高考物理一轮复习资料 8.5 实验（三）：测定电源的电动势和内阻课件 沪科版.ppt

学案5实验 三 测定电源的电动势和内阻 二 实验原理如图所示 改变r的阻值 从电压表和电流表中读出几组u i值 利用闭合电路欧姆定律u e ir求出几组e r值 最后分别算出它们的平均值 用作图法来处理数据 即在坐标纸上以i为横坐标 u为纵坐标 用测出的几组i u值画出u i图像 如图所示 所得直线跟纵轴的交点即为电动势值 图线斜率的绝对值即为内电阻r的值 一 实验目的1 掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法与原理 2 学习掌握用u i图像处理数据的方法 三 实验器材电池 被测电源 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线 坐标纸 四 实验步骤1 连接电路 如图所示 电流表取0 6a量程 电压表取3v量程 移动触头位置 使电键刚闭合时 连入电路中的有效阻值最大 2 测几组 i u 值 闭合开关 移动变阻器触头位置 使电流表有明显示数 记下一组 i u 值 断开开关 用同样方法 多次移动变阻器触头位置 记录多组 i u 值 然后断开开关 3 建立坐标系 描点 纵轴表示电压 横轴表示电流 取合适的标度 使所描绘的图线分布绝大部分坐标纸 必要时纵坐标可以不从零开始计数 4 根据描出的坐标点作出u i图像 应使图像尽量多地通过描出的点 不在图像上的点要尽量对称地分布于图线两侧 对于个别离图线较远的点 误差很大 应坚决舍弃 5 测算电动势和内电阻 准确读出u i图线与纵轴和横轴的交点坐标 并代入u e ir中 算出e和r的值 五 注意事项1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻应选的大些 选用已使用过一段时间的干电池 2 在实验中不要将i调得过大 每次读完u和i的数据后应立即断开电源 以免干电池在大电流放电时极化现象严重 使得e和r明显变化 3 测出不少于6组i u数据 且变化范围要大些 用方程组求解时 类似于逐差法 要将测出的i u数据中 第1和第4组为一组 第2和第5组为一组 第3和第6组为一组 分别解出e r值再求平均 4 在画u i图线时 要使尽可能多的点落在这条直线上 不在直线上的点应对称分布在直线两侧 不要顾及个别离开直线较远的点 以减小偶然误差 5 干电池内阻较小时 u的变化较小 此时 坐标图中数据点将呈现如图 甲 所示的状况 使下部大面积空间得不到利用 为此 可使纵坐标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 如图 乙 所示 并且把纵坐标的比例放大 可使结果的误差减小 此时图线与横轴交点不表示短路电流而图线与纵轴的截距仍为电动势 要在直线上任取两个相距较远的点 用r u i 计算出电池的内阻r 六 误差分析1 由读数误差和电表线性不良引起误差 2 由于导线未焊接在电池的正负极上 因此接触不良造成电池内阻不稳定 单掷开关接触不良造成电池内阻增大 3 用图像法求e和r时 由于作图不准确造成的误差 例1 利用伏安法测量干电池的电动势和内阻 现有的器材为 干电池 电动势约1 5v 符号电压表 量程1v 内阻998 3 符号电流表 量程为1a 符号滑动变阻器 最大阻值10 符号电阻箱 最大阻值99999 9 符号单刀单掷开关1个 符号导线若干 1 设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内 要求在图中标出电压表 电流表的接线柱的正负 2 为了满足本实验要求并保证实验的精确度 电压表量程应扩大为原量程的 倍 电阻箱的阻值应为 考点1设计实验 解析 因电压表的量程小于待测干电池电动势 故应先利用已有的器材把电压表改装成较大量程的电压表 本题中要把电压表量程改为原来的两倍 就能满足实验要求 改装方法为 在原电压表上再串联一个与电压表内阻等大的电阻 这样当电压表示数为u时 电压表和电阻串联部分的总电压即为2u 按如下电路把各仪器连结好 通过调节滑动变阻器可以读出多组电压表和电流表示数 利用多组可以精确测出电源电动势和内阻 要注意在利用电压表示数计算电动势和内阻时 应把示数乘2利用 答案 1 见解析图 2 2998 3 本题是一道设计型实验题 近几年高考中电学实验较多 几乎年年都考 试题灵活 考查范围广 在注重素质教育 注重能力考查的趋势下 更应重视电学实验的研究 并通过研究性学习 培养学生自主设计实验能力和多角度探索实验结论的能力 1 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 a 干电池e 电动势约为1 5v 内电阻大约为1 0 b 电压表v 0 15v c 电流表a 0 0 6a 内阻0 1 d 电流表g 满偏电流3ma 内阻rg 10 e 滑动变阻器r1 0 10 10a f 滑动变阻器r2 0 100 1a g 定值电阻r3 990 h 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 r1 或 r2 2 请在方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 如图所示为某一同学根据他设计的实验 绘出的i1 i2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 答案 1 r1 2 电路图如图所示 3 e 1 47 1 46 1 48均对 r 0 73 0 71 0 75均可以 例2 用电流表和电压表测定电源的电动势e和内阻r 所用的电路如图所示 一位同学测得的6组数据如下表中所示 1 试根据这些数据 在图中作出u i图线 2 根据图线得出电源的电动势e v 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e u1 i1r和e u2 i2r算出e和r 这样做可能得出误差很大的结果 选用第 组和第 组的数据 求得e和r误差最大 1 45 0 70 3 4 考点2实验数据的处理 解析 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e 1 45v 再读出直线与横轴的交点的坐标 u i 连同得出的e值代入e u ir中 得r e u i 1 45 1 10 0 50 0 70 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 用图像法处理数据是该实验的一个重点 在高考中经常出现 需要注意两点 1 作图时 应使尽量多的点分布在直线上 不在直线上的点均匀分布在直线两侧 个别离直线较远的点可忽略 2 如果u i图像坐标原点是u轴 i轴的零点 那么图线与u轴交点表示电动势e 与i轴交点坐标表示电源短路电流 内阻r e i短 当然 电源内阻也可以用r u i求得 因此 要特别注意看纵坐标的起点是不是零 2 在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中 现有下列器材 待测干电池一节 电流表g 满偏电流为2 5ma 内阻为199 定值电阻r1 1 0 定值电阻r2 99 5 电阻箱r 0 99 9 开关 导线若干 1 请在下面所给方框内 画出实验电路