高二物理人教版选修3-12.10实验：测定电池的电动势和内阻

高二物理人教版选修3-1 2.10 实验：测定电池的电动势和内阻
实验：测定电池的电动势和内阻
重/ 难点
要点：利用图线办理数据。

难点：怎样利用图线获得结论以及实验偏差的剖析。

重/ 难点剖析
要点剖析：“实验：测定电池的电动势和内阻”是闭合电路欧姆定律的深入
和实质应用，学生经过本节课的学习，能稳固电学识题的剖析思路，加深对闭合
电路欧姆定律的理解，激发学生的学习兴趣，培育学生合作、研究、沟通能力，
拥有很重要的实质意义。

难点剖析：电源的电动势和内阻两点均是没法用实验实质测到的，是利用得
到的图线向双侧合理外推获得的。

因为r 一般很小，获得的图线斜率的绝对值就
较小。

为了使丈量结果正确，能够将纵轴的坐标不从零开始，计算r 时选用直线上相距较远的两点求得。

打破策略
提出问题：此刻有一个干电池，要想测出其电动势和内电阻，你需要什么仪
器，采纳什么样的电路图，原理是什么？
学生议论后，获得的大概答案为：由前面的闭合电路欧姆定律I= E/（r+R ）
可知 E= I（R＋ r），或 E= U＋ Ir ，只要测出几组相应的数值即可获得，能够采纳以下的电路图：
这几种方法均可丈量，今日我们这节课选择用电流表电压表丈量的这一种。

合作研究、精讲点播
1.实验原理：闭合电路欧姆定律E= U＋Ir
2.实验器械：
学生回答：电压表测路端电压；电流表测干路电流，即过电源的电流。

需测量的是一节干电池，电动势约为 1. 5V ，内电阻大概为零点几欧。

电流表、电压表及滑动变阻器的规格要依据实验的详细需要来确立，看看我们用到的电路图里面电流表、电压表各需测的是什么？
提出问题：采纳电路图时，还可将电流表接在外面，原则上也是能够的，那么我们在做实验时能否两个都能够，仍是哪一个更好？为何？
学生回答：两种方式丈量都会带来偏差。

采纳图 1 电压表示数正确电流表示数偏小
采纳图 2 电流表示数正确电压表示数偏小
采纳哪一种方式，要依据实质丈量的需要确立，此刻要想测出电源的内阻，如
果采纳图 2 方式，最后获得的结果相当于电源内阻与电流表内阻的总和，而二者
相差又不太多，这样一来偏差就会比较大，因此应采纳图 1 的电路图。

明确各仪器的规格：
电流表 0 ～0.6 A 量程，电压表0～ 3V 量程。

滑动变阻器 0 ～ 50 Ω。

别的，开关一个，导线若干。

3.数据办理：
原则上，利用两组数据即可获得结果，但这样做偏差会比较大，为此，我们
能够多测几组求均匀值，也能够将数据描在图上，利用图线解决问题。

明确：
①图线的纵坐标是路端电压，它反应的是：当电流I 增大时，路端电压U 将
随之减小， U 与 I 成线性关系， U= E—Ir 。

也就是说它所反应的是电源的性质，因
此也叫电源的外特征曲线。

②电阻的伏安特征曲线中，U 与 I 成正比，前提是R 保持必定，而这里的U
－I图线中， E、r 不变，外电阻 R 改变，正是 R 的变化，才有 I 和 U 的变化。

实验中起码获得 5 组数据，画在图上拟合出一条直线。

要求：使多半点落在
直线上，而且散布在直线双侧的数据点的个数要大概相等，这样，可使有时偏差获
得部分抵消，进而提升精准度。

议论：将图线延伸，与横纵轴的交点各代表什么状况？
概括：将图线双侧延伸，分别交轴与A、B 点。

A 点意味着开路状况，它的纵轴截距就是电源电动势E。

说明：
①A、B 两点均是没法用实验实质测到的，是利用获得的图线向双侧合理外
推获得的。

②因为 r 一般很小，获得的图线斜率的绝对值就较小。

为了使丈量结果正确，
能够将纵轴的坐标不从零开始，计算r 时选用直线上相距较远的两点求得。

4.偏差剖析：
实验中的偏差属于系统偏差，请同学们进一步议论，获得的数值是偏大仍是偏小？（提示：利用图线及合理的推理）
能够请几位同学讲话，最后获得结论。

因为电压表的分流作用
因此I 真I 测＋ I v
即（I真I测），
反应在图线上：
当 U=0 时，I V0，
I I真
故 r真＞ r测， E真＞ E测
例 1 ．如下图是利用电压表和电流表测定a、b 两节电池的电动势和内阻实验时作出的U－I 图线，由图线可知()
A．E a＞E b，r a＞ r b
B．E a＞E b，r a＜r b
C．E a＜E b，r a＞r
D．E a＜E b，r a＜ r b
分析：图线与 U 轴的交点表示电动势，故E a＞E b，图线斜率的绝对值表电源内阻，即 r a＞ r b，故 A 正确。

例 2 ．某同学用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 0 ～ 20 Ω，连结电路的实物图如下图。

(1) 指出该同学接线中错误的和不规范的做法是()
A．滑动变阻器不起变阻作用
B．电流表接线有错
C．电压表量程采纳不妥
D．电压表接线有错
(2)画出这个实验的正确电路图。

分析：滑动变阻器要起变阻的作用，一定使接入电路的两根导线一条接在下
边的接线柱上，另一条接在上边的金属杆的一端上，图中变阻器起不到变阻的作
用，应选 A 。

电流表和电压表接入电路时，选择好适合的量程后，要特别注意“＋”“－”
接线柱能否正确，否则的话，极易破坏电表，图中电流表的“＋”“－”接线柱
无错误，故不选 B。

干电池的电动势为 1.5 V ，电压表量程适合，故 C 错。

但电压表不可以直接并
联到电源两头，因为开关断开后，电压表仍有示数，且电压表“＋”“－”接线
柱有错，应选 D。

答案： (1) AD
(2)其电路图如下图
打破反省
本次教课方案力争使学生理解和掌握运用实验手段办理物理问题的基本程
序和技术，具备敢于怀疑的习惯、谨慎务实的态度和不停求索的精神，培育学生察看能力、思想能力和操作能力，提升学生对物理学习的动机和兴趣。