2012优化方案高三物理一轮复习课件--实验十 测定电源的电动势和内阻

图7－5－3
4．若采用如图7－5－4所示电路，电流是准确的 ，当I很小时，电压表的分流很小，但随电压的增 大，电流I增大，电流表的分压作用也逐渐增大． 此种情况如图7－5－5所示，所以E测＝E真、r测>r真
图7－5－4
图7－5－5
四、注意事项 1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻 应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池)． 2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数 立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过 重，使得E、r明显变化． 3．测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些 ，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的I 、U数据中，第1和第4组为一组，第2和第5组为一 组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均 值．
二、数据处理 本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解 的公式法，二是描点画图法. 第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组 U/V I/A
法一：取六组对应的U、I数据，数据满足的关系
式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…让第1
式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，
图7－5－1
3．E 和 r 的求解：由 U＝E－Ir U1＝E－I1r 得： ， U2＝E－I2r
解得： U －U r＝ I －I
2 1 2
I1U2－I2U1 E＝ I1－I2
1
4．作图法数据处理，如图 7－5－2 所示： (1)图线与纵轴交点为 E. E (2)图线与横轴交点为 I 短＝ . r ΔU (3)图线的斜率表示 r＝| |. ΔI
【答案】 (1)0～0.6 A 0～3 V R1 (2)图线如图7－5－11所示 1.5 0.5
图7－5－11
实验创新
例2 (2010年高考江苏卷)在测量电源的电动势和
内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表 )的量程较小，某同学设计了如图7－5－12所示的 实物电路．
图7－5－12
(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到________．( 选填“最大值”、“最小值”或“任意值”) (2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10 Ω 的定值电阻两端的电压U.下列两组R的取值方案 中，比较合理的方案是________．(填选“1”或 “2”)
第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取
其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小．
法二：以路端电压 U 为纵轴、干路电流 I 为横 轴建立 U- 坐标系，在坐标平面内描出各组(U， I I)值所对应的点， 然后尽量多地通过这些点作一 条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线 两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电 动势的大小(一次函数的纵轴截距)， 直线的斜率 ΔU 大小即为电池的内阻，即 r＝| |. ΔI
【答案】
(1)最大值
(2)2
1 (3) kR0
－R0 k
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放 点此进入课件目录
谢谢使用
例1
图7－5－9
(1)电流表应选用________量程；电压表应选用 ________量程；滑动变阻器应选________(选填 “R1”或“R2”)． (2)如图7－5－10所示U－I图上是根据实验测得的 7组数据标出的点．请你画出图线，并由图线求 出E＝________V，r＝________Ω.
图7－5－8
实验典例精析
器材选择和数据处理 (2011年长沙市一中月考)用如图7－5－9所 示电路测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给 的器材有： A．电压表V：0～3 V和0～15 V两个量程 B．电流表A：0～0.6 A和0～3 A C．滑动变阻器R1(最大电阻为20 Ω) D．滑动变阻器R2(最大电阻为100 Ω) E．开关S和导线若干
三、误差分析 1．由读数误差和电表线性不良引起误差． 2．用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误 差． 3．本实验采用的图7－5－1所示的测量电路是存 在系统误差的，这是由于电压表的分流IV引起的， 使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真．因为I真 ＝I测＋IV，而IV＝U/RV，U越大，IV越大，U趋近 于零时，IV也趋近于零．所以此种情况下图线与横 轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交 点为电动势的测量值，比真实值偏小．修正后的 图线如图7－5－3所示，显然，E、r的测量值都比 真实值偏小，r测<r真、E测<E真．
图7－5－6
五、实验创新 1．安—阻法 用一个电流表和电阻箱测量，电路如图7－5－7 ，测量原理为：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，由 此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差 ，但内阻偏大．
图7－5－7
2．伏—阻法 用一个电压表和电阻箱测量，电路如图 7－5－8，测 U1 U2 量原理为：E＝U1＋ r，E＝U2＋ r，由此可求出 R1 R2 r 和 E，此种方法测得的电动势和内阻均偏小．
【解析】 (1)电阻箱接入回路中的电阻越大，回路 电流就越小，起保护电源、防止烧坏电压表的作用． (2)方案 1 中电阻箱接入电路的电阻太大，电压表示 数太小，误差太大．因此采用方案 2. E U 1 1 (3)由闭合电路欧姆定律可知 ＝ ， ＝ R0＋R＋r R0 U R0E R0＋r R0＋r 1 1 R＋ ，所以 ＝k， ＝b，解得 E＝ ， ER0 ER0 ER0 kR0 b r＝ －R0. k
图7－5－2
实验器材
电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器
、开关、导线、坐标纸、铅笔．
过程分析导引
一、实验步骤 1．电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图 7－5－1连接好电路． 2．把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端． 3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示 数．记录一组电流表和电压表的示数，用同样方 法测量并记录几组I、U值，并填入表格中． 4．断开开关，拆除电路，整理好器材．
实验十 测定电源的电动势和内阻
实 验 十 测 定 电 源 的 电 动 势 和 内 阻
知识要点归纳
过程分析导引
实验典例精析
知能优化演练
知识要点归纳
实验目的 1．掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和 内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律． 2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法．
实验原理 1．实验依据：闭合电路欧姆定律． 2．实验电路：如图7－5－1所示．
4．在画U－I图线时，要使较多的点落在这条直 线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾 及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差． 5．干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐 标图中数据点将呈现如图7－5－6甲所示的状况 ，使下部大面积空间得不到
利用，为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测 得的数据从某一恰当值开始(横坐标 I 必须从零开 始)，如图乙所示，并且把坐标的比例放大，可使 结果的误差减小．此时图线与横轴交点不表示短 路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势，要在 ΔU 直线上任取两个相距较远的点， r＝| |计算出 用 ΔI 电池的内阻 r.
图7－5－10
【解析】 (1)因为电源的电动势接近1.5 V，则电 压表应该选择0～3 V量程，电池的内阻一般为几 欧，则电流表应该选择0～0.6 A量程；同时为了 方便调节，滑动变阻器应该选择阻值较小的，故 选R1. (2)将实验过程中描出的点用直线连接起来，连接 时要使尽量多的点在直线上，不在直线上的点尽 量分布在直线的两侧．由得到的直线可知，电源 电动势为1.5 V，在直线上取一点，代入E＝U＋Ir ，可以求出电源的内阻为0.5 Ω.
方案编号 1 2 400.0 80.0
电阻箱的阻值R/Ω 350.0 70.0 300.0 60.0 250.0 50.0 200.0 40.0
1 (3)根据实验数据描点，绘出的 －R 图象是一条直 U 1 线．若直线的斜率为 k，在 坐标轴上的截距为 b， U 则 该 电 源 的 电 动 势 E ＝ ________ ， 内 阻 r ＝ ________.(用 k、b 和 R0 表示)