人教版高中物理选修3-1第11讲：电学实验一（学生版）——劲松齐梅云.docVIP

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电学实验一

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1．进一步学习电路的串联和并联，理解串、并联电路的电压关系、电流关系和电阻关系，并能运用其解决有关关问题。

2．进而利用电路的串、并联规律分析电表改装的原理。

3.掌握实验测定电池的电动势和内阻原理和步骤。

实验测定电池的电动势和内阻：

一、实验目的(是什么)

1．掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法。

2．学会用图像法求电源的__________。

二、实验原理(是什么)

1．实验依据

闭合电路欧姆定律。

2．实验电路

如图实－7－1所示

图实－7－1

3．E和r的求解

由U＝E－Ir，

得：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U2＝E－I2r))，解得：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝\f(I1U2－I2U1,I1－I2),r＝\f(U2－U1,I1－I2)))

4．作图法数据处理

如图实－7－2所示。

图实－7－2

(1)图线与纵轴交点为E。

(2)图线与横轴交点为I短＝eq\f(E,r)。

(3)图线的斜率绝对值表示r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|。

三、实验器材(有哪些)

电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等。

四、实验步骤(怎么做)

1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图连接好电路。

2．把变阻器的滑片移动到使阻值__________。

3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样方法测量出多组I、U值。填入表格中。

4．断开开关，拆除电路，整理好器材。

五、数据处理(怎么办)

本实验中数据的处理方法：一是联立方程求解的公式法，二是描点__________。

第1组

第2组

第3组

第4组

第5组

第6组

U/V

I/A

方法一：联立六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r……让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小。

方法二：在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系，在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即为电池的内阻r，即r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))。

六、注意事项(有哪些)

1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻__________(选用已使用过一段时间的干电池)。

2．在实验时，电流不能过大，通电时间不能太长，以免对E与r产生较大影响。

3．要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值。

4．画U-I图线时，由于读数的偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使图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。

5．由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画U-I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电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻。

七、误差分析(为什么)

1．偶然误差

(1)由读数不准和电表线性不良引起误差。

(2)用图像法求E和r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。

2．系统误差

由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。

(1)如图实－7－3甲所示，在理论上E＝U＋(IV＋IA)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。

图实－7－3

结论：

①当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，短路电流测量值＝__________。

②E测E真。

③因为r测＝eq\f(E测,I短)，所以r测r真。从电路的角度看，电压表应看成内电路的一部分，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(