教科版必修1 学生实验：测定电池的电动势和内阻 第1课时 学案.docx

2.5 实验：测定电池的电动势和内阻一、实验原理根据闭合电路欧姆定律可以有下面三种方案求出电池的电动势和内阻方案1.伏安法测电动势e和内电阻r(1)如图甲所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组i和u的值，由ueir可得：e，r.方案2.用电流表、电阻箱测电动势e和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得：ei(rr)用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组r、i数据，就可以列出两个关于e、r的方程：ei1(r1r)ei2(r2r)联立就可以解出结果，实验电路如图所示方案3.用电压表、电阻箱测电动势e和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得：eu用电压表测得路端电压，通过改变电路中的电阻，测出两组u、r数据，就可以列出两个关于e、r的方程：eu1eu2联立就可以解出结果，实验电路如图所示二、实验器材在不同的方案中需要的实验器材略有不同，分别如下：方案1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干方案2：待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干方案3：待测电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干三、实验步骤1电流表用0.6 a量程，电压表用3 v量程按图连接好电路2把滑动变阻器滑片移到使电阻最大的一端3闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(i，u)，填入下面的表格，用同样的方法测量几组i，u值，填入表格3闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(i，u)，填入下面的表格，用同样的方法测量几组i，u值，填入表格4.断开开关，整理好器材四、数据处理1公式法：把测量的几组数据分别代入euir中，然后两个方程为一组，解方程求出几组e、r的值，最后对e、r分别求平均值作为测量结果2图象法(1)以i为横坐标，u为纵坐标建立直角坐标系，根据几组i、u的测量数据在坐标系中描点；(2)用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧；(3)如图所示：图线与纵轴交点为e.图线与横轴交点为i短.图线的斜率表示r.五、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(1)电流表相对于待测电阻(电源内阻)外接(如图1所示)产生原因：由于电压表分流iv，使电流表示数i小于电池的输出电流i真i真iiv，而iv，u越大，iv越大测量值与真实值的大小比较：测量值和真实值的关系可用图2表示实测的图线为ab，经过iv修正后的图线为ab，可看出ab的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于ab，即实测的e和r都小于真实值(2)电流表相对于待测电阻(电源内阻)内接(如图3所示)产生原因：由于电流表的分压作用，使得电压表的读数比电源的路端电压小，电流表测得的电流等于流过电源的电流，所以在流过电流相同的情况下，u测u真测量值和真实值的大小比较：依照分析可绘制出图4图线，可以从图线的意义得e测e真，r测r真综合上述，任一种电路都存在系统误差，若电源内阻较小时，不能采用图3中的测量电路，尽管电动势的测量值准确，但内阻的测量误差很大，因此要选用图1中的测量电路六、注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表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，故长时间放电电流不宜超过0.3 a，短时间放电电流不宜超过0.5 a因此实验中不宜将i调得过大，读电表的示数要快，每次读完后应立即断电3当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取的小一些，且纵轴起点可不从零开始如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势e，但图线与横轴交点不再是短路电流，求内阻时要在直线上取相隔较远的两点，用r求出4为了提高测量的精确度，在实验中i、u的变化范围要大一些，计算e、r时，u1和u2、i1和i2的差值要大一些5用伏安法测电动势e和内电阻r时，可以设计成两种电路如图所示，在实验中我们选择甲图的原因有：依据闭合电路的欧姆定律euir，在实验中需要测路端电压u和电源中的电流i，可以看出，甲图中由于电压表的分流作用，使电流表测得的不是真实的电源中的电流；乙图中由于电流表的分压作用，电压表测得的不是真实的路端电压这两个电路都存在系统误差，由于电流表的电阻和电源的内阻差不多大，则乙图测量的电源内阻阻值和真实值相差太大故电流表的分压作用不能忽略，所以选用甲图电路较好6仪器的选择(1)电流表量程的选择：量程要大于电源允许通过的最大电流，对于电池来讲允许通过的最大电流是0.5 a故需要选00.6 a(2)电压表量程的选择：量程要大于电源电动势，对一节干电池来讲，电压表量程在大于1.5 v的前提下越小越好(3)滑动变阻器的选择：滑动变阻器的最大电阻为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可过关检测1用如图甲所示的电路测定一电池组的电动势与内电阻。（1）用笔画线代替导线在图乙中完成实物连接图_；（2）由图丙可知：该电池组的电动势e_v，内阻r_，当滑动变阻器r接入电路的电阻为3时，该电源的输出功率为_w。（保留两位有效数字）（3）该同学又利用上述实验方案测定了同规格新旧两种电池组的电动势与内电阻。通过实验发现旧电池组与新电池组相比，电动势几乎没有变化，但它们的输出功率p随外电阻r变化的关系图线有较大差异，如图丁所示。可知新电池组对应的是图线_（选填“a”或“b”）。2用如图甲所示的电路测量一节新干电池的电动势和内电阻。干电池内电阻较小。除干电池、开关、导线外可供使用的实验器材还有：a 电压表v (量程3v) b 电流表a(量程0.6a) c 定值电阻r0（阻值2，额定功率2w） d 滑动变阻器r（阻值范围0-20，额定电流1a）（1）在图乙中已画出部分线路的连接，请你以笔画线代替导线，完成剩余的线路连接；（2）根据实验数据作出ui图象如图丙所示，则干电池的电动势e_v，内阻r=_（保留两位有效数字）；（3）定值电阻r0在电路中作用是_（只要求写出一点）。3某同学要测量一节新电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，图中定值电阻r0阻值未知，电压表的内阻足够大，其零刻度位于表盘正中间。（1）图中定值电阻r0的作用是_。（2）根据电路图甲，请将实物图乙连接完整_。（3）为了测定定值电阻r0的阻值，先将单刀双掷开关s2合向_（填“1”或“2”），同时将滑动变阻器的滑片移到最_（填“左”或“右”）端，再闭合开关s1。调节滑动变阻器，测得多组电压表的值u和电流表的值i，作出i-u图象如图丙，则电阻r0=_（保留两位有效数字）。（4）断开开关s1、将单刀双掷开关合向另一边，将滑动变阻器的滑片p移到合适的位置，再闭合开关s1。调节滑动变阻器，测得多组电压表的值u和电流表的值i，作出u-i图象如图丁所示，则电源的电动势e=_v，电源内阻r=_。（结果保留一位小数）4测定电源的电动势和内电阻的实验电路和ui图象如图所示；请回答下列问题：（1）如图甲所示，在闭合开关之前为防止电表过载而移动滑动变阻器的滑动头p，应移到滑动变阻器_处（填“a”或“b”）（2）现备有以下器材：a干电池1个b滑动变阻器（阻值范围050）c电压表（量程03v）d电压表（量程015v）e.电流表（量程00.6a）f.电流表（量程03a）其中电压表应选_，电流表应选_.（填字母代号）（3）如图乙是根据实验数据画出的ui图象.由此可知这个干电池的电动势e_v，内电阻r_。5目前汽车上都有车载电瓶作为备用电源，用久以后性能会下降，表现之一为电瓶的电动势变小，内阻变大。某兴趣小组将一块旧的车载电瓶充满电，准备利用下列器材测量电瓶的电动势和内电阻。a待测电瓶，电动势约为9v，内阻约几欧姆b直流电压表v1、v2，量程均为9v，内阻约为9kc定值电阻r0未知d滑动变咀器r，最大阻值rm已知e.导线和开关（1）根据如图乙所示的电路图，用笔画线代替导线将图甲实物图连接完整。（2）实验之前，需要利用该电路图测出定值电阻r0的阻值，方法是先把滑动变阻器r调到最大阻值rm，再闭合开关，电压表v1和v2的读数分别为u1、u2，则r0_（用u1、u2、 rm表示）。（3）实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表v1和v2的多组数据u1、u2，描绘出u1u2图象如图丙所示，图中直线斜率为k.与横轴的截距为b，则电瓶的电动势e_，内阻r_（用k、b、r0表示）。6用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源（电动势约3v，内阻约2），保护电阻r1（阻值10）和r2（阻值5），滑动变阻器r，电流表a，电压表v，开关s，导线若干。实验主要步骤：将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数u和相应电流表的示数i；以u为纵坐标，i为横坐标，作u-i图线（u、i都用国际单位）；求出u-i图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。回答下列问题：(1)电压表最好选用_；电流表最好选用_a电压表（03v，内阻约15k）b电压表（03v，内阻约3k）c电流表（0200ma，内阻约2）d电流表（030ma，内阻约2）(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_。a两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱b两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱c一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱d一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、r1和r2表示待测电源的电动势e和内阻r的表达式e=_，r=_，代入数值