第2章 实验3 测量电源的电动势和内阻-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(粤教版)

实验3　测量电源的电动势和内阻 [学习目标]　1.[科学探究]知道测量电源的电动势和内阻的实验原理，会设计测量电动势和内阻的电路．　2.[科学探究]掌握实验的方法和实验数据处理的方法． 一、测定电池电动势和内阻的实验方案设计 1．伏安法 由E＝U＋Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从而解出E、r，用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表，电路图如图所示． 2．安阻法 由E＝IR＋Ir可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图所示． 3．伏阻法 由E＝U＋r知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图所示． 二、实验操作与实验数据的处理 1．实验步骤(以伏安法为例) (1)电流表用0～0.6 A量程，电压表用0～3 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，使其接入电路中的阻值最大． (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，用公式法和图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻． 2．实验数据的处理 (1)公式法 依次记录的多组数据(一般6组)如表所示： 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值作为测量结果． E＝，r＝. (2)图象法 ①根据多次测出的U、I值，作U­I图象； ②将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E； ③横轴截距点(路端电压U＝0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流； ④图线斜率的绝对值等于电池的内阻r，即r＝＝，如图所示． 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，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始． 如图所示，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． 【例1】　在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中． (1)备有如下器材 A．干电池1节 B．滑动变阻器(0～20 Ω) C．滑动变阻器(0～1 kΩ) D．电压表(0～3 V) E．电流表(0～0.6 A) F．电流表(0～3 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) (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． (3)某同学根据实验数据画出的U­I图象如图所示，由图象可得电池的电动势为________V，内阻为________Ω. (4)写出该实验误差的原因：________________；电动势的测量值________真实值，内阻的测量值________真实值．(选填“大于”“等于”或“小于”) [解析]　(1)滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因干电池内阻比较小，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最大电流，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0～0.6 A，所以电流表应选E. (2)电路图如图所示． (3)由U­I图象可知：纵截距为1.5 V，故干电池的电动势为1.5 V；内阻r＝＝ Ω＝1 Ω. (4)由于电压表的分流作用，使电流表读数总是比干路电流小，造成E测<E真，r测<r真． [答案]　(1)B　E　(2)见解析图　(3)1.5　1 (4)电压表的分流　小于　小于 选择仪器时注意掌握的原则 (1)安全性原则，即一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流． (2)精确性原则，即要保证测量时读数精确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的，对欧姆表来讲尽量让指针指在中值刻度附近． (3)方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器控制电路时，电路的电压、电流的变化范围要尽可能大，以便获取多组测量值． 【例2】　一同学测量某干电池的电动势和内阻． (1)甲