鲁科版选修31闭合电路欧姆定律和逻辑电路第3节 测量电源的电动势和内电阻 优秀

第3节测量电源的电动势和内电阻课标定位学习目标：1．理解并掌握测定电源的电动势与内电阻的原理。2．掌握该实验的方法并学会用“代数法”和“图象法”处理实验数据。3．通过对实验数据的收集、处理培养学生应用数学方法处理物理问题的能力。重点难点：1．测量电源电动势和内电阻的原理及实验器材的使用。2．实验数据的处理是难点。

核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第3节测量电源的电动势和内电阻课前自主学案课前自主学案一、实验原理伏安法测电源电动势和内电阻1．原理：E＝__________。2．电路图：如图4－3－1所示。U＋Ir图4－3－13．方法：只要能测出____和___的两组数据，就可以列出关于E、r的两个方程，从中解出E、r。二、实验器材干电池、_______、_______、___________、开关、导线。三、实验步骤1．确定_____表、_____的量程，按照电路图连接好电路，且使滑动变阻器阻值滑到____。UI电流表电压表滑动变阻器电流电压最大2．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表和电压表有明显的读数，记录一组___、___值。3．用同样的方法，多测几组U、I值。4．断开开关，整理好器材。5．利用代数法或图象法进行数据处理。UIE＝U1＋I1rU2＋I2r2．图象法：以纵轴表示路端电压，横轴表示总电流，建立直角坐标系，将所测多组相应的U、I值进行描点，然后用平滑的曲线将各点连接起来．由U＝E－Ir知，U－I图象是一条斜向下的直线，如图4－3－2所示，直线与纵轴的交点表示电源_________，与横轴交点表示电源的____________

(数轴刻度从零开始)，图线斜率的绝对值代表电源_________。电动势E短路电流I0内阻r图4－3－2核心要点突破一、误差分析1．偶然误差(1)由读数误差和电表线性不良引起误差。(2)由于导线与电池接触不好造成电池内阻不稳定。(3)用图象法求E和r时，作图不准产生误差。对此也可由电路来解释：若把图甲中的R和电流表看成外电路，则电压表可看成内电路的一部分，故实测出的是电池和电压表这个整体等效的r和E。电压表和电池并联，故等效内阻r小于电池内阻r真，r测<r真．外电路断开时。ab两点间电压Uab即等效电动势E，此时电压表构成回路，故Uab<E真，即E测<E真。图4－3－3即时应用(即时突破，小试牛刀)1．下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据，处理方法既能减小偶然误差，又直观、简便的是(

)A．测出两组I，U的数据，代入方程E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E和rB．多测几组I，U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值C．测出多组I，U的数据，画出U－I图象，再根据图象求出E、rD。多测几组I，U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内电阻r。解析：选C。图象法处理实验数据，能减小偶然误差，而且又直观、形象，故选项C正确。二、实验中应注意的问题1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些。(可选用旧的干电池)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，每次读完后应立即断电；即时应用(即时突破，小试牛刀)2．用伏安法测量电源电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中正确的是(

)A．应选用新的干电池作为被测电源，以使电压表的示数变化比较明显B．应选用内阻较小的电压表和电流表C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路，以免造成电源过载D．根据实验记录的数据作U－I图线时，应使所有的点画一条线，不能画直线时，可画折线解析：选C。为了能更好的测出电源内电阻，应用电阻较大的旧电池，故A错，由实验中的注意事项知，电压表电阻越大越好，故B错．选项C正确。D错误。

测量电源的电动势及内阻的实验电路如图4－3－4甲所示。图乙中给出的器材有：待测的电源(电动势约为4V，内阻约为2Ω)，电压表(内阻很大，有5V、15V两个量程)，电流表(内阻不计，有0.1A、1A两个量程)，滑动变阻器(阻值范围0～10Ω)，开关，另有导线若干。试按照甲图中的电路在乙图中画出连线，将器材连接成实验电路(要求正确选择电表量程，以保证仪器的安全并使测量有尽可能高的精确度)。课堂互动讲练类型一仪器选择及电路连接例1乙甲图4－3－4图4－3－5答案：见精讲精析。方法总结：对实验的处理要把握三原则：(1)仪表安全原则；(2)实验操作方便原则；(3)数据处理准确原则。

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4－3－6所示，一位同学测得的6组数据如下表中所示。类型二实验数据的处理例2组别I/AU/V10.121.3720.201.3230.311.2440.321.1850.501.1060.571.05图4－3－6(1)试根据这些数据在图中作出U－I图线。图4－3－7(2)根据图线得出电池的电动势E＝________V，根据图线得出的电池内阻r＝________Ω。(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＋I1r1和E＝U2＋I2r2算出，这样做可能得出误差很大的结果，选用第________组和第________组数据，求得E和r误差最大。精讲精析：(1)描点作图，舍去第四组数对应的点。图线如图4－3－8所示。图4－3－8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。答案：见精讲精析。方法总结：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中可得出内阻，即求直线的斜率．切记不要把图线与I轴的交点当作短路电流。

给你一个电阻箱、一个电压表、开关及导线等，如何根据闭合电路的欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻。类型三创新实验例3图4－3－9(1)画出实验电路原理图；(2)实验过程中，将电阻箱拨到4.5Ω时，电压表读数为0.90V；若将电阻箱拨到图4－3－9甲所示的________Ω时，电压表的读数如图乙所示，是________V。(3)根据以上实验数据，可