高中物理 第二章 恒定电流 第十节 测定电池的电动势和内阻课堂探究学案 新人教版选修3-1.doc

第十节 测定电池的电动势和内阻课堂探究1数据处理依据以上实验步骤测得的数据，可以用以下两种方法得到结果（1）公式法利用测得的u、i值，取两组数据，列出方程eu1i1reu2i2r解得，e，r为减小试验误差，可多取几组数据，分别列若干组方程，求若干组e和r，最后以电动势的平均值和内阻的平均值作为实验结果（2）图象法把测出的多组u、i值，在ui图中描点画图象，使ui图象的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由ueir可知：纵轴截距等于电源的电动势e，横轴截距等于外电路短路时的电流im.直线斜率的绝对值等于电源的内阻r.若电源内阻r0（理想电源），则ue.特别提醒 画ui图线时，要使较多的点落在直线上或使各点均匀落在直线的两侧，个别偏离较大的点舍去不予考虑，以减小偶然误差本实验由于干电池内阻较小，路端电压u的变化也较小，这时画ui图线时纵轴的刻度可以不从零开始，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流2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：主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流（即流过电源的电流）要小一些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3注意事项（1）为了使路端电压变化明显，电池的内阻应大些，可选用旧的干电池（2）电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势e会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3 a，短时间放电不宜超过0.5 a因此，实验中不要将i调得过大，读电表示数要快，每次读完后应立即断电（3）选用内阻适当大一些的电压表（4）电压表、电流表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的相对误差（5）当路端电压变化不是很明显时，作图象时，纵轴单位可以取得小一些，且纵轴起点可以不从零开始（6）画ui图象时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度【例1】 （电路选择与图象处理）用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中，有两种电路可供选择，若所测干电池内阻较小，为减小内阻测量的误差，实验电路应选择图中的_（选填“甲”或“乙”）图，若根据某次实验记录数据画出的ui图象如图丙所示，下列关于这个图像的说法中正确的是_（多选）a纵轴截距表示待测电池的电动势，即e3 vb横轴截距表示短路电流，即i短0.6 ac根据r，计算出待测电池内阻为5 d根据r|，计算出待测电池内阻为1.0 解析：所测干电池的内阻较小，电路图应设计为电流表相对于干电池的外接法，故应选甲电路图ui图象的纵截距为i0时的路端电压，其大小等于电动势，故e3.0 v，选项a正确；横轴截距表示路端电压为2.4 v时的电流，并非短路电流，选项b错误；ui图象的斜率的绝对值表示电池内阻，故r| 1.0 ，选项c错误，选项d正确答案：甲ad【例2】 用电流表和电压表测定电池的电动势e和内阻r，所用的电路如图所示，一位同学测得的6组数据如表所示组别i/au/v10.121.3720.201.3230.311.2440.321.1850.501.1060.571.05（1）试根据这些数据在图中作出ui图线（2）根据图线得出电池的电动势e_v，根据图线得出的电池内阻r_.（3）若不作出图线，只选用其中两组u和i的数据，可利用公式eu1i1r1和eu2i2r2算出，这样做可能得出误差很大的结果，选用第_组和第_组数据，求得的e和r误差最大点拨：描点作图跟数学中的作图法相同，由于物理中使用的数据是实验测量，存在误差，所描的点并不严格地在一条直线上，作图的原则是该直线尽可能过更多的点，且其他点均匀分布在直线两侧解析：（1）描点作图，舍去第四组数对应的点图线如图所示（2）u轴上的截距等于被测量的电动势，由于坐标轴上的数据准确到小数点后两位，所以我们读出的数据以此作标准从图线上找出两个点，第一个点是（0，1.45），第二个点是（0.50，1.10），由此得出电动势：e1.45 v，内阻为：r 0.70 .（3）第3组和第4组数据根据这两组数据列出方程选用第3组和第4组数据求得的e和r误差最大不需要利用所给的6组数据分别进行计算，利用作图就可看出这一点选用这两组数据求e和r，相当于过图中3和4两点作一直线，利用此直线求出e和r，而此直线与所画的直线偏离最大，实际上，第4组数据不合理，已经排除答案：（1）如解析图所示（2）1.450.70（3）34题后反思 作图线时应把个别不合理的数据排除，由直线与纵轴的交点可读出电动势e1.45 v，再读出直线与横轴的交点的坐标（i，u），连同得出的e值代入euir中可得出内阻，即直线的斜率切记不要把图线与i轴的交点当做短路电流【例3】 （测定e、r的其他方法）在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路（1）实验时，应先将电阻箱的电阻调到_（选填“最大值”“最小值”或“任意值”）（2）改变电阻箱的阻值r，分别测出阻值r010 的定值电阻两端的电压u，在下列两组r的取值方案中，比较合理的方案是_（填“1”或“2”）方案编号电阻箱的阻值r/ 1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0（3）根据实验数据描点，绘出r的图象是一条直线若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势e_，内阻r_（用k、b和r0表示）解析：（1）为了保护电路及电表，防止电路中电流过大，所以实验前电阻箱应置于最大值（2）通过试值法来