测定电池的电动势与内阻学案.doc

第九节 测定电池的电动势和内阻学案学习目标：（一）知识与技能1、了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。2、学习用图象法处理实验数据。（二）过程与方法通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。养成规范操作实验并能科学、合理地处理数据的习惯。（三）情感、态度与价值观理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养观察能力、思维能力和操作能力，提高对物理学习的动机和兴趣。学习重点：掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。学习难点：用图象法处理实验数据。自主学习：1.闭合电路欧姆定律的内容 2.测定电源的电动势和内阻的实验原来就是闭合电路欧姆定律，对于一个给定的电池，电动势和内阻是一定的，由闭合电路欧姆定律可以写出电源电动势E、内电阻r与路端电压U、电流I 的关系式，为 。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。3.根据闭合电路欧姆定律，可以写出电源电动势E、内电阻r与电路电流I 、电路外电阻R的关系式，为 。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。同步导学： 1实验原理：由闭合电路的欧姆定律IE/（Rr）可得：UEIr，式中E、r为电源电动势和内电阻，在电路中不随外电阻的变化而改变。当外电阻R变化时，路端电压U及电路中的电流I将发生改变。如改变外电阻，求得n组U、I值，即可由公式法或图象法求得E、r。2实验器材：本实验需要的实验器材有 。3实验步骤：（1）确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好。（2）把滑动变阻器滑片移到电阻最 的一端。（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用同样方法测量并记录几组I、U值。（4）断开电键，整理好器材。（5）数据处理：在坐标纸上作UI图，求出E、r4注意事项：（1）实验电路图：安培表和滑动变阻器串联后与伏特表并联。（2）安培表一般选00.6A档，伏特表一般选03V档。（3）应选用内阻 一些（用过一段时间）的干电池，在本实验中不要把电流调得过 ，每次读完示数后立即断电。（4）在画U-I图象时，要使较多的点落在这条直线上，或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可以使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。（5）干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多。这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是 电流，不过直线斜率的大小照样还是电源的 。5误差分析：实验中的误差属于系统误差，因为电压表的 作用 所以 I真=I测IV即（I真-I测），反映在图线上：当U=0时，IV0 II真故r真r测 E真E测例1 在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内阻分别为0.1和1k.下面分别为实验原理图及所需的器件图.（1）试在右上图中画出连线,将器件按原理图连接成实验电路.（2）一位同学记录的6组数据见表.试根据这些数据在下图中画出U-I图线.根据图象读出电池的电动势E= V，根据图象求出电池内阻r= .I(A)0.120.200.310.320.500.57U(V)1.371.321.241.181.101.05解析：（1）按照实物原理图将实物连接如左下图。（2）根据表格中U、I数据，在方格纸U-I坐标上找点描迹如右下图，连直线时第四组数据(0.32A,1.18V)标出的点应该舍去不顾，然后将直线延长，交U轴于U1=1.46V（1.441.48也对），此即为电源电动势；交I轴于I=0.64A,注意此时U2=1.00V,由闭合电路欧姆定律得。测得（0.670.77也对）。例2 用一只电流表和一只电压表测电池电动势和内电阻的实验电路有如图所示的甲、乙两种，采用甲图测定E和r时产生的系统误差主要是由于 ；采用乙图测定E和r时产生的系统误差主要是由于 ，为了减小上述系统误差，当R远小于RV时，应采用 电路。解析：采用甲图时系统误差主要是由于电压表分流，这时电流表的示数比干路电流小；采用乙图时系统误差主要是由于电流表分压，这时电压表的示数比路端电压小；当R远小于RV时，应采用图甲电路例3 有两只电压表A和B，量程已知，内阻不知等于多少；另有一节干电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少.只用这两只电压表、开关和一些连接用的导线，能通过测量计算这节电池的电动势(已知电动势不超出电压表的量程，干电池不许拆开).(1)画出你测量时所用的电路图；(2)以测得的量作为已知量，导出计算电动势的式子.解析： 测量电路如图所示. 设电压表的内阻为RA和RB，电池的电动势为E，内阻为r.先将电压表A串联接入电路中，记下其示数UA.根据欧姆定律，有E=UA 然后,将电压表A、B同时串联接入电路中,记下两表的示数UA和UB,同理又有E=UAU将等效为一个未知量，从和式中消去，所以电源电动势为E=同步检测：一、公共部分：1.在测定电池的电动势和内电阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪些仪器.可以达到测定目的()A.一只电流表和一只滑动变阻器 B.一只电流表和一只电压表C.一只电流表和一只电阻箱 D.一只电压表和一只电阻箱2.下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法，其中既减小偶然误差，又直观、简便的方法是 （ ）A测出两组I，U的数据，代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r中，即可求出E和rB多测几组I，U的数据，求出几组E，r，最后分别求出其平均值C测出多组I，U的数据，画出UI图像，再根据图像求E，rD多测出几组I，U数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出开路时的路端电压即为电压势E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r3.现有器材：量程为10.0mA、内阻约30-40的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100，单刀单掷开关S，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为E= ，式中各直接测得量的意义是： .二、选用部分： （一）基础部分1.用电压表、电流表测定a、b两节干电池的电动势Ea、Eb和内电阻ra、rb时，画出的图线如图所示，则()A、.EaEb，rarb B、EaEb，rarb C、Earb D、EaEb，rarb2.在图所示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源电动势和内电阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值_真实值，内电阻的测量值_真实值，测量误差产生的原因是_.3.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材： 干电池E（电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0） 电压表V（015V） 电流表A（00.6A、内阻0.1） 电流表G（满偏电流3mA、内阻Rg=10） 滑动变阻器R1（010、10A） 滑动变阻器R2（0100、1A） 定值电阻R3=990 开关、导线若干1 为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是_（填写字母代号）； 请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号。(3) 上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），由图线可求得被测电池的电动势E =_V，内电阻r =_。4.在测定一节干电池(电动势约为1.5V，内阻约为2W)的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A 电压表量程为15V，B 电压表量程为3V，A变阻器为(20W，3A)，B变阻器为(500W，0.2A)。电压表应该选_(填A或B)，这是因_；变阻器应该选_(填A或B)，这是因_。5将一铜片和一锌片分别插入一个苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V。可是这种电池并不能点亮手筒上额定电压为1.5V、额定电流为0.3A的小灯泡，原因是通过小灯泡的电流太小了，经实验测得还不足3mA。现使用量程合适的电压表、电流表以及滑动变阻器、开关、导线等实验器材，尽量精确地测定“水果电池”的电动势和内阻（1）请画出应采用的电路原理。（2）滑动变阻器有两种规格：A（010）、B（03k）。实验中应该选用哪种规格的滑动变阻器?为什么?（3）在实验中根据电压表的示数U与电流表的示数I的值，经描点、连线得到的U一I图象如图所示。根据图中所给数据，得到“水果电池”的电动势和内阻分别为E=_V，r=_。（二）提高部分1某同学利用如图（1）所示电路测定电源的电动势和内阻实验中电表内阻对实验结果的影响很小，均可以忽略不计闭合电键S后，变阻器的滑片P由变阻器的一端滑到另一端的过程中，两电压表示数随电流表示数变化情况分别如图（2）的U-I图象中直线a、b所示（1）若滑片P由变阻器的一端滑到另一端的过程中，电压表的示数一直增大，可知滑动端P由_端滑到_端；（用电路图中的字母表示）（2）用画线代表导线，将上面实物图中各元件按图（1）连接成实验电路；（3）通过分析可知，其中图（2）中图线_（填a或b）表示电压表示数随电流表A示数变化关系；（4）根据UI图象中坐标轴所标出的数据，可以求出电源电动势E_，内阻r_（用图中给出的坐标值表示）（2）图9（2）2.要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r（约几欧），提供下列器材：电压表V（量程3V，内阻1k）、电压表V2（量程15V，内阻2k）、电阻箱（09999）、开关、导线若干。某同学用量程为15 V的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：（l）合上开关S，将电阻箱R阻值调到R110，读得电压表的读数为U1（2）将电阻箱R阻值调到R220，读得电压表的读数为U2，由方程组U1U1r/R1、U2U2/R2 解出、r为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？ 3.测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5）。器材：量程3V的理想电压表，量程0.5A的电流表（具有一定内阻），固定电阻R=4，滑动变阻器R，开关S，导线若干。 画出实验电路原理图。图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E= ，r= 。（用I1，I2，U1，U2及R表示）第九节 测定电池的电动势和内阻参考答案自主学习1、闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电子成反比。2、 3、 4、同步检测一、公共部分：1、CD 2、C 3、（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。 （2） R2 I1是外电阻为R1时的电流，I2是外电阻为R1和R2串联时的电流二、选用部分： （一）基础部分1、A 2、等于，大于电流表具有内电阻