测定电池的电动势和内电阻--导学案.doc

§2.10 测定电池的电动势和内阻
编写人：陈秀平 审核人： 审批人：王润喜

学习目标
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。
学习重点
掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。
学习难点
用图象法处理实验数据。
导学案
使用说明：请用严谨认真的态度完成导学案中要求的内容，明确简洁的记录自己遇到的问题。
预习案
一 实验原理
1.闭合电路欧姆定律的内容
2.测定电源的电动势和内阻的实验原来就是闭合电路欧姆定律，对于一个给定的电池，电动势和内阻是一定的，由闭合电路欧姆定律可以写出电源电动势E、内电阻r与路端电压U、电流I 的关系式，为 。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。

3. 根据闭合电路欧姆定律，可以写出电源电动势E、内电阻r与电路电流I 、电路外电阻R的关系式，为 。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。
4. 根据闭合电路欧姆定律，可以写出电源电动势E、内电阻r与路端电压U 、电路外电阻R的关系式，为 。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。

我的疑惑：
探究案
说明：本次实验采用第一种方案（伏安法）测电池电动势和内阻，请同学们按照步骤完成以下内容。注意操作要规范。
一、 原理图：

二、 实验器材：电流表0～0.6A量程，电压表0～3V量程。滑动变阻器0～50Ω。
开关一个，导线若干。

三、 实验步骤：
（1）确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好。
（2）把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。
（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用同样方法测量并记录几组I、U值。
（4）断开电键，整理好器材。
（5）数据处理。
四、 数据记录
实验序号
1
2
3
4
5
6
I/A

U/V

五、 数据处理
1、 代数法
用两组U和I的数据，代入
得

解方程组得到E和r的值
为了减小实验的偶然误差，应该利用U、I的值多求几组E和r的值，算出它们的平均值
2、 图像法
以I为横坐标、U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点作图。

思考：（1）在上面的图像中怎样找到电池的电动势和内电阻？
(2)比较两种方法得到的结果是否一致。
六 误差分析
实验中的误差属于系统误差，请同学们进一步讨论，得到的数值是偏大还是偏小？（提示：利用图线及合理的推理）

★思考：在选用电路图时，还可将接在外面（图2），原则上也是可以的，那么我们在做实验时是否两个都可以，还是哪一个更好？为什么？图2中的误差主要来自哪里？

针对训练1 在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ.下面分别为实验原理图及所需的器件图.
（1）.试在下图中画出连线,将器件按原理图连接成实验电路.

（2）一位同学记录的6组数据见表.试根据这些数据在下图中画出U-I图线.根据图象读出电池的电动势E=       V，根据图象求出电池内阻r=         Ω.
I(A)
0.12
0.20
0.31
0.32
0.50
0.57
U(V)
1.37
1.32
1.24
1.18
1.10
1.05

针对训练2 有两只电压表A和B，量程已知，内阻不知等于多少；另有一节干电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少.只用这两只电压表、开关和一些连接用的导线，能通过测量计算这节电池的电动势(已知电动势不超出电压表的量程，干电池不许拆开).
(1)画出你测量时所用的电路图；
(2)以测得的量作为已知量，导出计算电动势的式子.

当堂检测（15分钟）
课本P71：问题与练习

课后巩固（30分钟）
1．在《测定电池的电动势和内电阻》的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪些仪器.可以达到测定目的( )
A.一只电流表和一只滑动变阻器
B.一只电流表和一只电压表
C.一只电流表和一只电阻箱
D.一只电压表和一只电阻箱
2．下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法，其中既减小偶然误差，又直观、简便的方法是 （ ）
　　A．测出两组I，U的数据，代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r中，即可求出E和r
　　B．多测几组I，U的数据，求出几组E，r，最后分别求出其平均值
　　C．测出多组I，U的数据，画出U—I图像，再根据图像求E，r
　　D．多测出几组I，U数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出开路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r
3．如图3是测量电源电动势和内电阻的电路，关于误差的说法正确的是（ ）
A
v
图3

A．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值；
B．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；
C．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；
D．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；
E．测出的电动势与真实值相同； Ｆ．测出的电动势比真实值小．
0
0.2
0.4
0.6
2.4
2.6
2.8
3.0
I/A A
U/V
4． 如图所示是根据某次实验记录的数据画出的U－I图线，关于此图线，下列的说法正确的是( )
A.纵轴的截距表示电源的电动势，即E=3.0V
B.横轴的截距表示电源的短路电流，即I短=0.6A
C.电源的内阻r=5Ω
D. 电源的内阻r=1.0Ω

5. 现有器材：量程为10.0mA、内阻约30-40 Ω的电流表一个，定值电阻R1=150Ω，定值电阻R2=100 Ω ，单刀单掷开关两个，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。
（1）画出电路图。
（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为 ，式中各直接测得量的意义是：
★6. 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
① 干电池E（电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0）
② 电压表V（0~15V） ③ 电流表A（0~0.6A、内阻0.1）
④ 电流表G（满偏电流3mA、内阻Rg=10）
⑤ 滑动变阻器R1（0~10、10A） ⑥ 滑动变阻器R2（0~100、1A）
⑦ 定值电阻R3=990 ⑧ 开关、导线若干　
⑴ 为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是_________（填写字母代号）；
⑵ 请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号。

(3) 上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1—I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），由图线可求得被测电池的电动势E =_____V，内电阻r =_____。
★7测量电源的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。
器材：量程3V的理想电压表，量程0.5A的电流表（具有一定内阻），固定电阻R=4Ω，滑动变阻器R′，开关S，导线若干。
①画出实验电路原理图。图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。

②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）
7