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1、课时2实验：测量电源的电动势和内阻,第三节研究闭合电路,第二章电路,学习目标1.知道测量电源的电动势和内阻的实验原理，会设计测量电源的电动势和内阻的电路.2.掌握实验的方法和实验数据处理的方法.,内容索引,技能储备明确原理 提炼方法,题型演练学以致用 实训演练,达标检测当堂检测 巩固反馈,技能储备,1.伏安法由EUIr知，只要得到 的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有、_，电路图如图1所示.,一、测定电池电动势和内阻的实验方案设计,图1,U、I,电池,开关,滑动变阻器,电压表,电流,表,2.安阻法由EIRIr可知，只要能得到 的两组数据，列出关于E、r的两个方程，
2、就能解出E、r，用到的器材有、，电路图如图2所示.,图2,I、R,电池,开关,电阻箱,电流表,3.伏阻法由EU 知，只要能得到 的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是、，电路图如图3所示.,图3,U、R,电池,开关,电阻箱,电压表,1.实验步骤(以伏安法为例)(1)电流表用00.6 A量程，电压表用03 V量程，按实验原理图连接好电路.(2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值最大.(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1).用同样的方法测量几组I、U值.(4)断开开关，整理好器材.(5)处理数据，用公式法和图象法这
3、两种方法求出电池的电动势和内阻.,二、实验操作与实验数据的处理,2.实验数据的处理(1)公式法依次记录的多组数据(一般6组)如表所示：,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，求出它们的平均值作为测量结果.,(2)图象法根据多次测出的U、I值，作UI图象；将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E；横轴截距点(路端电压U0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流(纵横坐标从0开始)；,图4,3.注意事项(1)为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表.(2)实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完
4、后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化.,(3)当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始.如图5所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r 求出.,图5,4.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图象时描点不准确.(2)系统误差：主要原因是电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流偏小一些.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6所示，可见E测E真，r测r真.,图6,题型演练,
5、一、伏安法测E、r的仪器选择与数据处理,例1利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，要求尽量减小实验误差.,图7,(1)应该选择的实验电路是图7中的_(填“甲”或“乙”).,甲,答案,解析,解析如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大，用甲电路，误差来源于电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小.测量引起的误差小，故选择甲电路图；,(2)现有电流表(00.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材：A.电压表(015 V)B.电压表(03 V)C.滑动变阻器(020)D.
6、滑动变阻器(0500)实验中电压表应选用_；滑动变阻器应选用_.(选填相应器材前的字母),B C,答案,解析,解析一节干电池的电动势为1.5 V，因此电压表量程选择3 V，故选B；为使电流表有较大角度的偏转，需选用总阻值小的滑动变阻器，故选C；,(3)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图8的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出UI图线.,答案,解析,图8,答案如图所示,解析先描点，然后用平滑的直线连接，就得到电源的伏安特性曲线.要使直线过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，偏离直线较选的点应舍弃；,(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E
7、_V，内电阻r_.,答案,解析,1.50(1.491.51),0.83(0.810.85),解析由闭合电路的欧姆定律得UEIr，故UI图象的纵轴截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻，故E1.50 V，r0.83.,选择仪器时注意掌握的原则1.安全性原则，即一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流.2.精确性原则，即要保证测量时读数精确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的，对欧姆表来讲尽量让指针指在中值刻度附近.3.方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器控制电路时，电路的电压、电流的变化范围要尽可能大，以便获取多组测量值.
8、,针对训练小明利用实验装置测量一节干电池的电动势和内阻.实验所用电流表和电压表的内阻分别为0.1 和1 k，如图9所示为实验原理图及所需器材图.,答案,解析,答案见解析图,图9,(1)在图中用笔画线代替导线将器材按原理图连接成实验电路.,解析按照实验原理图将实物图连接起来，如图甲所示.,由图线求得：电动势E_ V，内阻r_.,(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：,答案,解析,1.60(1.581.62均对),图10,1.22(1.181.26,均对),请根据表中的数据，在图10所示方格纸上作出UI图线.,解析描点连线得到UI图象，如图乙所示,根据EUIr，图象中纵轴截距表示电源
9、的电动势，所以E1.60 V(1.581.62 V均对)，斜率的绝对值为内阻，所以r1.22(1.181.26 均对).,(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合.其实，从实验误差考虑这样的操作不妥，因为_.,答案,解析,干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大,解析干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大.,二、伏阻法和安阻法的实验原理和数据处理,1.伏阻法(1)电路图：如图11所示(2)实验原理：EU(3)数据处理,图11图12,由图象的斜率和截距求解.,2.安阻法(1)电路图：如图13所示.(2)实验原理：EIRI
10、r.(3)数据处理,图13 图14,由图象的斜率和截距求解.,例2有一特殊电池，它的电动势约为 9 V，内阻约为40，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图15甲所示电路进行实验，图中电流表的内阻RA5，R为电阻箱，阻值范围0999.9，R0为定值电阻，对电源起保护作用.,图15,(1)本实验中的R0应选_(填字母).A.10 B.50 C.150 D.500,图15,答案,解析,C,解析当电阻箱接入电路的阻值为零时，电路中的电流不能超过50 mA，即电路中电阻的最小值约为180，其中包括电源内阻约为40、电流表的内阻RA5，C选项最为合适.,
11、10 45,(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势E_ V，内阻r_.,图15,答案,解析,结合题图可得E10 V，r45.,达标检测,1.某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合.为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是A.一个电流表、一个电压表和一个滑动变阻器B.一个电压表和多个定值电阻C.一个电流表和一个电阻箱D.两个电流表和一个滑动变阻器,答案,解析,1,2,解析根据闭合电路欧姆定律可得EUIr，测量多组数据U、I可求E、r
12、，A可取；由E(rR)，可知测量多组数据U、R可求E、r，B可取；由EI(Rr)可知，测量多组数据I、R可求E、r，C可取；D中两个电流表和一个滑动变阻器，由于不知道滑动变阻器的阻值，故无法求出E、r，D不可取.,1,2,2.如图16中a所示是“测量电源的电动势和内阻”的实验电路，如果采用一节新干电池进行实验，实验时会发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时，电压表读数变化很小，为了较精确地测量一节新干电池的内阻，连接了一定值电阻，实验电路原理图如图b所示.可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：量程3 V的理想电压表V，量程0.6 A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R0(R01.
13、5)，滑动变阻器R1(010)，滑动变阻器R2(0200)，开关S.,1,2,(1)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用_(填“R1”或“R2”).,答案,1,2,图16,R1,(2)用笔画线代替导线在图c中完成实物连接图.,答案,1,2,答案如图所示,(3)实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数，在给出的UI坐标系中画出UI图线如图d所示，则新干电池的内阻r_.(保留两位有效数字),答案,1,2,0.29,dsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y409705923y09y53b2lkboi2y58wy0ehtoibwoify98wy049y
14、wh4b3oiut89u983yf9ivh98y98sv98hv98ys9f698y9v698yv98x98tb98fyd98gyd98h98ds98nt98d8genklgb4klebtlkb5k tkeirh893y89ey698vhkrne lkhgi8eyokbnkdhf98hodf hxvy78fd678t9fdu90gys98y9shihixyv78dfhvifndovhf9f8yv9onvkobkw kjfegiudsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y409705923y09y53b2lkboi2y58wy0ehtoibwoify98wy049ywh4b3oi
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