教科版_选修3-1_5. 学生实验：测量电源的电动势和内阻课件25张PPT

学案7　学生实验：测量电源
的电动势和内阻
第二章　直流电路
学习目标
知识探究
典例精析
达标检测
1.知道测量电源的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.
一、“伏安法”测E和r
1.实验原理
如图1所示，改变R的阻值，测量外电压U外和通过电源的电流I，由闭合电路欧姆定律建立方程组
知识探究
图1
E＝U1＋I1r ①
E＝U2＋I2r ②
解①、②式便可求出电源的电动势E和内阻r.
2.实验器材
待测电池一节，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)各一个，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干.
3.实验步骤
(1)电流表用0～0.6 A量程，电压表用0～3 V量程，按实验原理图连接好电路.
(2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其阻值最大.
(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1，U1).用同样的方法测量几组I、U值.
答案
(4)断开开关，整理好器材.
(5)处理数据，用公式法或作图法求出电池的电动势和内阻.
4.实验数据的处理
可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值.
(2)作U－I图像
作出电源的U－I图像如图2所示
图2
5.注意事项
(1)为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表.
(2)实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r发生明显变化.
图3
(3)当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始.
如图3所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r＝ 求出.
答案
1.实验原理
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.
2.实验器材
、 、 、 ，电路图如图4所示.
二、“安阻法”测E和r
图4
I、R
电源
开关
变阻箱
电流表
3.数据处理
(1)公式法
由E＝I1(R1＋r)和E＝I2(R2＋r)可解出E和r.
(2)图像法
三、“伏阻法”测E和r
1.实验原理
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.
2.实验器材
、 、 、 ，电路图如图5所示.
U、R
电源
开关
变阻箱
电压表
答案
图5
返回
例1　在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中.
(1)备有如下器材
A.干电池1节
B.滑动变阻器(0～20 Ω)
C.滑动变阻器(0～1 kΩ)
D.电压表(0～3 V)
E.电流表(0～0.6 A)
F.电流表(0～3 A)
G.开关、导线若干
其中滑动变阻器应选______，电流表应选______.(只填器材前的序号)
一、伏安法测E、r的仪器选择与数据处理
典例精析
解析答案
解析　滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可，故滑动变阻器应选B.(也可以从便于调节的角度来分析，应该选择阻值较小的滑动变阻器)
电流表的量程要大于电源允许通过的电流，对于干电池来讲允许通过的最大电流一般是0.5 A，故应选择0～0.6 A量程的电流表，所以电流表应选E.
答案　B　E　
(2)为了最大限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图.
解析答案
?
解析　电路图如图所示.
答案　见解析图　
(3)某同学根据实验数据画出的U－I图像如图6所示，由图像可得电池的电动势为____V，内电阻为____Ω.
解析答案
图6
1.5
1
针对训练　用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用电路如图7(a)所示，一位同学测得的六组数据如下表所示.
(1)试根据这些数据在图(b)中作出U－I图线.
图7
组别
1
2
3
4
5
6
电流I/A
0.12
0.20
0.31
0.32
0.50
0.57
电压U/V
1.37
1.32
1.24
1.18
1.10
1.05
(2)根据图线求出电池的电动势E＝____V，电池的内阻r＝_____Ω.(结果在小数点后保留两位有效数字)
解析答案
解析　作图线时应使尽可能多的点落在直线上，个别偏离太远的点应舍去，图线如图所示.由图线与纵轴的交点可得电动势E＝1.46 V，再读出图线与横轴交点的坐标(0.65,1.00)，由r＝ 得r≈0.71 Ω.
答案　(1)见解析图　(2)1.46(1.45～1.47均可)　0.71(0.68～0.74均可)
二、安阻法(或伏阻法)测E、r的实验原理与数据处理
解析答案
返回
图8
返回
由此知题图乙中图线的斜率为电动势E，
答案　3.0 V　1.0Ω
1.在利用伏安法测定电池的电动势和内阻的实验中，某同学的实物连线图如图9甲所示.
达标检测
1
2
解析答案
图9
(1)经仔细检查可知，该图中有两处不太合理的连线，那么这两处不太合理的连线对应的编号是______.
解析　电路连接中错误所在是滑动变阻器不起作用和开关不控制电压表，故③⑤连线不合理.
③⑤
(2)若利用改正后的正确连线图，实验后，测得数据，并画出电源的伏安特性曲线(U－I图线)如图乙.则该电源的电动势为_____，电源内阻为_____.
1
2
解析答案
2 Ω
3 V
1
2
2.如图10 a是“测定干电池的电动势和内阻”的实验电路，如果采用一节新干电池进行实验，实验时会发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时，电压表读数变化很小，为了较精确地测量一节新干电池的内阻，加接一定值电阻，实验电路原理图如图b.可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：量程为3 V的理想电压表V，量程为0.6 A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R0(R0＝1.5 Ω)，滑动变阻器R1(0～10 Ω)，滑动变阻器R2(0～200 Ω)，开关S.
1
2
图10
解析答案
1
2
(1)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用_____(填R1或R2).
(2)用笔画线代替导线在图c中完成实物连接图.
R1
答案　如图所示
(3)实验中改变滑动变阻器连入电路的阻值，测出几组电流表和电压表的读数，在给出的U－I坐标系中画出U－I图线如图d所示，则新干电池的内阻r＝____________________ Ω.(保留两位有效数字)
0.29(0.25～0.30均可)
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本课结束
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