高中物理 第四章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 第3节 测量电源的电动势和内电阻知识导航素材 鲁科版选修3-1.doc

第3节 测量电源的电动势和内电阻思维激活1.测量电池的电动势和内阻使用新电池好还是旧电池好？2.随身听用电池当电源，连续几个小时的播放磁带，音质就会发生明显的改变，节奏变慢，音调变低，也就是说电池不能用了；但改听收音机时，仍能正常接收，这是为什么呢？答案：1.提示：用旧电池好，旧电池的内阻比较大，容易测量.2.提示：播放磁带时，耗电量比较大，连续几个小时的播放，电池内阻变得比较大，导致路端电压变小，达不到播放磁带的供电电压，也就无法正常工作了；当改听收音机时，因为收音机的工作电流很小，虽然电池的内阻变大了，但内电压很小，路端电压仍能满足收音机的工作电压，所以收音机仍能正常收听.自主整理1.测量电源电动势和内电阻的原理通过滑动变阻器改变电路状态，电路中的_、_均发生变化.用电压表和电流表测出每种状态下的u、i值，列出方程，即可求出电动势e和内电阻r.称为伏安法测量.电动势与内外电压的关系：_2.测量数据处理方法(1)代数法：将测量好的电压、电流的数据填入设计好的表格，利用电动势与内外电压的方程解出多组电动势和内电阻，为了减小偶然误差，求其平均值.电动势的平均值：_，内阻的平均值：_(2)图象法：建ui坐标系，将测量的电压、电流的数据按一一对应关系在ui坐标系中描点，再根据这些点画出_，这条直线在u轴上的截距为测量的电源_，斜率为测量的电源_.答案：1.电压 电流 e=u+ir2.(1) (2)直线 电动势 内电阻高手笔记1.作ui图象时，在坐标图上以i为横坐标，以u为纵坐标，作出图象后，把这条直线用虚线延长，这条直线与纵轴交点的物理意义是等于电源电动势，与横轴交点的物理意义是等于短路电流，直线的斜率的物理意义是等于电源内阻，由此可知，用图象法处理实验数据的优点是求的是平均值.2.实验注意事项(1)正确选用电压表和电流表的量程，并注意正确连接表上的“+”“-”接线柱.(2)实验前必须把变阻器的滑动片置于阻值最大的位置，以防止出现烧坏电流表的事故.(3)为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些.(4)由于干电池在大电流放电时极化现象严重，电动势会明显下降，内阻r会明显增大，故实验中不能将电流调得过大(长时间放电不宜超过0.3 a，短时间放电不宜超过0.5 a)，且读数要快，读完后立即切断电源.(5)实验中u取值不能太小，一般不得小于1 v，测得的u、i值不少于5组，且变化范围要大一些，解方程组求解e、r值时，取1、4组，2、5组，3、6组求解后，求平均值.(6)画ui图线时，要尽量使多数点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧.(7)作ui图象时，如果出现某组数据对应的点偏离直线较远，就表明这组数据的偶然误差较大，可将该点舍去.(8)纵坐标可不从零开始，计算内阻时，要在直线上取两较远点用r=u/i求出(横坐标必须从零开始).名师解惑1.电源和电阻伏安特性曲线的比较剖析：如(甲)图所示是电源的输出特性曲线，它表明了路端电压u和电流i的关系.从图象可以看出电源的电动势e(与u轴的交点)，短路电流i0(与i轴的交点)，据此可以求出电源的内阻r=e/i0=u/i=tan.角越大，表明电源的内阻越大，电源的输出特性越差.(乙)图为纯电阻的ui图线.电阻的ui图线与电源的ui图线的区别是：(1)从表示内容上：甲图是对闭合电路整体而言的，u表示路端电压，i表示通过电源的电流；而乙图是对某固定电阻而言的，纵坐标和横坐标分别代表了该电阻两端的电压u和通过该电阻的电流i，反映了i跟u的正比例关系.(2)从图线的意义上：甲图表示电源的性质，说明电动势和内阻保持不变，外电阻是变的，正是r的变化，才有u和i的变化；乙图表示导体的性质，说明u与i成正比的前提是电阻r保持一定.2.实验误差与误差分析剖析：误差来源有两部分，其一，电压表和电流表的读数不准确；其二，电压表和电流表并非理想的，内阻带来的系统误差.采用课本中的实验电路，系统误差主要是电压表的分流问题，即电流表的示数比通过电源的电流小些，造成测量值比真实值小些.采用课本给的实验电路也是从减小系统误差设计的，因为电源内电阻较小，电流表内阻也较小，若采用电流表直接与电源串联的方式，内阻的测量误差会较大.讲练互动【例】用伏安法测定两节干电池组成的电源的电动势e和内电阻r.实验中共测出五组数据，如下表所示：12345u(v)2.802.602.502.202.00i(a)0.480.801.001.601.98(1)将图中所给的器材连接成测量e、r的电路，并用箭头标出电键闭合前滑动变阻器触头的位置.(2)在图中作出ui图线，根据图线求出电动势e和内阻r.解析：(1)连线如图：(2)描点作图如图：由图中可以得到：e=3.00 v，r=(e-u)/i=0.5 绿色通道 (1)实物连线时要注意电表量程和正负接线柱的选择；开关闭合前滑动变阻器的阻值应该取最大；开关要控制全电路，连线之间不能交叉，画线不能“穿过”器材以引起误解.(2)画图象时连线的一般原则是使大部分点落在平滑图线上，少数不在线上的点均匀地分布在线的两侧，个别离线远的点应考虑可能是读数错误，可以舍弃.黑色陷阱 错析1：实物连接时电表的量程弄错或正负接线柱弄反. 错析2：连接滑动变阻器时连到腿上或滑片上. 错析3：作出图象后将图线与i轴的交点当作短路电流.变式训练若用代数法计算上述干电池的电动势和内阻，结果如何？解析：由闭合电路欧姆定律e=u外+ir得： 解得：e2.9 v，r0.51 答案：2.9 v 0.51 体验探究问题：有两只电压表，量程已知，内阻不知，另有一个电池，内阻不知.用这两只伏特表、开关和一些导线，测量电池的电动势(已知