高中物理 实验 测量电源的电动势和内阻学案（含解析）粤教版选修3-1-粤教版高二选修3-1物理学案VIP免费

学案6学生实验：测量电源的电动势和内阻[学习目标定位]1.知道测量电源的电动势和内阻的实验原理，进一步感受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，学会根据图象合理外推进行数据处理的方法．一、测量电路设计设计思想：图1如图1所示，不需要通过测量测U内，只需要移动滑动变阻器的触头测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E＝U1＋I1r①E＝U2＋I2r②解①、②式便可求出电源的电动势E和内阻r.二、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．三、数据处理1．方法一：充分运用实验测得的I、U数据．通过上述方程组，多求出几组E、r值，再求其平均值．2．方法二：(1)本实验中，为了减少实验误差，一般用作图法处理实验数据，即根据多组测出的U、I值，作U－I图象；(2)将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的纵坐标数值就是电池电动势E；(3)横轴截距点图2(路端电压U＝0)意味着短路情况，它的横坐标数值就是短路电流；(4)图线斜率的绝对值即电池的内阻r，即r＝＝，如图2所示.一、“伏安法”测电源电动势和内阻1．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．1(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、电压表有明显的示数，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，用计算法和作图法这两种方法求出电池的电动势和内阻．2．实验数据的处理(1)求平均值法：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)作U－I图象法．3．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，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始．图3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．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．实验器材旧干电池、开关、变阻箱、电流表，电路图如图4所示．图43．数据处理(1)计算法：由E＝I1(R1＋r)和E＝I2(R2＋r)可解出E和r.(2)作图法：由E＝I(R＋r)得：R＝E·－r.由此作出R－图象，由斜率和截距可求出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．实验器材旧干电池、开关、变阻箱、电压表，电路图如图5所示．2图53．数据处理(1)计算法：由E＝U1＋r和E＝U2＋r解方程组可求得E和r.(2)作图法：由E＝U＋r得：＝＋·.作出－图线，由图象的斜率和截距可求得E和r.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__________．(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图象如图6所示，由图象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)由题U－I图象可知：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...