实验：测定电池的电动势和内电阻(知识梳理).doc

实验：测定电池的电动势和内电阻【学习目标】1．知道测量电源电动势和内阻的实验原理进一步感受电源路端电压随电流变化的关系。2．经历实验过程掌握实验方法学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。3．尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析了解测量中减小误差的方法。4．培养仔细观察真实记录实验数据等的良好的实验习惯和实事求是的品质。【要点梳理】要点一、实验原理测定电池的电动势和内阻的基本原理是闭合电路的欧姆定律但是根据不同的实验器材和闭合电路的欧姆定律的不同表达式采用的方法是不同的常用的有以下三种．1．伏安法测和（1）实验电路如图所示．（2）实验原理根据闭合电路欧姆定律：改变外电路电阻用电流表和电压表测出两组总电流和路端电压即可得到两个欧姆定律方程：和解此方程组可得电源的电动势为电源的内阻为．本实验是用电压表和电流表同时测电压和电流所以称为“伏安法”但这里的被测对象是电源．2．电流表和电阻箱法测和（1）实验电路如图所示．（2）实验原理：改变电阻箱的阻值记录和应用求出和．3．电压表和电阻箱法测和（1）实验电路如图所示．（2）实验原理：改变电阻箱的阻值记录和应用求出和。要点二、实验方法1．按照电路图(伏安法)选择所需的实验器材并确定电流表、电压表的量程把器材连接好如图所示注意应使开关处于断开状态且使滑动变阻器的滑动片移到阻值最大的一端（图中是最右端）．2．闭合开关改变滑片的位置读出电压表的读数和电流表的读数并填入事先绘制好的表格．3．多次改变滑片的位置读出对应的多组数据并一一填入下表中．实验序号4．断开开关整理好器材．5．数据处理：用原理中的方法计算或从图中找出电动势和内电阻．要点诠释：（1）上述实验的方法是以伏安法为例的这个方法的特点是简单明了而且便于通过作图处理数据缺点是要同时使用两个电表来测量电流和电压．（2）本实验应使用内阻较大的旧电池．（3）实验中滑动变阻器阻值不要太大每次读完或值后立即断开开关．要点三、数据处理1．平均数值：运用解方程求解电动势和内电阻．为了减小实验误差应该利用值多求几组电动势和内电阻的值算出它们的平均值即2．图象法：据可得．即对于一定的电源根据测量的值描绘出一条图线如图所示它是一条斜向下的直线这条直线与纵轴的交点表示电动势与横轴的交点表示短路电流图线的斜率的绝对值表示内阻．要点诠释：（1）物理实验中通过作图得到实验结果的方法叫图象法它是一种应用很广泛的处理实验数据的方法．它不但能减小测量结果的误差而是具有更简便、更直观的特点．（2）尽量多测几组数据（一般不少于组）且数据变化范围要大些．（3）作图象时让尽可能多的点落在直线上不落在直线上的点应均匀分布在直线两侧．要点四、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图象时描点不很准确．2．系统误差：来源于电压表的分流．由于电压表的分流作用使电流表示数小于电池的输出电流导致电源电动势和内阻的测量值和都比真值和小．具体分析可采用以下几种方法：（1）理论分析法对于测量电路由闭合电路的欧姆定律得解得：若考虑电压表的分流作用方程修正为：解得比较得（2）图象修正法由于电压表分流使电流表示数小于电池的输出电流．而越大越大．它们的关系如图所示．实测的图线为经过修正后的图线为可看出的斜率绝对值和在纵轴上截距都小于即实测的和都小于真实值．（3）等效电源法若把图中的和电流表看成外电路则电压表可看成内电路的一部分故实际测出的是电池和电压表整体等效的和因电压表和电池并联故等效内阻小于电池内阻．外电路断开时电压表与电源构成闭合回路此时两点间的电压即为等效电动势小于电池电动势．3．伏安法测还可接成如图所示电路．该测量电路存在的系统误差是因为电流表的分压作用导致的．因为为电流表的内阻这样在图线上对应每一个应加上一修正值由于很小所以在很小时趋于零增大也增大理论与测量值的差异如图所示．由图可知：（内阻测量误差非常大）．另外两种误差的分析方法请自行分析．要点诠释：一般电源的内阻都较小与电流表的内阻相差不大而电压表的内阻远大于电源内阻也远大于测量电路中的外电阻所以为减小误差我们采用如图甲所示的电路．而不采用如图乙所示的电路进行测量．要点五、注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显电池的内电阻宜大些（选用已使用过一段时间的1号干电池）．2．干电池在大电流放电时极化现象较严重电动势会明显下降内电阻会明显增大故长时间放电时电流不宜超过短时间放电不宜超过．因此实验中不要将调得过小读电表示数要快每次读完立即断电．3．合理地选择电压表与电