黑龙江省齐齐哈尔市高中物理第二章恒定电流2.10测定电池的电动势和内阻导学案无答案新人教版选修3_1.doc

实验：测定电池的电动势和内阻学习目标1、学习测量电源电动势和内阻的方法，掌握科学测量的步骤；2、知道实验原理，学会科学处理实验数据的方法公式法和图像法；3、了解实验中的误差来源，了解用不同方法测量得出结果E和r的误差分析。学习疑问学习建议【知识点回顾】闭合电路欧姆定律?一、【实验原理】常见测E和r的方法及原理1、伏安法：电路如图所示。电源电动势E、内电阻r与路端电压U的关系： 。若测出（U1、I1）、（U2、I2）两组数据则可列出 方程组 解得E= ， r= 。2、利用电流表和电阻箱：电路如图所示。若测出两组（I1，R1）、（I2， E= R2）数据可列出方程 解得E= ， E= r= 。3、利用电压表和电阻箱：电路如图所示。若测出两组（U1，R1）、（U2， E= R2）数据可列出方程 解得E= ， E= r= 。（4）把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键S求出导线电阻R的平均值二、【实验器材】待测电池一节，滑动变阻器一个，电压表、电流表各一个等。三、【实验操作步骤】1、按实验电路把器材连接好，注意选取适当的电流表、电压表的量程。2、把滑动变阻器的滑动片移到一端，使接入电路部分的电阻最大。3、闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数。4、用同样的方法，测量几组U、I数值并记录下来。5、断开开关、整理好器材。6、根据测量的数据求得E、r。四、【伏安法测E、r的数据处理方法】1、平均值法：利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值。= ，= 。2、图像法：（1）由U=EIr可知，UI图像是一条斜向下的 ，如图所示。（2）纵轴的截距等于电源的 ，横轴的截距等于外电路短路时的电流I0= 。（3）直线斜率的绝对值等于电源的 ，即，越大，表明电源的内阻 。五、【注意事项】1、使用内阻大些（用过一段时间）的干电池。在实验中不要将电流I调的过大，一般不超过0.5A。2、测出不少于6组（I、U）数据，且I、U变化范围尽量大些。3、在画UI图线时，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。4、干电池内阻较小时U的变化较小，坐标图中数据点将呈现如右图甲所示的状态，下部分大面积空间得不到利用，为此可使纵坐标不从零开始，如右图乙所示。把纵坐标的比列放大，可使结果的误差减小些。此时图线与横轴的交点不表示短路电流。 5、合理选择电压表与电流表的量程可以减小读数误差，电压表选取03V的量程，电流表选取00.6A的量程。六、【误差分析】：由于电压表的分流，电动势E、内阻r的测量值都小于真实值。【典题探究】 【例1】用电压表、电流表测定a、b两节干电池的电动势Ea、Eb和内电阻ra、rb时，画出的图线如图所示，则( )A、.Ea>Eb，ra>rb B、Ea>Eb，ra<rb C、Ea<Eb，ra>rb D、Ea<Eb，ra<rb【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。 【例3】用如图所示电路测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的器材有：A电压表V：03 V和015 V两个量程； B电流表A：00.6 A和03 AC滑动变阻器R1(最大电阻为20 ) ；D滑动变阻器R2(最大电阻为100 )E开关S和导线若干(1)电流表应选用_量程；电压表应选用_量程；滑动变阻器应选_(选填“R1”或“R2”)(2) 画出实验电路原理图。(3)如图所示UI图上是根据实验测得的7组数据标出的点请你画出图线，并由图线求出E_V，r_. 【层次一】1在“用伏安法测电池的电动势与内阻”的实验中，下列注意事项中错误的是( )A应选用旧的干电池作为被测电源，使电压表示数的变化比较明显B应选用内阻较小的电压表和电流表C移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D根据实验记录的数据作UI图线时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧2. 如图1所示为闭合回路中两个不同电源的UI图象，下列判断正确的是( )A电动势E1E2，发生短路时的电流I1I2B电动势E1E2，内阻r1r2C电动势E1E2，内阻r1r2D当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化大 3如图2所示是根据某次实验记录数据画出的UI图象，下列关于这个图象的说法中正确的是( )A纵轴截距表示待测电源的电动势B横轴截距表示短路电流C根据r，计算出待测电源内电阻为12 D电流为0.3 A时的外电阻是18 4.在图所示的电路中，R1、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_. 5.下列给出多种用伏安法测电池电动势和内阻的数据处理方法,其中既能减小偶然误差,又直观、简便的是( ) A.测出两组I、U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r,求出E和rB.多测几组I、U的数据,求出几组E、r,最后分别求出其平均值C.测出多组I、U的数据,画出U-I图象,再根据图象求出E、rD.多测几组I、U的数据,分别求出I和U的平均值,用电压表测出断路时的路端电压即为电动 势E,再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r 6.图示是根据某次实验记录的数据所画出的U-I 图象,下列关于这个图象的说法正确的是( )。A.纵轴截距表示电源的电动势,即E=3 VB.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6 AC.根据r=,计算出待测电源内阻为5 D.根据r=|,计算出待测电源内阻为1 7.欲测定电池的电动势和内阻,除待测电池、开关和导线外,配合下列仪器,可以达到实验目的的是( )。A.一只电压表和一个电阻箱B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器C.一只电流表和一个电阻箱D.一只电流表和一个滑动变阻器8.用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图甲所示,一位同学测得的6组数据如下表所示。组别123456电流I/A0.120.200.310.320.500.57电压U/V1.371.321.241.181.101.05(1)试根据这些数据在图乙中画出U-I图线。甲乙(2)根据图线求出电池的电动势E=V,电池的内阻r=。 (3)若不画出图线,只选用其中两组U和I的数据,用公式E=U+Ir列方程求E和r,这样做可能得出误差很大的结果,其中选用第组和第组的数据,求得的E和r误差最大。  【层次二】9在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到_(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”) (2)根据实验数据描点，绘出的R图象是一条直线若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E_，内阻r_.(用k、b和R0表示) 10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).(1)画出你测量时所用的电路图；(2)以测得的量作为已知量，导出计算电动势的式子. 11 在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,备有下列器材:A.待测干电池(电动势约为1.5 V,内阻小于1.0 )B.电流表(满偏电流Ig=3 mA,内阻Rg=10 )C.电流表(00.6 A,内阻0.1 )D.滑动变阻器R1(020 ,10 A)E.滑动变阻器R2(0200 ,1 A)F.定值电阻R0(990 )G.开关和导线若干(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了图甲中的a、b两个参考实验电路。其中合理的是图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选(填写器材的字母代号)。 (2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理实验电路,利用测出的数据绘出的I1-I2图线(I1为电流表的示数,I2为电流表的示数),则由图线可得被测电池的电动势E=V,内阻r=。 8