人教版高中物理选修31测电源的电动势和内阻教案.docx

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人教版高中物理选修31测电源的电动势和内阻教案

测电源的电动势和内阻教案

【教学目标】

1、了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。

2、学习用图象法处理实验数据。

重点：

掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。

难点：

掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。

【自主预习】

1．实验原理（三种方法）：

（1）选用伏安法测电源电动势与内电阻

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：

_____________

实验原理

（1）是本节课的重点。

测出几组U,I数值，带入

（1）式得到的方程两两组成方程组，可得到E，r值。

这种方法误差较大。

还可以多测出几组U,I值，然后在U-I坐标平面内描出各组U、I值所对应的点，然后通过这些点画一直线，如图所示，直线与纵轴的的交点的纵坐标就是电池的电动势的大小，直线与横轴的交点的横坐标就是电池的短路电流Io=E/r，因此可求的内电阻r=E/Io。

误差分析：

E测E真r测r真

（2）用安阻法测量。

如图2.6-2所示：

测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。

原理公式：

_____________

（3）用伏阻法测量。

如图2.6-3所示：

测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。

原理公式：

_____________

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。

【典型例题】

一、实验基本操作

【例1】某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值为0～20Ω，连接电路的实物图如图2－9－11所示．该学生接线中错误的和不规范的做法是（　　）

A．滑动变阻器不起变阻作用

B．电流表接线有错

C．电压表量程选用不当

D．电压表接线不妥

二、数据处理方法

【例2】下面是在测某电池的电动势和内阻的实验中记录的六组数据．请在直角坐标系中画出U—I图，并根据图象算出待测电池的电动势和内阻.

U/V

1.37

1.32

1.24

1.18

1.10

1.05

I/A

0.12

0.20

0.31

0.32

0.50

0.57

【例3】．某同学采用如图2－9－13所示的电路测定电源电动势和内阻，已知有干电池（电动势约为1.5V，内阻约2Ω），电压表（0～3V,3kΩ），电流表（0～0.6A,1.0Ω），滑动变阻器R1（10Ω，2A）和R2（100Ω，0.1A）各一只．

（1）实验中滑动变阻器应选用________（选填“R1”或“R2”）．

（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图象，由图可较准确地求出电源电动势E＝______V；内阻r＝________Ω.

【课后练习】

1.

如图2－9－12所示是根据某次实验记录数据画出的U—I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是（　　）

A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E＝3V

B．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6A

C．根据r＝

，计算出待测电源内阻为5Ω

D．根据r＝|

|，计算出待测电源内阻为1Ω

2．如图3所示，甲、乙为两个独立电源的路端电压与通过它们的电流I的关系图象，下列说法中正确的是（　　）

A．路端电压都为U0时，它们的外电阻相等

B．电流都是I0时，两电源的内电压相等

C．电源甲的电动势大于电源乙的电动势

D．电源甲的内阻小于电源乙的内阻

3．用图象法计算电动势和内电阻时，先要描点，就是在U—I坐标系中描出与每组I、U值对应的点，以下说法中正确的是（　　）

A．这些点应当准确地分布在一条直线上，即U—I图线应通过每个点

B．这些点应当基本上在一条直线上，由于偶然误差不能避免，所以U—I图线不可能通过每一个点

C．不在U—I图线上的点应当大致均衡地分布在图线两侧

D．个别偏离直线太远的点，应当舍去

4．在测定电池的电动势和内电阻实验的实物连接图中（如图4），电流表和电压表的正接线柱都尚未连接，为了做这个实验，应该把（　　）

A．电流表的正接线柱与c点相连

B．电流表的正接线柱与b点相连

C．电压表的正接线柱与a点相连

D．电压表的正

接线柱与c点相连

5．用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中正确的是（　　）

A．应选用新的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显

B．应选用内阻较小的电压表和电流表

C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路，以免造成电流表过载

D．根据实验记录的数据作U－I图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧

6.在用图5所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中，若有两只电压表V1和V2量程相同，内阻RV1>RV2；两只电流表A1、A2量程相同，内阻RA1>RA2，在该实验中，为了使E、r的测量精确些，选择的电表可以是（　　）

A．V1和A2B．V2和A2

C．V2和A1D．V1和A1

7．下面给出的用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据处理方法中，既能减小偶然误差，又直观简便的方法是（　　）

A．测出两组I和U数据，代入

方程组，求出E和r

B．测出多组I和U数据，代入方程求出几组E和r，最后求出平均值

C．测出多组I和U数据，画出U—I图象，根据图象求出E和r

D．测出多组I和U数据，分别求出I和U的平均值，然后代入公式求出E和r

8．如图6所示，已知R1＝R2＝R3＝1Ω.当开关S闭合后，电压表的读数为1V；当开关S断开后，电压表的读数为0.8V，则电池的电动势等于（　　）

A．1VB．1.2V

C．2VD．4V

9．如图7所示是测量两节干电池组成的串联电池组的电动势和内电阻的实验所用器材，用实线将它们连成实验电路．

10．利用伏安法测量干电池的电动势和内电阻，现有的器材为

干电池：

电动势约1.5V，符号

电压表：

量程1V，内阻998.3Ω，符号V

电流表：

量程1A，符号A

滑动变阻器：

最大阻值10Ω，符号

电阻箱：

最大阻值99999.9Ω，符号

单刀单掷开关1个，符号

导线若干

（1）设计测量电源电动势和内电阻的电路并将它画在指定的方框内．要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负．

（2）为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的__________倍，电阻箱的阻值应为__________Ω.

答案：

例1.答案　AD

解析　实物图中，滑动变阻器的两个固定端被接入电路，滑片移动时，变阻器不起变阻作用，选A项．

电流表和电压表只允许从电表的正接线柱流入，负接线柱流出，故图中电压表接线错误，电流表接线正确．故选D项，不选B项．

一节干电池的电动势为1.5V，电压表选用0～3V量程是正确的，故不选C项．

图中电压表直接和电池并联，即使开关断开，电压表仍有示数，开关不能控制整个电路，从这个角度看出应选D项．

例2.答案　图象见解析图　1.46V　0.72Ω

解析　建立坐标系，利用描点法画出U—I图象，如图所示．第四个点明显偏离，可见误差太大，应舍去．直线与纵轴的交点坐标即为电源的电动势E＝1.46V．由闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir，将直线上的点（1.10,0.50）的坐标U＝1.10V，I＝0.50A代入得内阻

r＝0.72Ω.

例3.答案　

（1）R1　

（2）见解析图　（3）1.48（1.47～1.49均正确）　1.79（1.

78～1.90均正确）

解析　

（1）电路中最大电流I＝

＝

＝0.75A．R2的额定电流小于0.75A，同时R2阻值远大于电源内阻r，不便于调节，所以变阻器用R1.

（2）如下图所示．

（3）将图线延长，交于纵轴，则纵截距即为电动势E＝1.48V（1.47～1.49V均正确）

r＝

，可得r＝1.79Ω（1.78～1.90Ω均正确）

课后练习

1.答案　AD

2.答案　AC

3.答案　BCD

解析　用描点法画图象时，应使这些点基本在一条直线上，且大致均衡地分布在图线两侧，个别偏离直线太远的点是由于偶然误差造成的，应当舍去．

4.答案　CD

5.答案　AC

6.答案　C

7.答案　AD

解析　首先分析该电路的误差来源，此种接入电路的方法来源于电压表分流，即所测得的电流为不准确值（不是干路电流），所以应尽可能避免电压表分流，应选大阻值电压表．

8.答案　C

解析　开关闭合时，R总＝r＋R1＋

＝r＋1.5

将I＝

＝1A代入公式得E＝r＋1.5①

开关断开时，R总′＝r＋R1＋R3＝r＋2

将I′＝

＝0.8A代入公式得E＝0.8r＋1.6②

解之得E＝2V，r＝0.5Ω

9.答案　见解析图

解析　

本题考查实验电路的实物连线．首先画出实验电路图如右图所示．因为待测电源电动势约为3V，所以电压表选用0～3V的量程；干电池的允许电流一般在0.5A左右，所以电流表应选用0～0.6A的量程；注意开关闭合前，要使变阻器接入电路的阻值尽量大些，保护电流表以防烧毁．电压表不要直接接在电源的两极上，要受开关的控制，实物连接图如下图所示．

10.答案　

（1）见解析图　

（2）2　998.3

解析　

（1）因电源电动势约为1.5V，而电压表量程为1V，故电压表需串联电阻箱扩大量程；因电源内电阻一般较小，为减小实验误差，电路采用电压表扩大量程后直接跨接在电源两端，即电流表外接法，电路如下图所示．

（2）因电源电动势约为1.5V，故电压表量程扩大为原量程的2倍，即量程为2V为宜．设电压表串联电阻为

R，则

Ω=998.3Ω