2Ω(1.18～1.26都算对)．解析答案12(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合．其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大____________________________________________________________．解析干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大.解析答案返回本课结束