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1、第三單元 實(shí)驗(yàn)與探究 第5課時(shí) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,選修3-1 第八章電路,,基礎(chǔ)回顧,1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)掌握用電壓表和電流表測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法；進(jìn)一步理解閉合電路歐姆定律 (2)掌握用圖象法求電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法,2實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)的依據(jù)是閉合電路的歐姆定律，實(shí)驗(yàn)電路如右圖(甲)所示，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，從電流表、電壓表中讀出2組U、I值，由UEIr可得 、 r .以上方法誤差較大,為了減小誤差，實(shí)驗(yàn)中至少測(cè)出6組U、I，且變化范圍要大些，然后在UI圖中描點(diǎn)畫直線，所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì)E值，圖線斜率的絕對(duì)值即為電源內(nèi)阻r的值

2、(如右圖 (乙)所示),3實(shí)驗(yàn)器材 被測(cè)干電池、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干,4實(shí)驗(yàn)步驟 (1)電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按圖連接電路 (2)把滑動(dòng)變阻器的滑片滑到使其接入電路的阻值最大的一端閉合S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使兩電表有較合適的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I，U)；再用同樣方法測(cè)量幾組(I，U)數(shù)據(jù) (3)斷開開關(guān)，整理好器材 (4)處理數(shù)據(jù)，用公式法和作圖法兩種方法求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 5注意事項(xiàng) (1)為了使電池的兩端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應(yīng)選大些的(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的干電池),(2)在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過(guò)大，每次讀完U和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源，以免

3、干電池在大電流放電時(shí)嚴(yán)重極化，使得E和r明顯變化 (3)測(cè)出不少于6組(I，U)數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時(shí)，類似于逐差法，要將測(cè)出的(I，U)數(shù)據(jù)中，第1組和第4組為一組，第2組和第5組為一組，第3組和第6組為一組，分別解出E、r值再求平均 (4)在畫UI圖線時(shí)，要使盡可能多點(diǎn)落在這條直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱分布在直線兩側(cè)，不要顧及個(gè)別離開直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，以減小偶然誤差,要點(diǎn)深化,1UI圖線 (1)UI圖線的理解 UI圖線是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖線，由圖線看出：電壓隨電流的增大而減小原因是當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻R變小時(shí)，電路的電流I就增大，電源的內(nèi)電壓U內(nèi)Ir就增大，由電源的外電壓U外

4、(即電壓表的示數(shù))EU內(nèi)，知外電壓減小 (2)UI圖線坐標(biāo)平移的理解 干電池內(nèi)阻較小時(shí)，U的變化較小，此時(shí)，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如下左圖所示的狀況，使下部大面積空間得不到利用為此，可使縱坐標(biāo)不從零開始，而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)I必須從零開始)，如下右圖所示，并且把縱坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小,,此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動(dòng)勢(shì)計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用rtan 計(jì)算出電池的內(nèi)阻r.,2兩種測(cè)量電路誤差分析的幾種方法,在電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻測(cè)量中，到底選擇上圖(甲)來(lái)實(shí)驗(yàn)還是選擇上圖(乙)來(lái)實(shí)驗(yàn)的誤差較?。?第一種實(shí)驗(yàn)電路(

5、課本上的測(cè)量電路)如圖(甲)所示UEIr中的I是通過(guò)電源的電流，由于電壓表分流IV，使電流表示數(shù)I測(cè)小于電池的輸出電流I真,因?yàn)?，I真I測(cè)IV，而IV ，U越大，IV越大，U趨于零時(shí)，IV也趨于零,所以，它們的關(guān)系可用右圖(a)表示，測(cè)量圖線為AB，真實(shí)圖線為AB.由圖線可以看出r和E的測(cè)量值都小于真實(shí)值，即r測(cè)

6、I很小時(shí)，U趨于零，I增大，U也增大，理論值與測(cè)量值的差異如右圖(b)所示由圖可知：E測(cè)E真，r測(cè)r真(內(nèi)阻測(cè)量誤差非常大),,由于我們選擇的電流表的內(nèi)阻略小于滑動(dòng)變阻器的阻值，這樣造成其阻值與并聯(lián)電路的電阻很接近，故本實(shí)驗(yàn)誤差較大，通常不要選擇圖乙的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),電流表內(nèi)接實(shí)驗(yàn)電路產(chǎn)生的相對(duì)誤差也可以根據(jù)等效電源的方法進(jìn)行定量計(jì)算，電流表看成內(nèi)電路的一部分如右圖虛線框所示，內(nèi)阻的測(cè)量值，即等效電源的內(nèi)阻為電源內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻之和r測(cè)r真RAr真，相對(duì)誤差為 .因?yàn)镽A與r真接近甚至大于r真所以，相對(duì)誤差很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍，內(nèi)阻的測(cè)量已沒(méi)有意義當(dāng)然，對(duì)于低壓電源而內(nèi)阻值幾千歐的

7、電池(比如水果電池)而言，其相對(duì)誤差則較小，這時(shí)卻要選擇此實(shí)驗(yàn)電路了,3幾種測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的新方法 (1)利用電阻箱和電流表測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r電路圖如圖所示原理：改變電阻箱的阻值，記錄R與I.,為了準(zhǔn)確可多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，求平均值，也可以用圖象處理，誤差為E測(cè)E，r測(cè)r.,(2)利用電阻箱和電壓表測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r 電路圖如圖所示 原理：改變電阻箱阻值，記錄R與U.,為了準(zhǔn)確可多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，求平均值，也可以用圖象處理，誤差為E測(cè)

8、當(dāng)滑動(dòng)變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，電壓表的示數(shù)變化很小， 這是因?yàn)開__________，從而影響測(cè)量值的精確性 (2)為了較精確地測(cè)量，可采用如圖乙的實(shí)驗(yàn)電路，在電源處串聯(lián)一個(gè)定值電阻R0，除了解決以上的問(wèn)題，還對(duì)________和________具有保護(hù)作用,(3)根據(jù)圖乙用筆畫線代替導(dǎo)線在圖丙中完成實(shí)物連接圖 (4)實(shí)驗(yàn)中，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，測(cè)出當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2.則新電池的電動(dòng)勢(shì)E________，內(nèi)阻r__________.(用I1、I2、U1、U2和R0表示),解析：在測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器起限流

9、作用，其總阻值不能太小因?yàn)橐坏┨?，電路電流過(guò)大，就會(huì)燒壞電池及電流表這是要特別注意的而串入的保護(hù)電阻若串聯(lián)在電源處，則可等效于增大了電源的內(nèi)阻，即(rR0)這樣在有兩組數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)閉合電路的歐姆定律列式有：EU1I1(rR0)，EU2I2(rR0).兩式聯(lián)立就能求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,答案： (1)新電池的內(nèi)阻很小，內(nèi)電路的電壓變化很小，路端電壓也就變化很小,(2)電池電流表 (3)如圖所示：,題型訓(xùn)練,1在“用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中，提供的器材有： A一節(jié)干電池E B電流表A(量程0.6 A) C電壓表V(量程3 V) D滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值20 ，允許最大電流

10、1 A) E滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值300 ，允許最大電流0.5 A) F電鍵S，導(dǎo)線若干 (1)按如圖(a)所示電路測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(填寫器材代號(hào)),為使測(cè)量盡可能精確，用筆畫線代替導(dǎo)線將如圖(b)所示的實(shí)物圖連接成實(shí)驗(yàn)電路(已連接了部分線)，要求變阻器的滑動(dòng)觸頭滑至最右端時(shí)，其使用電阻值最大 (2)實(shí)驗(yàn)步驟： 按實(shí)驗(yàn)要求連接好電路閉合電鍵前把變阻器的滑動(dòng)觸頭滑至一端，使接入電路的阻值最大,閉合電鍵，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使________的指針有明顯偏轉(zhuǎn)，讀取________和________的示數(shù)用同樣方法測(cè)量多組數(shù)據(jù) 斷開電鍵，整理好器材 數(shù)據(jù)處理 (

11、3)將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)標(biāo)在如圖(c)所示的坐標(biāo)圖中，請(qǐng)作出UI圖線，由此求得待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E________ V，內(nèi)電阻r________ .(結(jié)果保留三位有效數(shù)字),1答案：(1)R1如左下圖所示 (2)電流表電流表電壓表,(3)如右下圖所示,E1.50 V，r1.88 .E：1.471.50 (V)r：1.801.88 均算對(duì),,題型二 幾種測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的新方法,某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材如下： A待測(cè)的干電池E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，內(nèi)電阻約為2 ) B電壓表V1(02 V，內(nèi)阻RV14000 ) C電壓表V2(02 V，內(nèi)阻RV2約為3500

12、 ) D電流表A(03 A，內(nèi)阻0.1 ) E滑動(dòng)變阻器R2(0200 ，允許最大電流1 A) F開關(guān)S1和S2，導(dǎo)線若干,該小組根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)了如右圖所示的電路來(lái)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,(1)請(qǐng)你根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整主要的實(shí)驗(yàn)步驟： a閉合開關(guān)______和______，記下V1的讀數(shù)U1； b閉合開關(guān)______，斷開開關(guān)______，記下V1的讀數(shù)U1和V2的讀數(shù)U2. (2)請(qǐng)你根據(jù)以上步驟記錄的物理量和已知的物理量寫出該干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的表達(dá)式E____；r_____,,解析：閉合開關(guān)S1和S2，電壓表V2被短路，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有：,閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，V1

13、和V2串聯(lián)，讀數(shù)之和為U1U2，以電壓表確定電路的電流為 ，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有：,聯(lián)立解得：,r,答案：(1)S1S2S1S2,（2）,點(diǎn)評(píng)：其實(shí)，像許多這樣的實(shí)驗(yàn)題都已偏向于理論探究了，思考的方式可以用解計(jì)算題的方法來(lái)分析、列式并進(jìn)行解答,題型訓(xùn)練,2利用如圖所示電路可測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖所示的 圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，U為電壓表讀數(shù)，由此可得E________V，r________.(保留二位有效數(shù)字),解析：根據(jù)閉合電路的歐姆定律得：,對(duì)這個(gè)式子結(jié)合圖象進(jìn)行變式：,由此可知：圖象縱坐標(biāo)的截距0.5表示 ，這樣便得到電動(dòng)勢(shì)E2.0 V；,圖象的斜率 表示 ，這樣便得到內(nèi)電阻r0.5 .,答案：2.00.5,祝,您,學(xué)業(yè)有成,