1、第4章,学案2 测量电源的电动势和内阻,目标定位 1.知道测量电源的电动势和内阻的实验原理，进一步了解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,内容索引,知识探究,达标检测,知识探究,1,一、伏安法测电源电动势和内阻,1.实验原理如图1所示，改变RP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,图1,EU1I1r(1) EU2I2r(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(00.6 A)、电压表(03 V)各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干.
2、3.实验步骤 (1)电流表用00.6 A量程，电压表用03 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. (4)断开开关，整理好器材. (5)处理数据，用公式法和作图法这两种方法求出电池的电动势和内阻.,4.实验数据的处理 (1)平均值法：由EU1I1r，EU2I2r可解得,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)UI图像法 根据多次测出的U、I值，作UI图像； 将图线两侧延长，纵轴截距点的数值是电池电动势E；,图2,5
3、.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的明显变化. (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.,图3,例1 在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中. (1)备有如下器材 A.干电池1节 B.滑动变阻器(020 ) C.滑动变阻器(01 k) D.电压表(
4、03 V) E.电流表(00.6 A) F.电流表(03 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),答案,解析,B,E,滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电池内阻比较小，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，故需要选择00.6 A量程的电流表，所以电流表应选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.,答案,解析,见解析图,电路图
5、如图所示.,(3)某同学根据实验数据画出的UI图像如图4所示，由图像可得电池的电动势为_ V，内电阻为_.,答案,解析,1.5,图4,1,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5(a)所示，一位同学测得的六组数据如下表所示.,答案,解析,(1)试根据这些数据在图(b)中作出UI图线.,图5,见解析图,(2)根据图线求出电池的电动势E_ V，电池的内阻r_ .,1.46(1.451.47均可),0.71(0.680.74均可),二、“安阻法”测E和r,1.实验原理 由EIRIr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 _、
6、 、 、 ，电路图如图6所示.,图6,I、R,开关,变阻箱,电流表,电源,3.数据处理 (1)公式法：由EI1(R1r)和EI2(R2r)可解出E和r. (2)图像法：由EI(Rr)得：,例2 某研究性学习小组利用如图7甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R 图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E_，r_.,答案,解析,图7,3.0 V,1.0 ,由闭合电路欧姆定律有，EI(Rr)，,1.实验原理 由EU 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8所示.,三、“伏阻法”测E和
7、r,图8,U、R,电源,开关,变阻箱,电压表,例3 给你一个电压表、一个电阻箱、开关及导线等器材： (1)在虚线框内画出根据闭合电路欧姆定律测定一节旧的干电池的电动势和内阻的实验电路图.,答案,解析,电路图如图所示,(2)在实验过程中，将电阻箱拨到45 时，电压表读数为0.9 V；若将电阻箱拨到如图9甲所示的位置时，电压表读数如图乙表盘所示.根据以上数据，可以算出该节电池的电动势E_ V，内阻r_ .(结果均保留两位有效数字),答案,图9,1.3,19,达标检测,2,1.在利用伏安法测量电源的电动势和内阻的实验中，某同学的实物连线图如图10甲所示. (1)经仔细检查可知，该图中有两处不太合理的
8、连线，那么这两处不太合理的连线对应的编号是_.,答案,图10,解析,1,2,电路连接中错误所在是滑动变阻器不起作用和开关不能控制电压表，故连线不合理.,1,2,(2)若利用改正后的正确的连线图，实验后，测得数据，并画出电源的伏安特性曲线(UI图线)如图乙.则该电源的电动势为_，电源内阻为_.,答案,3 V,解析,2 ,由UI图像可知，E3 V，I短1.5 A，所以内阻r 2 .,1,2,2.如图11(a)是“测量电源的电动势和内阻”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
9、，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3 V的理想电压表V，量程0.6 A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R0(R01.5 )，滑动变阻器R1(010 )，滑动变阻器R2(0200 )，开关S.,图11,1,2,(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).,答案,R1,(2)用笔画线代替导线在图(c)中完成实物连接图.,如图所示,答案,1,2,(3)实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数在给出的UI坐标系中画出UI图线如图(d)所示，则新干电池的内阻r_ .(保留两位有效数字),答案,0.29(0.250.30均可),1,2,本课结束,