实验：测定电池的电动势和内阻课件（人教选修-）()VIP专享VIP免费

典题案例导析第二章恒定电流实验理论指导题型一题型二第10节实验：测定电池的电动势和内阻题型三知能演练提升一、实验目的(1)进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用。(2)学会用伏安法测电池的电动势和内阻。(3)学会利用图像处理实验数据。图2－10－1二、实验原理实验电路如图2－10－1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，即可得到两个欧姆定律方程：E＝U1＋I1rE＝U2＋I2r⇒E＝I1U2－I2U1I1－I2r＝U2－U1I1－I2三、实验器材被测电池(干电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、电键和导线等。四、实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程，按图2－10－1所示电路把器材连接好，如图2－10－2所示。图2－10－2(2)把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。(3)闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组I和U的值。(4)断开电键，整理好器材。五、数据处理1．公式法把测量的几组数据分别代入E＝U＋Ir中，然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对E、r分别求平均值作为测量结果。2．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I、U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；图2－10－3(3)如图2－10－3所示：①图线与纵轴交点为E。②图线与横轴交点为I短＝Er。③图线的斜率表示r＝|ΔUΔI|。六、注意事项(1)如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速。(2)如果使用干电池，则选择内阻大些的、已使用过的电池。(3)实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电。(4)在量程合适的前提下，选择内阻大一些的电压表。七、误差分析1．偶然误差有读数视差和用图像法求E和r时，由于作图不准确造成的偶然误差。2．系统误差分析(1)采用如图2－10－4甲所示电路在理论上E＝U＋(IV＋IA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压。实验中忽略了通过电压表的电流IV，从而形成误差(如图乙中带箭头线段)，而且电压表示数越大，IV越大。图2－10－4从图像角度看：①当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，因此短路电流测量值＝真实值；②E测r真。八、它案设计主要仪器原理电路图电压表、电阻箱E＝U1＋U1R1rE＝U2＋U2R2r电流表、电阻箱E＝I1R1＋I1rE＝I2R2＋I2r[例1]给你一个电阻箱、开关及导线等，如何根据闭合电路的欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻。(1)画出电路图。(2)实验过程中，将电阻箱拨到4.5Ω时，电压表读数为0.90V；若将电阻箱拨到如图2－10－6甲所示的________Ω时，电压表的读数如图乙所示是_______V。(3)根据以上实验数据，可以算出该节干电池的电动势E＝________V。图2－10－6[解析](1)根据闭合电路欧姆定律：E＝U＋Ir。当外电路是纯电阻电路时，上式也可写成：E＝U＋UR·r。由此可见，如果没有电流表，不能直接测得总电流I，也可以利用部分电路的欧姆定律，由UR计算得到外电路的总电流I。当然此时必须外电路的电阻R可变，而且阻值可直接读出，所以必须用电阻箱代替滑动变阻器。因此如果给出电压表、电阻箱、开关和导线，也能测出一个电池的电动势和内阻，其实验电路图如图所示。(2)电阻箱的使用电阻的大小是把面板上指示的所有电阻相加，所以题图甲中电阻箱的电阻值是110Ω；本实验是测一节干电池的电动势和内阻，所以题图乙中电压表所用量程应是0～3V，所以指示的电压应该是1.1V。(3)由闭合电路的欧姆定律：E＝U＋UR·r，代入数据得：E＝0.90＋0.904.5r；E＝1.1＋1.1110·r。解得r＝1.05Ω，E＝1.11V。[答案](1)见解析图(2)...