2017-2018学年高中物理第二章恒定电流第10节实验：测定电池的电动势和内阻教学案新人教版选修3

1、第十节实验：测量电池的电动势和内阻第一，实验目的1.进一步熟练使用电压表、电流表和滑动变阻器。2.学会用伏安法测量电池的电动势和内阻。3.学会使用图像来处理实验数据。二、实验原理实验电路如图所示。根据闭合电路的欧姆定律，改变电阻R的阻值，测量两组U和I的值，即可得到两个欧姆定律方程第三，实验设备一个待测电池、一个电流表(0 0.6安)和一个电压表(0 3伏)、一个滑动变阻器、一个开关和几根电线。四.实验步骤1.选择电流表和电压表的测量范围，并根据电路图连接设备。2.将滑动变阻器的滑动叶片移动到阻力最大的一端(图中的左端)。3.合上电键，调整滑动变阻器，使电流表有一个清晰的显示数字，读出电压表示

2、数字U和电流表示数字I，并填写预画表格(如下表所示)。4.多次改变滑块的位置，读出相应的数据组，并逐一填入表格。5.断开钥匙，整理设备。V.数据处理1.公式法将几组测量数据分别代入e=u IR，然后将两个方程组合成一组，求解方程得到几组e和r值，最后将e和r分别平均作为测量结果。2.镜像法(1)建立一个以I为横坐标、U为纵坐标的直角坐标系，根据几组I和U的测量数据在坐标系中跟踪点(2)用直尺画一条直线，使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点可以大致均匀地分布在直线的两边。(3)如图所示(1)图形线和纵轴的交点是e.图形线与水平轴的交点短于。曲线图的斜率表示r=。六.误差分析1.偶然误差包括读

3、数视差和用图像法计算E和R时由于绘图不准确而引起的偶然误差。2.系统误差(1)使用图a所示的电路，理论上e=u (iv ia) r，其中电压表示数u是电源上的精确电压。在实验中，通过电压表的电流IV被忽略，这导致误差(如图B中的箭头线所示)，电压表示数越大，IV越大。从图像的角度来看：(1)当电压数为零时，iv=0，ia=I为短路，所以短路电流测量值=真值；E表示r为真。七.预防措施1.如果使用水果电池，其内阻相对较大，但不够稳定。测量前做好充分准备，并尽快测量。2.如果使用干电池，请使用内阻较大的电池。3.在实验中不要把I设得太高，在读完U和I的读数后立即关闭电源。4.在测量范围合适的前提下

4、，选择内阻较大的电压表。5.当干电池端电压变化不明显时，纵轴单位应较小，纵轴起点不应从零开始。6.要计算内阻，取两条直线上相距较远的两点，用R=计算。八、it案例设计1.用安培计和电阻箱测量e和r(也称为阻抗法)如图所示，从红外光谱可以知道，如果可以得到两组红外和红外数据，也可以得到关于红外和红外的两个方程，所以红外和红外可以从它们中求解。这样，电源的电动势和内阻也可以用电流表和电阻箱来测量。2.用电压表和电阻箱测量电阻(也称为电压电阻法)如图所示，从e=u r可以知道，如果可以得到u和r的两组数据，e和r也可以通过解方程得到。这样，电源的电动势和内阻也可以用电压表和电阻箱来测量。典型示例例1

5、。为了精确测量DC电源的电动势和内阻，给出了以下实验设备：A.待测电源(电动势约为4.5 V，内阻约为2)B.电流表A1(范围0.6安，内部)(3)如果滑动变阻器滑动到某个位置，此时电压表读数为“U”，电流表读数为“I”。理论上，电动势E和内阻R之间的关系应该是E=_ _ _ _ _ _。【分析】(1)被测电源的电动势约为4.5 V，使用量程为15 V的V1电压表时误差较大，选择量程为3 V的V2电压表需要串联电阻来扩大量程，串联恒定电阻R=RV=1 k，即选择R2。(2)如图所示(3)根据闭合电路的欧姆定律，图a有e=u (1 r) I，图b有e=u r答案 (1)D F (2)见解析图(3

6、) E=U (1 R) I或E=U R典型示例例2。在“用电流表和电压表测量电池电动势和内阻”实验中，选择的设备有：A.电流表(范围：0 0.6 a，ra=1)；b电流表(量程：0 3 a，ra=0.6)；C.电压表(范围：0 3 v，RV=5k)；d电压表(范围：0 15 v，RV=10k)；E.滑动变阻器(0 10，额定电流1.5a)；f滑动变阻器(0 2 k，额定电流0.2a)；G.待测试的电源(一节1号干电池)、开关和电线。(1)请在问题的虚线框中画出能使本实验测量精度高的实验电路。(2)电路中的电流表、电压表和滑动变阻器应为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(用

7、字母代码填写)(3)实验所需的设备如图所示。请根据原理图连接正确的实验电路。(4)本实验系统误差的主要原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .分析 (1)电路如图所示。由于这种情况很容易实现，只要在图中所示的电路中需要电压表的内阻RVr，就应该选择这种电路。(2)考虑到待测电源中只有一个干电池，电压表应为C；放电电流不宜过大，一般不超过0.5 A，所以电流表应选择A；变阻器不能选择太大的电阻值。从允许最大电流和减小实验误差的角度出发，应选择电阻较小、额定电流较大的滑动变阻器E，因此设备应选择A、C、E.(3)如图所示在闭合开关之前，