高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律 2 测量电源的电动势和内阻导学案 沪科版选修3-1-沪科版高二选修3-1物理学案VIP免费

学案2测量电源的电动势和内阻[目标定位]1.知道测量电源的电动势和内阻的实验原理，进一步了解电源路端电压随电流变化的关系.2.经历实验过程，掌握实验方法，学会根据图像合理外推，进行数据处理的方法.一、伏安法测电源电动势和内阻1.实验原理和电路设计思想：如图1所示，不需要通过测U内，只需要改变RP值测U外和通过电源的电流I，由闭合电路欧姆定律建立方程组图1E＝U1＋I1r(1)E＝U2＋I2r(2)解(1)、(2)式便可求出电源的电动势E和内阻r.2.实验器材待测电池一节，电流表(0～0.6A)、电压表(0～3V)各一个，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干.3.实验步骤(1)电流表用0～0.6A量程，电压表用0～3V量程，按实验原理图连接好电路.(2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其阻值最大.(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1).用同样的方法测量几组I、U值.(4)断开开关，整理好器材.(5)处理数据，用公式法和作图法这两种方法求出电池的电动势和内阻.4.实验数据的处理(1)平均值法：由E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r可解得E＝，r＝.可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值.(2)U－I图像法①根据多次测出的U、I值，作U－I图像；②将图线两侧延长，纵轴截距点的数值是电池电动势E；③横轴截距点(路端电压U＝0)的数值是短路电流；④图线斜率的绝对值即电池的内阻r，即r＝＝，如图2所示.1图25.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池和内阻较大的电压表.(2)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，防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化.(3)当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始.如图3所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r＝||求出.图3二、“安阻法”测E和r1.实验原理由E＝IR＋Ir可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r.2.实验器材电源、开关、变阻箱、电流表，电路图如图4所示.图43.数据处理(1)公式法：由E＝I1(R1＋r)和E＝I2(R2＋r)可解出E和r.(2)图像法：由E＝I(R＋r)得：R＝E·－r.由此作出R－图像，由图像斜率和截距可求出E和r.三、“伏阻法”测E和r1.实验原理由E＝U＋r知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r.2.实验器材电源、开关、变阻箱、电压表，电路图如图5所示.图53.数据处理2(1)公式法：由E＝U1＋r和E＝U2＋r解方程组可求得E和r.(2)图像法：由E＝U＋r得：＝＋·.作出－图线，由图像的斜率和截距可求得E和r.一、伏安法测E、r的仪器选择与数据处理例1在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中.(1)备有如下器材A.干电池1节B.滑动变阻器(0～20Ω)C.滑动变阻器(0～1kΩ)D.电压表(0～3V)E.电流表(0～0.6A)F.电流表(0～3A)G.开关、导线若干其中滑动变阻器应选________，电流表应选__________.(只填器材前的序号)(2)为了最大限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图.(3)某同学根据实验数据画出的U－I图像如图6所示，由图像可得电池的电动势为____________V，内电阻为____________Ω.图6解析(1)滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可，故滑动变阻器应选B.(也可以从便于调节的角度来分析，应该选择阻值较小的滑动变阻器.)电流表的量程要大于电源允许通过的电流，对于干电池来讲允许通过的最大电流一般是0.5A，故需要选择0～0.6A量程的电流表，所以电流表应选E.(2)电路图如图所示.3(3)由U－I图像可知：纵截距为1.5V，故电池的电动势为1.5V；内电阻r＝||＝||Ω＝1Ω.答案(1)BE(2)见解析图(3)1.51针对训练用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用电路如图7(a)所示，一位同学测得的六组数据如下表所示.组别123456电流I/A0.120.200.310.320.500.57电压U/V1.371.321.241.181.101.05(1)试根据这些数据在图(b)中作出U－I图线.图7(2)根据图线求出电池的电动势E＝________V，电池的内阻r＝________Ω.答案...