2020-2021学年高中物理-第四章-闭合电路-第三节-测量电源的电动势和内阻教案-粤教版必修3.doc

2020-2021学年高中物理 第四章 闭合电路 第三节 测量电源的电动势和内阻教案 粤教版必修32020-2021学年高中物理 第四章 闭合电路 第三节 测量电源的电动势和内阻教案 粤教版必修3年级：姓名：- 14 -第三节测量电源的电动势和内阻实验目的1了解并掌握测量电源的电动势和内阻的原理和实验方法。2学习用图像法处理实验数据。3会对测量误差进行分析，了解测量中减小误差的方法。实验原理思路1：伏安法测电动势E和内阻r如图所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组I和U的值，由UEIr可得：E，r。思路2：用电流表、电阻箱测电动势E和内阻r实验电路如图所示，由闭合电路的欧姆定律得：EI(Rr)用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组R、I数据，就可以列出两个关于E、r的方程：EI1(R1r)，EI2(R2r)联立就可以解出结果。思路3：用电压表、电阻箱测电动势E和内阻r实验电路如图所示，由闭合电路的欧姆定律得EU，用电压表测得路端电压，通过改变电路中的电阻，测出两组U、R数据，就可以列出两个关于E、r的方程：EU1，EU2联立就可以解出结果。实验器材在不同的实验原理中需要的实验器材略有不同，分别如下：思路1：待测干电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干，坐标纸。思路2：待测干电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干。思路3：待测干电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干。实验步骤1确定电流表、电压表的量程，按图示连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。2闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。3同样的方法，依次记录多组U、I值。4断开开关S，拆除电路。5以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流值标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。数据处理为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法：1公式法利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录在表中：实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U/VU1U2U3U4U5U6分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值E，r作为测量结果。2图像法把测出的多组U、I 值，在UI 图中描点画图像，使UI 图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由UEIr 可知：(1)纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流I短。(2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻r。(3)若电源内阻r0(理想电源)，则UE。误差分析1偶然误差主要来源于电压表和电流表的读数以及作UI 图像时描点不准确。2系统误差主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些。U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在UI坐标系中表示出来，如图所示，可见E测E真，r测RV2；两只电流表A1、A2且量程相同，内阻RA1RA2，在该实验中，为了使E、r的测量精确些，选择的电表可以是()AV1和A2BV2和A2CV2和A1 DV1和A1解析：选AD本实验中电流表相对电池外接，系统误差是由电压表分流引起的，E测E，r测r，要减小误差，RV应选大的，故电压表选V1，本实验中电流表的内阻对结果无影响，故正确选项为A、D。3(2020广东湛江期中)在“测量电源的电动势和电阻”的实验中，实验器材有被测干电池、电流表(00.6 A，内阻约为0.1 )、电压表(03 V，内阻约为3 k)、开关、滑动变阻器(020 )、导线等。(1)在虚线框中画出优选的实验电路图。(2)实验过程中测得干电池的路端电压与相应的输出电流的多组数据，描得图像如图所示，则干电池的电动势为_V，内电阻为 _。(保留三位有效数字)解析：(1)滑动变阻器采用限流式接法，电路连接如图所示。(2)根据闭合电路欧姆定律可知UEIr，在UI图像中，图像在纵轴的截距等于干电池电动势，图像斜率的绝对值等于干电池内阻，因此可得E1.50 V，r0.250 。答案：(1)见解析图(2)1.500.2504某同学用伏安法测量一节干电池的电动势E和内阻r，所给的器材有：A电压表V(03 V015 V)B电流表A(00.6 A03 A)C滑动变阻器R1(20 1 A)D滑动变阻器R2(1 000 0.1 A)E开关S和导线若干(1)实验中电压表应选用的量程为_ (选填“03 V”或“015 V”)；电流表应选用的量程为_(选填“00.6 A”或“03 A”)；滑动变阻器应选用_(选填“R1”或“R2”)。(2)根据实验要求完成下图甲中的实物电路图连线。(3)实验测得的6组数据已在UI图像中标出，如图乙所示。请你根据数据点位置完成UI图线，并由图线求出该电池的电动势E_V，内阻r_。(结果保留两位有效数字)解析：(1)一节干电池电动势约为1.5 V，则电压表应选用的量程为03 V；电路最大电流较小，电流表应选用的量程为00.6 A；为方便实验操作，且外电压明显变化，变阻器应选小电阻，故选R1。(2)伏安法测电源电动势与内阻实验，电压表测路端电压，电流表测电路电流，实验电路图如图所示。(3)根据坐标系内描出的点作出电池UI图像，如图所示。由图示电池UI图像可知，图像与纵轴交点坐标值为1.5，则电池电动势E1.5 V电池内阻为r 0.50 。答案：(1)03 V00.6 AR1(2)见解析图(3)见解析图1.50.505测量电池的电动势E及内阻r(E约为6 V，r约为1.5 )。器材有量程为3 V的理想电压表V，量程为0.6 A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R8.5 ，滑动变阻器R(010 )，开关S，导线若干。(1)在图甲所示的虚线框中画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。(2)在图乙所示的器件上，用笔画线代替导线完成实物连接图。(3)实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E_，r_。(用I1、I2、U1、U2及R表示)解析：(1)实验电路原理图如图甲所示。(2)将实物连接，如图乙所示。(3)根据闭合电路欧姆定律得解得E，rR。答案：(1)见解析图甲(2)见解析图乙(3)R6某研究性学习小组利用图甲所示的电路测量某电池的电动势E和内阻r。由于该电池的内阻r较小，因此在电路中接入了一阻值为2.00 的定值电阻R0。(1)按照图甲所示的电路图，将图乙所示的实物连接成实验电路。(2)闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读出电压表相应的示数，并计算出通过电阻箱的电流数值，如下表所示。在图丙所示的坐标纸中作出UI图线。R/40.0012.008.006.00U/V1.901.661.571.43I/A0.0480.1380.1960.238(3)根据图线得到E_V，r_。解析：(1)根据电路图连接实物电路如图所示：(2)根据表中实验数据在坐标纸中描出对应点，然后作出图像如图所示：(3)由图示电源UI图像可知，图像与电压坐标轴的交点坐标值为2.0 V，则电源电动势E2.0 V；图像斜率的绝对值等于电源内阻与保护电阻阻值之和，则krR0 2.4 ，电源的内阻rkR02.4 2.0 0.4 。答案：(1)实物图见解析(2)UI图线见解析(3)2.00.4