高中物理 2.9 实验：测量电池的电动势和内阻学案 新人教版选修3-1VIP免费

§2.9实验：测量电池的电动势和内电阻班级：姓名：组号：【自学目标】1.掌握实验电路、实验原理及试验方法。2.学会用图像法处理实验数据。【自学重难点】1.理解测定电动势和内电阻的原理，并掌握测量电动势和内电阻的几种方法。2.实验数据的处理和实验误差分析。【知识连接】1.闭合电路欧姆定律2.物理实验的学习方法和实验数据处理法（公式法和图像法）【导学求思】一、实验原理和方法1.用电流表、电压表和滑动变阻器测定电池的E和r（1）实验电路如图所示（2）实验原理：根据闭合电路欧姆定律：IrUE，改变外电路电阻R，用电流表和电压表测出两组总电流1I、2I和路端电压1U、2U，即可得到两个欧姆定律方程和，解此方程组可得电源的电动势为，电源的内阻为（3）实验器材：（4）实验步骤：①按实验电路把器材连接好，注意选取适当的、的量程，②把滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路部分的电阻最大，③开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，④用同样的方法，测量并记录几组数值并记录下来，用心爱心专心1⑤断开开关，整理好器材，⑥根据测量的数据利用计算法或图像法求得E和r（5）注意事项①为了使电池的路端电压变化明显，电池的大一些好，②由于干电池在大电流放电时电动势会明显下降，会明显增大，故实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源。③两表应选择合适的量程，使测量时偏转角，以减小读数时的误差，④尽量多测几组的数据，且数据变化范围要大些。2.E和r的其他测量电路（1）用电阻箱和电流表测定①实验电路如图所示。②实验原理：改变电阻箱的阻值，记录R和I，应用公式：（2）用电阻箱和电压表测定①实验电路图如图所示②实验原理：改变电阻箱的阻值，记录R和U，应用公式：二、数据处理及误差分析1.按上面的实验步骤连接实验电路，改变滑动变阻器R的值，可以得到若干组I和U的值，利用U、I的值多求几组E和r的值，算出它们的平均值。2.图像法：作IU图像，横坐标表示，纵坐标表示，由数据描点、连线作出一条直线，这条直线与横坐标的交点物理意义是，与纵坐标的交点物理意义是，直线的斜率物理意义是3.误差分析：在本实验中，电压表测量的是，但由于电压表的作用，电流表测量的却不是干路电流，电流表的读数略小于干路电流，根据实验数据作出的如图所用心爱心专心2示的图线a，那么考虑到电压表的分流，得到图线b，由此可见，按照实验数据求的的电动势和内阻即同步导学用伏安法测电源电动势和内电阻时应注意：（1）应选用内阻大一些（用过一段时间）的干电池，在本实验中不要把电流调得过大，每次读完示数后立即断电。（2）在画U-I图象时，要使较多的点落在这条直线上，或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可以使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。（3）干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多。这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，不过直线斜率的大小照样还是电源的内电阻。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,所用电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ.下面分别为实验原理图及所需的器件图.（1）.试在下图中画出连线,将器件按原理图连接成实验电路.用心爱心专心3（2）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.根据图象读出电池的电动势E=V，根据图象求出电池内阻r=Ω.I(A)0.120.200.310.320.500.57U(V)1.371.321.241.181.101.05解析：（1）按照实物原理图将实物连接如图。（2）根据表格中U、I数据，在方格纸U-I坐标上找点描迹如图，连直线时第四组数据(0.32A,1.18V)标出的点应该舍去不顾，然后将直线延长，交U轴于U1=1.46V（1.44～1.48也对），此即为电源电动势；交I轴于I=0.64A，注意此时U2=1.00V，由闭合电路欧姆定律得rUEI2。测得72.064.000.146.12IUEr（0.67～0.77也对）。解答：用心爱心专心4解答如图.E=1.46±0.02V，r=0.72±0.05Ω.例2用一只电流表...