《2022-2023学年高二物理人教必修三备课必备讲义 实验：电池电动势和内阻的测量（解析版）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022-2023学年高二物理人教必修三备课必备讲义 实验：电池电动势和内阻的测量（解析版）.pdf（28页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第十二章电能能量守恒定律12.3实验：电池电动势和内阻的测量课程标准课标解读1.掌握伏安法测量电池电动势和内阻的原理，会选用实验器材、正确连接电路并进行实验数据处理。2.经历实验设计的过程，理解测定电源电动势和内阻的实验原理。1.在理解实验原理的基础上，能完成测电源电动势和内阻的规范实验操作。2.学会利用U-/图像处理实验数据并得出电源电动势和内阻，进一步体会用图像进行数据处理的方法。3.尝试分析电源电动势和内阻的测量误差，了解实验中减小误差的方法。知识点0 1伏安法测电池电动势和内阻一、实验思路由E=。+知,改变外电路的阻值可测出多组0、L的值，通过图像可求出E、r 的值.实验电路如图1所示
2、.图 1二、物理量的测量路端电压U和电流/两个物理量.而仅测两组U、/数据，联立方程解得E 和 r，误差可能较大，应该多次测量，并对数据处理，才能减小误差.所以应该使用滑动变阻器改变外电路电阻，进行多次测量.三、数据处理1.计算法：由-S+人j 可解得“华留,h转.可以利用U、/的值多求几组E、/的值，算出它们的平均值.2.作图法：(1)以 U为纵坐标，/为横坐标，建立平面直角坐标系，根据几组U、/测量数据，在坐标系中描点，作 U/图像.将图线两侧延长，纵轴截距点是断路的路端电压，它的数值就是电源电动势E;横轴截距点是路端电压U=0时的电流，它的数值就是短路电流乙二夕(3)图线斜率的绝对值为电
3、源的内阻r,即等 H，如图2 所示.图23.误差分析偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U/图像时描点不准确.(2)系统误差：主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些.U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在U/坐标系中表示出来，如图3 所不，可见E E典，r )/*图3四 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，防止干电池因大电流放电时间过长导致内阻r 发生明显变化.3 .当干电池的路端电压
4、变化不很明显时，作图像，纵轴起点可不从零开始.纵轴单位可取得小一些.如图4所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的虫动赘上，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=|等|求出.图4【即学即练1】某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内阻r,所给的器材有:A.电压表 V：0 3V,0 15 VB.电流表 A：0-0.6 A,0 3 AC.滑动变阻器Hi：2 0。，1AD.滑动变阻器&：1 000 Q,0.1 AE.开 关S和导线若干(1)实 验 中 电 压 表 应 选 用 的 量 程 为(选 填“0 3V”或“0 15 V”)；电流表应选用 的 量 程 为(选 填“0 0.
5、6A”或“0 3A”)；滑 动 变 阻 器 应 选 用(选 填“品”或)；(2)根据实验要求完成图甲中的实物电路图连线；(3)实验测得的6组数据已在U/图像中标出，如图乙所示。请你根据数据点位置完成U-/图线，并 由 图 线 求 出 该 电 池 的 电 动 势 七=V,内阻r=Q。(结果保留2位有效数字)【答案】(1)0 3 V 0-0.6 A R (2)见 解 析 图(3)1.5 0.50【解析】(1)一节干电池电动势约为1.5 V,则电压表量程选：。3 V;电路最大电流约为零点几安培，电流表应选用的量程为0 0.6 A;为方便实验操作，且外电压变化明显，变阻器应选小电阻，故选Ri；(2)伏
6、安法测电源电动势与内阻实验中，电压表测路端电压，电流表测电路电流，实物电路图如图所示：(3)根据坐标系内描出的点作出电源。一/图像，如图所示:u/v.543一0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0由图示电源。一/图像可知，图像与纵轴交点坐标值为1.5,则电源电动势E=1.5V电源内阻为r=/Q 0 =0.5 0 Q o知识点0 2 伏阻法测电动势和内阻1.实验思路由=(/+/=U+g r知，改变电阻箱阻值，测出多组U、R 值,通过公式或图像可求出E、K2.实验器材电池、电压表、电阻箱、开关、导线.3.数据处理八 实验电路如图5所示.图5计算法：由 1户S+芯解方程组可求得E和 二(2)图像
7、法：由 =。+价得:由图像的斜率和截距求解.1 1 K 1 1 1 F 17 7=7十 三 万故万一万图像的斜率女=百，纵轴截距为万如图6.U LL tL K UK S S1 U一-1二 Rr图6【即学即练2为了测量由两节干电池组成的电源的电动势和内电阻，某同学设计了如图甲所示的实验电路，其中R为电阻箱，Ro=5Q为保护电阻.甲 乙(1)按照图甲所示的电路图，将图乙所示的实物连接成实验电路.(2)保持开关S断开，调整电阻箱的阻值，再闭合开关S,读取并记录电压表的示数及电阻箱接入电路中的阻值.多次重复上述操作，可得到多组电压值U及电阻值区以吉为纵坐标，以衣为横坐标，画出古一点的关系图线(该图线为
8、一直线)，如图丙所示.由图线可求得电池组的电动势E=V,内阻r=Q.(结果均保留两位有效数字)【答案】(1)如图所示(2)2.9 1.2【解析】(2)由闭合电路欧姆定律得=+*心+)，变 形 得 结 合 题 图 丙/一：图像ZU 匕 匕 K U A可知纵轴截距为图像的斜率女=舞式，代入数据解得八2.9 V,-1.2 Q知识点0 3 安阻法测电动势和内阻1.实验思路如图7所示，由七=?+知,改变电阻箱的阻值，测出多组/、旦的值，通过图像就可求出E、r的值.2.实验器材电池、电流表、电阻箱、开关、导线.3.数据处理E=1R+Ir计算法：由L ，解方程组求得E,r.E=hRi+hr1 1 r(2)图
9、像法：由 E=/(R+r)得：7=/?+E1 1 rj _ R图像的斜率k=z，纵轴截距为自如图8甲)又 R=E rR：图像的斜率左=E,纵轴截距为一(如图乙).由图像的斜率和截距求解.图8【即学即练3】一同学测量某干电池的电动势和内阻.如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器 材 操 作 上 存 在 的 两 个 不 妥 之 处;.(2)实验测得的电阻箱阻值R和理想电流表示数I,以及计算出的;数据见下表:R/Q8.07.06.05.04.0/A0.1 50.1 70.1 90.2 20.2 6j/A 16.75.95.34.53.8根据表中数据，在图中
10、方格纸上作出关系图像.-2o 1 2 3 4 5 6 7由 图 像 可 计 算 出 该 干 电 池 的 电 动 势 为 V(结 果 保 留 三 位 有 效 数 字)；内阻为Q(结果保留两位有效数字).【答案】(1)开关未断开电阻箱阻值为零(2)见 解 析 图1.37(1.341.40均 可)1.2(101.4均可)【解析】(1)在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全.(2)根据闭合电路欧姆定律得E=/(R+r)c E 1即 R=r=E-jr,即我一：图像为直线.描点连线后图像如图所示.根据图像可知r=1.2 Q.图像的斜率为电动势E,在/?一：图像
11、上取两点(1.2,0.40)、(5,5.60)则E=5.60-0.405-1.2V 1.37 V.考法0 1 伏安法测电池电动势和内阻【典 例1某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5。的保护电阻R o,实验电路如图甲所示.(1)请按图甲电路原理图把图乙实物电路利用笔画线代替导线连接起来.E r 1.000.600.200.50/A丙(2)该同学顺利完成实验，测得如表所示的数据，请根据数据在图丙坐标系中画出U/图像,由图知：电池的电动势为.，内阻为.(结果均保留2位有效数字)/A0.1 00.1 70.2 30.3 0U N1.2 01.0 00.8 00.6 0
12、(3)考虑电表本身电阻对测量结果的影响，造成本实验系统误差的原因是(4)实验所得的电池的电动势和内阻的测量值与真实值比较:以 E贪,r 测 r贪.(均填”或)【答案】(1)见 解 析 图 甲(2)见 解 析 图 乙 1.5 V 0.5 Q (3)电 压 表 内 阻 分 流(4)1)0.10.40.51.02.02.55.0田）0.360.440.400.600.871.001.58根据表中的数据和实验原理，你认为第（填序号）组数据是错误的。（4）该小组根据实验数据在坐标系中绘出关系图线（如图乙所示），根据图线可得该U K电源的电动势E=V,内阻/=f i o （结果均保留两位有效数字）【答案】
13、外 内负增大减小和等于电源电动势E3 2.9 0.71【解析】（1）5网由图可知,电压表Vi测量的是电源的外电压，而电压表V2测量的是电源的内电压。由于电压表V2测量的是内电路的电压，内电路电流从负极流向正极，而电压表接线的原理是要保证电流从正极流入负极流出，因此，左侧是该电压表的负接线柱。（2）当滑动变阻器接入电路的阻值增大时，电路电流减小，根据闭合欧姆定律U=E-Ir可知，外电路电压增大，即电压表V1的示数增大，而总的电动势E不变，因此内电压减小，即V2的示数减小，在该过程中，两表的电压之和仍为电源电动势E,设 V I示数为U,V2示数为S,即满足U+U=E（3）根据闭合欧姆定律以及欧姆定
14、律U=E-IrU=1R解得1 1 r 1-|-U E ER根据表中可以看出，两者成线性递增关系，而2号和3号数据并没有递增，即两者中必有一个出错，而从后面4组数据可以看出，）每增加0.5,J改变量小于0.15,而从序号3到序号4,1增加0.5,J的改变量为0.2,大大超出了正常范围，因此3号数据错误。A U（4）9根据 7 可知UE ET F再结合图像=0.35Er 1.60-0.35 15.0-0-4解得 =2.9V,r =0.7 101 0.某实验小组测量电源的电动势和内阻以及定值电阻阻值的实验电路如图甲所示，其中的电压表可视为理想电压表。他们的实验操作步骤为：先断开开关与、闭合开关片，调
15、节电阻箱的阻值，记下多组电压表的示数U和对应电阻箱的示数 再闭合工，多次调节电阻箱的阻值，记下多组U和R；根据实验测得的数据，他 们 作 出 的 图 像 如 图 乙 所 示，其中。、氏c和c均为已知量。U K甲乙（1）S I、S 2都 闭 合 时 的 图 线 是 _（填 回 或 回）；u K（2）根 据 图 像 可 得，电源的电动势=_、内 阻-_；定值电阻的阻值U K&=O【答案】0-生 学a ab ab【解析】(1)1 断开开关S2、闭合开关S1时有=(/+.(r+R)R 化简得1 _ 1 (r+4)1U E E R同理Sl、S2都闭合时有1 1 r 1=1 一U E E R可见Si、S2都 闭 合 时 的 图 线 的 斜 率 小，因此图线是 回；U K(2)2 根 据 图 像 可 得U K1=aEr _ c aE br+Rx _ nc-aE b解得电源的电动势1E a内阻c-ar=-ab定值电阻的阻值R(T)cR、_,ab