第二章 7. 实验：测量电池的电动势和内阻-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

7．实验：测量电池的电动势和内阻 【学习目标】 1．会用伏安法测定电池电动势和内阻　2．会利用U ­I图像求出电池的电动势和内阻　3．掌握实验的方法和实验数据处理的方法 一、实验原理及操作 二、数据处理与分析 (一)注意事项 1．电池选取：应选用内阻较大的电池。 2．实验操作：实验中不宜将电流调得过大，电表读数要快，每次读完数后立即断开开关。 3．数据要求：要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些。 4．合理选择标度：为使图线分布空间大，如图所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流。 (二)误差分析 1．用图像法求E和r时作图不准确。 2．由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差。 3．本实验中测量结果是：E测＜E真，r测＜r真。 学生用书第93页 类型一　实验原理与操作 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，供选用的器材有： A．电流表(量程：0～0．6 A，RA＝1 Ω)； B．电流表(量程：0～3 A，RA＝0．6 Ω)； C．电压表(量程：0～3 V，RV＝5 kΩ)； D．电压表(量程：0～15 V，RV＝10 kΩ)； E．滑动变阻器(0～10 Ω，额定电流1．5 A)； F．滑动变阻器(0～2 kΩ，额定电流0．2 A)； G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干。 (1)请在框中画出能使本实验测量精确程度较高的实验电路图。 (2)电路中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________。(用字母代号填写) (3)如图所示为实验所需器材，请按原理图连接出正确的实验电路。 (4)引起该实验系统误差的主要原因是 ________________________________________________________________________， ________________________________________________________________________。 解析：　(1)电源内阻较小，故采用电流表内接法，电路图如图所示。 (2)考虑到待测电源只有一节干电池，所以电压表应选C；放电电流又不能太大，一般不超过0．5 A，所以电流表应选A；从允许的最大电流和减小实验误差角度来看，变阻器不能选择太大的阻值，应选择电阻较小而额定电流较大的滑动变阻器E，故器材应选A、C、E。 (3)实验连接图如图所示。注意闭合开关前，要使滑动变阻器接入电路的电阻最大，即滑片应滑到左端。 (4)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，该实验中的系统误差是由于电压表的分流作用，使得电流表读数(即测量值)总是比干路中真实电流值小，造成E测＜E真，r测＜r真。 答案：　(1)见解析图　(2)A　C　E　(3)见解析图　(4)电压表的分流作用 针对练．测定电源的电动势E及内阻r(E约为4．5 V，r约为1．5 Ω)，可选用的器材如下：量程为0～3 V的理想电压表，量程为0～0．5 A的电流表(有一定内阻)，固定电阻R＝4 Ω，滑动变阻器R′，开关S，导线若干。 (1)画出实验原理电路图，图中各元件需用题目给出的符号或字母标出。 (2)实验中，当电流表的读数为I1时，电压表的读数为U1，当电流表的读数为I2时，电压表的读数为U2，则可求出E＝________，r＝________。(用I1、I2、U1、U2及R表示) 解析：　(1)由于电压表的量程为0～3 V，且又是理想电压表，因此不能将电压表直接跨接在电动势为4．5 V 的电源上。要想用此电压表来测量电压，有两种方案可参考，一是将电压表进行改装，扩大量程；二是将测定电动势和内阻的基本电路进行改造。由固定电阻为4 Ω，理想电压表的电阻为无穷大可知，固定电阻不能和理想电压表串联来扩大量程，所以只能对测定电源电动势和内阻的基本电路进行改造。其实验电路见答案图。 (2)根据闭合电路的欧姆定律，当电流表的读数为I1、电压表的读数为U1时，有E＝U1＋I1(R＋r)① 当电流表的读数为I2、电压表的读数为U2时，有E＝U2＋I2(R＋r)② 由①②式得E＝，r＝－R。 答案：　(1)如图所示 (2)　－R 测量电池电动势与内电阻的三种方法 (1)伏安法：电路图如图所示。 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。　　 (2)安阻法：电路图如图所示。 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。 (3)伏阻法：电路图如图所示。 由E＝U＋r知，如果能得到U、R的两组数据，列出关