江苏省徐州经济技术开发区高级中学人教版高中物理选修3-1学案(无答案)2.10测定电池的电动势和内阻

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2.10 测定电池的电动势和内阻
【学习目标】
1.学习测量电源电动势和内阻的方法,掌握科学测量的步骤。

2.了解实验中误差的来源,了解用不同方法测量得出结果E 与r 的误差分析。

3.知道实验原理,学会科学处理实验数据的方法——公式法和图象法。

自主学习 1、实验原理
(1)用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量。

如图(1)所示:测出两组_______值,就能算出电动势和内阻。

原理公式:_____________
(2)用电流表、电阻箱测量。

如图(2)所示:测出两组______值,就能算出电动势和内阻。

原理公式:_____________
(3)用电压表、电阻箱测量。

如图(3)所示:测出两组_______值,就能算出电动势和内阻。

原理公式:_____________
这几种方法均可测量,下面我们以图(1)所示的方法介绍实验步骤和实验数据的处理方法。

2.实验器材:
电池(待测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线,坐标纸。

3.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:在坐标纸上作U -I 图,求出E 、r 4.数据记录
图(2)
图(3) 图 (1)
图 (1)
5.数据处理 1、 代数法
用两组U 和I 的数据,代入r I U E += 得
r I U E I +=1
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(描点法)
以I 为横坐标、U 为纵坐标建立直角坐标系,根据几组U 、I 的测量值在坐标系中描点作图。

思考:在上面的图像中找到电池的电动势和内电阻? 误差分析
★ 思考:实验中在选用电路图时,有如下两种 1、 分析每种情况造成误差的原因? 2、 r
I U E +=公式中U 、I 测量值与真实值的比较
3、 E 、 r 测量值与真实值的比较(可用U-I 图分析)
4、 哪种电路图实验误差较小?
例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.
r
I U E 22+
=
I(A) 0.12 0.20 0.31 0.42 0.50 0.57 U(V) 1.37
1.32
1.24
1.18
1.10
1.05
(3)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.
【当堂检测】
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r
I U E I +=1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 .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.
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
图3
0 0.2
0.4
0.6
I/A U/V r I U E 22+=
C.电源的内阻r=5Ω
D. 电源的内阻r=1.0Ω
5.某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻。

已知干电池的电动势约为1.5 V ,内阻
约为1Ω;电压表(0一3V ,3kΩ)、电流表(0~0.6A ,1.0Ω)、滑动变阻器有R
(10Ω,2A)和R 2(100Ω,
0.1 A)各一只.
(1)实验中滑动变阻器应选用
(填“R 1”或“R 2”)。

(2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路。

(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U -I 图线,由图可较准确地求出该电源电动势E = V ;内阻,r Ω。

(4)
6.某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻,实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干,该同学按如图所示电路进行实验,测得的数据如下表所示.
(1)若利用图象确定电池的电动势和内阻,则应作 (选填“R- I ”或“R- 1/I ”)图象; (2)利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图象;

乙 0.0.1.1.0.2 1.1.1.1.丙
(3)由图象可知,该电池的电动势E= V,内阻r= Ω;。