高中物理 第二章第九节实验测定电池的电动势和内阻导学案 新人教版选修3-1VIP免费

2.9实验：测定电源电动势和内阻【学习目标】1、了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。2、学习用图象法处理实验数据。【重难点】重点：掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。难点：用图象法处理实验数据。【合作探究】1．实验原理：（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。如图1所示：测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。原理公式：_____________（2）用电流表、电阻箱测量。如图2所示：测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。原理公式：_____________（3）用电压表、电阻箱测量。如图3所示：测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。原理公式：_____________这几种方法均可测量，下面我们以图1所示的方法介绍实验步骤和实验数据的处理方法。2、电路选择及误差分析图1：误差来源于电压表的分流作用1vvRrrrRr1vvRrEEErR图2：误差来源于电流表的分压作用1ArrRr1EE实验时采用1图所示电路误差较小3．实验器材：电池（待测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线，坐标纸。1VA..Er图1REVA..Er图2RE4．实验步骤：（1）确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好。（2）把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用同样方法测量并记录几组I、U值。（4）断开电键，整理好器材。（5）数据处理：在坐标纸上作U－I图，求出E、r5．注意事项：（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处。（2）使用内阻较大一些的旧电池.在实验中不要将电流调得太大，一般小于0.5A。每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化。（3）要测出不小于6组Ｉ、Ｕ数据，且变化范围要大一些（4）安培表一般选0－0.6A档，伏特表一般选0－3V档。（5）测量误差：E、r测量值均小于真实值。6．数据处理：方法一：公式法改变R的阻值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解，多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值.解，得方法二：图象法明确：①图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流强度I增大时，路端电压U将随之减小，U与I成线性关系，U=E-Ir。也就是说它所反映的是电源的性质，所以也叫电源的外特性曲线。②电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持一定，而这里的U-I图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化。实验中至少得到6组数据，画在图上拟合出一条直线。要求：使多数点落在直线上，并且分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等，这样，可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。将图线两侧延长，分别交轴与A、B点。A点意味着断路情况，它的纵轴截距就是电源电动势E。2rIUErIUE22112112211221IIUUrIIUIUIE说明：①A、B两点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。②由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，画U-I图线时，可以将纵轴的坐标不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始(但横坐标必须从0开始)这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r。7．误差分析：实验中的误差属于系统误差，得到的数值是偏大还是偏小？（提示：利用图线及合理的推理）因为电压表的分流作用所以I真=I测＋IV即（I真-I测）↑，反映在图线上：当U=0时，IV→0I→I真故r真＞r测E真＞E测【实验数据记录】U/VI/A建立坐标系，画出U-I图像:【知识延伸】其他方法介绍：3.。..Er图1。..。..K2R1KR21K12AK1Er图2AKR.。..Er图3。..。..K2R1KR21K12K1V..Er图4KR..V1、I-R法：电路如图1、图2所示。由)(11rRIE212121)(IIRRIIE)(22rRIE211122IIRIRIr2、U-R法：电路如图3、图4所示。由rRUUE11121122121)(RURURRUUErRUUE22221122121)(RURUUURRr3、这种接法不可取的原因：分析：图3—48作为测量实验电路不可取。因为由于电流表的分压UA的影响，使电压表的测量值小于电池的端电压U端=U真，而有U真=U端+UA的关系。且UA=IRA...