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1、最新人教版选修(31)实验：测定电池的电动势和内 阻学案1节 测定电池的电动势和内阻学案 学习目标：(一)知识与技能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。(二)过程与方法通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。养成规范操作实验并能科学、合理地处 理数据的习惯。(三)情感、态度与价值观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，培养观察能力、思维能力和操作能力，提高对物理学习的动机 和兴趣。学习重点：掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。学习难点：用图象法处理实验数据。自主学习：1
2、.闭合电路欧姆定律的内容2 .测定电源的电动势和内阻的实验原来就是闭合电路欧姆定律，对于一个给定的电池，电动势和内阻是一定的，由闭合电路欧姆定律可以写出电源电动势E、内电阻r与路端电压U、电流I的关系式，为。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的 电动势E和内电阻r?画出实验电路图。3 .根据闭合电路欧姆定律，可以写出电源电动势 E、内电阻r与电路电流I、电路外电阻 R的关系式，为。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r?画出实验电路图。同步导学：1 .实验原理：由闭合电路的欧姆定律I=E/ (R + r)可得： U = EIr,式中E、r为电源电动势
3、和内电阻,在电路中不随外电阻的变化而改变。当外电阻R变化时，路端电压U及电路中的电流I将发生改变。如改变外电阻，求得n组U、I值，即可由公式法或图象法求得E、r。2 .实验器材：本实验需要的实验器材有3 .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 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。10 / 9(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、r4 .注意事项：(1)实验电路图：安培表和滑动变阻器串联后与伏特表并联。(
4、2)安培表一般选 00.6A伏特表一般选 03V档。(3)应选用内阻 _一些(用过一段时间)的干电池 ，在本实验中不要把电流调得过 _ 每次读完示数后立即断丘(4)在画U-I图象时，要使较多的点落在这条直线上，或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可以使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。(5)干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多。这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线和横轴的交点不再是 电流 电源的。5 .误差分析：实验中的误差属于系统误差，因为电压
5、表的 作用所以I真=1测+ Iv而工V - i 随U t * Iv t 即(I真-I测)T，反映在图线上：当 U=0 时,1V0 I一I 真故r真 r测E真 E测,不过直线斜率的大小照样还是例1在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1 和1k下面分别为实验原理图及所需的器件图(1)试在右上图中画出连线，将器件按原理图连接成实验电 路.读出电池的电动势 E=_V,根据图象求出电池内阻r=_Q.I(A)0.120.200.310.32U(V)1.371.321.241.18(2) 一位同学记录的 6组数据见表.试根据这些数据在下图中画出U-I图线根据图
6、象0.500.571.101.05*u/vE -U2r解析：（1）按照实物原理图将实物连接如左下图。（2）根据表格中U、I数据,在方格纸U-I坐标上找点描迹如右下图，连直线时第四组数 据（0.32A,1.18V）标出的点应该舍去不顾，然后将直线延长，交U轴于Ui=1.46V （1.441.48 也对），此即为电源电动势；交 I轴于I=0.64A,注意此时U2=1.00V,由闭合电路欧姆定律得1.46-1.00C=0.72C （0.67 0.77 也对）。0.64例2用一只电流表和一只电压表测电池电动势和内电阻的实验电路有如图所示的甲、乙两种，采用甲图测定E和r时产生的系统误差主要是由于 ;采用
7、乙图测定 E和r时产 生的系统误差主要是由于 为了减小上述系统误差，当R远小于Rv时应采用 电 路。甲乙解析：采用甲图时系统误差主要是由于电压表分流，这时电流表的示数比干路电流小；采用乙图时系统误差主要是由于电流表分压，这时电压表的示数比路端电压小；当 R远小于Rv时应米用图甲电路例3有两只电压表 A和B,量程已知，内阻不知等于多少；另有一节干电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少.只用这两只电压表、开关和一些连接用的导线，能通过测量计算这节 电池的电动势（已知电动势不超出电压表的量程 ，干电池不许 拆开）.画出你测量时所用的电路图； QJ以测得的量作 为已知量，导出计算电动势的式子|解析：测
8、量电路如图所示.设电压表的内阻为 Ra和Rb,电池的电动势为 E,内阻为r|先将电压表A串联接入电路中，记下其示数Ua.根据欧姆定律，有e=Ua+12 rRa然后，将电压表A、B同时串联接入电路中，记下两表的示数 Ua和Ub,同理又有E=Ua+)B、EaEb,raEb,rarbC、EarbD、EaEb,rarb2 .在图所示白电路中，Ri、R2为标准电阻，测定电源电动势和内电阻时 ，如果偶 然误差可以忽略不计，则电动势的测量值 真实值，内电阻的测量值 真 实值，测量误差产生的原因是.3 .在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：干电池E （电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0
9、Q）电压表V （015V） 电流表A （00.6A、内阻0.1 C ）电流表G （满偏电流3mA、内阻Rg=10Q ） 滑动变阻器R1 （010。、10A）滑动变阻器R2（0100C、1A）定值电阻R3=990C开关、导线若干为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是 （填写字母代请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号（3）上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的I112图线（I1为电流表G的示数，12为电流表A的示数），由图线可求得被测电池的电动势E =V,内电阻r =夏。4 .在测定一节干电池（电动势约为1.5V,内阻约为2。）的电动势和内阻的实验中，变
10、阻器和 电压表各有两个供选： A电压表量程为15V,B电压表量程为3V,A变阻器为（20C,3A）,B变阻 器为（500Q0.2A）。电压表应该选 （填A或B）,这是因 ,变阻器应该选 （填A或B）,这是因5 .将一铜片和一锌片分别插入一个苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V。可是这种电池并不能点亮手筒上额定电压为1.5V、额定电流为0.3A的小灯泡，原因是通过小灯泡的电流太小了 ，经实验测得还不足 3mA o现使用量程合适的电压表、电流表以及滑动变阻器、开关、导线等实验器材，尽量精确地测定“水果电池”的电动势和内阻.（1）请画出应采用的电路原理。（2）滑动变阻器有两种规格
11、：A （010Q）、B （03kQ）。实验中应该选用哪种规格的滑动变阻器 ？为什么？（3）在实验中根据电压表的示数U与电流表的示数I的值，经描点、连线得到的一 I图象如图所示。根据图中所给数据，得到“水果电池”的电动势和内阻分别为E= V, r=Q。（二）提高部分1.某同学利用如图（1）所示电路测定电源的电动势和内阻.实验中电表内阻对实验结果的影响很小，均可以忽略不计.闭合电键 S后,变阻器的滑片P由变阻器的一端滑到另一端的过程中，两电压表示数随电流表示数变化情况分别如图（2）的U-I图象中直线a、b所（1）若滑片P由变阻器的一端滑到另一端的过程中，电压表V2的示数一直增大，可知滑动端P由 端
12、滑到 端；（用电路图中的字母表示）（2）用画线代表导线，将上面实物图中各元件按图（1）连接成实验电路；（3）通过分析可知，其中图（2）中图线 （填a或b）表示电压表V1示数随电 流表A示数变化关系；（4）根据U-I图象中坐标轴所标出的数据 ，可以求出电源电动势 E=，内阻r = （用图中给出的坐标值表示）.第九节 测定电池的电动势和内阻参考答2.要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r （约几欧），提供下列器材：电压表 V （量程3V,内阻1kQ）、电压表 V2 （量程15V,内阻 2kQ）、电阻箱（0 9999 Q）、开关、导线若干。某同学用量程为15 V的电压表连接成如图所示
13、的电路，实验步骤如下：（1）合上开关S,将电阻箱R阻值调到Ri= 10读得电压表的读数为 Ui（2）将电阻箱 R阻值调到R2= 20读得电压表的读数为 6,由方程组Ui =s Ui r/R i U2= s U 2/R2 解出 & r为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？3.测量电源B的电动势E及内阻r （E约为4.5V,r约为1.5 Q。器材：量程3V的理想电压表量程0.5A的电流表 （具有一定内阻），固定 电阻R=4Q,滑动变阻器R牙关S,导线若干。 画出实验电路原理图。图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。实验中，当电流表读数为Ii时,电压表读数为 Ui；当电
14、流表读数为I2时，电压 表读数为U2。则可以求出 E=,r=。（用Ii,l2,Ui,U2及R表示）案自主学习i、闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电子成反比。U2、E =U + r R3、E =IR +lr4、E =U +lr同步检测一、公共部分：i、CD 2、C3、 （i）连图：左图只用 Ri接入电路；右图用 Ri和R2串联接入电路。（2）lil2 R2 li是外电阻为Ri时的电流，12是外电阻为Ri和R2串联时的电li _ |2流二、选用部分：（一）基础部分i、A2、等于，大于电流表具有内电阻3、Ri；电路图如右图所示； i.47 （i.46i.48 均可）;0.83 （0.8i0.85 均可）4、B,A电压表的量程过大，误差较大；A,B变阻器额定电流过小且调节不便。5、 （i）如右图（2）应选0i0的，因为滑动变阻器阻值太大不便调节。（3） i.49; 0.50（二）提高部分1、2.答案：（1） d,c； （2）如图连接；(3) a;4 E.U1I2-U2I1I 2 - I 1U1 _U2r 二.I 2 - I 12、应选用量程为3V的电压表.改变电阻箱阻值 R,读取若干个U的值，由I = U/R计算出电流的值，然后作出U I图线,3、实验电路原理图如图。令 I lU 2 - I 2U 1I1 - I2I1 - I 2