高中物理第二章直流電路第7講學(xué)生實(shí)驗(yàn)：測量電源的電動勢和內(nèi)阻

第7講學(xué)生試驗(yàn)：測量電源

電動勢和內(nèi)阻第二章直流電路1/311.知道測量電源電動勢和內(nèi)阻試驗(yàn)原理.2.經(jīng)過試驗(yàn)過程，掌握試驗(yàn)方法，學(xué)會依據(jù)圖像合理外推進(jìn)行數(shù)據(jù)處理方法.3.嘗試分析電源電動勢和內(nèi)阻測量誤差，了解測量中減小誤差方法.目標(biāo)定位2/31對點(diǎn)檢測自查自糾欄目索引測量電源電動勢和內(nèi)阻3/31一、試驗(yàn)原理和方法1.伏安法：由E＝U＋I(xiàn)r知，只要測出U、I

數(shù)據(jù)，就能夠列出兩個關(guān)于E、r方程，從而解出E、r，用到器材有

、

、

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，電路圖如圖1所表示.答案測量電源電動勢和內(nèi)阻圖1兩組電池開關(guān)滑動變阻器電壓表電流表4/312.安阻法：由E＝IR＋I(xiàn)r可知，只要能得到

兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r兩個方程，就能解出E、r，用到器材有

、

、

、

，電路圖如圖2所表示.答案圖23.伏阻法：由E＝U＋

r知，假如能得到

兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r兩個方程，就能解出E、r，用到器材是

、

、

、

，電路圖如圖3所表示.圖3I、R電池開關(guān)電阻箱電流表U、R電池開關(guān)電阻箱電壓表5/31答案二、試驗(yàn)步驟(以伏安法為例)1.電流表用0～0.6A量程，電壓表用0～3V量程，按試驗(yàn)原理圖連接好電路(如圖1).2.把滑動變阻器滑片移到一端，使其阻值最

.3.閉合開關(guān)，調(diào)整滑動變阻器，使電流表有顯著示數(shù)，統(tǒng)計一組數(shù)據(jù)(I1、U1).用一樣方法測量幾組I、U值.4.斷開開關(guān)，整理好器材.5.處理數(shù)據(jù)，用公式法和圖像法這兩種方法求出電池電動勢和內(nèi)阻.大圖16/31答案能夠利用U、I值多求幾組E、r值，算出它們平均值.2.作圖法：(1)本試驗(yàn)中，為了降低試驗(yàn)誤差，普通用圖像法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，即依據(jù)屢次測出U、I值，作U－I圖像；(2)將圖線兩側(cè)延長，縱軸截距點(diǎn)意味著斷路情況，它數(shù)值就是

；電池電動勢E7/31答案(3)橫軸截距點(diǎn)(路端電壓U＝0)意味著短路情況，它數(shù)值就是________

；(4)圖線斜率絕對值即電池

，即r＝|

|＝

，如圖4所表示.內(nèi)阻r圖4短路電流8/31答案四、注意事項(xiàng)1.為使電池路端電壓有顯著改變，應(yīng)選取內(nèi)阻較

舊干電池和內(nèi)阻較大電壓表.2.試驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過大，且讀數(shù)要快，讀完后馬上切斷電源，預(yù)防干電池因大電流放電時間過長造成

發(fā)生顯著改變.3.當(dāng)干電池路端電壓改變不很顯著時，作圖像，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點(diǎn)可不從零開始.大內(nèi)阻r9/31如圖5所表示，此時圖線與縱軸交點(diǎn)仍為電池電動勢E，但圖線與橫軸交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線上取較遠(yuǎn)兩點(diǎn)用r＝

求出.圖5答案10/31五、誤差分析1.偶然誤差：主要起源于電壓表和電流表讀數(shù)以及作U－I圖像時描點(diǎn)不準(zhǔn)確.2.系統(tǒng)誤差：主要原因是電壓表分流作用，使得電流表上讀出數(shù)值比流過電源電流偏

一些.U越大，電流表讀數(shù)與總電流偏差就越

，將測量結(jié)果與真實(shí)情況在U－I坐標(biāo)系中表示出來，能夠得到E測

E真，r測

r真.答案小大＜＜11/31解析答案例1在“用電流表和電壓表測定電池電動勢和內(nèi)阻”試驗(yàn)中.(1)備有以下器材A.干電池1節(jié)B.滑動變阻器(0～20Ω)

C.滑動變阻器(0～1kΩ)

D.電壓表(0～3V)

E.電流表(0～0.6A)F.電流表(0～3A)

G.開關(guān)、導(dǎo)線若干其中滑動變阻器應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________.(只填器材前序號)典例精析12/31解析滑動變阻器最大值普通為待測電阻幾倍時很好，在該試驗(yàn)中因干電池內(nèi)阻比較小，故滑動變阻器選擇較小一點(diǎn)即可，故滑動變阻器應(yīng)選B.(也能夠從便于調(diào)整角度來分析，應(yīng)該選擇阻值較小滑動變阻器.)電流表量程要大于電源允許經(jīng)過最大電流，對于干電池來講允許經(jīng)過最大電流普通是0.5A，故需要選擇0～0.6A，所以電流表應(yīng)選E.答案B

E

13/31解析答案(2)為了最大程度減小試驗(yàn)誤差，請在虛線框中畫出該試驗(yàn)最合理電路圖.解析電路圖如圖所表示.答案看法析圖14/31解析答案(3)某同學(xué)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出U－I圖像如圖6所表示，由圖像可得電池電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω.圖611.515/31解析答案(4)寫出該試驗(yàn)誤差原因：______________；電動勢測量值_____真實(shí)值，內(nèi)阻測量值________真實(shí)值.(填“大于”“等于”或“小于”)解析因?yàn)殡妷罕矸至髯饔?，使電流表讀數(shù)總是比干路電流小，造成E測＜E真，r測＜r真.小于電壓表分流小于16/31答案例2某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池電動勢和內(nèi)阻，使用器材還包含定值電阻(R0＝5Ω)一個，開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干，試驗(yàn)原理圖如圖7(a).(1)在圖(b)實(shí)物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路連接.圖7答案如圖所表示17/31解析答案(2)請完成以下主要試驗(yàn)步驟：①檢驗(yàn)并調(diào)整電壓表指針指零；調(diào)整電阻箱，示數(shù)如圖(c)所表示，讀得電阻值是________；②將開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2斷開，電壓表示數(shù)是1.49V；③將開關(guān)S2________，電壓表示數(shù)是1.16V；斷開開關(guān)S1.解析由題圖(c)讀得電阻箱阻值為R＝20Ω；將S1閉合，S2斷開，電壓表示數(shù)為電源電動勢E＝1.49V，將S2再閉合，電壓表示數(shù)為電阻箱R兩端電壓.將電壓表視為理想電表，則干路電流I＝

A＝0.058A.20Ω閉合18/31解析答案(3)使用測得數(shù)據(jù)，計算出干電池電動勢是______，內(nèi)阻是________(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).0.69Ω1.49V方法點(diǎn)撥19/31方法點(diǎn)撥(1)外電路斷路時外電壓等于電動勢，即例2中S2斷開時電壓表示數(shù)為電動勢.(2)不論哪種方法，測電動勢和內(nèi)阻原理都是閉合電路歐姆定律.20/31例3某研究性學(xué)習(xí)小組利用如圖8甲所表示電路測量電池組電動勢E和內(nèi)阻r.依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖乙所表示R－

圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此能夠得到E＝________，r＝________.圖8解析答案總結(jié)提升總結(jié)提升返回21/31解析由歐姆定律有，由此知圖線斜率為電動勢E，縱軸截距大小為內(nèi)阻r.r＝1Ω.答案2.8V(2.7～2.9V均可)

1Ω總結(jié)提升22/31總結(jié)提升返回23/311.用電流表和電壓表測定電池電動勢E和內(nèi)阻r，所用電路如圖9(a)所表示，一位同學(xué)測得六組數(shù)據(jù)以下表所表示.對點(diǎn)檢測12組別123456電流I/A0.120.200.310.320.500.57電壓U/V1.371.321.241.181.101.05圖924/31(1)試依據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖(b)中作出U－I圖線.解析答案12解析作圖線時應(yīng)使盡可能多點(diǎn)落在直線上，個別偏離太遠(yuǎn)點(diǎn)應(yīng)舍去，圖線如圖所表示.答案看法析圖25/31(2)依據(jù)圖線求出電池電動勢E＝________V，電池內(nèi)阻r＝________Ω.解析答案120.691.4526/312．小明利用如圖10所表示試驗(yàn)裝置測量一干電池電動勢和內(nèi)阻．(1)圖中電流表示數(shù)為________A.12圖10解析答案0.44解析電流表使用量程為0～0.6A，所以電流表讀數(shù)為0.44A.27/31(2)調(diào)整滑動變阻器，電壓表和電流表示數(shù)統(tǒng)計以下：請依據(jù)表中數(shù)據(jù)，在方格紙上作出U－I圖線．U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.4412解析答案28/31由圖線求得：電動勢E＝_____________________V；內(nèi)阻r＝_____________________Ω.解析描點(diǎn)連線得到U－I圖像，如圖所表示依據(jù)E＝U＋I(xiàn)r，圖像中縱截距為電動勢，所以E＝1.60V(1.58～1.62都算對)，斜率大小為內(nèi)阻，所以r＝1.2Ω(1.18～1.26都算對)．1.60(1.58～1.62都算對)1.2(1.18～1.26都算對)解析答案12