2015年高三物理测量电源电动势和内阻教案教学设计学案.docVIP

3—1 第二章 恒定电流 测量电源电动势和内阻（实验）（总49） 【学习目标】 1、进一步理解闭合电路欧姆定律，掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法． 2、掌握用图象法求电动势和内阻的方法；理解并掌握路端电压U与干路电流I的关系图象(即U－I图象)与纵、横坐标轴交点坐标的意义以及图象斜率的意义． 1、实验原理 本实验的依据是闭合电路的欧姆定律，实验电路如图1所示． （1）公式法：改变变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U、I值，由U＝________可得E＝U1＋I1r， E＝U2＋I2r，解之E＝、r＝，多测几组数据，分别求出几组电动势E和r的值，然后求出它们的平均值． （2）图象法：改变R的阻值，多测几组U、I值．实验中至少测出6组U、I值，且变化范围要大些， 然后在U－I坐标系中描点作图，所得直线与纵轴的交点即为____________，图线______的绝对值即为内阻r的值．如图2所示． 2、实验器材：电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸． 由于实验电路及电压表、电流表内阻的影响，本实验结果E测E真，r测r真例1、用如图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、电键和导线外，可供使用的实验器材还有： (a)电流表(量程0.6 A,3 A) (b)电压表(量程3 V,15 V) (c)定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W) (d)定值电阻(阻值10 Ω，额定功率10 W) (e)滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω、额定电流2 A) (f)滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A)．那么： (1)要正确完成实验，电压表的量程应选择_____V，电流表的量程应选择_____ A，R0应选择___ Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是____ Ω的滑动变阻器． (2)引起该实验系统误差的主要原因是_____________． 例2、某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6 A，内阻rg＝0.1 Ω)和若干导线． (1)根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来 (2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如图乙所示．处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数，再制作R－坐标图，如图丙所示，图丙中标注出了(， R)的几个与测量对应的坐标点．请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上． (3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线． (4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝_______ V，内电阻r＝_______ Ω. 【巩固练习】 1、在测定电源电动势和内电阻的实验中，小何同学所用电路图和测得的数据如下． （1）在图中的Ｕ-Ｉ坐标系中用测得的数据画出Ｕ-Ｉ图线（横、纵坐标的起点已经规定好），从图象中可以发现该同学记录的第 组数据有误．求得电动势Ｅ＝ Ｖ（保留两位有效数字，下同），内电阻ｒ＝ Ω ． （2）该实验的系统误差主要是由 引起的．由于系统误差，实验得到电动势的测量值Ｅ测 真实值Ｅ真 ，内电阻的测量值ｒ测 真实值ｒ真．（填“小于”“等于”或“大于”） （3） 误差有系统误差和偶然误差两种，用画ＵＩ图线求电动势和内电阻的优点在于可以尽量减小实验的 误差．（填“系统”或“偶然”） 2、（2011·苏锡常镇）小明要测定一电源的电动势E和内阻r，实验器材有：一只DIS电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用I表示)，一只电阻箱(阻值用R表示)，一只开关和导线若干.该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据. (1) 小明设计该实验的原理表达式是 (用E、r、I、R表示). (2) 小明在闭合开关之前，应先将电阻箱阻值调至 (填“最大值”“最小值”或“任意值”)，在实验过程中，将电阻箱调至图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为 . (3) 小明根据实验采集到的数据作出如图丙所示1/I=R的图像.则由图像求得该电源的电动势E= V，内阻r= Ω(结果均保留两位有效数字). 3、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＝5 Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图16(a)所示． (1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，