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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-新人教版高二选修3-1物理教学案

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第 10 节 实验:测定电池的电动势和内阻一、实验目的1.知道伏安法测量电源电动势和内阻的实验原理,进一步理解电源路端电压随电流变化的关系。2.学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。3.尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析,了解测量中减小误差的办法。二、实验原理图 2101实验电路如图 2101 所示,根据闭合电路的欧姆定律,改变 R 的阻值,测出两组 U、I的值,根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程:E=U1+I1r 和 E=U2+I2r,联立可解出 E、r 的值。三、实验器材待测电池一节,电流表(0~0.6 A)、电压表(0~3 V)各一块,滑动变阻器一只,开关一只,导线若干。图 2102四、实验步骤1.确定电流表、电压表的量程,按图 2102 连接好电路,并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。2.闭合开关 S,接通电路,将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动,从电流表有明显读数开始,记录一组电流表、电压表读数。3.同样的方法,依次记录多组 U、I 值。4.断开开关 S,拆除电路。5.以 U 为纵轴,I 为横轴,将记录的电压、电流标在坐标图上,过这些点作一条直线,根据纵轴截距求出电动势,根据斜率大小求出内电阻。五、数据处理为减小测量误差,本实验常选用以下两种数据处理方法:1.公式法利用依次记录的多组数据(一般 6 组),分别记录如表所示:实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U 外/VU1U2U3U4U5U6分别将 1、4 组,2、5 组,3、6 组联立方程组解出 E1、r1,E2、r2,E3、r3,求出它们的平均值E=,r=作为测量结果。图 21032.图像法把测出的多组 U、I 值,在 UI 图中描点画图像,使 UI 图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧,如图 2103 所示,由 U=E-Ir 可知:(1)纵轴截距等于电源的电动势E,横轴截距等于外电路短路时的电流 Im=。(2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻 r==。六、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 UI 图像时描点不准确。2.系统误差由于电压表分流 IV,使电流表示数 I 小于电池的输出电流 I 真。I 真=I+IV,而 IV=,U越大,IV越大,它们的关系可用图 2104 表示。实测的图线为 AB,经过 IV修正后的图线为 A′B,可看出 AB 的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于 A′B,即实测的 E 和 r 都小于真实值。图 2104七、注意事项1.为使电池的路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电...

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