第12章 第3节 第1课时 伏安法测电池的电动势和内阻（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第3节　实验：电池电动势和内阻的测量 第1课时　伏安法测电池的电动势和内阻 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 　　理解测定电源的电动势与内阻的实验原理。 1.学会利用U-I图像处理数据并得出电源电动势和内阻，进一步体会利用图像进行数据处理的方法。 2．尝试分析电源电动势和内阻的测量误差，了解实验中减小误差的方法。 　　在理解实验原理的基础上，能完成测电源的电动势与内阻的规范实验操作。 　　培养仔细观察、真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质。 [对应学生用书P112] (误差分析)测量电池电动势和内阻时的误差： (1)偶然误差 主要来源于电压表和电流表的读数以及作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IV＝，U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。 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、实验思路 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。 二、实验步骤及数据处理 1．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。 (3)闭合开关，调节滑动变阻器滑片，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。 (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 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 U外/V U1 U 2 U 3 U 4 U 5 U 6 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E＝，r＝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Im＝。 (2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝＝。 [对应学生用书P113] 探究点一___实验原理及仪器选择 【例1】 “利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻”，要求尽量减小实验误差。 (1)应该选择的实验电路是图中的______(选填“甲”或“乙”)。 (2)现有开关和导线若干，以及以下器材： A．电流表(0～0.6 A) B．电流表(0～3 A) C．电压表(0～15 V) D．电压表(0～3 V) E．滑动变阻器(0～10 Ω) F．滑动变阻器(0～500 Ω) 实验中电流表应选用__________；电压表应选用__________；滑动变阻器应选用__________。(选填相应器材前的字母) 答案：(1)甲　(2)A　D　E 解析：(1)如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大；用甲电路，误差来源于电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小，测量引起的误差小，故选择甲电路图。 (2)电源电动势为1.5 V，因此电压表量程选择0～3 V，故选D；因干电池允许通过的电流较小，电流表量程选择0～0.6 A，故选A；为使电流表有较大角度的偏转，需选用全阻值小的滑动变阻器，故选E。 [练1] 某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r(约为3 Ω)，所给的其他器材有： A．电压表V：0～3 V～15 V B．电流表A：0～0.6 A～3 A C．滑动变阻器R1：(20 Ω，1 A) D．滑动变阻器R2：(1 000 Ω，0.1 A) E．电阻箱R(0～999.9 Ω) F．开关和导线若干 (1)实验中电压表应选用的量程为__________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)，电流表应选用的量