5.学生实验：测量电源的电动势和内阻

学生实验:测定电池的电动势和内阻建始县第一中学 朱小娟班级 小组 学生姓名 教师评价 【学习目标】1、学习测量电源电动势和内阻的方法，掌握科学测量的步骤；2、知道实验原理，学会科学处理实验数据的方法公式法和图像法；3、了解实验中的误差来源，了解用不同方法测量得出结果E和r的误差分析。 【学习重点】利用图线处理数据 【学习难点】如何利用图线得到结论以及实验误差的分析。 预 习 案一、常见测E和r的方法及原理1、伏安法：电路如图所示。电源电动势E、内电阻r与路端电压U的关系： 。若测出（U1、I1）、（U2、I2）两组数据则可列出 方程组 解得E= ， r= 。2、利用电流表和电阻箱：电路如图所示。若测出（I1，R1）、（I2，R2） E= 两组数据可列出方程 E= 解得E= ， r= 。3、利用电压表和电阻箱：电路如图所示。若测出（U1，R1）、（U2，R2） 两组数据可列出方程 E= E= 解得E= ，r= 。二、伏安法测E、r所需器材：被测电池、 、电压表、 、开关、导线等。三、实验操作步骤：1、按实验电路把器材连接好，注意选取适当的电流表、电压表的量程。2、把滑动变阻器的滑动片移到一端，使接入电路部分的电阻最大。3、闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数。4、用同样的方法，测量几组U、I数值并记录下来。5、断开开关、整理好器材。6、根据测量的数据求得E、r。四、伏安法测E、r的数据处理方法：1、平均值法：利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值。2、图像法：（1）由U=EIr可知，UI图像是一条斜向下的 ，如图所示。（2）纵轴的截距等于电源的 ，横轴的截距等于外电路短路时的电流I0= 。（3）直线斜率的绝对值等于电源的 ，即，越大，表明电源的内阻 。预习自测1.欲测定电池的电动势和内阻,除待测电池、开关和导线外,配合下列仪器,可以达到实验目的的是()。A.一只电压表和一个电阻箱B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器C.一只电流表和一个电阻箱 D.一只电流表和一个滑动变阻器2.下列给出多种用伏安法测电池电动势和内阻的数据处理方法,其中既能减小偶然误差,又直观、简便的是()。A.测出两组I、U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r,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U-I图象,再根据图象求出E、rD.多测几组I、U的数据,分别求出I和U的平均值,用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E,再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r【我的疑问】对预习自学的内容，你有什么疑问？探 究 案探究一：实验原理阅读教材中“实验原理”标题下面的内容,回答下列问题。(1)讨论根据闭合电路欧姆定律如何求一个电源的电动势和内阻。(2)如何测出一节干电池的电动势和内阻?需要什么仪器,采用什么样的电路图?原理是什么?探究二：实验方法阅读教材中“实验方法”标题下面的内容,回答下列问题。教材中介绍用水果电池做实验,这样选择的优点是什么?如果实验中用干电池来代替水果电池,是选择新一些的电池好还是旧一些的电池好?为什么?实验中应注意什么问题? 探究三：实验数据处理阅读教材中“数据处理”相关内容,回答下列问题。(1)利用解方程组的方法求解E和r有什么优点和缺点?(2)电池的U-I图象的截距、斜率分别表示什么物理量?(3)画U-I图象时,纵轴可以不从零开始,如图所示。通过此图如何得出E和r?探究四：误差分析（考虑电流表和电压表的内阻）。误差来源：甲图是由于 表的 作用。乙图是由于 表的 作用。 I1I2I0I/AU/VU1U2E0I1I2I0I/AU/VU1U2E01.图像法分析误差结论：甲图： 乙图：E测 E E测 Er测 r r测 r2.等效法分析把电压表和电源等效为一新电源，如图甲虚线框所示，这个等效电源的电动势为电压表和电源组成回路的路端电压，也就是测量值，等效电源的内阻r为r真和RV的并联电阻，也就是测量值，即：E测= r测= 误差结论： 把电流表和电源等效为一新电源，如图乙虚线框所示，这个等效电源的内阻r为r真和RA的串联总电阻，也就是测量值；等效电源的电动势为电流表和电源串联后的路端电压，也就是测量值，即E测= r测= 误差结论： 3.计算法分析由闭合回路欧姆定律E=U+Ir,两次测量的方程为解得考虑电压表和电流表的内阻，对甲图有解得考虑电压表和电流表的内阻，对乙图有：解得例1：用如图所示的电路测量电池电动势和内阻时，若有两只电压表V1、V2量程相同，内阻分别为RV1、RV2，且RV1RV2；两只电流表A1、A2量程相同，内阻分别为RA1、RA2，且RA1RA2，在实验中，为了使E、r的测量值更精确一些，选择的电表可以是（ ） AV1与A1BV1与A2 CV2与A1 DV2与A2例2： 实验中除了待测电池和电键导线外只有电阻箱和电流表，测定电池的电动势和内电阻。 实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电流表的示数I，为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线，则可以 为纵坐标，以 为横坐标。例3： 实验中除了