高中物理第二章直流电路第7讲学生实验：测量电源的电动势和内阻

第7讲学生试验：测量电源

电动势和内阻第二章直流电路1/311.知道测量电源电动势和内阻试验原理.2.经过试验过程，掌握试验方法，学会依据图像合理外推进行数据处理方法.3.尝试分析电源电动势和内阻测量误差，了解测量中减小误差方法.目标定位2/31对点检测自查自纠栏目索引测量电源电动势和内阻3/31一、试验原理和方法1.伏安法：由E＝U＋Ir知，只要测出U、I

数据，就能够列出两个关于E、r方程，从而解出E、r，用到器材有

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，电路图如图1所表示.答案测量电源电动势和内阻图1两组电池开关滑动变阻器电压表电流表4/312.安阻法：由E＝IR＋Ir可知，只要能得到

两组数据，列出关于E、r两个方程，就能解出E、r，用到器材有

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，电路图如图2所表示.答案图23.伏阻法：由E＝U＋

r知，假如能得到

两组数据，列出关于E、r两个方程，就能解出E、r，用到器材是

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，电路图如图3所表示.图3I、R电池开关电阻箱电流表U、R电池开关电阻箱电压表5/31答案二、试验步骤(以伏安法为例)1.电流表用0～0.6A量程，电压表用0～3V量程，按试验原理图连接好电路(如图1).2.把滑动变阻器滑片移到一端，使其阻值最

.3.闭合开关，调整滑动变阻器，使电流表有显著示数，统计一组数据(I1、U1).用一样方法测量几组I、U值.4.断开开关，整理好器材.5.处理数据，用公式法和图像法这两种方法求出电池电动势和内阻.大图16/31答案能够利用U、I值多求几组E、r值，算出它们平均值.2.作图法：(1)本试验中，为了降低试验误差，普通用图像法处理试验数据，即依据屡次测出U、I值，作U－I图像；(2)将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它数值就是

；电池电动势E7/31答案(3)横轴截距点(路端电压U＝0)意味着短路情况，它数值就是________

；(4)图线斜率绝对值即电池

，即r＝|

|＝

，如图4所表示.内阻r图4短路电流8/31答案四、注意事项1.为使电池路端电压有显著改变，应选取内阻较

旧干电池和内阻较大电压表.2.试验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后马上切断电源，预防干电池因大电流放电时间过长造成

发生显著改变.3.当干电池路端电压改变不很显著时，作图像，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始.大内阻r9/31如图5所表示，此时图线与纵轴交点仍为电池电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远两点用r＝

求出.图5答案10/31五、误差分析1.偶然误差：主要起源于电压表和电流表读数以及作U－I图像时描点不准确.2.系统误差：主要原因是电压表分流作用，使得电流表上读出数值比流过电源电流偏

一些.U越大，电流表读数与总电流偏差就越

，将测量结果与真实情况在U－I坐标系中表示出来，能够得到E测

E真，r测

r真.答案小大＜＜11/31解析答案例1在“用电流表和电压表测定电池电动势和内阻”试验中.(1)备有以下器材A.干电池1节B.滑动变阻器(0～20Ω)

C.滑动变阻器(0～1kΩ)

D.电压表(0～3V)

E.电流表(0～0.6A)F.电流表(0～3A)

G.开关、导线若干其中滑动变阻器应选________，电流表应选________.(只填器材前序号)典例精析12/31解析滑动变阻器最大值普通为待测电阻几倍时很好，在该试验中因干电池内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点即可，故滑动变阻器应选B.(也能够从便于调整角度来分析，应该选择阻值较小滑动变阻器.)电流表量程要大于电源允许经过最大电流，对于干电池来讲允许经过最大电流普通是0.5A，故需要选择0～0.6A，所以电流表应选E.答案B

E

13/31解析答案(2)为了最大程度减小试验误差，请在虚线框中画出该试验最合理电路图.解析电路图如图所表示.答案看法析图14/31解析答案(3)某同学依据试验数据画出U－I图像如图6所表示，由图像可得电池电动势为________V，内阻为________Ω.图611.515/31解析答案(4)写出该试验误差原因：______________；电动势测量值_____真实值，内阻测量值________真实值.(填“大于”“等于”或“小于”)解析因为电压表分流作用，使电流表读数总是比干路电流小，造成E测＜E真，r测＜r真.小于电压表分流小于16/31答案例2某同学利用电压表和电阻箱测定干电池电动势和内阻，使用器材还包含定值电阻(R0＝5Ω)一个，开关两个，导线若干，试验原理图如图7(a).(1)在图(b)实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路连接.图7答案如图所表示17/31解析答案(2)请完成以下主要试验步骤：①检验并调整电压表指针指零；调整电阻箱，示数如图(c)所表示，读得电阻值是________；②将开关S1闭合，开关S2断开，电压表示数是1.49V；③将开关S2________，电压表示数是1.16V；断开开关S1.解析由题图(c)读得电阻箱阻值为R＝20Ω；将S1闭合，S2断开，电压表示数为电源电动势E＝1.49V，将S2再闭合，电压表示数为电阻箱R两端电压.将电压表视为理想电表，则干路电流I＝

A＝0.058A.20Ω闭合18/31解析答案(3)使用测得数据，计算出干电池电动势是______，内阻是________(计算结果保留两位有效数字).0.69Ω1.49V方法点拨19/31方法点拨(1)外电路断路时外电压等于电动势，即例2中S2断开时电压表示数为电动势.(2)不论哪种方法，测电动势和内阻原理都是闭合电路欧姆定律.20/31例3某研究性学习小组利用如图8甲所表示电路测量电池组电动势E和内阻r.依据试验数据绘出如图乙所表示R－

图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此能够得到E＝________，r＝________.图8解析答案总结提升总结提升返回21/31解析由欧姆定律有，由此知图线斜率为电动势E，纵轴截距大小为内阻r.r＝1Ω.答案2.8V(2.7～2.9V均可)

1Ω总结提升22/31总结提升返回23/311.用电流表和电压表测定电池电动势E和内阻r，所用电路如图9(a)所表示，一位同学测得六组数据以下表所表示.对点检测12组别123456电流I/A0.120.200.310.320.500.57电压U/V1.371.321.241.181.101.05图924/31(1)试依据这些数据在图(b)中作出U－I图线.解析答案12解析作图线时应使尽可能多点落在直线上，个别偏离太远点应舍去，图线如图所表示.答案看法析图25/31(2)依据图线求出电池电动势E＝________V，电池内阻r＝________Ω.解析答案120.691.4526/312．小明利用如图10所表示试验装置测量一干电池电动势和内阻．(1)图中电流表示数为________A.12图10解析答案0.44解析电流表使用量程为0～0.6A，所以电流表读数为0.44A.27/31(2)调整滑动变阻器，电压表和电流表示数统计以下：请依据表中数据，在方格纸上作出U－I图线．U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.4412解析答案28/31由图线求得：电动势E＝_____________________V；内阻r＝_____________________Ω.解析描点连线得到U－I图像，如图所表示依据E＝U＋Ir，图像中纵截距为电动势，所以E＝1.60V(1.58～1.62都算对)，斜率大小为内阻，所以r＝1.2Ω(1.18～1.26都算对)．1.60(1.58～1.62都算对)1.2(1.18～1.26都算对)解析答案12