12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 导学案-2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）

新人教版高中物理必修三第十二章电能能量守恒定律3实验：电池电动势和内阻的测量1．了解并掌握测量电池的电动势和内阻的原理和实验方法。2．学习用图像法处理实验数据。3．会对测量误差进行分析，了解测量中减小误差的方法。合作探究一.实验思路1.电源有两个重要参数，分别是①和②2.利用电压表可以直接测量电池电压，若电压表是理想电压表，内阻无穷大，把电压表接人电池两极后③电流从电压表通过，外电路是④状态，此时电压表的示数即为电池电动势的大小；实验室的电压表和电池的正负极相连后⑤微小电流流过电压表，电压表的示数只是电池电动势的近似值。3.为了更精确地测量电池的电动势和内阻，可以把电源接在电路中，和外电路形成一个闭合电路，根据闭合电路的欧姆定律建立联系，由E=U+Ir知，只要测出⑥的两组数据，就可以列出两个方程，从而解出⑦。4.设计电路图如下：实验器材根据电路图完成电路时，所需要器材有，干电池，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干。三．测量物理量1.为了降低实验误差，可使用⑧改变外电路的电阻，进行⑨测量。2.根据多次测出的U、I值，作U-I图像处理数据较为方便，如图所示，将图线两侧延长，纵轴截距的数值就是电池的⑩，横轴截距（路端电压U=0）的数值就是⑪。图线斜率的绝对值等于电池的⑫，即⑬。类型一实验仪器的选择及实物连线例1：做“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验，可供选用的器材有：A．电流表(量程：0～0.6ARA约为1Ω)B．电流表(量程：0～3ARA约为0.6Ω)C．电压表(量程：0～3VRV约为5kΩ)D．电压表(量程：0～15VRV约为10kΩ)E．滑动变阻器(阻值范围：0～10Ω额定电流：1.5A)F．滑动变阻器(阻值范围：0～2kΩ额定电流：0.2A)G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干(1)请画出能使本实验测量精确程度较高的实验电路图。(2)电路中电流表应选用____，电压表应选用____，滑动变阻器应选用____。(填字母代号)(3)如图甲所示为实验所需器材，请按电路图连接实物图。练1：用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5V，内电阻约1Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、开关、导线外，还有下列器材供选用：A．电流表：量程0.6A，内电阻约1ΩB．电流表：量程3A，内电阻约0.2ΩC．电压表：量程3V，内电阻约30kΩD．电压表：量程6V，内电阻约60kΩE．滑动变阻器：0～1000Ω，额定电流0.5AF．滑动变阻器：0～20Ω，额定电流2A(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用____，电压表应选用____，滑动变阻器应选用_____(均填仪器的字母代号)。(2)下图为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将____和____相连、____和___相连、____和____相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。类型二实验数据处理例2：在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：A．待测干电池(电动势约为1.5V，内阻小于1.0Ω)B．电流表G(满偏电流Ig＝3mA，内阻Rg＝10Ω)C．电流表A(0～0.6A，内阻0.1Ω)D．滑动变阻器R1(0～20Ω，10A)E．滑动变阻器R2(0～200Ω，1A)F．定值电阻R0(990Ω)G．开关和导线若干(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲中的a、b两个参考实验电路．其中合理的是图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选D(填写器材前的字母代号)．(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理实验电路，利用测出的数据绘出的I1­I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，则由图线可得被测电池的电动势E＝V，内阻r＝Ω.练2、某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但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．(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来．(2)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乙所示．处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数eq\f(1,I)；再制作R­eq\f(1,I)坐标图，如图丙所示，图中已标注出了几个与测量对应的坐标点．请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上．(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线．(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.课堂训练1.某电路如图所示，已知电池组的总内阻，外电路电阻，理想电压表的示数，则电池组的电动势E等于()A．B． C．D．2.如图所示，用一只电流表和两个定值电阻测定电源电动势和内阻的实验中，由于未考虑电流表的内阻，其测量值E和r与真实值和相比较正确的是()A.B.C. D.3.如图所示，两个不同闭合电路中两个不同电源的图像，则下列说法正确的是()A.电动势，短路电流B.电动势，内阻C.电动势，内阻D.当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大4.测一节干电池的电动势和内电阻的实验电路图如图甲所示，图中电压表的示数表示路端电压，电流表的示数表示电路的总电流，滑动变阻器用于改变外电路的电阻。请回答下列问题：（1）甲图所示的电路图的实验误差是_____________（填“电压表的分流”或“电流表的分压”）。（2）某同学对实验做了适当改进，如乙图所示，给电压表串联一个与电压表内阻相等的定值电阻。①丙图中的图线为路端电压随总电流的变化关系图线，其中一条是由甲图电路得出的，另一条是由乙图电路得出的，则由甲图电路得出的是__________（填“”或“”），测量误差较小的是___________（填“”或“”）。②干电池真实的图线应位于丙图中的位置_________（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）。5.如图甲所示