2.5测电源电动势和内阻（导）—教科版高中物理选修3-1学案

2.5测电源电动势和内阻
【学习目标】1．理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题。
2.理解路端电压随电流（或外电阻）关系的公式表达，并能用来分析、计算有关问题。
【重点难点】
重点：电路动态分析
难点：带电容器电路的计算
【自主学习】
1．由E＝U＋Ir知，只要测出U、I的________数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从而解出E、r，因此用电压表、电流表加上一个可变电阻就能测E、r，电路图如图所示．
若采用此方法，为了减小误差，可以多测几组I和U的数据，分别列出若干组联立方程．求出若干组E和r，最后以E的________和r的________作为实验结果．或以
为横坐标，
为纵坐标建立直角坐标系．据实验数据描点．此时大致可以看出这些点呈________分布，如果发现个别明显错误的数据，应该把它剔除．用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点能____________________两侧，这条直线就能很好地代表U—I关系，这条直线与U轴的交点表示I＝____，属于________的情况，这时的电压U等于________，这条直线与I轴的交点表示U＝____，属于________的情况，根据短路电流I短跟电源内阻r、电动势E的关系r＝，就可计算出电源的内阻．
2．由E＝IR＋Ir可知，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，用到的器材有________、________、________、________，电路图如图所示．
3.
由E＝U＋r知，如果能得到________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_________、_________、_________、________，电路图如图所示．
【交流讨论】
【成果展示】展示学生交流讨论成果
【教师执导】1.实验器材的选择
2.电路的设计
3.数据的处理
4.内、外接法的误差分析
【学以致用】
例1、用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中，被测电源是两节干电池串联的电池组，可供选择的实验器材如下：
A．电流表，量程0～0.6
A,0～3
A
B．毫安表，量程0～100
μA,0～100
mA
C．电压表，量程0～3
V,0～15
V
D．滑动变阻器，0～1
000
Ω，0.1
A
E．滑动变阻器，0～20
Ω，2
A
F．电键一个，导线若干
(1)为了尽量得到较好效果，电流表应选________，量程应选________，电压表量程应选________，滑动变阻器应选________．
(2)如上图有甲、乙两个可供选择的电路，应选________电路进行实验．实验中误差是由于________表的读数比实际值偏________．
举一反三
【变式1】为测定一节干电池(电动势约1.5
V，内阻约1.0
Ω)的电动势和内阻，实验室备有电流表G(满偏电流3
mA，内阻25
Ω)、定值电阻R0＝0.126
Ω、开关和若干导线及以下器材：
A．量程0～3
V，内阻约1
000
Ω的电压表
B．量程0～15
V，内阻约1
500
Ω的电压表
C．总阻值为10
Ω、额定电流为2
A的滑动变阻器
D．总阻值为100
Ω、额定电流为1
A的滑动变阻器
(1)因电流表量程太小，需将R0与电流表________联以扩大量程；
(2)电压表应选择______；滑动变阻器应选择______；(填序号)
(3)请在方框内完成实验电路图；
(4)根据所画出的电路图，分析引起该实验系统误差的主要原因是_______________________________．
【变式2】为了测定一节干电池的电动势和内电阻，现准备了下列器材：
①待测干电池E(电动势约1.5
V，内阻约1.0
Ω)
②电流计G(满偏电流3.0
mA，内阻10
Ω)
③电流表A(量程0～0.60
A，内阻0.10
Ω)
④滑动变阻器R1(0～20
Ω，2
A)
⑤滑动变阻器R2(0～1
000
Ω，1
A)
⑥定值电阻R3＝990
Ω
⑦开关和导线若干
(1)为了能尽量准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是________(填仪器代号)；
(2)请用铅笔在图甲方框中画出实验电路原理图，并注明器材的字母代号；
(3)图乙为某同学根据正确的电路图作出的I1－I2图线(I1为电流计G的示数，I2为电流表A的示数)，由该图线可求出被测干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.
　　　　
甲　　　　　　　　　　　　　　　
乙
参考答案
自主学习
1．两组　平均值　平均值　I　U　直线　均匀分布在直线
0　断路　电动势　0　短路
2．I、R　电源　开关　变阻箱　电流表
3．U、R　电源　开关　变阻箱　电压表
例1、(1)A　0～0.6
A　0～3
V　E
(2)乙　电流　小
【变式1】　(1)将小量程的电流表改装成大量程的电流表需并联电阻分流；
(2)由于一节干电池的电动势为1.5
V，为测量准确，应选量程0～3
V的电压表；在都安全的情况下，阻值小的滑动变阻器连续性较好，故选总阻值为10
Ω的滑动变阻器．
(3)实验电路如图所示；
(4)由于电压表的分流作用造成改装后电流表读数总是比电池实际输出电流小．
【答案】　(1)并　(2)A　C　(3)见解析
(4)由于电压表的分流作用造成改装后电流表读数总是比电池实际输出电流小
【变式2】　(1)为减小本实验的误差，提高实验精度，实验电流应适当增大，所选用的滑动变阻器的电阻要适当小些，故滑动变阻器应选④滑动变阻器R1.(2)测量干路电流用的电流表应选③电流表A；而将②电流计G(满偏电流3.0
mA，内阻10
Ω)与⑥定值电阻R3＝990
Ω串联组合起来使用，代替电压表来测量路端电压，实验电路如图所示．
(3)根据I1－I2实验图线可求出被测干电池的电动势：E＝1.45×10－3×(990＋10)
V＝1.45
V，内电阻：r＝
Ω＝0.9
Ω
【答案】　(1)R1　(2)见解析　(3)1.45　0.9