人教版高中物理选修3-1：测电源的电动势和内阻(教案)

1、测电源的电动势和内阻教案【教学目标】1、 了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。2、学习用图象法处理实验数据。重点：掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。难点：掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。【自主预习】1 ?实验原理（三种方法）：（1）选用伏安法测电源电动势与内电阻用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。如图 1所示：测出两组 值，就能算出电动势和内阻。原理公式： 实验原理（1 ）是本节课的重点。测出几组 U,l数值，带入式得到的方程两两 组成方程组，可得到E, r值。这种方法误差较大。还可以多测出几组U,l值，然后在U-I坐标平面内描出各组U、I值所对应的点，然后

2、通过这些点画一直线，如图所示，直线与纵轴的的交点的纵坐标就是电池的电动势的大小，直线与横轴的交点的横坐标就是电池的短路电流Io=日r,因此可求的内电阻r=E/l 0o误差分析：E测阻。(2)用安阻法测量。如图2.6-2所示：测出两组,就能算出电动势和内原理公式:(3)用伏阻法测量。如图2.6-3所示：测出两组 ,就能算出电动势和内 阻。原理公式:图 2.6-2图m2 ?实验器材: 电池(待测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线，坐标纸【典型例题】实验基本操作【例U 某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值为0? 20 Q,连接电路的实物图如图2 9 11所

3、示？该学生接线中错误的和不规范的做法是()A ?滑动变阻器不起变阻作用B.电流表接线有错C.电压表量程选用不当D.电压表接线不妥:、数据处理方法【例2】 下面是在测某电池的电动势和内阻的实验中记录的六组数据.请在直角坐标系中画出U I图，并根据图象算出待测电池的电动势和内阻【例3】.某同学采用如图2 - 9 - 13所示的电路测定电源电动势和内阻，已知有干电池(电动势约为1.5 V 内阻约2 Q),电压表(0? 3 V,3 k Q),电流表(0? 0.6A,1.0 Q),滑动变阻器 Ri(10 Q, 2 A)和 R2(100 Q, 0.1 A)各一只.甲乙丙(1)实验中滑动变阻器应选用 填“R

4、i”或“ R2”).(2)在图乙中用笔画线代替与线连接实验电路在实验中测得多组电压和电流值，得到如图丙所示的U I图象，由图可较准确地求出电源电动势 E=V内阻r =Q.【课后练习】U/V13XKX,28 E= 3 V 2.624I-0 0.2 0 4 0.6 J/A1.如图2 - 9 - 12所示是根据某次实验记录数据画出的图象，下列关于这个图象的说法中正确的是(A ?纵轴截距表示待测电源的电动势，即B ?横轴截距表示短路电流，即I短=0.6 AEC?根据匚匚，计算出待测电源内阻为5 uD ?根据r=|万,计算出待测电源内阻为1 Q2 ?如图3所示，甲、乙为两个独立电源的路端电压与通过它们的

5、电流I的关系图象，下列说法中正确的是 ()A ?路端电压都为Uo时，它们的外电阻相等%乙B ?电流都是I。时，两电源的内电压相等 ，仆C ?电源甲的电动势大于电源乙的电动势D ?电源中的内阻小于电源乙的内阻3 ?用图象法计算电动势和内电阻时，先要描点，就是在 U I坐标系中描出与每组I、U值对应的点，以下说法中正确的是 (A ?这些点应当准确地分布在一条直线上，即 U I图线应通过每个点B?这些点应当基本上在一条直线上，由于偶然误差不能避免，所以图线不可能通过每一个点c?不在U I图线上的点应当大致均衡地分布在图线两侧（如图4）,电流表和电压 表D?个别偏离直线太远的点，应当舍去4 ?在测定电

6、池的电动势和内电阻实验的实物连接图中的正接线柱都尚未连接，为了做这个实验，应该把A.电流表的正接线柱与c点相连B .电流表的正接线柱与b点相连C.电压表的正接线柱与a点相连D .电压表的正接线柱与c点相连5 .用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中正确的是（）A .应选用新的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显B.应选用内阻较小的电压表和电流表C.移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路，以免造成电流表过载D .根据实验记录的数据作 U- I图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧6 .在用图5所示的电路测量电池电动势和内阻

7、的实验中，若有两只电压表Vi和V2量程相同，内阻Rvi Rv2 ;两只电流表Ai、A2量程相同，内阻RaiRa2,在该实验中，为了使E、r的测量精确些，选择的电表可以是 （）A . Vi 和A2B.V2 和A2C. V2 和AiD .Vi 和Ai11然误7 .下面给出的用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据处理方法中，既能减小偶差，又直观简便的方法是 （）|E= Ui + IirA ?测出两组I和U数据，代入j方程组，求出E和rE= U2 + 12rB ?测出多组I和U数据，代入方程求出几组 E和r,最后求出平均值C?测出多组I和U数据，画出U I图象，根据图象求出E和rD ?测出多组I和U数据

8、，分别求出I和U的平均值，然后代入公式求出 E 和r8 .如图6所示，已知Ri = R2= R3 = 1 Q.当开关S闭合后，电压表的读数为1 V ; 当开关S断开后，电压表的读数为0.8 V,则电池的电动势等于 (A. 1 V B. 1.2 VC. 2 V D. 4 V9 .如图7所示是测量两节干电池组成的串联电池组的电动势和内电阻的实验所用器材，用实线将它们连成实验电路Q0O 0chaVWWVa o10 .禾I用伏安法测量干电池的电动势和内电阻，现有的器材为干电池：电动势约1.5 V,符号-+ +电压表：量程1 V,内阻998.3 Q)符号V ?电流表：量程1 A,符号A滑动变阻器：最大阻

9、值10 Q,符号电阻箱：最大阻值 99 999.9 Q,符号：A单刀单掷开关1 个，符号 -一导线若干(1) 设计测量电源电动势和内电阻的电路并将它画在指定的方框内?要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负.(2) 为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的 倍，电阻箱的阻值应为Q.答案：例1. 答案AD解析 实物图中，滑动变阻器的两个固定端被接入电路，滑片移动时，变阻器不起变阻作用，选A 项 .电流表和电压表只允许从电表的正接线柱流入，负接线柱流出，故图中电压表接线错误，电流表接线正确. 故选 D 项，不选B 项 .一节干电池的电动势为1.5 V,电压表选用0? 3

10、V量程是正确的，故不选 C项.图中电压表直接和电池并联，即使开关断开，电压表仍有示数，开关不能控制整个电路，从这个角度看出应选D 项 .例 2.答案 图象见解析图1.46 V 0.72 Q解析 建立坐标系，利用描点法画出U I 图象，如图所示. 第四个点明显偏离，可见误差太大，应舍去. 直线与纵轴的交点坐标即为电源的电动势E= 1.46 V . 由闭合电路的欧姆定律 E= U +卜，将直线上的点(1.10,0.50)的坐标U = 1.10 V, I = 0.50A 代入得内阻r = 0.72 Q.UN例 3.答案 Ri （2）见解析图（3） 1.48 （1.47? 1.49 均正确）1.79

11、（1. 78? 1.90 均正确）E 1.5 V解析电路中最大电流1= = 0.75 A . R2的额定电流小于0.75 A ,r 2 Q同时R2阻值远大于电源内阻r,不便于调节，所以变阻器用R1.（2）如下图所示.将图线延长，交于纵轴，则纵截距即为电动势E= 1.48 V （1.47? 1.49 V均正确） U二万，可得 r = 1.79 Q （1.78? 1.90 Q 均正确）课后练习1 .答案AD2 .答案AC3 .答案BCD解析 用描点法画图象时，应使这些点基本在一条直线上，且大致均衡地分布在图线两侧，个别偏离直线太远的点是由于偶然误差造成的，应当舍去 .4 .答案CD5 .答案AC6

12、冷案C7 .答案AD解析 首先分析该电路的误差来源，此种接入电路的方法来源于电压表分流，即所测得的电流为不准确值（不是干路电流），所以应尽可能避免电压表分流，应选大阻值电压表.8冷案CR2R3解析开关闭合时，R总=r+ Ri+= r + 1.5R2 + R3U将I = = 1 A代入公式得E= r + 1.5 Ri开关断开时，R总弋+ Ri + R3= r + 2将1h = 0.8 A代入公式得E= 0.8r + 1.6 Ri解之得 E= 2 V r = 0.5 Q9 .答案见解析图解析本题考查实验电路的实物连线.首先画出实验电路图如右图所示.因为待测电源电动势约为3 V,所以电压表选用0? 3 V的量程；干电池的允许电流一般在 0.5 A左右，所以电流表应选用0? 0.6 A 的量程；注意开关闭合前，要使变阻器接入电路.电压表不要直接接在电源的两极上，要受 开关的的阻值尽量大些，保护电流表以防烧毁控制，实物连接图如下图所示.见解析图（2）