实验测定电源电动势和内阻

1、测量电源的电动势和内阻导学案编写人：李慧班级：姓名:学号:【教学目标】1知识与技能：使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通 过实际操作中的不断解决问题，开阔思路，激发兴趣。2. 过程与方法：学会利用图像处理数据的方法、误差分析。3. 情感态度与价值观：使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本 程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神， 培养学 生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。【重点难点】1. 重点：测量方案和利用图像处理数据2. 难点：如何利用图像得到结论一考点整 基本概念1. 实验目的：测定电源的电动势和内阻；掌握用图

2、象法求电动势和内阻.2. 实验原理：实验依据定律，实验电 路如图（1）所示.数据处理方法如下方法1： 取六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1 = E- I1r、U2 = E- I2r、U3 = E- I3r让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程, 第3式和第6式联立方程，这样解得三组 E、r，取其平均值作为电池的 电动势E和内阻r的大小.第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A方法2： 以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U - I坐标系，在坐标 平面内描出各组（I, U）值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一 条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与

3、纵轴的交 点即是 （一次函数的纵轴截距），直线的斜率大小即为电池的，即r =.3. 实验器材：电池（被测电源）、电压表（0-3V）、电流表（0-0.6A）、滑动 变阻器10Q、开关、导线、.4. 实验步骤： 电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图甲连接好电路. 把变阻器的滑片移动到使阻值 的一端. 闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（11、 U1）.用同样方法测量几组I、U值填入表格中. 断开开关，拆除电路，整理好器材.5 误差分析： 偶然误差： 读数和电表线性不良引起误差 用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差. 测量过程中通电时间过 或电流过，都会引起E

4、、r变化. 系统误差：由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差. 如图甲电路：在理论上E =，其中电压表示数U是准确的电源两端电压.而实验中忽略了通过电压表的电流Iv而形成误差（如 图乙中虚线段），而且电压表示数越大，Iv越大结论：当电压表示数为零 时，Iv = 0，Ia = I短，短路电流测量值 =真实值；E测 E真；因为r测=E/ I短，所以r测 r真.实际上r测是电压表内阻和电源内阻r的并联值，当然 应变小. 如图丙电路：U -图线如图丁所示，Ia为电源电流真实值，理论上有 E =，其中的Ua不可知，而造成误差（如虚线段为 Ua ），而且电流表示数越大，Ua越大，当电流为零时，Ua = 0

5、,电压为准确值，等于E.结论：E为 真实值，即E测=E真；I短测 I 短真;又因为r = E/ I短，所以r测 r真，r测实际是r 和Ra的串联值因干电池内阻r很小，因此选用甲电路7 注意事项 为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜 ，可选用已使用过一段时间的干电池. 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0.3 A ,短时间放电不宜超过0.5 A 因此，实验中不要将I调 得过大，读电表要快，每次读完立即 要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要 ，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，

6、分别解出E、r值再求.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. 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.H思考与维启动Z1. 在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中：（1）备有如下器材：A. 干电池1节；B. 滑动变阻器（020 Q）; C滑动变阻器

7、（01 k Q）;D. 电压表（03 V）;E. 电流表（00.6 A）;F. 电流表（03 A）;G开关、导线若干.其中滑动变阻器应选 ，电流表应选.（只填器材前的序号）（2）为了尽可能地减小实验误差，请在上面虚线框中画出该实验最合理的电路图。某同学记录的实验数据如下表所示，试根据这些数据在图 7 4 7中画出U I图线，根据图线得到被测电池的电动势 E=V,内阻r二Q.AtW123456I/A0.100.150.200.250.300.40l/V1.321.261.181.131.040.93典型问题【例1】某中学生课外科技活动小 组利用铜片、锌片和家乡盛 产的脐橙制作了果汁电池， 他们测

8、量这种电池的电动 势 E和内阻r，并探究电极间距 对E和r的影响.实验器材 如图所示.测量E和r的实验方案为：A/AIfl-rfl险匡际F:= >* 1 a - Sa=:=;=F'ifcliE'孝VO3HQSO 寥 冲»9»7 Lliaoudi a d a画1韵上世一E-_E:-云一调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I,依据公式 ,利用测量数据作出U I图象，得出E和r. 将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路.实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U - I图象如

9、图中（a）、（b）、（c）、（d）所示，由此可知：在该实验中，随电极 间距的减小，电源电动势（填“增大”、“减小”或“不变”），电源内阻（填“增大”、“减小”或“不变”）.曲线（c）对应的电源电动势 E =V，内阻r =Q.当外电路总电阻为2500 Q时，该电源的输出功率P =mW.（均保留三位有效数字）I山a?!o i>i ai oi ffk【变式跟踪1】用DIS测量干电池的电动势和内电阻的 实验电路如图甲所示，已知干电池允许的最大供电 电流为0.5 A.实验时应选用下列哪种滑动变阻器A. 1 000 Q, 0.1 AB . 50 Q, 2.0 AC. 10 Q, 2.0 AD. 50 Q, 0.1 A 根据实验得到的图象如图乙所示，可求得干电池的内电阻为r = Q三实验创新1、若没有电压表，但又电阻箱，怎么办？请设计实验（画出电路图，写出实验 原理）2、若没有电压表，但又电阻箱，怎么办？请设计实验（画出电路图，写出实验 原理）3、你还有其他方法吗?四试1.【2013浙江】采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”.（填选项）C.还需要学生电源 除了选用照片中的部分器材外， A.还需要电压表 B.还