辽宁省丹东宽甸县第一中学高中物理2.9实验测定电池的电动势和内阻学案无答案新人教版选修3_1.docVIP

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2.9实验：测定电池的电动势和内阻

学习目标：

一、知识与技能

1、理解测定电源的电动势和内阻的根本原理，体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。

2、用解析法和图象法求解电动势和内阻。

3、使学生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。

二、过程与方法

1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。

2、学会利用图线处理数据的方法。

【预习案】

一、复习知识

1、数学图象在物理实际应用中的意义：例斜率、与坐标轴的交点等

2、闭合电路欧姆定律________________________________________________。

二、教材导读

目标一：实验原理

1、用电流表、电压表和滑动变阻器测定电池的电动势和内阻

（1）实验电路如下图

（2）原理：根据闭合电路的欧姆定律，通过调节滑动变阻器的阻值测出两组总电流I1、I2和路端电压U1、U2，即可得到两个方程，之后通过求解方程组即可得到E和r的值。

2、用电阻箱和电流表或者用电阻箱和电压表来测量

电动势和内阻

（1）实验电路如下图

（2）原理：通过改变电阻箱的阻值同样可以得到两

组数据，从而得到两个方程，通过解方程组即可得到E和r的值

这几种方法均可测量，无论选用哪种方式测量都将会产生误差，今天我们这节课选择用第一种方法，即测量的这一种来测量电池的电动势和内阻。

目标二：伏安法测电池的电动势和内阻

1、实验器材：被测电池(干电池或水果电池)、测路端电压、测干路电流（电源的电流）、滑动变阻器、开关、导线等。一节干电池，电动势约为1.5V，内电阻大约为零点几欧。

2、实验步骤：

（1）按实验电路图第一种方法把器材连接好，注意选取适当的电流表、电压表的量程。

（2）把滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路局部的电阻最大。

（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）为了减小误差，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）根据测量的数据利用计算法或图象法求得E和r。

3、数据处理：

原那么上，利用两组数据便可得到结果，但这样做误差会比拟大，

为此，我们可以多测几组求平均，也可以将数据描在图上，利

用图线解决问题。

明确：①图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流I增大时，路端电压U将随之减小，U与I成线性关系，U=E—Ir。也就是说它所反映的是电源的性质，所以也叫电源的外特性曲线。

②电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持一定，而这里的U－I图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化。

实验中至少得到5组数据，画在图上拟合出一条直线。要求：使多数点落在直线上，并且分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等，这样，可使偶然误差得到局部抵消，从而提高准确度。

【探究】讨论将图线延长，与横纵轴的交点各代表什么情况？

说明：

①A、B两点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。

②由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开场，计算r时选取直线上相距较远的两点求得。

4、误差分析：

（1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图象时描点不准确，这个误差可以通过多测几组数据来尽量减小。

（2）系统误差：来源于电压表的分流（理论分析法）。

因为电压表并不可能到达理想，所以当理论分析电流表的示数为零时，电压表的读数应该小于电源的电动势。即E测＜E真，如图那么可得r测＜r真

【训练案】在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ.下面分别为实验原理图及所需的器件图.

（1）.试在下列图中画出连线,将器件按原理图连接成实验电路.

（2）一位同学记录的6组数据见表.试根据这些数据在下列图中画出U-I图线.根据图象读出电池的电动势E=??????V，根据图象求出电池内阻r=????????Ω.

组别

I(A)

U(V)

1

0.12

1.37

2

0.20

1.32

3

0.31

1.24

4

0.32

1.18

5

0.50

1.10

6

0.57

1.05

解析：（1）按照实物原理图将实物连接如图。

（2）根据表格中U、I数据，在方格纸U-I坐标上找点描迹如图，连直线时第四组数据(0.32A,1.18V)标出的点应该舍去不顾，然后将直线延长，交U轴于U1=1.46V（1.44～1.48也对），此即为电源电动势