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1、第三單元 實驗與探究 第5課時 實驗：測定電源的電動勢和內阻,選修3-1 第八章電路,,基礎回顧,1實驗目的 (1)掌握用電壓表和電流表測定電源電動勢和內電阻的方法；進一步理解閉合電路歐姆定律 (2)掌握用圖象法求電源電動勢和內阻的方法,2實驗原理 本實驗的依據是閉合電路的歐姆定律，實驗電路如右圖(甲)所示，改變滑動變阻器的阻值，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，實驗中至少測出6組U、I，且變化范圍要大些，然后在UI圖中描點畫直線，所得直線跟縱軸的交點即為電動勢E值，圖線斜率的絕對值即為電源內阻r的值

2、(如右圖 (乙)所示),3實驗器材 被測干電池、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關和導線若干,4實驗步驟 (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，調節(jié)滑動變阻器，使兩電表有較合適的示數，記錄一組數據(I，U)；再用同樣方法測量幾組(I，U)數據 (3)斷開開關，整理好器材 (4)處理數據，用公式法和作圖法兩種方法求出電源的電動勢和內阻 5注意事項 (1)為了使電池的兩端電壓變化明顯，電池的內阻應選大些的(選用已使用過一段時間的干電池),(2)在實驗中不要將I調得過大，每次讀完U和I的數據后應立即斷開電源，以免

3、干電池在大電流放電時嚴重極化，使得E和r明顯變化 (3)測出不少于6組(I，U)數據，且變化范圍要大些，用方程組求解時，類似于逐差法，要將測出的(I，U)數據中，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，要使盡可能多點落在這條直線上，不在直線上的點應對稱分布在直線兩側，不要顧及個別離開直線較遠的點，以減小偶然誤差,要點深化,1UI圖線 (1)UI圖線的理解 UI圖線是根據實驗數據畫出的圖線，由圖線看出：電壓隨電流的增大而減小原因是當滑動變阻器的電阻R變小時，電路的電流I就增大，電源的內電壓U內Ir就增大，由電源的外電壓U外

4、(即電壓表的示數)EU內，知外電壓減小 (2)UI圖線坐標平移的理解 干電池內阻較小時，U的變化較小，此時，坐標圖中數據點將呈現如下左圖所示的狀況，使下部大面積空間得不到利用為此，可使縱坐標不從零開始，而是根據測得的數據從某一恰當值開始(橫坐標I必須從零開始)，如下右圖所示，并且把縱坐標的比例放大，可使結果的誤差減小,,此時圖線與橫軸交點不表示短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動勢計算內阻要在直線上任取兩個相距較遠的點，用rtan 計算出電池的內阻r.,2兩種測量電路誤差分析的幾種方法,在電源電動勢和內阻測量中，到底選擇上圖(甲)來實驗還是選擇上圖(乙)來實驗的誤差較小？ 第一種實驗電路(

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

6、I很小時，U趨于零，I增大，U也增大，理論值與測量值的差異如右圖(b)所示由圖可知：E測E真，r測r真(內阻測量誤差非常大),,由于我們選擇的電流表的內阻略小于滑動變阻器的阻值，這樣造成其阻值與并聯(lián)電路的電阻很接近，故本實驗誤差較大，通常不要選擇圖乙的電路進行實驗,電流表內接實驗電路產生的相對誤差也可以根據等效電源的方法進行定量計算，電流表看成內電路的一部分如右圖虛線框所示，內阻的測量值，即等效電源的內阻為電源內阻和電流表內阻之和r測r真RAr真，相對誤差為 .因為RA與r真接近甚至大于r真所以，相對誤差很大，遠遠超出實驗誤差允許范圍，內阻的測量已沒有意義當然，對于低壓電源而內阻值幾千歐的

7、電池(比如水果電池)而言，其相對誤差則較小，這時卻要選擇此實驗電路了,3幾種測量電源電動勢和內阻的新方法 (1)利用電阻箱和電流表測定電源的電動勢E和內阻r電路圖如圖所示原理：改變電阻箱的阻值，記錄R與I.,為了準確可多測幾組數據，求平均值，也可以用圖象處理，誤差為E測E，r測r.,(2)利用電阻箱和電壓表測定電源的電動勢E和內阻r 電路圖如圖所示 原理：改變電阻箱阻值，記錄R與U.,為了準確可多測幾組數據，求平均值，也可以用圖象處理，誤差為E測

8、當滑動變阻器在阻值較大的范圍內調節(jié)時，電壓表的示數變化很小， 這是因為___________，從而影響測量值的精確性 (2)為了較精確地測量，可采用如圖乙的實驗電路，在電源處串聯(lián)一個定值電阻R0，除了解決以上的問題，還對________和________具有保護作用,(3)根據圖乙用筆畫線代替導線在圖丙中完成實物連接圖 (4)實驗中，改變滑動變阻器的阻值，測出當電流表讀數為I1時，電壓表讀數為U1；當電流表讀數為I2時，電壓表讀數為U2.則新電池的電動勢E________，內阻r__________.(用I1、I2、U1、U2和R0表示),解析：在測定電源電動勢和內阻的實驗中，滑動變阻器起限流

9、作用，其總阻值不能太小因為一旦太小，電路電流過大，就會燒壞電池及電流表這是要特別注意的而串入的保護電阻若串聯(lián)在電源處，則可等效于增大了電源的內阻，即(rR0)這樣在有兩組數據時，根據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勢和內阻,答案： (1)新電池的內阻很小，內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：,題型訓練,1在“用電流表和電壓表測電池的電動勢和內電阻”的實驗中，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滑動變阻器R1(最大阻值20 ，允許最大電流

10、1 A) E滑動變阻器R2(最大阻值300 ，允許最大電流0.5 A) F電鍵S，導線若干 (1)按如圖(a)所示電路測量干電池的電動勢和內阻，滑動變阻器應選________(填寫器材代號),為使測量盡可能精確，用筆畫線代替導線將如圖(b)所示的實物圖連接成實驗電路(已連接了部分線)，要求變阻器的滑動觸頭滑至最右端時，其使用電阻值最大 (2)實驗步驟： 按實驗要求連接好電路閉合電鍵前把變阻器的滑動觸頭滑至一端，使接入電路的阻值最大,閉合電鍵，調節(jié)滑動變阻器，使________的指針有明顯偏轉，讀取________和________的示數用同樣方法測量多組數據 斷開電鍵，整理好器材 數據處理 (

11、3)將實驗測得的數據標在如圖(c)所示的坐標圖中，請作出UI圖線，由此求得待測電池的電動勢E________ V，內電阻r________ .(結果保留三位有效數字),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,,題型二 幾種測量電源電動勢和內阻的新方法,某實驗小組要測量一節(jié)干電池的電動勢和內阻，實驗室提供的實驗器材如下： A待測的干電池E(電動勢約為1.5 V，內電阻約為2 ) B電壓表V1(02 V，內阻RV14000 ) C電壓表V2(02 V，內阻RV2約為3500

12、 ) D電流表A(03 A，內阻0.1 ) E滑動變阻器R2(0200 ，允許最大電流1 A) F開關S1和S2，導線若干,該小組根據以上實驗器材設計了如右圖所示的電路來測量電源的電動勢和內阻,(1)請你根據實驗電路補充完整主要的實驗步驟： a閉合開關______和______，記下V1的讀數U1； b閉合開關______，斷開開關______，記下V1的讀數U1和V2的讀數U2. (2)請你根據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勢和內阻的表達式E____；r_____,,解析：閉合開關S1和S2，電壓表V2被短路，根據閉合電路的歐姆定律有：,閉合開關S1，斷開開關S2，V1

13、和V2串聯(lián)，讀數之和為U1U2，以電壓表確定電路的電流為 ，根據閉合電路的歐姆定律有：,聯(lián)立解得：,r,答案：(1)S1S2S1S2,（2）,點評：其實，像許多這樣的實驗題都已偏向于理論探究了，思考的方式可以用解計算題的方法來分析、列式并進行解答,題型訓練,2利用如圖所示電路可測量電池組的電動勢E和內電阻r.根據實驗數據繪出如圖所示的 圖線，其中R為電阻箱讀數，U為電壓表讀數，由此可得E________V，r________.(保留二位有效數字),解析：根據閉合電路的歐姆定律得：,對這個式子結合圖象進行變式：,由此可知：圖象縱坐標的截距0.5表示 ，這樣便得到電動勢E2.0 V；,圖象的斜率 表示 ，這樣便得到內電阻r0.5 .,答案：2.00.5,祝,您,學業(yè)有成,