高中物理 第二章 恒定電流 10 實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻 新人教版必修2

10實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻第二章恒定電流學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求物理觀念：物理觀念：知道測定電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗原理：閉合電路的歐姆定律.科學(xué)探究：科學(xué)探究：1.根據(jù)“伏安法”測電源電動勢的原理，會選用實驗器材、正確連接電路、規(guī)范實驗操作.2.能進(jìn)行分組、自主、合作探究，并對信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理.科學(xué)思維：科學(xué)思維：1.會設(shè)計測電源電動勢和內(nèi)阻的“伏安法”、“安阻法”、“伏阻法”的電路圖.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：在實驗過程中保持很好地交流、合作，準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)，科學(xué)認(rèn)真地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理.內(nèi)容索引題型演練學(xué)以致用 實訓(xùn)演練達(dá)標(biāo)檢測檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān)技能儲備明確原理 提煉方法技能儲備一、測定電池電動勢和內(nèi)阻的實驗方案設(shè)計一、測定電池電動勢和內(nèi)阻的實驗方案設(shè)計1.伏安法：由EUIr知，只要測出U、I的_數(shù)據(jù)，就可以列出兩個關(guān)于E、r的方程，從而解出E、r，用到的器材有 、 、_ 、 、 ，電路圖如圖1所示.2.安阻法：由EIRIr可知，只要能得到 的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個方程，就能解出E、r，用到的器材有 、 、 、 ，電路圖如圖2所示.圖1圖2兩組電池開關(guān)滑動變阻器電壓表電流表I、R電池開關(guān)電阻箱電流表3.伏阻法：由EU 知，如果能得到 的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個方程，就能解出E、r，用到的器材是 、 、 、 ，電路圖如圖3所示.圖3U、R電池開關(guān)電阻箱電壓表二、實驗操作與實驗數(shù)據(jù)的處理二、實驗操作與實驗數(shù)據(jù)的處理1.實驗步驟實驗步驟(以伏安法為例以伏安法為例)(1)電流表用00.6 A量程，電壓表用03 V量程，按實驗原理圖連接好電路.(2)把滑動變阻器的滑片移到一端，使其接入電路中的阻值最大.(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1).用同樣的方法測量幾組I、U值.(4)斷開開關(guān)，整理好器材.(5)處理數(shù)據(jù)，用公式法和圖象法這兩種方法求出電池的電動勢和內(nèi)阻.2.實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理(1)公式法依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)如表所示：實驗序號123456I/AI1I2I3I4I5I6U/VU1U2U3U4U5U6分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值作為測量結(jié)果.(2)圖象法根據(jù)多次測出的U、I值，作UI圖象；將圖線兩側(cè)延長，縱軸截距點意味著斷路情況，它的數(shù)值就是_ ；橫軸截距點(路端電壓U0)意味著短路情況，它的數(shù)值就是 ；圖線斜率的絕對值等于 ，即r ，如圖4所示.電池電動勢E電池的內(nèi)阻r圖43.注意事項注意事項(1)為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表.(2)實驗中不能將電流調(diào)得過大，讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時內(nèi)阻r出現(xiàn)明顯變化.(3)若干電池的路端電壓變化不很明顯，作圖象時，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點可不從零開始.如圖5所示，此時圖線與縱軸交點仍為電池的電動勢E，但圖線與橫軸交點不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線上取較遠(yuǎn)的兩點用r 求出.圖5題型演練例例1(2018山東濰坊市高一下期末)用如圖6所示的電路測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻.除開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實驗器材還有：一、伏安法測電動勢和內(nèi)阻圖6電流表(量程00.6 A,03 A)電壓表(量程03 V,015 V)滑動變阻器R1(阻值范圍020 ，額定電流2 A)滑動變阻器R2(阻值范圍0100 ，額定電流1 A)答案(1)為提高測量精度，電流表應(yīng)選用的量程是 A，電壓表應(yīng)選用的量程是 V；為多測量幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)選用 (填寫滑動變阻器符號)；(2)實驗開始前，滑動變阻器的滑動觸頭P應(yīng)移到 端(選填“a”或“b”)；00.603R1a(3)改變滑動變阻器R的阻值，測出6組U和I的值如下表所示.其中5組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點已經(jīng)標(biāo)在圖7的坐標(biāo)紙上，請在坐標(biāo)紙上標(biāo)出第二組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點，并畫出UI圖線.序號123456電壓U/V1.351.301.251.201.151.10電流I/A 0.120 0.140 0.240 0.300 0.360 0.420圖7答案答案答案如圖所示(4)由圖象求得電池的電動勢E V，內(nèi)阻r (保留到小數(shù)點后兩位)1.450.84(0.830.85均可)答案1.伏阻法伏阻法(1)電路圖：如圖8所示二、伏阻法和安阻法測電動勢和內(nèi)電阻(3)數(shù)據(jù)處理圖8圖92.安阻法安阻法(1)電路圖：如圖10所示.(2)實驗原理：EIRIr.(3)數(shù)據(jù)處理圖象法：由EI(Rr)得：圖10圖11例例2有一特殊電池，它的電動勢約為 9 V，內(nèi)阻約為40 ，已知該電池允許輸出的最大電流為50 mA.為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖12甲所示電路進(jìn)行實驗，圖中電流表的內(nèi)阻RA5 ，R為電阻箱，阻值范圍0999.9 ，R0為定值電阻，對電源起保護(hù)作用.圖12(1)本實驗中的R0應(yīng)選 (填字母).A.10 B.50 C.150 D.500 解析 答案解析解析當(dāng)電阻箱接入電路的阻值為零時，電路中的電流不能超過50 mA，即電路中電阻的最小值約為180 ，除去電源內(nèi)阻約為40 、電流表的內(nèi)阻RA5 ，故C選項最為合適.(2)該同學(xué)接入符合要求的R0后，閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電流表的示數(shù)，記錄多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖線，則根據(jù)圖線可求得該電池的電動勢E V，內(nèi)阻r .1045解析解析由U外EIr得I(R0RRA)EIr，結(jié)合題圖可得E10 V，r45 .答案解析 達(dá)標(biāo)檢測1.(2018山東濟(jì)南市高一下期末)測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路和UI圖象如圖13所示，請回答下列問題：(1)在閉合開關(guān)之前為防止電表過載，滑動變阻器的滑動觸頭P應(yīng)移至_ (選填“a”或“b”)處.(2)由此可知這個干電池的電動勢E V，內(nèi)電阻r .123圖13答案a1.512.(多選)某學(xué)生用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內(nèi)阻時，所用滑動變阻器的阻值范圍為020 ，連接電路的實物圖如圖14所示.圖中接線錯誤或不妥的是A.滑動變阻器不起變阻作用B.電流表接線有錯C.電壓表量程選用不當(dāng)D.電壓表接線不妥圖14答案解析 123解析解析變阻器要起到變阻作用，接入電路的兩根導(dǎo)線一條接在上面的金屬桿一端，另一條接在下面的接線柱上；電表接入電路，選好量程后，還應(yīng)注意正、負(fù)接線柱，題圖中電流表接法不對；在實驗中電壓表不應(yīng)并聯(lián)在電源兩端，因為開關(guān)斷開后，電壓表仍有讀數(shù)，故選A、B、D.1233.如圖15a是“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗電路，如果采用一節(jié)新干電池進(jìn)行實驗，實驗時會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑動變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，電壓表讀數(shù)變化很小，為了較精確地測量一節(jié)新干電池的內(nèi)阻，加接一定值電阻，實驗電路原理圖如圖b.可用以下給定的器材和一些導(dǎo)線來完成實驗，器材：量程3 V的理想電壓表V，量程0.6 A的電流表A(具有一定內(nèi)阻)，定值電阻R0(R01.5 )，滑動變阻器R1(010 )，滑動變阻器R2(0200 )，開關(guān)S.123圖15123(1)為方便實驗調(diào)節(jié)且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，滑動變阻器應(yīng)選用 (填“R1”或“R2”).(2)用筆畫線代替導(dǎo)線在圖c中完成實物連接圖.R1答案答案如圖所示答案123答案(3)實驗中改變滑動變阻器的阻值，測出幾組電流表和電壓表的讀數(shù)，在給出的UI坐標(biāo)系中畫出UI圖線如圖d所示，則新干電池的內(nèi)阻r .(保留兩位有效數(shù)字)0.29(0.280.30均可) 123