测量电源电动势和内阻教学教案

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欢迎阅读测量电源的电动势和内阻高中物理适用年级高中二年级1．进一步理解闭合电路欧姆定律，掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法．2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法；理解并掌握路端电压U与干路电流I的关系图象(即U－I图象)与纵、横坐标轴交点坐标的意义以及图象斜率的意义．1．掌握利用电压表和电流表测量电池电动势和内电阻的方法；2．学会利用图线办理数据的方法。3．使学生理解和掌握运用实验手段办理物理问题的基本程序和技术，具备敢于思疑的习惯、谨慎求实的态度和不断求索的精神，培养学生察看能力、思想能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。测量电源的电动势和内阻的原理测量电源的电动势和内阻的误差分析授课过程实验目的1．进一步理解闭合电路欧姆定律，掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法．2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法；理解并掌握路端电压U与干路电流I的关系图象(即U－I图象)与纵、横坐标轴交点坐标的意义以及图象斜率的意义．实验原理本实验的依照是闭合电路的欧姆定律，实验电路如图1所示．图11．公式法：改变变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U、I值，由U＝________可得1122IU－IUU－UE＝U＋Ir，E＝U＋Ir，解之E＝1221、r＝21E和I1－I2I1，多测几组数据，分别求出几组电动势－I2的值，今后求出它们的平均值．2．图象法：改变R的阻值，多测几组U、I值．实验中最少测出6组U、I值，且变化范围要大些，图2今后在U－I坐标系中描点作图，所得直线与纵轴的交点即为____________，图线______的绝对值即为内阻r的值．如图2所示．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．实验步骤1．连结电路电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图1连结好电路．2．测量与记录欢迎阅读欢迎阅读把滑动变阻器的滑片搬动到使接入电路的阻值最大的一端．闭合开关，调治滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1、U1)．用同样方法测量几组I、U值．3．数据办理、整理器材断开开关，拆掉电路整理好器材．取坐标纸，以______为横轴，____________为纵轴，描述出所记录的各组I、U值的对应点，连成U－I图线．延伸U－I图线，它与坐标轴有两个交点，读取E，进一步能够算出r＝__________，如图2所示．注意事项1．本实验采用伏安法正确的实验电路为电流表内接法(如图1所示)，不要接成电流表外接法(如图3所示)．图32．合理选择电压表、电流表量程．测一节干电池的电动势和内阻时，电压表选3V量程，电流表选0.6A量程，滑动变阻器选0～10Ω.3．应使用内阻大些(用过一段时间)的干电池；在实验中不要将I调得过大；每次读完I和U的数据后应立刻断开电源，免得干电池在大电流放电时E和r明显变化．4．在作U－I图线时，要使很多的点落在这条直线上，不在直线上的点应付称散布在直线的两侧，不要顾及个别偏离直线较远的点，以减小有时误差．5．干电池内阻较小时，U的变化较慢，此时，坐标图中数据点将表现如图4甲所示的状况，为此，可使纵坐标不从零开始，如图乙所示，把坐标的比率放大，可使结果的误差减小些．此时图线与横轴交点不表示短路电流．其他，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝|U|I算出电池的内阻r.图4误差分析由于实验电路及电压表、电流表内阻的影响，本实验结果E测<E真，r测<r真．例题精析题型一利用电流表和电压表测电源的电动势和内阻【例1】某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，该同学利用以下所给器材测量该“水果电池”的电动势E和内阻r.A．电流表A1(量程0.6A，内阻约1Ω)B．电流表A2(量程20mA，内阻约50Ω)C．电压表V1(量程4V，内阻约4kΩ)D．电压表V2(量程15V，内阻15kΩ)E．滑动变阻器R1(0～1000Ω)F．滑动变阻器R2(0～Ω)G．待测“水果电池”(电动势E约为4V，内阻r约为200Ω)H．开关S，导线若干为尽量减小实验的误差，实验中电流表选择________；电压表选择________；滑动变阻器选________．请在虚线方框中画出实验电路图；欢迎阅读欢迎阅读该同学实验中记录的6组对应的数据以下表，试依照表中数据在图5中描点画出U－I图线；由图线可得，“水果电池”的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.图5I/mAU/V(3)实验测得的“水果电池”的电动势和内阻与真切值比较，E测________E，r测________r真真(选填“大于”、“小于”或“等于”)．题型二安阻法(利用电流表、电阻箱)测电源的电动势和内电阻图6实验器材：一节干电池、电流表、电阻箱、电键．依照的基本公式：________________________实验原理图：如图6所示11用图象法办理实验数据，若作出R－I图象(或I－R图象)，图象在R轴上的截距即为电源内，图线的斜率即为电动势E.【例题2】某同学经过查找资料自己着手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，可是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6A，内阻rg＝0.1Ω)和若干导线．请依照测定电动势E和内电阻r的要求，设计图7中器件的连结方式，画线把它们连结起来．图7图8接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图8所示．办理实验数据时，第一计算出每个电流值

I

1的倒数I；再制作

1R－I坐标图，如图

9所示，图中已注明出了

1(R，I)的几个与测量对应的坐标点，请你将与图8实验数据对应的坐标点也注明在图9上．图9在图9上把描述出的坐标点连成图线．(4)依照图9描述出的图线可得出这个电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.题型三伏阻法(利用电压表、电阻箱)测电源电动势和内电阻实验器材：图10一节干电池、电压表、电阻箱、电键．11r1依照的基本公式：E＝U＋Rr或U＝E＋E·R欢迎阅读欢迎阅读实验原理图：如图10所示用图象法办理数据，若作出1－1图象，图象在1轴上的截距为电动势的倒数1/E，斜率为r/E，URU由斜率和截距可求得电动势和内电阻．图11【例题3】甲同学设计了如图11所示的电路测电源电动势1和R2的阻值．实验器E及电阻R材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V(量程为1.5V，内阻很大)，电阻箱R(0～99.99Ω)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．(1)先测电阻R1的阻值．请将甲同学的操作补充圆满：闭合S1，将S2切换到a，调治电阻箱，读出其示数r和对应的电压表示数U1，保持电阻箱示数不变，____________________，读出电压表的示数U2.则电阻R1的表达式为R1＝________.图12甲同学已经测得电阻R1＝4.8Ω，连续测电源电动势E和电阻R2的阻值．该同学的做法是：闭合

S1，将S2切换到a，多次调治电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图

1112所示的U－R图线，则电源电动势

E＝______V，电阻

R2＝______

Ω.题型四

实验的设计和创新【例题4】使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路能够等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串通，两个表笔分别位于此串通电路的两头．现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干．实验时，将多用电表调至×1Ω挡，调好零点；电阻箱置于合适数值．达成以下填空：仪器连线如图13所示(a和b是多用电表的两个表笔)．若两电表均正常工作，则表笔a为________(填“红”或“黑”)色；图13(2)若合适调治电阻箱后，图13中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图14(a)、(b)、所示，则多用电表的读数为________Ω，电流表的读数为________mA，电阻箱的读数为________Ω；(a)(b)(c)图14(3)将图13中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为________mA；(保存3位有效数字)(4)计算获取多用电表内电池的电动势为________V．(保存3位有效数字)讲堂运用1．如图15所示为某次测量电源的电动势和内阻所作的图象，相关这个图象的说法正确的选项是()图15A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E＝3VB．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6AC．依照r＝E/I短，计算出待测电源内阻为5Ω欢迎阅读欢迎阅读D．依照r＝U/I，计算出待测电源内阻为1Ω2．某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R0＝5Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图16(a)所示．在图(b)的实物图中，已正确连结了部分电路，请达成余下电路的连结．请达成以下主要实验步骤：①检查并调治电压表指针指零；调治电阻箱，示数如图(c)所示．读得电阻值是________；②将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49V.③将开关S2________，电压表的示数是1.16V；断开开关S1.使用测得的数据，计算出干电池的内阻是________(计算结果保存二位有效数字)．由于所用电压表不是理想电压表，因此测得的电动势比实质值偏________(填“大”或“小”)．图163．现有一特别电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为40Ω，已知该电池同意输出的最大电流为50mA.为了测量这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图17甲所示的电路进行实验，图中电流表的内阻RA已经测出，阻值为5Ω，R为电阻箱，阻值范围0～999.9Ω，R0为定值电阻，对电路起保护作用．实验室备有的定值电阻R0共有以下几种规格．A．10ΩB．50ΩC．150ΩD．500Ω本实验采用哪一种规格的定值电阻最好________．该同学接入吻合要求的R0后，闭合开关K，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了图乙所示的图线，则依照该同学作出的图线可求得该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.甲乙图174．在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图18所示的实物电路．图18实验时，应先将电阻箱的电阻调到________．(选填“最大值”、“最小值”或“随意值”)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10Ω的定值电阻两头的电压U.以下两组R的取值方案中，比较合理的方案是________．(选填“1”或“2”)方案编号电阻箱的阻值R/Ω1211依照实验数据描点，绘出的U－R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在U坐标轴纵轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(用k、b和R0表示)答案答案1．E－Ir2.电动势值斜率1答案(1)A2V1R1实验电路图看法析(2)U－I图线看法析3.80190(3)小于小于分析(1)实验电路图以以以下列图所示欢迎阅读欢迎阅读(2)以以以下列图所示，直线与纵轴的截距即为电动势，因此

E＝3.80V

，直线斜率的绝对值即为电源的电阻，因此

r＝|

UI|

＝190

Ω.由于电流表A2的示数是支路电流，而电压表的示数等于实质的路端电压，进而产生系统误差，致使的结果是：E测小于E真，r测小于r真．题型二安阻法(利用电流表、电阻箱)测电源的电动势和内电阻答案(1)以以以下列图所示、(3)以以以下列图所示～1.54)0.3(0.25～0.35)分析

第一应理解此题的实验原理，由闭合电路欧姆定律可知：

E得R＝I－(r

＋rg)．可知在

1R－I图象中，图线的斜率就是

E，纵轴截距为－

(r

＋rg)．把它们直接串通即可．1当R＝2.6Ω时，由图可知，I＝0.5A，I＝2A－1，点(2,2.6)见答图．(3)见答图，可见是一条倾斜的直线．注意连线时：a.不能够连成折线，b.为减小有时误差，个别偏离太远的点舍去．由闭合电路的欧姆定律得E＝I(R＋r＋rg)E则R＝I－(r＋rg)，故图线的斜率k表示电池电动势E的大小，纵轴截距的绝对值表示内阻(r＋rg)．6.0－0由答图可知：E＝k＝－V≈1.52V(1.46～1.54V范围内均正确)，r≈0.3Ω～0.35Ω均正确)．题型三伏阻法(利用电压表、电阻箱)测电源电动势和内电阻2U－U1021(2)1.43(或7答案(1)将S切换到bU1r1分析(1)将S切换到a时，电压表示数为U，电阻箱电阻为r，则电路中电流I＝r；将S211U2切换到b时，电压表示数为U2，则电路中电流为I2＝U2，由于I1＝I2，解得R1＝U2－U1r.r＋RU11U由闭合电路欧姆定律得：E＝U＋R(R1＋R2)欢迎阅读欢迎阅读R1＋R211整理得：U＝E·R＋E1由题图可得E＝0.7，则E＝1.43V11将U＝2.8，R＝0.5代入得：R2＝Ω.题型四实验的设计和创新答案(1)黑53.04.6(3)102分析(1)由多用电表电流“红表笔进，黑表笔出”，电流表“＋”接线柱电流流进，“－”接线柱电流流出知，a表笔为黑色表笔．依照题图读数，多用电表读数为14.0Ω，电流表读数为53.0mA，电阻箱读数为4×1Ω＋6×0.1Ω＝4.6Ω.从多用电表表盘来看，指针指在电流表“130”处时实质电流为53mA，故指针指到最右端250“250”处时，实质电流为53×130mA≈102mA.E(4)由E－IR＝Ir知，E－14×0.053＝0.053×r，又r＝0.102，得E≈1.54V.讲堂运用1答案．AD2．答案．(1)以以以下列图所示(2)①20Ω③闭合(3)0.69Ω(4)小分析(1)见答案(2)由图(c