2.10测量电源电动势和内阻教案-经典教学教辅文档.docx

《2.10测量电源电动势和内阻教案-经典教学教辅文档.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2.10测量电源电动势和内阻教案-经典教学教辅文档.docx（28页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。

1、适用学科高中物理适用年级高二适用区域人教版区域课不时长（分钟）2课时知识点测量电源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 .学惯用图象法处理实验数据。教学重点掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。教学难点用图象法处理实验数据。教学过程教材中测定电源电动势和内阻的实验究其原理本质是伏安法测电阻的延续和纵向引深，即对电阻的测量，就是用各种方法寻觅电压U和电流I。具体到本实验中根据串并联电路的原理再结合两个欧姆定律列出两个关于E、r的二元一次方程组，这是最基本的原理。从这一基本原理出发，当所给测量仪器不同时，如一电压表一电流表一滑动变阻器、两阻（定值电阻）

2、一表（电压表或电流表）、一箱（电阻箱）一表（电压表或电流表）、两表（电压表或电流表）等，实践运用中还会出现多种不同的方法，本节课对其基本成绩分别予以归类剖析。二,知识讲解(一港点解读一、实验目的1 .知道伏安法测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步理解电源路端电压随电流变化的关系。2 .学会根据影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电阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的办法。二、实验原理实验电路如图所示，根据闭合电路的欧姆定律，改变的阻值,测出两组、/的值，根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程：=+Tlr和=丛+乙联立可解出山的值。三、实验器材待测电池一节，电流表(00.

3、6A)、电压表(03V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。四、实验步骤1 .确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。2 .闭合开关S,接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端挪动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。3 .一样的方法，依次记录多组久/值。4 .断开开关S,拆除电路。5 .以为纵轴，/为横轴，将记录的电压、电流标在座标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。五、数据处理为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法:1 .公式法T=2昔土4作为测量结果。O2

4、.影像法把测出的多组、/值，在仪/图中描点画影像，使仪/影像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧,如图所示，由=-7T可知：纵轴截距等于电源的电动势EE,横轴截距等于外电路短路时的电流4=-。r(2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻T=-o六、误差分析1 .偶然误差次要来源于电压表和电流表的读数和作小/影像时描点不精确。2 .零碎误差由于电压表分流人使电流表示数/小于电池的输出电流/真。TJ/真=+7v,而TV=不，越大，TV越大，它们的关系可用图表示。实测的图线为力区经过TV修正后的图线为/B,可看出4?的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于A,B,即实测的总和T都小于真实值。七

5、、留意事项1 .为使电池的路端电压有明显变化，应拔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T的明显变化。3 .若干电池的路端电压变化不很明显，作影像时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始。如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势,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T=I答J求出。4 .为了进步测量的精确度，在实验中/、的变化范围要大一些，计算氏r时，和丛、Tl和T2的差值要大一些。八、它案设计1 .用电流表和电阻箱测反M又叫安阻法）如图所示，由=/什Tr可知，如果能

6、得到/、分的两组数据,也能够得到关于月和r的两个方程，因而能够从中解出右和八这样，用电流表、电阻箱也能够测定电源的电动势和内阻。2 .用电压表和电阻箱测区又叫伏阻法）如图所示，由=+”可知，如果能得到、彳的两组数据，一样能经过解方程组求出W和八这样，除了以上两个方法外，还可以用电压表、电阻箱来测定电源的电动势和内阻。考点1测量电源电动势和内阻常路的欧姆定律可得电源的电动势E、内阻八路端电压、电流/存在关系为U=E-,E、T在电路中不随外电阻4的变化而改变.测定电源的电动势和内阻可用三种方法：方法一:测量原理图如图所示，采用改变外电阻，可测得一系列/和的值（最少6组），然后再在-/图象中描点作图

7、,所得直线与纵轴的交点即为电动势反图线斜率的绝对值为内阻R这类方法叫伏安法，用电流表和电压表.方法二：由/=电变形R=C-厂，改变电路的电阻总测出一系R+rI列的/和发值，作出图象.图象在4轴上的截距即为电源的内阻的负值，直线的斜率即电源的电动势此方法叫安阻法，用电流表和电阻箱.方法三：由E=U+/?及/=9可得E=U+且或=rRUEER改变电路的外电阻用测出一系列的值，作出一:图象.图象在卷轴上的截距的倒数即为电源电动势，直线的斜率与在轴上的截距的倒数的乘积即为电源的内阻.此方法叫伏阻法，用电压表和电阻箱.三、例题精析为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导线之外，配合以下哪组仪器，

8、不能达到实验目的（）A. 一个电流表和一个电阻箱B. 一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器C. 一个电压表和一个电阻箱D. 一个电流表和一个滑动变阻器【答案】D【解析】根据/=（A+r）,由电流表测出电流，用电阻箱读出外电阻的阻值，可以求出E、r,A正确；根据E=U+Ir,由电流表测出电流，由电压表测出电压，可以求出反r,B正确；根据=U+-,由电压表测出电压，用电阻箱读出外电阻的阻值，可以求出反r,C正确；由于滑动变阻器不能读出电阻的数值，所以只需一个电流表和一个滑动变阻器，测不出电动势和内阻，D错误。【点睛】重点考查测量电源电动势和内阻的方法和实验方法所对应的实验器材。件（多选）某先生用

9、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范围为020,连接电路的实物图如图所示。关于该先生接线的说法正确的是（）A.滑动变阻器不起变阻作用B.电流表接线有误C.电压表量程选用不当D.电压表接线不妥【答案】AD【解析】挪动变阻器触头时，不会改变接入电路的电阻大小，变阻器不起变阻作用，A正确；电流表只允许电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，而且该当选择。0.6A量程，图中电流表接线正确，所以B错误；图中电源为两节干电池，电动势为3V,所以电压表量程应选用。3V,所以C错误；图中开关不能控制电压表,且电流从负接线柱流入，从正接线柱流出，所以电压表的接线不妥,D正确。【点睛】根据电

10、源正确选择电压表，根据电源和用电器正确选择电流表。1.三-rl以下给出多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据，处理方法既能减小偶然误差，又直观、简便的是（）A.测出两组/、的数据，代入方程组石=+7Ir和月=+T2r,求出和rB.多测几组/、的数据，求出几组氏r,最初分别求出其平均值C.测出多组/、的数据，画出小/影像，再根据影像求出反rD.多测几组/、的数据，分别求出/和的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势反再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r【答案】C【解析】A中只测量两组数据求出反r,偶然误差较大；B中计算E、r平均值虽然能减小误差，但太繁琐；D中分别求出/、的平均值再求解的方

11、法是错误的。【点睛】在测量电源电动势和内阻时，影像法是最直观的能够减小偶然误差。（多选）用如图甲所示的电路来测量电池电动势和内电阻,根据测得的数据作出了如图所示的小/图线，由图乙可知（）A.电池电动势的测量值是1.4OVB.电池内阻的测量值是3.50C.外电路发生短路时的电流为0.40AD.电压表的示数为L20V时电流表的示数，=0.20A【答案】AD【解析】影像与纵坐标的交点为电池的电动势E=.40V；电池的内阻T=簧=就儿Q=IQ；根据夕=+7r,代入数据E,E-U1.40-1.20M得=A=O.20A,故A、D正确。r1【点睛】掌握影像个交点的物理意义。、课堂运用口I干】（1）如图甲所示

12、为螺旋测微器测量一金属零件直径时的示数，则该金属零件的直径为CHlo有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm,游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件的长度，如图乙所示。图示的读数是cmo【答案】（1）0.5700（2）5.015【解析】（1）螺旋测微器的固定刻度为5.5mm,可动刻度为20.0X0.01mm=0.200mm,所以毕竟读数为5.5mm+0.200mm=5.700mm=0.5700cm100,故为小电阻用电流表I外接法；因滑动变阻器为小电阻确定为分压式接法。一故电路图如图所示。2、【题干】如图所示为一简单i欧姆表原理表示图，其中电流表的满偏电流4=300UA,内阻尺=100,可变电

13、阻的最大阻值为IOkQ,电池的电动势QL5V,内阻=05,图中与接线柱Z相连的表笔颜色应是色，按正确运用方法测量电阻尼的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则兄=ko若该欧姆表运用一段工夫后，电池电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确运用方法再测上述人，其测量结果与原结果比拟较（填“变大”“变小”或“不变”【答案】红5变大【解析】欧姆表是电流表改装的，必须满足电流的方向“+”进“一”出，即回路中电流从标有“十”标志的红表笔进去，所以与力相连的表笔颜色是红色；当两表笔短接（即凡=0）时，电流表应E调至满偏电流4,设此时欧姆表的内阻为内,此时有关系Tg=才得ETIE内=1=5k。；当指针指在刻度

14、盘的正中央时/=寸,有Y=R内+彳,代入数据可得凡=E内=5kQ；当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆表得重新调零，由于满偏电流4不变，由公式4=（，欧姆表内阻内得调小，待测电阻的测量值是经过电流表的示数表现出来的，由/=万2=苴鹭=,可知当兄内变小时，/变小，rj-KxK-KxKx1+指针跟本来的地位比拟偏左了，欧姆表的示数变大了。3、【题干】为测量一电源的电动势及内阻：鄙人列三个电压表当选一个改装成量程为9V的电压表。A.量程为1V、内阻大约为1k的电压表VlB.量程为2V、内阻大约为2k的电压表V2C.量程为3V、内阻大约为3k的电压表V3选择电压表串联k的电阻可以改装成量程为9V的电压表

15、。利用一个电阻箱、一个开关、若干导线和改装好的电压表（此表用符号、或网与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表），在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图。根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为L50V时，电阻箱的阻值为15.0Q；电压表示数为2.00V时，电阻箱的阻值为40.0,则电源的电动势E=V,内阻r=Qo【答案】V3或C6（2）见解析（3）7.510【解析】根据电压表改装原理，为使读数方便，需求选择电压表C串联一个6kQ的电阻改装成量程为9V的电压表，读数只需乘以3即可。电压表示数为1.50V时，路端电压为=4.50V,电阻箱阻值为尼=15.0Q；电压表示数为2.

16、0OV时，路端电压为丛=6.00V,电阻箱的阻值为尼=40.0,由闭合电路欧姆定律Ur=+三联立方程解得E=7.5V,r=10o课堂小结今Y量电源电动势和内阻的知识，要重点理解测量电源电动势和内阻的运用。同时经过这节课的学习也为我们下一节课学习做了铺垫。总结升华本节课首先复习了内接法和外接法的知识，这是学好本实验的关键。然后对于实验的基础知识做了讲解。重点介绍了测定电源的电动势和内阻的方法，包括：伏安法（U一/法）、经过对这个实验的学习，使同学们巩固和进步用函数影像法处理实验数据、分析数据得出正确结论的实验能力.学会举一反三、触类旁通.课后作业1!&实践电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的

17、串联。测量实践电流表Gl内阻r1的实验中，可供选择的仪器如下:待测电流表Gl（O5mA,内阻约300C）电流表G2(OIOmA,内阻约100)定值电阻尼(300。)定值电阻尼(10Q)滑动变阻器用(0l000)滑动变阻器M(O20)干电池(L5V)电键S及导线若干。(1)定值电阻应选，滑动变阻器应选o(在空格内填写序号)用铅笔画出实验电路图，再连接线路图乙。补全实验步骤：按电路图连接电路，闭合电键S,挪动滑动触头至某一地位，记录G”G的读数T1,;以T2为纵坐标，Tl为横坐标，作出相应图线，如图丙所示。根据A-Ti图线的斜率及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式O【答案】(1)(2)实验电路图

18、、实验连接图见解析将滑动触头移至最左端多次挪动滑动触头，记录相应的Gi、Gz的读数/、ItL(4)T(A1)7?【解析】(1)根据电路连接特点，G2为定值电阻和电流表G的总电流，若定值电阻选10,则易使流过G2的总电流超过其满偏值，故选300。(2)由题意可知，本实验滑动变阻器应采用分压接法，电流表G2应采用外接法；原理图如图甲所示；实物图如图乙所示。(3)根据实验原理可知，补充实验步骤如下：将滑动触头移至最左端多次挪动滑动触头，记录相应的G1、Gz的读数71、T20(4)根据欧姆定律：Im=(LCR解得：A=牛丁/11即4=安且，所以4=(A1)用。2.【题干】经过实验描绘一个“2V1W”小

19、灯泡的小/曲线，可供选择的仪器有：A.量程00.6A,内阻约0.2的电流表B.量程。100mA,内阻约5Q的电流表C.量程。3V,内阻10k的电压表D.量程015V,内阻50k的电压表E.最大阻值为20,额定电流为1A的滑动变阻器F.最大阻值为1k,额定电流为0.1A的滑动变阻器G.蓄电池4V、导线、开关等为了调理方便、测量精确，实验中应选用电流表A,电压表C,那么滑动变阻器该当选(填器材的序号);若该同学已正确选用器材，并连接好部分实验电路，如图甲,请在图甲中完成其余的电路连接，要求小灯泡两端的电压能在02V范围内连续变化，且尽可能减小实验误差；该同学在正确完成实验后得到图乙所示的小灯泡小/

20、特性曲线，将此小灯泡接在电动势为L5V,内阻为3.0的电源上，小灯泡的实践功率是W0【答案】E(2)见解析(3)0.18【解析】(1)为了调理方便、测量精确，实验中应选用电流表A,电压表C,滑动变阻器运用分压式接法，应选阻值小的变阻器，故应选E。小灯泡两端的电压能从0开始连续变化，滑动变阻器应采用分压接法，灯泡正常发光时的电阻A=4,电压表内阻为IOkQ,灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应选择外接法，实验电路图如图所示。将此小灯泡接在电动势为1.5V,内阻为3.0Q的电源上，在图乙所示坐标系内作出等效电源的小/影像，影像如图所不，由图示可知，灯泡两端实践电压U=0.6V,电00.2 0.4/A

21、乙= 7=0.6X0.3 W电流表量程的实电流和内阻，他设流1=0.3A,灯泡实践功率P=0.18Wo3、【题干】某同学在进行扩大验时，需求知道电流表的满偏计了一个用标准电流表Gl来校正待测电流表G2的满偏电流和测定Gz内阻的电路，如图所示，已知Gi的量程略大于Gz的量程，图中A为滑动变阻器，石为电阻箱，该同学顺利完成了这个实验。实验过程包含以下步骤，其合理的按次依次为(填步骤的字母代号）。A.合上开关S2;B.分别将A和后的阻值调至最大；C.记下此的毕竟读数；D.反复调理A和症的阻值，使G的示数仍为Ti,使Gz的指针偏转到满刻度的一半，此时后的毕竟读数为不；E.合上开关Si；F.调理此使Gz

22、的指针偏转到满刻度，记下此时G的示数仅从实验设计原理上看，用上述方法得到的Gz内阻的测量值与真实值比拟（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。若要将Gz的量程扩大为/,并结合前述实验过程中测量的结果,写出需在Gz上并联的分流电阻尼的表达式，RS=o【答案】（I）BEFADC（2）相等（3）亍斗才11【解析】（1）根据半偏法测电表内阻的步骤可得正确按次为B、E、F、A、D、Co（2）由于G1测量干路电流，Gz测量支路电流，经过尼的电流是两表示数之差，然后根据并联电路中电流与电阻成反比精确计算。答案“相等”。（3）扩大电流表的量程需求并联一个电阻，由上述实验步骤可知其满偏电流为Ti,则有=（171）凡

23、，则花=I7人11K1B.1、L三-rJ某同学将不断流电源的总功率Ph输出功率片和电源内部的发热功率C随电流/变化的图线画在同一坐标系内，如图所示，根据图线可知以下说法正确的是（）A.反映只变化的图线是6B.电源电动势约为8VC.当外电阻约为2。时，输出功率最大D.当电流为0.5A时，外电路的电阻约为6【答案】CD【解析】电源内部的发热功率匕=/八匕-/图象是抛物线，而且是增函数，则反映只变化的图线是故A错误；直流电源的总功率Pe=EL图象的斜率等于电动势则有：E=-=-=4V,故BI2错误；图中后2A时，电源内部的发热功率已与电源的总功率相等,则有R=Zr,得到与=2=2C,故C正确；当电流

24、为0.5A时，I222根据闭合电路欧姆定律得：I=解得：R=6Q,故D错误。R+r所以CD正确，AB错误。2、【题干】某同学预备利用以下器材测量干电池的电动势和内电阻.A.待测干电池两节，每节电池电动势约为L5V,内阻约几欧姆B.直流电压表4、V2,量程均为3V,内阻约为3kC.定值电阻Ro未知D.滑动变阻器R,最大阻值RmE.导线和开关（1）根据如图甲所示的实物连接图，在图乙方框中画出相应的电路图图甲图乙（2）实验之前，需求利用该电路图测出定值电阻R。，方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值K,再闭合开关，电压表Vl和V2的读数分别为Ul0、U20，则RO=（用U1OU20、Rm表示）（3）实验

25、中挪动滑动变阻器触头，读出电压表Vl和V2的多组数据5、U2,描绘出1图象如图丙所示，图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则两节干电池的总电动势E=_,总内阻r=（用k、aRO表示）.【答案】（1）如图；（2）%=警产嫌Ulo-D【解析】（1）由实物图可知电路的连接方式，得出的实物图如图所示；（2）由图可知，V?测量Ro与R两端的电压，Vl测量R两端的电压,则Ro两端的电压Wo-Uio;由欧姆定律可知，RQ=U幻UlO=U20-UloR、10UIORm（3）由闭合电路欧姆定律可知，E=U,+吐4变形得：一RH=生士4-壁则有：-壁=；rrr国t=0解得：E=;尸旦r-kk-3、【题干】为测定某

26、旧干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材：A.旧干电池2节（假设两节电池完全一样）B.电压表（视为理想电压表，量程03V）C.电阻箱R（0999.9）D.定值电阻Ro=IoQE.多用电表F.开关、导线若干.（1）同学甲直接运用多用电表的直流2.5V档测量一节电池的电动势，读数如图所示，则该同学测得的电动势E=,此测量值比旧干电池电动势的真实值（填偏大或者偏小）。（2）同学乙将两节干电池串联接入如图所示的电路，规范操作得到如图所示的影像。该同学所描绘的影像中，横坐标是A.1/（RRo）B.RC.1/R（3）按照（2）问中所选的横坐标，已知影像的斜率为k,纵坐标的截距为b,则一节干电池的电动势

27、E二，内阻厂（用k、b、RO表示)。【答案】(I)L45V,偏小(2)B(3)=2明【解析】(1)电压表读数为1.45V,这个过程中由于电压表相当于一个仪器，测量为路端电压，小于电源电动势，(2、3)根据闭合回路欧姆定律可得啜R+标变形可得,横坐标为R，根据题意可得4+)=,占=Z，UEERERoEERoERO一节干电池电动势为？=Le,内阻为尸=L,联立解得？=_L,222%凡拔高1、【糊十】在“测定电源电动势和内阻”的实验中，实验室仅提供以下实验器材：A.两节旧干电池，每节电动势约L5VB.直流电压表、V2,量程均为。3V,内阻约3k。C.电流表，量程。0.6A,内阻小于IQD.定值电阻R

28、o,阻值2。E.滑动变阻器R,最大阻值15CF.导线和开关若干(1)请根据连接的实物图甲，在图乙虚线框中画出对应的电路图;(2)根据图甲电路进行实验，测得多组U、I数据，作出UT图象,求出电动势和内阻的值均小于真实值，其产生误差的缘由是O(3)实验过程中，由于电流表发生了故障，某同学又设计了图丙所示的电路测定电源的电动势和内阻，实验中挪动滑动变阻器触头，记录Vl和V2的值如下表所示，用测出的数据在图丁中绘出Ul一U2图线。组数123456电压u1v0.801.251.531.721.871.98电压u2v1.601.872.042.152.242.31(4)由图线可得被测电池组的电动势E=V,

29、内阻LQ.(结果保留两位有效数字)【答案】(1)如图甲(2)电压表分流(3)如图乙(4)E=2.83.0V,r=2.93.1【解析】(1)如图所示(2)电流表不是流过干路电路，缘由是电压表的分流酿成的；(3)根据描点法，如图所示(4)由闭合电路欧姆定律可知，E=U?+吐4”变形得：RO5=ur+*姐,代入数据可得E=2.83.0V,l2.93.1Qr2、【题干】用电流表和电压表测定电池的电动势少和内电阻人所用的电路如图甲所示，一位同学测得六组数据如下表中所示.组别7/AUlV10.121.3720.201.3230.311.2440.321.1850.501.1060.571.05(1)试根据

30、这些数据在图乙中作出火/图象.根据图线得出电池的电动势E=V,电池的内电阻r=.若不作出图线，只选用其中两组和/数据，可利用公式Q+d+Ar算出r和人这样可能得出误差很大的结果，选用第组和第组的数据，求得后和r误差最大.【答案】(1)如下图所示(2)1.460.72(3)34【解析】本题考查用图象法对实验数据进行处理.其解题步骤是描点、连线、找交点求斜率.连线的准绳是使尽可能多的点在直线上，图象如下.直线与纵轴的交点是电动势反斜率4的绝对值表示内阻工由作出的图象可以看出第四组数据所对应的点偏离直线较远，所以选用第3、4组数据算出的结果误差最大.3、【题干】在做“用电流表和电压表测一节干电池的电

31、动势和内电阻”的实验时：某同学在实验时运用的电流表量程为00.6A,电压表量程为0-3V,并加接了一个已知阻值的定值电阻如图甲所示，试阐明他加接此电阻的作用是如果某同学把小接到图乙所示的地位,改变滑动变阻器的阻值,测出了两组对应的电流表和电压表示数、TI和W、T2后，则测出的电源内阻的阻值为r=（用用、Ti和丛、T2表示）.【答案】（1）防止变阻器电阻过小时，电池被短路或电流表被烧坏（或限制电流，防止电源短路）【解析】在做测干电池的电动势和内电阻的实验时，为了精确读数，减小误差，通常会选用小量程的电流表.所以通常加一固定电阻，防止电流过大而烧坏电流表或电池.在乙图中可将曲和T看成一全体凡则仁用十八由方程组=+TlRE=Uz+I2R,解得不=RoIi-Iz-