测量电源的电动势和内阻-优质教案.docx
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1、测量电源的电动势和内阻适用学科高中物理适用年级高中二年级知识点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UI图象)与纵、横坐标轴交点坐标的意义以及图象斜率的意义教学目标1掌握利用电压表和电流表测量电池电动势和内电阻的方法;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。教学重点测量电源的电动势和内阻的原理教学难点测量电
2、源的电动势和内阻的误差分析教学过程实验目的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UI图象)与纵、横坐标轴交点坐标的意义以及图象斜率的意义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所示图11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EU1I1r,EU2I2r,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,图2然后在UI坐
3、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,按图1连接好电路2测量与记录(1)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(2)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3数据处理、整理器材(1)断开开关,拆除电路整理好器材(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
4、出r_,如图2所示注意事项1本实验采用伏安法正确的实验电路为电流表内接法(如图1所示),不要接成电流表外接法(如图3所示)图32合理选择电压表、电流表量程测一节干电池的电动势和内阻时,电压表选3 V量程,电流表选0.6 A量程,滑动变阻器选010 .3应使用内阻大些(用过一段时间)的干电池;在实验中不要将I调得过大;每次读完I和U的数据后应立即断开电源,以免干电池在大电流放电时E和r明显变化4在作UI图线时,要使较多的点落在这条直线上,不在直线上的点应对称分布在直线的两侧,不要顾及个别偏离直线较远的点,以减小偶然误差5干电池内阻较小时,U的变化较慢,此时,坐标图中数据点将呈现如图4甲所示的状况
5、,为此,可使纵坐标不从零开始,如图乙所示,把坐标的比例放大,可使结果的误差减小些此时图线与横轴交点不表示短路电流另外,计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用r|算出电池的内阻r.图4误差分析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真例题精析题型一 利用电流表和电压表测电源的电动势和内阻【例1】 某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”,该同学利用下列所给器材测量该“水果电池”的电动势E和内阻r.A电流表A1(量程0.6 A,内阻约1 )B电流表A2(量程20 mA,内阻约50 )C电压表V1(量程4 V,内阻约4 k)D电压表V2(量程15 V,内阻15
6、k)E滑动变阻器R1(01 000 )F滑动变阻器R2(09 999.9 )G待测“水果电池”(电动势E约为4 V,内阻r约为200 )H开关S,导线若干(1)为尽量减小实验的误差,实验中电流表选择_;电压表选择_;滑动变阻器选_请在虚线方框中画出实验电路图;(2)该同学实验中记录的6组对应的数据如下表,试根据表中数据在图5中描点画出UI图线;由图线可得,“水果电池”的电动势E_V,内电阻r_.图5I/mA4.05.08.010.012.014.0U/V3.042.852.301.901.501.14(3)实验测得的“水果电池”的电动势和内阻与真实值相比,E测_E真,r测_r真(选填“大于”、
7、“小于”或“等于”)题型二安阻法(利用电流表、电阻箱)测电源的电动势和内电阻图6实验器材:一节干电池、电流表、电阻箱、电键依据的基本公式:_实验原理图:如图6所示用图象法处理实验数据,若作出R图象(或R图象),图象在R轴上的截距即为电源内,图线的斜率即为电动势E.【例题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 ,可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig0.6 A,内阻rg0.1 )和若干导线(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求,设计图7中器件的连接方式,画线把它们连接起来图7图8(2
8、)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R2.6 时,其对应的电流表的示数如图8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9所示,图中已标注出了(R,)的几个与测量对应的坐标点,请你将与图8实验数据对应的坐标点也标注在图9上图9(3)在图9上把描绘出的坐标点连成图线(4)根据图9描绘出的图线可得出这个电池的电动势E_V,内电阻r_.题型三伏阻法(利用电压表、电阻箱)测电源电动势和内电阻实验器材:图10一节干电池、电压表、电阻箱、电键依据的基本公式:EUr或实验原理图:如图10所示用图象法处理数据,若作出图象,图象在轴上
9、的截距为电动势的倒数1/E,斜率为r/E,由斜率和截距可求得电动势和内电阻图11【例题3】 甲同学设计了如图11所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值实验器材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻R1,待测电阻R2,电压表V(量程为1.5 V,内阻很大),电阻箱R(099.99 ),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干(1)先测电阻R1的阻值请将甲同学的操作补充完整:闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数r和对应的电压表示数U1,保持电阻箱示数不变,_,读出电压表的示数U2.则电阻R1的表达式为R1_.图12(2)甲同学已经测得电阻R14.8 ,继续测电源电动势E和电阻
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