高中政治 第1课 生活在人民当家作主的国家 第2框 政治权利与义务参与政治生活的基础课件 新人教版必修2 (1627)

1、第第5 5节学生实验节学生实验: :测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻实验探究实验探究实验基础实验基础典例研习典例研习实验基础实验基础 解读实验解读实验萃取精华萃取精华一、实验目的一、实验目的1.1.用伏安法测电源电动势和内电阻用伏安法测电源电动势和内电阻. .2.2.掌握用图像法处理实验数据掌握用图像法处理实验数据. .二、实验原理二、实验原理实验电路实验电路: :如图所示如图所示. .若改变外电路电阻若改变外电路电阻R,R,用电流表和电压表测出两组总电流用电流表和电压表测出两组总电流I I1 1,I,I2 2和对应路端和对应路端电压电压U U1 1,U,U2 2, ,由由E=U+

2、IrE=U+Ir可得到两个二元一次方程组可得到两个二元一次方程组, ,从而解得电源的电动势从而解得电源的电动势和内阻和内阻. .三、实验器材三、实验器材被测电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线被测电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线. .实验探究实验探究 探寻结论探寻结论提升精度提升精度一、实验操作一、实验操作1.1.确定电流表、电压表的量程确定电流表、电压表的量程, ,按电路图把器材连接好按电路图把器材连接好, ,如图所示如图所示. .2.2.把滑动变阻器的滑动片移到使阻值最大一端把滑动变阻器的滑动片移到使阻值最大一端. .3.3.闭合开关闭合开关, ,调节变阻器调节变阻器,

3、 ,使电流表有明显示数使电流表有明显示数, ,记录一组电流表和电压记录一组电流表和电压表的示数表的示数, ,用同样的方法测量并记录几组用同样的方法测量并记录几组I I和和U U的值的值, ,并填入表格并填入表格. .4.4.断开开关断开开关, ,拆去实验线路拆去实验线路, ,整理好器材整理好器材. .二、数据处理二、数据处理1.1.代数法代数法: :利用利用U,IU,I的值分别列出若干关于的值分别列出若干关于E=U+IrE=U+Ir方程组方程组, ,求出若干组求出若干组E E和和r r的的值值, ,算出它们的平均值作为测量结果算出它们的平均值作为测量结果. .2.2.图像法图像法(1)(1)以

4、以I I为横坐标、为横坐标、U U为纵坐标建立平面直角坐标系为纵坐标建立平面直角坐标系, ,根据几组根据几组I,UI,U的测量数据的测量数据在坐标系中描点在坐标系中描点. .(2)(2)用直尺画一条直线用直尺画一条直线, ,使尽量多的点落在这条直线上使尽量多的点落在这条直线上, ,不在直线上的点不在直线上的点, ,能大能大致均衡地分布在直线两侧致均衡地分布在直线两侧. .(3)(3)如图所示如图所示: :图线与纵轴交点为图线与纵轴交点为E.E.图线与横轴交点为图线与横轴交点为I I短短= .= .Er图线的斜率表示图线的斜率表示r=| |.r=| |.UI三、误差分析三、误差分析四、注意事项四

5、、注意事项1.1.使用内阻大些使用内阻大些( (用过一段时间用过一段时间) )的干电池的干电池, ,在实验中不要将在实验中不要将I I调得过大调得过大, ,每次读完每次读完U,IU,I读数立即断电读数立即断电, ,以免干电池在大电流放电时极化现象严重使以免干电池在大电流放电时极化现象严重使E,rE,r明显变化明显变化. .UI2.2.干电池内阻较小时干电池内阻较小时U U的变化较小的变化较小, ,坐标图中数据点将呈现如图坐标图中数据点将呈现如图( (甲甲) )所示的所示的状况状况, ,为此可使坐标不从零开始为此可使坐标不从零开始, ,如图如图( (乙乙) )所示所示, ,纵坐标不从零开始纵坐标

6、不从零开始, ,把纵坐把纵坐标的比例放大标的比例放大, ,可使结果的误差减小些可使结果的误差减小些. .此时图线与横轴交点不表示短路电此时图线与横轴交点不表示短路电流流, ,在直线上任取两个相距较远的点在直线上任取两个相距较远的点, ,用用r=| |r=| |计算出电池的内阻计算出电池的内阻r.r.3.3.合理地选择电压表与电流表的量程可以减小读数误差合理地选择电压表与电流表的量程可以减小读数误差. .典例研习典例研习 通法悟道通法悟道拓宽思路拓宽思路类型一类型一 仪器的选取和实物连线仪器的选取和实物连线【例例1 1】 “ “用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻用电流表和电压表测定电池的电动

7、势和内阻”的实验的实验, ,供选供选用的器材有用的器材有: :A.A.电流表电流表( (量程量程:0:00.6 A,R0.6 A,RA A=1 )=1 )B.B.电流表电流表( (量程量程:0:03 A,R3 A,RA A=0.6 )=0.6 )C.C.电压表电压表( (量程量程:0:03 V,RV=5 k)3 V,RV=5 k)D.D.电压表电压表( (量程量程:0:015 V,R15 V,RV V=10 k)=10 k)E.E.滑动变阻器滑动变阻器(0(010 ,10 ,额定电流额定电流1.5 A)1.5 A)F.F.滑动变阻器滑动变阻器(0(02 k,2 k,额定电流额定电流0.2 A)

8、0.2 A)G.G.待测电源待测电源( (一节一号干电池一节一号干电池) )、开关、导线若干、开关、导线若干(1)(1)请在虚线框中画出本实验的实验电路图请在虚线框中画出本实验的实验电路图. .(2)(2)电路中电流表应选用电路中电流表应选用, ,电压表应选用电压表应选用, ,滑动变阻器滑动变阻器应选用应选用.(.(用字母代号填写用字母代号填写)(3)(3)如图所示为实验所需器材如图所示为实验所需器材, ,请按实验原理图连接成正确的实验电路请按实验原理图连接成正确的实验电路. .核心点拨核心点拨 选择电路选择电路: :电压表要并联在电源两端电压表要并联在电源两端. .选择电表选择电表: :根据

9、电源电动势的大小选择电压表的量程根据电源电动势的大小选择电压表的量程; ;一节电池供电一节电池供电, ,电电流不会太大流不会太大, ,且小量程电表更容易读数且小量程电表更容易读数. .电阻的选择电阻的选择: :阻值太大阻值太大, ,调节范围太小调节范围太小, ,很容易造成短路很容易造成短路. .如何连接如何连接: :先连接外围干路先连接外围干路, ,最后再连电压表最后再连电压表. .解析解析: :(1)(1)电路如图所示电路如图所示, ,由于在电路中只要求电压表的内阻由于在电路中只要求电压表的内阻R RV Vr,r,这种这种条件很容易实现条件很容易实现, ,所以应使用该电路所以应使用该电路.

10、.(2)(2)考虑到待测电源只有一节干电池考虑到待测电源只有一节干电池, ,所以电压表应选所以电压表应选C;C;放电电流又不能放电电流又不能太大太大, ,一般不超过一般不超过0.5 A,0.5 A,所以电流表应选所以电流表应选A;A;滑动变阻器不能选择阻值太滑动变阻器不能选择阻值太大的大的, ,从允许最大电流和减小实验误差的角度来看从允许最大电流和减小实验误差的角度来看, ,应选择电阻较小额定应选择电阻较小额定电流较大的滑动变阻器电流较大的滑动变阻器E,E,故器材应选故器材应选A,C,E.A,C,E.(3)(3)如图所示如图所示. .答案答案: :(1)(1)见解析见解析(2)A(2)AC C

11、E E(3)(3)见解析见解析规律方法规律方法 器材的选择原则器材的选择原则实验器材的选取应遵循安全、精确和操作方便的原则实验器材的选取应遵循安全、精确和操作方便的原则. .本实验的误差主本实验的误差主要来自电压表的分流要来自电压表的分流. .因此实验中滑动变阻器的选择原则是因此实验中滑动变阻器的选择原则是: :阻值范围较阻值范围较小而额定电流较大小而额定电流较大; ;电压表的选择原则是电压表的选择原则是: :在满足量程要求的前提下选取在满足量程要求的前提下选取内阻较大的内阻较大的; ;电流表的选择需根据电源和选用的滑动变阻器来确定电流表的选择需根据电源和选用的滑动变阻器来确定. .类型二类型

12、二 实验数据的处理实验数据的处理【例例2 2】 (2015(2015江苏卷江苏卷,10),10)小明利用如图小明利用如图( (甲甲) )所示的实验装置测量一所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻干电池的电动势和内阻. .(1)(1)图中电流表的示数为图中电流表的示数为A.A.解析解析: :(1)(1)电流表所用量程为电流表所用量程为0 00.6 A,0.6 A,其分度值为其分度值为0.02 A,0.02 A,其示数为其示数为0.4 A+0.4 A+2 20.02 A=0.44 A.0.02 A=0.44 A.答案答案: :(1)0.44(1)0.44 (2)(2)调节滑动变阻器调节滑动变阻器

13、, ,电压表和电流表的示数记录如下电压表和电流表的示数记录如下: :请根据表中的数据请根据表中的数据, ,在图在图( (乙乙) )中作出中作出U-IU-I图线图线. .由图线求得由图线求得: :电动势电动势E=E=V;V;内阻内阻r=r=.答案答案: :(2)U-I(2)U-I图线见解析图线见解析1.60(1.581.60(1.581.621.62都算对都算对) )1.2(1.181.2(1.181.261.26都算对都算对) ) 解析解析: :(3)(3)干电池长时间使用后干电池长时间使用后, ,电动势和内阻会发生变化电动势和内阻会发生变化, ,导致实验误差导致实验误差增大增大. .(3)(

14、3)实验时实验时, ,小明进行了多次测量小明进行了多次测量, ,花费了较长时间花费了较长时间, ,测量期间一直保持电路测量期间一直保持电路闭合闭合. .其实其实, ,从实验误差考虑从实验误差考虑, ,这样的操作不妥这样的操作不妥, ,因为因为 .答案答案: :(3)(3)见解析见解析 类型三类型三 用其他方法测用其他方法测E E和和r r【例例3 3】 利用如图利用如图(a)(a)所示电路所示电路, ,可以测量电源的电动势和内阻可以测量电源的电动势和内阻, ,所用的所用的实验器材有实验器材有: :待测电源待测电源, ,电阻箱电阻箱R(R(最大阻值最大阻值999.9 ),999.9 ),电阻电阻

15、R R0 0( (阻值为阻值为3.0 ),3.0 ),电阻电阻R R1 1( (阻值阻值为为3.0 ),3.0 ),电流表电流表 ( (量程为量程为200 mA,200 mA,内阻为内阻为R RA A=6.0 ),=6.0 ),开关开关S.S.实验步骤如下实验步骤如下: :将电阻箱阻值调到最大将电阻箱阻值调到最大, ,闭合开关闭合开关S;S;多次调节电阻箱多次调节电阻箱, ,记下电流表的示数记下电流表的示数I I和电阻箱相应的阻值和电阻箱相应的阻值R;R;求出直线的斜率求出直线的斜率k k和在纵轴上的截距和在纵轴上的截距b.b.回答下列问题回答下列问题: :(1)(1)分别用分别用E E和和r

16、 r表示电源的电动势和内阻表示电源的电动势和内阻, ,则则 与与R R的关系式为的关系式为.1I(2)(2)实验得到的部分数据如下表所示实验得到的部分数据如下表所示, ,其中电阻其中电阻R=3.0 R=3.0 时电流表的示数如时电流表的示数如图图(b)(b)所示所示, ,读出数据读出数据, ,完成下表完成下表. .答答: :, ,. . 答案答案: :(2)0.110(2)0.1109.099.09解析解析: :(2)(2)电流表每小格表示电流表每小格表示4 mA,4 mA,因此电流表读数是因此电流表读数是0.110 A,0.110 A,倒数是倒数是9.09A9.09A-1-1. .(3)(3)在图在图(c)(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图, ,根据图线求