12.3《实验：电池电动势和内阻的测量》（学案）-【高效课堂】2022-2023学年高二物理同步备课精讲练（人教版2019必修第三册）

12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 学习目标： （1）知道测定电池的电动势和内阻的实验原理 （2）会设计测定电池电动势和内阻的电路图 （3）会选用实验器材、正确连接电路、规范实验操作 （4）体会图像法处理数据的优势，体会“化曲为直”的思想方法 目 录 1.实验原理 1 2.实验目的 2 3.实验器材 2 4.实验步骤 2 5.数据处理 3 6.误差分析 4 7.注意事项 4 8.安阻法测电动势和内阻的数据处理方法 5 9.伏阻法测电动势和内阻的数据处理方法 5 10.随堂练习 5 11.课堂小结 10 1.实验原理 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，电路图如图所示。 2.实验目的 （1）理解测量电源的电动势和内阻的基本原理，体验测量电源的电动势和内阻的实验过程。 （2）会用解析法和图像法求解电动势和内阻。 （3）掌握利用仪器测量电源电动势和内阻的方法，并能设计简单的电路和选择仪器。 3.实验器材 待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干，坐标纸。 4.实验步骤 （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，用解析法和作图法求出电池的电动势和内阻。 5.数据处理 （1）公式法 利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示： 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/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。 （2）图像法：把测出的多组U、I值，在U－I图中描点画图像，使U－I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U＝E－Ir可知： ①纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流。 ②图线斜率的绝对值等于电源的内阻。 6.误差分析 （1）偶然误差:主要来源于电表的读数以及作U－I图像时描点不准确 （2）系统误差:由于电压表分流IV，使电流表示数I小于电池的输出电流I真。I真＝I＋IV， 而，U越大，IV越大，它们的关系可用图表示。实测的图线为AB，经过IV修正后的图线为A′B，可看出AB的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于A′B，即实测的E和r都小于真实值。 7.注意事项 （1）选择仪器时应注意 安全性：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。 精确性：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 方便性：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。 （2）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。 （3）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。 8.安阻法测电动势和内阻的数据处理方法 将伏安法中的电压表换成电阻箱。 公式法：根据E=Ir+IR,测出6组I、R数据，每2组数据列出一个方程组，求解出一组E、r值，再求出三组数据平均数。 图像法：（1）由E＝I(R＋r)得 ，图像的斜率，纵轴截距为 图像法：（2），则该图像斜率为E，纵轴截距为－r。 9.伏阻法测电动势和内阻的数据处理方法 将伏安法中的电流表换成电阻箱。 公式法：根据,测出6组U、R数据，每2组数据列出一个方程组，求解出一组E、r值，再求出三组数据平均数。 图像法：由得，图像的斜率，纵轴截距为 10.随堂练习 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(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U—I图象如图所示，由图象可得电池的