测电源电动势和内电阻的多种方法.doc

用多种方法测定电源的电动势和内阻 　　测定电源的电动势和内阻实验是高考中的热点，主要考查对该实验原理的理解，即用伏安法测电源的电动势和内阻。涉及实验步骤和误差分析的考查，即学会用U-I图象处理实验数据求出电源电动势E和内阻r，以及电表内阻对实验结果产生的影响的误差分析。而高考命题不仅局限于课本上的实验项目，要注意方法的迁移，即要考查学生要有迁移知识的能力和创新思维能力。下面介绍其它几种测定电源电动势和内阻的方法，分析每种方法的原理及处理办法。 ? 　　1．用一只电流表和电阻箱测量 ? 　　如图1所示，改变电阻箱R的阻值，测出不同阻值时对应的电流表的示数，设分别为R1、I1和R2、I2。设被测电源的电动势和内阻分别为E、r，电流表的内阻为RA，则由闭合电路欧姆定律可得： ? ? 　　E=I1（R1+r+RA）， ? 　　E=I2（R2+r+RA）， ? 　　解得 ? 　　，。 ? 　　若采用图象法处理实验数据，则由闭合电路欧姆定律得： ? 　　E=I（R+r+RA），????? ① ? 　　（1）将①式转化变为： ? 　　， ? 　　即要求作出图线，见图2所示，此直线的斜率为电源电动势E，对应纵轴截距的绝对值为电源的内阻r。 ? ? 　　（2）或将①式转化变为： ? 　　， 　　即要求作出图线，见图3所示，此直线的斜率为电源电动势E，对应纵轴截距的绝对值与电流表内阻RA的差为电源的内阻r。 ? 　　（3）或将①式转化变为： ? 　　， ? 　　即要求作出图线，见图4所示，此直线的斜率的倒数为电源电动势E，对应纵轴截距除以斜率再与电流表内阻RA的差为电源的内阻r。 ? ? 　　（4）或将①式转化变为： ? 　　， ? 　　即要求作出图线，见图5所示，此直线的斜率的倒数为电源电动势E，对应纵轴截距除以斜率为电源的内阻r。 ? ? 　　2．用一只电压表和电阻箱测量 ? 　　如图6所示，改变电阻箱R的阻值，测出不同阻值时对应的电压表的示数，设分别为R1、U1和R2、U2。设被测电源的电动势和内阻分别为E、r，电压表的内阻为RV，则由闭合电路欧姆定律可得： ? ? 　　， ? 　　， ? 　　解得 ? 　　， 。 ? 　　若采用图象法处理实验数据，则由闭合电路欧姆定律得： ? 　　，????? ② ? 　　（1）将②式转化变为： ? 　　， ? 　　即要求作出图线，见图7所示，此直线对应纵轴截距的绝对值的倒数为电源的内阻r，该直线的斜率除以对应纵轴截距的绝对值为电源电动势E。 ? ? 　　（2）将②式转化变为： ? 　　， ? 　　即要求作出图线，见图8所示，此直线对应纵轴截距的绝对值减去电压表内阻的倒数再倒数为电源的内阻r，该直线的斜率乘以电源的内阻r为电源电动势E。 ? ? 　　（3）将②式转化变为： ? 　　， ? 　　即要求作出图线，见图9所示，此直线对应纵轴截距的倒数为电源的电动势E，该直线的斜率除以对应纵轴截距为电源的内阻r。 ? ? 　　（4）将②式转化变为： ? 　　， ? 　　即要求作出图线，见图10所示，此直线对应纵轴截距为，该直线的斜率为，利用上述两结论可解得电源的电动势E和内阻r。 ? ? 　　3．用两只电压表测量 ? 　　测量电路如图11所示，断开K时，测得两电压表的示数分别为U1、U2，再闭合K，此时电压表V1的示数为U1′。设被测电源的电动势和内阻分别为E、r，电压表V1的内阻为RV，则由闭合电路欧姆定律可得： ? ? 　　， ? 　　， ? 　　解得 ? 　　， 。 ? 　　通过上面分析可知，在物理实验备考复习过程中，要重视实验原理和方法的迁移，学会用多种方法处理实验数据。在物理高考考纲中涉及与实验有关能力要求有：①能独立完成“知识内容表”中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论。能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。②能够根据具体问题列出物理量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出物理结论，必要时能运用几何图形，函数图像进行表达、分析。要提高这些方面的能力，在平时教学过程中，多尝试对学生进行物理思想、方法和实验设计的教学，多尝试进行开放式教学，努力开发学生的潜在能力。 测电源电动势和内电阻实验的系统误差分析 用电流表和电压表测电源电动势和内电阻的实验是高中物理的一个重要实验，也是恒定电流一章的难点。同学们对教材中所给的测量电路图体会不深，认为把电流表放在干路中（如图一所示）和放在滑动变阻器的支路中（如图二所示）效果是一样的。下面我们从两种实验方法所产生的系统误差角度来加以论述。由于同学们的知识所限，课堂上一般采用定量计算的方法和用图象进行定性分析的方法，对于参加过竞赛培训的同学还可以用