测定电源的电动势和内阻导学案.pdf

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1、-测定电源的电动势和内阻导学案测定电源的电动势和内阻导学案【学习目标】【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】【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。独立完成,时间 15 分钟【探究案】【探究案】1 1、实验原理：、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

2、压表测的是，电流表测的是。通过改变滑动变阻器的阻值可（Ux,Ix）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，E=U+1r，E2I2r，两式联立解之E=、r=,多测几组数据，分别求出几组电动势和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。、当干路电流I=0时，则对应的路端电压U为（即UI图象与轴的交点纵坐标为电源电动势）I、当干路电流IImax最大时，则R外,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r内）2 2、实验器材、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

3、、坐标纸.、实验步骤、实验步骤（）连接电路电流表用 0.6 量程,电压表用 3V 量程,按上图连接好电路（）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(1、)用同样方法测量几组 I、U 值.-、数据处理、数据处理（1)选取两组数据,根据闭合电路欧姆定律，EU1+I1r,E=U2+I2r，计算出电动势 E 和内阻。（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 U-I 图线延长 UI 图线，它与坐标轴有两个交点,读取,进一步可以算出 r。、误差分析、误差分析I.偶然误差（1)由

4、读数不准和电表线性不良引起误差。(2）用图象法求和时,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。（）如图甲所示,在理论上 E=U(IV+I）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,I0,IAI短，短路电流测量值=真实值。E测真。E E因为 r测测测,所以 r测r真。从电路的角度看，电压表应看成内电路的一I I短短部分，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

5、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AB等于电动势 E 测，此时电源与电压表构成回路,所以 UABE 真，即测真。(2)若采用如图丙所示的电路，I为电源电流真实值，理论上有=U+UAIA，其中 UA 不可知,而造成误差，而且电流表示数越大，越大，当电流为零时，U=0，电压为准确值,等于 E,如图丁所示。结论:E 为真实值。I 短测真，r 测为 r 真和A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 6、注意事项、注意事项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

6、池)。.要测出不少于组的(，）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。、典例分析、典例分析例、某同学用伏安法

7、测一节干电池的电动势和内阻,现备有下列器材:A.被测干电池一节电流表：量程 006 A,内阻 0.C电流表：量程 03 A,内阻 0024D电压表:量程V，内阻未知E.电压表:量程1,内阻未知F滑动变阻器：10,2 AG滑动变阻器:010,1A.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()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

8、，干电池的电动势_ V,内电阻 r_.解析：解析：(1)由于被测电源为一节干电池,最大电动势才 1 5，因此,选取量程为 0V 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.，即 B。答案：FH()由于电压表的内阻未知，因此采用如下图的电路。-（）根据图（b）可知干电池的电动势为 1.5V，内电阻由r rE E可得 r=。I I短短例 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：电流表(00.6 A)B.电流表(3)C电压表(0 V)D电压表（0)E滑动变阻器(，2

9、A)F滑动变阻器(70,3 A)(1）应该选用的仪器是_（填器材前面的选项字母)实验次数1345/2.702.2301801.62I/0.80.16020450.50(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-I图象,从图中可得出电源电动势为_V，内阻为_图解析解析:(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 0V 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，即 A。答案:C（2）直接从上面两个表可读出第 4 次的数

10、据为:U2.0V,I0.3(3)根据上面表格中的数据画出I 图像如下-3.002.502.001.501.000.5000.08 0.16 0.240.32 0.40 0.48由图可知电源电动势为 2.8,电源内阻为 2.58 8、达标检测、达标检测、一电池外电路断开时的路端电压为 3，接上 8 的负载后路端电压降为.4,则可以判定电池的电动势和内电阻为()A.E=2.4 V,r B.E=3 V,=2 C.E2.V,r DE=3 V，12、如图所示,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

11、 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.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)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：.电压表量程为 15 VB.电压表量程为 3 VC.滑动变阻器为（2,3 A)D滑动变阻器为（00，02 A)(）电压表应选_(填“A”或“B”)，这是因为_.(2)滑动变阻器应选_（填“C”或),这是因为_4、用如图甲所示的电路，测定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.除电池开关和导线外，可供使用的实验器材还有-图 2-A电流表(量程 0,A)电压表(量程 3,15V）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 010,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-乙所示，则这节干电池的电动势是_V，内电阻是_.（)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_-