第2章 7 实验：测量电池的电动势和内阻（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步导学案（教科版2019）

7　实验：测量电池的电动势和内阻 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 实验必备 自主探究 实验研析 创新学习 课堂检测 素养达标 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 一、实验目的 1．进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用。 2．学会用伏安法测电池的电动势和内阻。 3．学会利用图像处理实验数据。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 二、实验原理 1．原理图如图所示 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 三、实验器材 被测电池(干电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺等。 四、实验步骤 1．确定电流表、电压表的量程，按电路原理图把器材连接好，如图所示。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 2．把变阻器的滑动片移到右端使阻值最大。 3．闭合开关，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，用同样的方法测量并记录几组I和U的值。 4．断开开关，整理好器材。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 六、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有明显变化。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 七、误差分析 1．偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U­I图像时描点不是很准确。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 2．系统误差 (1)电流表内接时电路如图甲所示，产生实验误差的原因是电压表的分流，测量值与真实值的关系为：E测<E真，r测<r真。 (2)电流表外接时电路如图乙所示，产生实验误差的原因是电流表的分压，测量值与真实值的关系为：E测＝E真，r测>r真。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 实验操作与实物连线 　在“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验中，提供的器材有： A．干电池一节 B．电流表(量程0～0.6～3 A) C．电压表(量程0～3～15 V) D．开关S和若干导线 E．滑动变阻器R(最大阻值20 Ω，允许最大电流2 A) 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 (1)为使测量尽可能精确，请根据原理图甲用笔画线代替导线将如图乙所示的实物图连成实验电路。 (2)完成下列实验步骤中所缺的内容： A．按实验要求连接好电路，使滑动变阻器接入电路的阻值________ (选填“最大”或“最小”)。 B．闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表和电流表的指针有明显偏转，读取电压表和电流表的示数。 C．继续移动____________________，并再次读取电压表和电流表的示数。用同样方法测量多组数据。 D．断开开关，整理好器材，进行实验数据处理。 [答案]　(1)图见解析 最大　 滑动变阻器的滑片 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 [解析]　(1)根据电源的电动势的大小，可以确定电 压表的量程，因通过电源的电流不易过大，故电流 表选0～0.6 A量程。根据电路图连接线路即可。 (2)闭合开关前，应使滑动变阻器以最大阻值接入电路中，这样在闭合开关时，电流最小。改变滑动变阻器的大小，再次读取电压表和电流表的示数。用同样方法测量多组数据。根据电流和电压的数值，作出图像。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 　实验原理及数据处理 　在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为1 kΩ和0.1 Ω，图甲为实验原理图。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 (1)一位同学记录的6组数据见表，试根据这些数据在图乙中画出U­I图像，根据图像读出电池的电动势E＝______________________ V，求出电池内阻r＝______________________ Ω。 I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 [答案]　(1)图见解析 1.46(1.45～1.47均正确)　 0.71(0.68～0.73均正确) 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 (2)若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，用公式E＝U＋Ir