（新课标）高考物理一轮总复习 实验十 测定电源的电动势和内阻教案-人教版高三全册物理教案.docx

实验十测定电源的电动势和内阻[实验目的]1．测定电源的电动势和内阻．2．加深对闭合电路欧姆定律的理解．[实验原理]1．如图甲所示改变R的阻值从电压表和电流表中读出几组I、U值利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值最后分别算出它们的平均值．2．用图象法来处理数据在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标用测出的几组I、U值画出U－I图象如图乙所示直线跟纵轴的交点的纵坐标表示电源电动势E的值图线的斜率的绝对值即内阻r的值．[实验器材]电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．[实验步骤]1．电流表用0.6A量程电压表用3V量程按实验原理图连接好电路．2．把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端．3．闭合开关调节变阻器使电流表有明显示数并记录一组数据(I1U1)．用同样方法测量出六组I、U的值．填入表格中.组数物理量第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A4.断开开关拆除电路整理好器材．[数据处理]1．公式法：联立六组对应的U、I数据满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…让第1式和第4式联立方程第2式和第5式联立方程第3式和第6式联立方程这样解得三组E、r取其平均值作为电池的电动势E和内阻r.2．图象法：在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系在坐标平面内描出各组(IU)值所对应的点然后尽量多地通过这些点作一条直线不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)直线的斜率绝对值即为电池的内阻r即r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔUΔI))).[误差分析]1．偶然误差(1)由于读数不准和电表线性不良引起误差．(2)用图象法求E和r时由于作图不准确造成误差．(3)测量过程中通电时间过长或电流过大都会引起E、r变化．2．系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差．(1)如图甲所示在理论上E＝U＋(IV＋IA)r其中电压表示数U是准确的电源两端电压．而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差而且电压表示数越大IV越大．结论：①当电压表示数为零时IV＝0IA＝I短短路电流测量值＝真实值；②E测<E真；③因为r测＝eq\f(E测I短)所以r测<r真．从电路的角度看电压表应看成内电路的一部分故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势(r测和E测)如图乙所示因为电压表和电池并联所以r测小于电池内阻r真因为外电阻R断开时a、b两点间电压Uab等于电动势E测此时电源与电压表构成回路所以Uab<E真即E测<E真．(2)若采用如图丙所示的电路IA为电源电流真实值理论上有E＝U＋UA＋IAr其中UA不可知而造成误差而且电流表示数越大UA越大当电流为零时UA＝0电压为准确值等于E.结论：①E为真实值；②I短测<I短真；③因为r测＝eq\f(EI短测)所以r测>r真r测为r真和RA的串联值由于通常情况下电池的内阻较小所以这时r测的测量误差非常大．[注意事项]1．为了使电池的路端电压变化明显电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)．2．在实验时电流不能过大通电时间不能太长以免对E与r产生较大影响．3．要测出不少于6组的(IU)数据且变化范围要大些然后用方程组求解并求平均值．4．画U－I图线时由于读数的偶然误差描出的点不在一条直线上在作图时应使图线通过尽可能多的点并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧个别偏离直线太远的点可舍去．这样就可使偶然误差得到部分抵消从而提高精确度．5．由于干电池的内阻较小路端电压U的变化也较小这时画U－I图线时纵轴的刻度可以不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)但这时图线在横轴的截距不再是短路电流而在纵轴的截距仍为电源电动势图线斜率的绝对值仍为电源的内阻．[实验改进]以上测量方法一般称为伏安法还可以用两只电压表测量电源的电动势和内阻电路如图所示．当开关S接1时电压表V1(其内阻为R1)示数为U0当开关S接2时电压表V1、V2的示数为U1、U2由欧姆定律得E＝U0＋eq\f(U0R1)rE＝U1＋U2＋eq\f(U1R1)r解得E＝eq\f(U0U2U0－U1)r＝eq\f(U1＋U2－U0R1U0－U1)该测量方法与原测量方法相比：优点：无系统误差．缺点：(1)需提前知道V1的内阻．(2)无法多次测量．热点一伏安法测电源电动势和内阻[典例1]在测量电源电动势和内电阻的实验中已知一节干电池的电动势约为1.5V内阻约为0.30Ω；电压表V(量程为3V内阻约3kΩ)；电流表A(量程为0.6A内阻为0.70Ω)；滑动变阻器R(10Ω2A)．为了更准