高三物理电学实验三

高三物理电学实验三 测定电源的电动势和内电阻 第四课时 高三物理电学实验三 测定电源的电动势和内电阻 第四课时 主备人 韩元华 审核人 赵振营 时间 2011 11 21 考纲要求 考纲要求 测电源的电动势和内阻 级 电表的改装 级 练习使用多用电表 级 考纲解读 考纲解读 对于实验的复习要提纲挈领 有所侧重 伏安法测电阻是重中之重 近几年 电源电动势和内阻的实验也非常重要 特别是设计性电学实验是每年必考内容 且有一定 难度 主要要注重电学实验操作中常用方法的应用 同时要加强创新思考 学习目标 学习目标 1 学习测量电源电动势和内阻的方法 掌握科学测量的主要步骤 2 学会科学处理实验数据的方法 有公式法和图像法 3 掌握多用电表的使用步骤和读数方法 以及原理 重难点 重难点 测电源电动势和内阻的数据处理的方法以及多用电表的使用方法 高考重现 高考重现 2011 年山东理综 实验 2 某同学利用图甲所示电路 探究了电源在不同 负载下的输出功率 所得实验数据如下图 请在给出的直角坐标系上 见答题卡 画出 的图像 UI 根据所画的图像 可求得电流时电源的输出功率为UI 0 20IA 保留两位有效数 W 实验完成后 该同学对实验方案进行了反思 认为按图甲电路进行实验操作的过 程中存在安全隐患 并对电路重新设计 在图乙所示的电路中 你认为既能测出电 源在不同负载下的输出功率 又能消除安全隐患的是 Rx阻值未知 知识梳理 知识梳理 学生自主课前梳理基本知识和实验原理步骤学生自主课前梳理基本知识和实验原理步骤 方法方法 实验目的 测定电池的电动势和内电阻 实验原理 如图 1 所示 改变 R 的阻值 从电压表和电流表中读 出几组 I U 值 利用闭合电路的欧姆定律求出几组 r 值 最后 分别算出它们的平均值 此外 还可以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 图象 如图 2 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 实验器材 待测电池 电压表 0 3V 电流表 0 0 6A 滑动变阻器 10 电键 导线 图 1图 2 O I A U V 实验步骤 1 电流表用 0 6A 量程 电压表用 3V 量程 按电路图连接好电路 2 把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大 3 闭合电键 调节变阻器 使电流表有明显示数 记录一组数据 I1 U1 用同样方法 测量几组 I U 的值 4 打开电键 整理好器材 5 处理数据 用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值 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 可选用已使用过一 段时间的 1 号干电池 2 干电池在大电流放电时 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 3A 短时间放电不宜超过 0 5A 因此 实验中不要将 I 调得 过大 读电表要快 每次读完立即断电 3 要测出不少于 6 组 I U 数据 且变化范围要大些 用方程组求解时 要将测出的 I U 数据中 第 1 和第 4 为一组 第 2 和第 5 为一组 第 3 和第 6 为一组 分别解出 E r 值再平均 4 在画 U I 图线时 要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在 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的 抵消 从而提高精确度 5 干电池内阻较小时路端电压 U 的变化也较小 即不会比电动 势小很多 这时 在画 U I 图线时 纵轴的刻度可以不从零开始 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 但这时图线和横轴的交点不再是短路电流 不 过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻 这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开 始 典型例题 典型例题 小组展示小组展示 例例 1 用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻 1 画出电路图 2 右图所示是根据两个电源的测量数据绘制的图线 由图可知 图线与 电压 U 轴的交点表示 电源 的内电阻 电源 的内 电阻 填 大于 小于或等于 3 图中两直线 的交点表示两个电路中 相等 拓展 拓展 利用如图 9 所示的一只电压表 一个电阻箱和一个电键 研究设计测量 一个电池组的电动势和内阻 根据上面实验器材 1 简略写出实验方案 2 画出实验电路图 并用笔画线作导线 将所给器材连接成实验电路 3 用记录的实验数据 用符号代替数据 写出电动势和内阻的表达式 实验四 电表的改装实验四 电表的改装 知识梳理 知识梳理 学生自主梳理知识 实验步骤和方法学生自主梳理知识 实验步骤和方法 一 将灵敏电流计一 将灵敏电流计 G G 改装成电压表改装成电压表 1 小量程电流表 G 又名表头 小量程电流表 G 的主要参数是 电流表的内阻Rg 指针偏转到最大刻度时的 满偏电流Ig 和电流表通过满偏电流时加在电流表两端的满偏电压Ug 由欧 V Ig 5 5 5 5 5 5 1 0 图 9 姆定律知Ug Ig Rg 注 电流表 G 的满偏电流和满偏电压一般都较小 如果通过电流表的电流大于Ig 电流表 可能被烧坏 2 电流表 G 的电压量程Ug 较小 当要改装成量程为U的大量程电压表时 应 联 一个电阻R起分压作用 R称为分压电阻 例 1 有一只灵敏电流表的满偏电流 Ig 500 A 内阻 Rg 1000 若将这只灵敏电流表 改装为量程 10V 的伏特表 应如何改装 画出电路图并计算所需电阻的阻值 小组展示 二 灵敏电流计二 灵敏电流计 G G 改装成大量程电流表改装成大量程电流表 电流表 G 的量程为Ig 电流很小 当改装成大量程为I的电流表时 应 联一个电阻R起分流作用 这个电阻叫分流电阻 例 2 有一只灵敏电流表的满偏电流 Ig 500 A 内阻 Rg 1000 若 把它改装成量程为 1A 的电流表 应如何改装 画出电路图并计算所需电 阻的阻值 小组展示解题过程 实验五 多用电表的使用实验五 多用电表的使用实验五 多用电表的使用实验五 多用电表的使用 知识梳理 知识梳理 学生自主梳理基本知识和步骤方法学生自主梳理基本知识和步骤方法 一 实验目的 一 实验目的 学会正确使用多用电表测量电压 电流和电阻 二 二 实验原理 实验原理 1 多用表的使用 多用表测量前应 如果没有 应用螺 丝刀轻轻旋动表盘下中间处的 使指针指零 机械调零 使用多用表测电阻时 要先 看表针是否指在右端 0 欧姆处 如果没有 应调节 使表针指在右端 0 欧姆处 欧姆调零 由于多用表含有多个电流 电压测量量程及多 个电阻测量倍率 在读数时一定要根据量程 倍率 和示数得出正确读数 三 实验过程 步骤及注意事项 三 实验过程 步骤及注意事项 1 利用多用电表测量小灯泡上的电压 将多用电表的选择开关旋到 挡的适当量程 用两表笔分别接触灯泡两端 的接线柱 如图 2 8 14 所示 注意红表笔接触点的电势应比黑表笔接触点电势高注意红表笔接触点的电势应比黑表笔接触点电势高 根据表盘上相关量程的直流电压标度读出读数 即为小灯泡两端的电压 2 用多用电表测量通过小灯泡的电流 1 仍利用实验 2 的电路 在灯泡正常发光后将开关断开 再将小灯泡一个接线柱上的导 线卸开 2 将多用电表的选择开关旋到 挡的适当量程 将多用电表串联在刚卸开的电路 中 如图 2 8 15 所示 注意使电流从红表笔流人注意使电流从红表笔流人 3 闭合开关 根据表盘上相应量程的直流电流刻度数值 读出读数即流过小灯泡的电 流 A I 特别说明 特别说明 电压表 电流表的红表笔接表头的电压表 电流表的红表笔接表头的 端 黑表笔接表头的端 黑表笔接表头的 一一 端 电流端 电流 从表头的从表头的 端流入 端流入 一一 端流出 端流出 多用电表的电压挡 电流挡都有多个量程 选择多用电表的电压挡 电流挡都有多个量程 选择 合适量程能使读数较为正确 其选择合适量程的原则是 应使指针偏转角在满偏角合适量程能使读数较为正确 其选择合适量程的原则是 应使指针偏转角在满偏角 l l 3 3 2 2 3 3 之间 之间 3 用多用电表测量定值电阻 使用的欧姆挡测电阻时 表针落在刻度盘的 区域较准确 指针偏转过大 过 小 误差都比较大 电阻挡有若干个量程挡位 分别标有 l l0 l00 等 读数时指针示数乘以相应的倍率 就是所测得的电阻值 假如事先知道电阻的大致数值 应该选择适当倍率的欧姆挡使测量时表针落在刻度盘 的中间区域 否则可以先用中等倍率的某个欧姆挡位试测 如指针偏转过大 说明选用的 倍率 应换倍率较 的挡测量 如指针偏转过小 说明选用的倍率 应换倍 率较 的挡测量 欧姆挡的红表笔接表内电池的 极 黑表笔接表内电池的 极 测量时电流还是从 笔流入 笔流出 测量电阻时应注意 测量电阻时应注意 测量电阻之前应该先把两表笔直接接触 调整测量电阻之前应该先把两表笔直接接触 调整 欧姆调零旋钮欧姆调零旋钮 使指针指向 使指针指向 0 0 改变不同倍率的欧姆挡后必须重复这项操作 改变不同倍率的欧姆挡后必须重复这项操作 多用表测量电阻时两手不能同时接多用表测量电阻时两手不能同时接 触表笔的金属部分 因为人体是导体 两手同时接触表笔的金属部分 测量的实际是待测触表笔的金属部分 因为人体是导体 两手同时接触表笔的金属部分 测量的实际是待测 电阻和人体电阻的并联值电阻和人体电阻的并联值 当被测电阻为几十千欧时 影响尤为严重当被测电阻为几十千欧时 影响尤为严重 测量完毕 应把测量完毕 应把 两表笔从插孔中拔出 并把选择开关置于两表笔从插孔中拔出 并把选择开关置于 0FF 0FF 挡或交流电压最高挡 挡或交流电压最高挡 测电流或低电压测电流或低电压 时也照此办理时也照此办理 典型例题 典型例题 学生讲解步骤和思路方法学生讲解步骤和思路方法 例题 1 图中的工 三条线分别表示多用电表 指针的指示位置 将选择开关置于直流 50V 挡 的示数为 V 的示数为 V 选择开关置 于直流 l00mA 挡时 l 示数为 mA 将多用 电表选择开关置于 l0 挡 的示数 例题 2 某同学用多用表测量一个定值电阻的阻值 多用表的欧姆挡有 R 1 R 10 R 100 三挡 他用 R 10 挡测量电阻时 发现多用表指 针偏转角很大 于是他进行如下操作 A 将电表选择开关旋到 R 100 挡 B 把电表两个表笔接触电阻两端 读出测量出的电阻值 C 记录下测量结果 该同学测量步骤的错误和遗漏之处是 所选操作的合理顺序是 高三物理电学实验第四课时当堂检测 高三物理电学实验第四课时当堂检测 5 5 分钟当堂检测分钟当堂检测 1 用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和 内电阻 r 所用的电路如图 2 6 5 所示 一位同 学测得六组数据如下表中所示 1 试根据这些数据在图 2 6 6 中作出 U I 图 线 2 根据图线得出电池的电动势 E V 电池的内电阻 r 3 若不作出图线 只选用其中两组 U 和 I 数据 可利用公式 E U1 I1r 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 2 为测定某一电池的电动势和内电阻 下 面几组器材中 能完成实验的是 A 一只电流表 一只电压表 一只变阻器 组别 I A U V 1 0 12 1 37 2 0 20 1 32 3 0 31 1 24 4 0 32 1 18 5 0 50 1 10 6 0 57 1 05 开关和导线 B 一只电流表 两只变阻器 开关和导线 C 一只电流表 一只电阻箱 开关和导线 D 一只电压表 一只电阻箱 开关和导线 3 调整欧姆零点后 用 10 挡测量一个电阻的阻值 发现表针偏转角度极小 那么 正确的判断和做法是 A 为了把电阻值测得更准确些 应换用 1 挡 重新调整欧姆零点后测