测量电源的电动势和内阻学案.docVIP

4.2测量电源的电动势和内阻 课标要求 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。 课前复习 1．测量电源的电动势和内阻 （2）用电流表、电阻箱测量。如图（2）所示： 测出两组I、R值，就能算出电动势和内阻。 原理公式： （3）用电压表、电阻箱测量。如图（3）所示： 测出两组U、R值，就能算出电动势和内阻。 原理公式： 自主探究 一、测量电路设计 下面我们以图（1）所示的方法介绍实验步骤和实验数据的处理方法。 思考与讨论：怎样设计需要的器材及实验过程？ 提示：1．测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻 外接法电路如图——1所示，由于电流表得分压，电压表测得的电压并不是真正的路端电压，这种接法测量值和真实值之间的关系如何呢？ 设滑动变阻器的滑片在某一位置时电路中的电流表的示数为I1,电压表的示数为U1,改变滑片的位置，电流表中的示数为I2 ,电压表的示数为U2 由闭合电路的欧姆定律得：如果不考虑电表的影响则有 E=U1+I1 r ① E=U2+I2 r ② 解得：  如果考虑电表的影响，设电流表的内阻为RA则有 ③ ④ 解得：  电流表外接时，由于测量的电流是干路中的电流，测量的电压比路端电压小，所以，同一个电流I下，测量值总是在真实值的下方，反映在图像上如图——2所示。 ＝，＞ ，测量的内电阻比真实的内电阻大，多的数值为电流表的内阻，由于一般电源的内阻和电流表的内阻相差不多，采用这种接法时，使得内电阻测量的误差非常大，一般不采用这种接法。 2、电流表内接 电流表内界的电路如图——3所示,由于电压标的分流，测得的电流并不是通过电源的电流，采用这种接法时，电动势和内阻的测量值和真实值之间又有什么关系呢？ 设滑动变阻器的滑片在某一位置时电路中的电流表的示数为I1,电压表的示数为U1,改变滑片的位置，电流表中的示数为I2 ,电压表的示数为U2 由闭合电路的欧姆定律得：如果不考虑电表的影响则有 E=U1+I1 r ① E=U2+I2 r ② 解得：  如果考虑电表的影响，设电流表的内阻为RV则有 ③ ④解得: 比较可得：＜，＜ ，测量的内电阻和电动势都比真实的内电阻和电动势小，由于电压表的内阻RV一般比较大，并且U2－U1比较小，所以很小，它的数值对实验影响小，采用这种接法时，使得内电阻和电动势测量的误差较小，一般采用这种接法测电动势和内电阻。 思考与讨论3：测量电源的电动势和内阻.6A档，伏特表一般选0－3V档。 （4）电流不能过大，一般小于0.5A。 四、典型例题 知识点1：仪器选择 例1：在测一节干电池（电动势约为1.5V，内阻约为2Ω）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为15V，B电压表量程为3V，A变阻器为（20Ω，3A），B变阻器为（500Ω，0.2A）。 电压表应该选 （填A或B），这是因为 。 变阻器应该选 （填A或B），这是因为 。 答案：B 、A电压表量程过大，读数误差较大；A 、B变阻器额定电流过小，调节不方便。 点拨提升：关于仪器选择上，应该根据题目中的的待测元件的需要，选择最合适的的电表，量程一般稍大于电源电压，滑动变阻器的选择原则是根据操作方便，选择阻值小，额定电流大的滑动变阻器。 知识点2： 伏安法的应用 例2、如图，R为已知电阻，Rx为待测电阻，K1为单刀单掷开关，K2为单刀双掷开关，V为电压表（内阻极大），E为电源（内阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势E及电阻Rx。 （1）写出操作步骤： （2）由R及测得的量，可得E= ，Rx= 。 答案：（1）①K1断开，K2接到a端，记下电压表的读数U1 ②K2接到a端，K1闭合，记下电压表的读数U2 ③K1仍闭合，K2接到b端，记下电压表的读数U3 （2）U1；Rx= 点拨提升：伏安法测量电源电动势和内阻时，要注意电流表的内外接，以及判断方法，尽量减少系统误差。 例3、测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。 器材：量程3V的理想电压表V，量程0.5A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻R=4Ω，滑线变阻器R/