第17讲-拓展二：测量电动势与内阻(学生+教师版)—沪科版（上海）高二第一学期（试用版）物理培优讲义（机构）

辅导讲义 学员姓名： 学科教师： 年 级：高二 辅导科目：物理 授课日期 时 间 A / B / C / D / E / F 段 主 题 拓展二：测量电动势与内阻 学习目标 1、 掌握测电动势与内阻的方法 2.、学会基本的数据处理方法 3、理解电动势的表示的含义； 教学内容 1、电动势反应的是不同电源把其他形式的能转化为 的本领的大小；电动势在数值上等于 在电源内从负极搬运到正极所做的功，也就是1 C的正电荷所增加的电势能．单位为 。 2、用DIS测定电源的电动势和内阻采用的传感器有 和 ，实验的原理是 ，电源的U-I图中，电源电动势等于 ，内阻等于 。 【知识梳理—测量电源电动势与内阻】 一、实验原理 改变电路的外电阻，通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流，输入计算机，自动生成U－I图线，由图线得出电动势和内阻。电路图如图所示。 二、实验步骤 1．把电压、电流传感器分别接入数据采集器第一、二输入口； 2．将实验电路板的开关S断开，电压、电流传感器的测量夹分别接入实验板的Us、I端； 3．连接滑动变阻器R′，并把阻值调到最大，开关S闭合； 4．打开“计算表格”，改变滑动变阻器的触点，使其阻值逐渐减小，同时点击“手动”按钮，记录几组不同的电压、电流值； 5．打开“坐标绘图”界面，设x轴为“I2”，y轴为“U1”，点击“直线拟合”，得实验结果如图所示； 6．根据上图所示，拟合直线方程为U＝E－Ir ，测得电动势为和内阻。 三、数据处理 1、用公式法计算E，r。 将第1、2次测得的U、I值代入公式 E＝U1＋I1r E＝U2＋I2r 求出E＝，r＝＝－ 同理，由第3、4次，第5、6次的测量结果可求出相应的E和r，然后求出干电池的电动势和内电阻的平均值。 2、用图象法求E，r 在坐标纸上，用横轴表示电流I，纵轴表示路端电压U，选取适当比例，描出所记录的各组数据I和U值的对应点．将这些点连成一条直线。从图线与U坐标轴的交点确定出电池的电动势，由图线斜率可求内电阻。如图所示，连线应使尽可能多的点在直线上，并使直线两边的点尽可能对称。 在线上任意再取另两点P、Q，找出对应坐标（UP，IP）（UQ，IQ），求出斜率r＝。 3、注意事项和分析 1．用图象法求E和r的好处是尽可能的规避掉一些坏点，能够较好的反应电源的特性，能够直观的通过斜率和截距求得物理量的值。U－I图象的数学表达式是U＝E－Ir 。 2．使用作图法寻找规律，测定数据不能太少，如实验中有一个数据点偏离较大（坏点），作图时要舍去。 3．坐标系原点的纵轴坐标常常不取零值，电压变化的范围较小，斜率不大，如果纵坐标从零开始，整个图的利用空间很小，不利于观察图像的斜率等。 【例题精讲—测量电源电动势与内阻】 例1、用DIS测量干电池的电动势和内电阻的实验电路如图甲所示，已知干电池允许的最大供电电流为0.5A。 （1）实验时应选用下列哪种滑动变阻器（ ） （A）1000Ω，0.1A （B）50Ω，2.0 A （C）10Ω，2.0A （D）50Ω，0.1A （2）根据实验得到的图像如图乙所示，可求得干电池的内电阻为__________Ω。电流传感器 电压传感器 E r b a S 0 0.1 0.2 0.3 U/V I/A 1.50 1.25 1.00 0.75 甲 乙 【答案】 C；2 【解析】变阻器选择的标准阻值不能太大，额定电流要大，内阻可根据图线的斜率求得。 例2、如图所示是探究电源电动势和电源内、外电压关系的实验装置，下部是可调高内阻电池。提高或降低挡板，可改变A、B两电极间电解液通道的横截面积，从而改变电池内阻。电池的两极A、B与电压传感器2相连，位于两个电极内侧的探针a、b与电压传感器1相连，R是滑动变阻器。（实验前已给电源充足了电） （1）闭合开关S，在将挡板向上提的过程中，电压传感器2的读数将___________；（填“变大”，“变小”，“不变”）电压传感器2 电压传感器1 A b a B ＋ － R 挡板 S （2）（多选题）下列说法中正确的是（ ） （A）当S断开时，传感器1的示数为零，传感器2的示数等于电源电动势 （B）闭合S，当把电阻R的滑臂向左移动到阻值为零时，传感器1的示数为零，传感器2的示数