高中物理 第二章 恒定电流 第十节 实验：测定电池的电动势和内阻学案新人教版选修3-1

1、第十节 实验：测定电池的电动势和内阻【学习目标】1学习测量电源电动势和内阻的方法，掌握科学测量的步骤。2了解实验中误差的来源，了解用不同方法测量得出结果E与r的误差分析。3知道实验原理，学会科学处理实验数据的方法公式法和图像法。【新知预习】1.实验原理“伏安法”测电源电动势和内阻闭合电路 欧姆定律“电压、电流式”： 用电压表、电流表、滑动变阻器等组成如图所示电路图，测出 两组值，就能算出电动势和内阻。“安阻法”测电源电动势和内阻闭合电路 欧姆定律“电流式”： 用电流表、电阻箱等组成如图所示电路图，测出 两组值，就能算出电动势和内阻。“伏阻法”测电源电动势和内阻闭合电路 欧姆定律“电压式”： 用

2、电压表、电阻箱等组成如图所示电路图，测出 两组值，就能算出电动势和内阻。2.“伏安法”测电源电动势和内阻的实验器材：电池(待测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸等。3.测量电源电动势和内阻的实验步骤：确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好。把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用同样方法测量并记录几组I、U值。断开电键，整理好器材。数据处理4.数据处理 为了减小测量误差，本实验常选用以下两种处理数据方法：公式法利用依次记录的多组数据，分别记录如下表所示：实验序号123456I/AI1I2I3

3、I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U6分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组分别解除E1、r1、E2、r2、E3、r3,求出它们的平均值E= ,r= 。作为测量结果。图象法由变形可得把测出的多组数据U、I值，在U-I图中描点画图象，使U-I图象的直线经过大多数坐标点,不在坐标图象上的点大致分布在直线的两侧。纵轴截距等于电动势E，原点电压为零时，横轴截距等于外电路短路时电流。直线斜率的绝对值等于电源的内阻r=U/I。5.测量电源的电动势和内阻的注意事项：为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大一些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表。电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下

4、降，内阻r会明显增大，故实验中不宜将I调得过大，一般小于0.5A。安培表一般选0-0.6A 挡，伏特表一般选0-3V挡。当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始。6.误差分析【导析探究】导析一： “伏安法”测电源电动势和内阻例1.在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用的电流表和电压表的内阻分别约为0.1和1k。右边为实验原理图，下边为所需器材的实物图。试按原理图在实物图中画线连接成实验电路。 I（A）0.120.200.310.320.500.57U（V）1.371.321.241.181.101.05 一位同学在实验中记录的6组

5、数据如上表所示，试根据这些数据在右图中画出U-I图线。根据图线可读出被测电池的电动势E=_V，内电阻r=_。例2.用图的电路 测量一节蓄电池的电动势和内阻。蓄电池的内阻非常小，为防止滑动变阻器电阻过小时由于电流过大而损坏器材，电路中用了一个保护电阻R0。除蓄电池、滑动变阻器、开关、导线外，课供使用的实验器材还有：A电流表（量程0.6A、03A）B电压表（量程3V、15V）C定值电阻（阻值1、额定功率5W）D定值电阻（阻值10、额定功率10W）电流表和电压表各选哪个量程？为什么？选用哪个定值电阻做R0？为什么变式（思考）：测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5)。器材：量程3

6、V的理想电压表V，量程0.5A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻R=4，滑动变阻器R，电键K，导线若干。请画出实验电路原理图。导析二：“伏阻法”测电源电动势和内阻例3.某同学利用电压表和电阻箱测定一种特殊电池的电动势（电动势E大约在9V左右，内阻r约为）。已知该电池允许输出的最大电流为150mA，该同学利用如图a所示的电路进行实验，图中电压表的内阻约为，R为电阻箱，阻值范围09999，R0是定值电阻，起保护电路的作用。（1）实验室备有的定值电阻R0有以下几中规格：A B C D本实验应选（填入相应的字母）作为保护电阻。（2）该同学完成电路的连接后，闭合开关S，调节电阻箱的阻值，读取电压表的示

7、数，其中电压表的某一次偏转如图b所示，其读数为 。（3）改变电阻箱值，取得多组数据，作出了如图c所示的图线，则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E为 V，内阻r为 。（结果保留两位有效数字）（4）用该电路测电动势与内阻，测量值和真实值的关系E测 E真，r测 r真（填“大于”、“小于”或“等于”）。导析三：“安阻法”测电源电动势和内阻例4.某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r，根据实验数据描绘出如图乙所示的图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数。由此可以得到E= ,r= 。【当堂检测】1.某同学采用图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内电阻。提供的器材有，电

8、压表(0-3V)、电流表(0-0.6A)、滑动变阻器有R1(10，2A)和R2(100，0.1A)各一只实验中滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”)。在实验中测得多组电压和电流值，得到如图丙所示的UI图线，由图可求出该电源电动势EV；内阻r=_。（保留三位有效数字）在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路。电动势测量值_真实值,内电阻测量值_真实值.( 填 ,= ) 2.测量电源的电动势E及内阻r（E约为6V，r约为1.5）。器材：量程3V的理想电压表V，量程0.6A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻R=8.5，滑线变阻器R(010)，开关S，导线若干。画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。用笔画线代替导线完成实物连接图。实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E= ，r= 。（用I1，I2，U1，U2及R表示）3.干电池（电动势约为1.5V，内阻未知）；电流表（量程10mA,内阻为30-40）阻值为100和150的定值电阻各一个；开关K1、K2；导线若干根据所给器