测定电源的电动势和内阻导学案.doc

测定电源的电动势和内阻导学案【学习目标】1. 理解测定电源的电动势和内阻的基本原理，体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。用解析法和图象法求解电动势和内阻。2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。学会利用图线处理数据的方法。 【预习案】使用说明&学法指导1.先通读教材，勾画出本节内容的知识点，然后完成下面所设置的问题并提出自己的见解和问题，并通过再读教材或查阅资料解决问题。2.独立完成，时间15分钟【探究案】1、实验原理：如上图所示，若电压表、电流表作理想电表处理，则电压表测的是 ，电流表测的是 。通过改变滑动变阻器的阻值可测多组路端电压与干路电流数据：公式法：由闭合电路欧姆定律可得，EU1I1r，EU2I2r，两式联立解之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图象法：作路端电压与干路电流的U-I图象并延长至与两坐标轴相交。I、当干路电流I=0时，则对应的路端电压U为 （即U-I图象与U轴的交点纵坐标为电源电动势E）II、当干路电流最大时，则R外= ，r内= （即U-I图象的斜率表示电源的内阻，故可以在U-I图象中取两个较远的点求斜率即）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3、实验步骤（1）连接电路电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按上图连接好电路（2）测量与记录a、把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端b、闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1、U1)用同样方法测量几组I、U值4、数据处理（1）选取两组数据，根据闭合电路欧姆定律，EU1I1r，EU2I2r，计算出电动势E和内阻r。（2）取坐标纸，以_为横轴，_为纵轴，描绘出所记录的各组I、U值的对应点，连成UI图线延长UI图线，它与坐标轴有两个交点，读取E，进一步可以算出r。5、误差分析I偶然误差(1)由读数不准和电表线性不良引起误差。(2)用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差。(3)测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化。系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。(1)如图甲所示，在理论上EU(IVIA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压，而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大。结论：当电压表示数为零时，IV0，IAI短，短路电流测量值真实值。E测E真。因为r测，所以r测r真。从电路的角度看，电压表应看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势(r测和E测)，如图乙所示，因为电压表和电池并联，所以r测小于电池内阻r真，因为外电阻R断开时，A、B两点间电压UAB等于电动势E测，此时电源与电压表构成回路，所以UABE真，即E测E真。(2)若采用如图丙所示的电路，IA为电源电流真实值，理论上有EUUAIAr，其中UA不可知，而造成误差，而且电流表示数越大，UA越大，当电流为零时，UA0，电压为准确值，等于E，如图丁所示。结论：E为真实值。I短测I短真。因为r测，所以r测r真，r测为r真和RA的串联值，由于通常情况下电池的内阻较小，所以这时r测的测量误差非常大。6、注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)。2要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值。3画UI图线时，由于读数的偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使直线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。4由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画UI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短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源的电动势，图线斜率的绝对值仍为内电阻。7、典例分析例1、某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：A被测干电池一节B电流表：量程00.6 A，内阻0.1 C电流表：量程03 A，内阻0.024 D电压表：量程03 V，内阻未知E电压表：量程015 V，内阻未知 F滑动变阻器：010 ，2 AG滑动变阻器：0100 ，1 AH开关、导线若干伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻(1)在上述器材中请选择适当的器材：_(填写选项前的字母)；(2)在图(a)方框中画出相应的实验电路图；(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图(b)所示的UI图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E_ V，内电阻r_ .解析：(1)由于被测电源为一节干电池，最大电动势才1.5V，因此，选取量程为03 V的电压表 ，即D选项；滑动变阻器最大阻值不能选取太大的，因此滑动变阻器选F；那么电流表的量程应选取00.6 A，即B。答案：ABDFH(2)由于电压表的内阻未知，因此采用如下图的电路。 （3）根据图（b）可知干电池的电动势为1.5V，内电阻由可得r=3。例2、在用电压表、电流表测2节干电池串联的电动势和内阻时，除备有被测电池、电键和足量导线，还备有下列仪器可供选择： A电流表(00.6 A) B电流表(03 A)C电压表(03 V)D电压表(015 V)E滑动变阻器(20 ，2 A) F滑动变阻器(1 700 ，0.3 A)（1）应该选用的仪器是_ _(填器材前面的选项字母).实验次数123456U/V2.702.502.301.801.62I/A0.080.160.250.450.50（2）一个学生用以上仪器测得如上表所示的数据，根据这些数据，第4次的数据请根据上图读出来，并补充进去。（3）在如图3所示坐标轴上画出 UI图象，从图中可得出电源电动势为_V，内阻为_.图3解析：（1）由于被测电源为两节干电池，最大电动势才3V，因此，选取量程为03 V的电压表，选C；滑动变阻器最大阻值不能选取太大的，因此滑动变阻器选E；电流表的量程应选取00.6 A，即A。答案：ACE（2）直接从上面两个表可读出第4次的数据为：U=2.0V，I=0.36A（3）根据上面表格中的数据画出U-I图像如下0.160.320.080.240.400.480.501.001.502.0002.503.00······由图可知电源电动势为2.8V，电源内阻为2.58、达标检测1、一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 的负载后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内电阻r为()AE2.4 V，r1 BE3 V，r2 CE2.4 V，r2 DE3 V，r1 图22、如图2所示，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0r，滑动变阻器的最大阻值是2r。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是()A路端电压变大B电路中的电流变小C滑动变阻器消耗的功率变小D定值电阻R0上消耗的功率变小3、在测定一节干电池(电动势约为1.5 V，内阻约为2 )的电动势和内阻的实验中，滑动变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为15 VB电压表量程为3 VC滑动变阻器为(20 ，3 A)D滑动变阻器为(500 ，0.2 A)(1)电压表应选_(填“A”或“B”)，这是因为_(2)滑动变阻器应选_(填“C”或D)，这是因为_4、用如图甲所示的电路，测定1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R02 起保护作用除电池开关和导线外，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)来源:学|科|网C滑动变阻器(阻值范围010 ，额定电流2 A)D滑动变阻器(阻值范围0100 ，额定电流1 A)(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，滑动变阻器R应选择_(填实验器材前面的字母)(2)根据实验测得的数据作出UI曲线如图856乙所示，则这节干电池的电动势是_V，内电阻是_.(3)请根据实验电路图连接实物图(4)引起该实验系统误差的主要原因是_