测定电源的电动势和内阻学案

衡水市第二中学高一物理学案用心听课，珍惜课堂，用点滴积累自己的能力使用时间：年月日第1页共3页【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。【教学重点、难点】1、掌握用伏特表和安培表测电源电动势和内阻的方法2、学会利用图像处理数据【教学用具】干电池一节，电压表，电流表，滑动变阻器，开关，导线若干,多媒体，实物投影仪【教学过程】一、实验原理1．原理：闭合电路的欧姆定律实验电路：2、实验电路分析两电路的不同【分析】左图中由于电压表分流而引起误差，右图由电流表分流引起误差。而在右图中实际上测到的内阻等效于电流表与电源串联起来的总阻值，但由于电流表内阻较小，与电源内阻接近，故相对误差很大；而左图电压表内阻很大，其分流作用可忽略不计，误差较小。因而，实验电路我们选择的是左图。3．实验依据：得U1＝E－I1rU2＝E－I2r，解得E＝I1U2－I2U1I1－I2r＝U2－U1I1－I2二、实验操作【例1】测定电源的电动势和内电阻的实验电路如下图，回答下列问题：（1）现备有以下器材：A．干电池1个B．电压表（0~3V）C．电压表（0~15V）D．电流表（0~0.6A）E．电流表（0~3A）F．滑动变阻器（0~10Ω）G．滑动变阻器（0~1750Ω）其中电压表应选,电流表应选，滑动变阻器应选(填字母代号)【分析】1、电表的量程选择需符合两方面：安全性、精确性2、本实验由于干电池大电流放电时，电动势会明显下降，内阻明显升高，故此实验中，电流不宜超过0.5A3、滑动变阻器的选择需考虑设计电路所需最大阻值（2）如图所示在闭合开关之前为防止电表过载而滑动变阻器的滑动头P应放在处【分析】开关闭合前，必需使滑动变阻器处于最大值（3）按上述要求，完成右边的实物连接图【总结】在实物连接时需考虑以下几个方面：1、电表量程的选择2、电流表、电压表正负接线柱不能接反3、电压表不能直接并到电源的正负极三、数据处理1、计算法实验测得多组（U，I），联立方程求解即可2、图像法（1）图像纵轴的截距为电源电动势E.（2）图线的斜率为电源的内阻r＝ΔUΔI.特别提醒注意，有时纵轴起点不是零，这时图线与横轴的交点不是短路电流，图线斜率的绝对值仍是内阻值，与纵轴的交点坐标值仍为电源的电动势值．【例2】实验时经测量得出的数据如下表，请在图c的方格纸上画出U—I图线。利用图线可求出电源电动势为、内电阻为。【总结】结合上题说明以下三个点：（1）如何连线（2）图像纵轴截距、斜率的意义（3）坐标原点电压不为0的情况123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05设计人：王苗审核人：李伯义第二章第9节实验：测定电源的电动势和内阻(学案35)00.200.400.601.101.201.401.301.501.00衡水市第二中学高一物理学案用心听课，珍惜课堂，用点滴积累自己的能力使用时间：年月日第2页共3页四、误差分析：测得的电动势和内阻均偏小【例3】某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，该同学利用下列所给器材测量该“水果电池”的电动势E和内阻r.A．电流表A1(量程0.6A，内阻约1Ω)B．电流表A2(量程20mA，内阻约50Ω)C．电压表V1(量程4V，内阻约4kΩ)D．电压表V2(量程15V，内阻15kΩ)E．滑动变阻器R1(0～1000Ω)F．滑动变阻器R2(0～9999.9Ω)G．待测“水果电池”(电动势E约为4V，内阻r约为200Ω)H．开关S，导线若干(1)为尽量减小实验的误差，实验中电流表选择_____；电压表选择_____；滑动变阻器选________．请在虚线方框中画出实验电路图；(2)该同学实验中记录的6组对应的数据如下表，试根据表中数据在图5中描点画出U－I图线；由图线可得，“水果电池”的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.(3)实验测得的“水果电池”的电动势和内阻与真实值相比，E测________E真，r测________r真(选填“大于”、“小于”或“等于”)．五、拓展1、电源内阻太小所出现的情况，及解决方法【例4】某同学要测量一电动势略小于3V的直流电源的电动势和内阻，实验的原理图右图所示，按照原理图连接好线路后进行测量，测出6组数据记录如下表所示：(1)由上表可知，电压表示数变化不明显，试分析引起这种情况的原因是【分析】电压表示数所测电压为路端电压，从原理出发：U=E-Ir，U变化太小，说明Ir变化小，则有两个可能：I变化不明显，r太小。从所给数据分析，应为电源内阻太小。（2）思考：若给定的电源内阻太小，怎么办？【分析】【总结】通过本题应学会两点：（1）若电源内阻太小会出现的现象：路端电压变化不明显（2）若电源内阻太小，可给其串联一个定值电阻，所测得的阻值即为电源内阻和定值电阻的总阻值。2、原理的变式其他测量方法：一表一箱法(1)原理式：E=IR+Ir(2)两电路图等效，测得的电动势无偏差，但内阻偏大（3）数据处理：I/mA4.05.08.010.012.014.0U/V3.042.852.301.901.501.14待测量第1组第2组第3组第4组第5组第6组I/A0.200.250.300.350.400.45U/V2.872.852.832.822.792.750rRr测衡水市第二中学高一物理学案用心听课，珍惜课堂，用点滴积累自己的能力使用时间：年月日第3页共3页（1）原理式：（2）两电路图等效，测得的电动势和内阻均偏小（3）数据处理：【例5】某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻（R0=5Ω）一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图14(a).（1）请完成下列主要实验步骤；A、检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图14（c）所示，读得电阻值是；B、将开关s1闭合，开关s2断开，电压表的示数是1.49V；C、将开关s2,电压表的示数是1.16V；断开开关s1。（2）使用测得的数据，计算出干电池的内阻是（计算结果保留二位有效数字）。【总结】不管电路图如何变，抓准最基本的原理式：E=U+Ir,从此原理式出发分析即可。【例6】某同学到实验室做“测电源电动势和内阻”的实验时，发现实验台上有以下器材：待测电源（电动势约为4V，内阻约为2Ω）；一个阻值未知的电阻R0（阻值约为5Ω）；两块电压表（内阻很大，有5V、15V两个量程）；电流表（内阻约为1Ω，量程500mA）；滑动变阻器A（0～20Ω，3A）；滑动变阻器B（0～200Ω，0．2A）；电键一个，导线若干。该同学想在完成学生实验“测电源电动势和内阻”的同时测出定值电阻Ro的阻值，设计了如图所示的电路。实验时他用U1、U2、I分别表示电表Vl、V2、A的读数。在将滑动变阻器的滑片移动到不同位置时，记录了U1、U2、I的一系列值．其后他在两张坐标纸上各作了一个图线来处理实验数据，并计算了电源电动势、内阻以及定值电阻Ro的阻值。根据题中所给信息解答下列问题：（1）在电压表Vl接入电路时应选择的量程是，滑动变阻器应选择（填器材代号“A’’或“B”）；（2）在坐标纸上作图线时，用来计算电源电动势和内阻的图线的横坐标轴、纵坐标轴分别应该用、表示；用来计算定值电阻Ro的图线的横坐标轴、纵坐标轴分别应该用、表示。（填“U1、U2、I”或由它们组成的算式）（3）若实验中的所有操作和数据处理无错误，实验中测得的定值电阻Ro的值（选填“大于”、“小于”或“等于”）其真实值。例3答案：(1)A2V1R1实验电路图见解析(2)3.80190(3)小于小于rRUUE