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）(含答案)

12.3实验：电池电动势和内阻的测量知识链接Hi，在开始挑战之前，先来热下身吧！同学们，如何测量电源的电动势和内电阻？▪◆学习任务（一）读教材，首战告捷让我们一起来阅读教材，并做好色笔区分吧。（二）试身手，初露锋芒让我们来试试下面的问题和小练习吧。问题：如图一所示为外电路“内接法”，则电源的电动势和内电阻的测量偏大还是偏小？AV图AV图。练习1、一位同学记录的6组数据见表。试根据这些数据在下图中画出U—I图线，并根据图线读出电池的电动势E=，电池的内阻r=Ω.I(A)U(V)0.121.370.201.320.311.240.351.200.501.100.571.05练习2、如图示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值真实值，内阻的测量值真实值，产生误差的原因是。（三）攻难关，自学检测让我们来挑战吧！你一定是最棒的！1、测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U-I图像如下：请回答下列问题：（1）如图1所示在闭合开关之前为防止电表过载，滑动变阻器的滑动头P应放在处（a或b）（2）图2是根据实验数据画出的U-I图像。由此可知这个干电池的电动势E=V，内电阻r=Ω。2、现有器材：量程为10.0mA、内阻约30-40Ω的电流表一个，定值电阻R1=150Ω，定值电阻R2=100Ω，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为，式中各直接测得量的意义是：.（四）找规律，方法总结1.由E=U+Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从而解出E.r,因此用电压表、电流表加上一个可变电阻就能测E、r电路图如下图所示.2.由E=IR+Ir知，只要能得到I、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程从中解出E、r,用的器材有电源、开关、电阻箱、电流表，电路图如图甲所示3.由可知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是电源、开关、电阻箱、电压表，电路图如图乙所示.图像法(1)以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组U、I的测量数据在坐标系中描点；(2)用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧；(3) 直线与U轴的交点表示I=0,属于断路的情况，这时的电压U等于电源的电动势，直线与横轴的交点表示U=0,属于短路的情况，此时的电流为短路电流，则电源内阻误差分析1.偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作图像时描点不很准确.2.系统误差：系统误差来源于未计入电压表的分流，近似地将电流表的示数看作干路电流，实际上电流表的示数比干路电流略小，如下图甲所示.如果由实验得到的数据作出如下图乙中实线(所示的图像，那么考虑到电压表的分流后，得到的图像应是下图乙中的虚线(b).由此可见,按甲图所示的实验电路测出的电源电动势，电源内阻测一测，大显身手1．用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中错误的是()A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显B．应选用内阻较小的电压表和电流表C．移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D．根据实验记录的数据作U一I图像时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧2．下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法，其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是（）A．测出两组I、U的数据，代人方程组．：E＝U1十I1r和E＝U2十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图像，再根据图像求E、rD．多测出几组I、U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内电阻。3．有两只电压表A和B，量程已知，内阻不知等于多少；另有一节干电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少；只用这两只电压表，电键和一些连接用导线，能通过测量计算出这个电池的电动势(已知电动势不超过电压表的量程).(1)画出你测量时所用的电路图;(2)以测量的量作为已知量，导出电动势的式子.4．某研究性学习小组利用图示甲电路测量电池的电动势和内电阻，根据实验绘出绘出图乙的R-I-1图像其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，可以得到：E=________,r=_________.答案解析试身手，初露锋芒练习1、答案：1.48V，0.75Ω练习2、答案：等于、偏大、电流表有内阻解析：可以把电表的内阻等效看成电源的内阻，所以内阻测量偏大。攻难关，自学检测1.【答案】a，1.5，1.2.解析：（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。I1是外电阻为R1时的电流，I2是外电阻为R1和R2串联时的电流.E=I1（R1+Rg+r）①E=I2（