测定电源电动势和内阻

实验九测定电源电动势和内阻一、教学目标1．使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。2．学会利用图线处理数据的方法。3．使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。二、重点、难点分析1．重点：利用图线处理数据。2．难点：如何利用图线得到结论以及实验误差的分析。三、教具电流表，电压表，滑动变阻器，开关，两节电池，电池盒，一小电阻（可充当电源内阻），导线若干。四、教学过程设计（一）引入新课提出问题：现在有一个干电池，要想测出其电动势和内电阻，你需要什么仪器，采用什么样的电路图，原理是什么？学生讨论后，得到的大致答案为：E=U＋Ir，只需测出几组相应的数值便可得到，可以采用以下的电路图：这几种方法均可测量，今天我们这节课选择用测量的这一种。（二）主要教学过程1．实验原理：闭合电路欧姆定律E=U+Ir2．实验器材：学生回答：测路端电压；测干路电流，即过电源的电流。需测量的是一节干电池，电动势约为1.5V，内电阻大约为零点几欧。电流表、电压表及滑动变阻器的规格要根据实验的具体需要来确定，看看我们用到的电路图里面、各需测的是什么？提出问题：选用电路图时，还可将接在外面，原则上也是可以的，那么我们在做实验时是否两个都可以，还是哪一个更好？为什么？学生回答：两种方式测量都会带来误差。采用图1示数准确示数偏大采用图2示数准确示数偏小选用哪种方式，要根据实际测量的需要确定，现在要想测出电源的内阻，如果采用图2方式，最后得到的结果相当于电源内阻与电流表内阻的总和，而两者相差又不太多，这样一来误差就会比较大，所以应采用图1的电路图。明确各仪器的规格：电流表0～0.6A量程，电压表0～3V量程。滑动变阻器0～50Ω。此外，开关一个，导线若干。3．数据处理：原则上，利用两组数据便可得到结果，但这样做误差会比较大，为此，我们可以多测几组求平均，也可以将数据描在图上，利用图线解决问题。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5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。讨论：将图线延长，与横纵轴的交点各代表什么情况？归纳：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。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，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得。4．误差分析：实验中的误差属于系统误差，请同学们进一步讨论，得到的数值是偏大还是偏小？（提示：利用图线及合理的推理）可以请几位同学发言，最后得到结论。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5．布置作业：认真看书，写好实验报告。（三）课后小结利用图线进行数据处理是物理实验中常用的一种方法。最好是利用直线来解决，如力学中“用单摆测重力加速度”的实验就可以利用T2-l图线来求g。五、说明电池的内阻若太小则不易测量，所以实验中用旧电池或者在电池外串一电阻充当电源内阻。