第10章 实验12 电池电动势和内阻的测量(Word学案)-【高考快车道】2026年高考物理大一轮总复习

该高中物理学案系统梳理了电池电动势和内阻测量专题，围绕闭合电路欧姆定律，构建伏安法、安阻法、伏阻法等测量原理，数据处理（公式法、图像法）及误差分析的核心考点体系，通过填空式原理梳理和实验任务单，引导学生自主形成从基础操作到创新拓展的知识网络。 亮点在于诊断性自测与科学思维培养，开篇设置原理填空及“尝试解答”诊断题，结合U-I图像分析、误差归因讨论等活动，培养模型建构与科学推理素养。教师可通过学生在创新实验（如电阻丝替代电阻箱）中的表现精准指导，助力个性化复习与因材施教。

实验十二　电池电动势和内阻的测量 一、实验原理、操作及数据处理 1.基本方法——伏安法 （1）原理：闭合电路欧姆定律E＝　　　　　　　。 利用测得的U、I值，根据计算出电动势、内阻。 （2）电路图（图甲）与实物图（图乙） （3）操作要领 ①连线路：按原理电路图连接电路，注意电流表、电压表接线柱的　　　　及量程。 ②滑动变阻器：闭合开关前，滑片位于连入阻值　　　　的位置。 ③测量：调节滑动变阻器的滑片，测量多组U、I值。 ④整理器材。 （4）数据处理 ①公式法： 解出多组E、r值，并分别计算其平均值。 ②图像法：如图所示。 a.图线与纵轴交点为电源　　　　　　。 b.图线斜率的绝对值为　　　　。 2.创新方法：安阻法、伏阻法、等效电源法 （1）安阻法 ①原理：如图甲所示，用一个　　　　表和一个　　　　组合测量，E＝I（R＋r），此种方法使测得的电动势无偏差，内阻　　　　。若已知电流表A的阻值可消除测量内阻的系统误差。 ②数据处理 a.公式法：E＝I1（R1＋r），E＝I2（R2＋r），由此可求出E和r。 b.图像法：由E＝I（R＋r）变形得＝＋·R，则-R图像是一条直线，如图乙所示，直线在纵轴的截距为b，斜率为k，则有E＝　　　　，r＝　　　　。 （2）伏阻法 ①原理：如图丙所示，用一个　　　　表和一个　　　　组合测量，E＝U＋r，此种方法测得的电动势和内阻均　　　　。 ②数据处理 a.公式法：E＝U1＋r，E＝U2＋r，由此可求出E和r。 b.图像法：由E＝U＋r变形得＝＋·，可见- 图像为一条直线，如图丁所示，直线的斜率k＝，纵轴截距b＝。由此解得E＝　　　　，r＝　　　　。 （3）等效电源法 ①原理：当电源内阻r过小时，如果直接测量，测出电源的内阻误差较大。如图戊所示，用一个阻值合适的定值电阻R0与电源串联，并把它们看成一个等效电源。 ②数据处理 a.等效电动势E效＝E。 b.电源内阻r效＝R0＋r，其中r是被测电源的内阻。测出等效电源的内阻r效，则被测电源的内阻r＝r效－R0。 二、误差分析 1.偶然误差：电表读数及用图像法求E和r时作图不准确。 2.系统误差 （1）伏安法：由于电压表的分流，测量结果：E测＜E真，r测　　　r真。 （2）安阻法：由于电流表的分压，测量结果：E测　　　E真，r测＞r真。 （3）伏阻法：由于电压表的分流，测量结果：E测　　　E真，r测　　　r真。 三、注意事项（以伏安法为例） 1.为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池。 2.电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快。 3.要测出不少于6组的（I，U）数据，变化范围要大些。 4.若U-I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝确定。 考点一　教材原型实验 （2024·甘肃高考12题）精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有：电压表（量程1.5 V，内阻约为1.5 kΩ）、电流表（量程0.6 A）、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。 （1）考虑电流表内阻影响 ①用图1所示电路测量电流表的内阻。从图2电压表和电流表读数可得电流表内阻RA＝　　　　 Ω（保留2位有效数字）。 ②用图3所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和RA表示，则干电池电动势E＝U＋　　　（用I、r和RA表示）。 ③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图4所示的U-I图像。则待测干电池电动势E＝　　　　　V（保留3位有效数字），内阻r＝　　　　 Ω（保留1位小数）。 （2）考虑电压表内阻影响 该小组也尝试用图5所示电路测量电压表内阻，但发现实验无法完成。原因是　　　　（单选，填正确答案标号）。 A.电路设计会损坏仪器 B.滑动变阻器接法错误 C.电压太大无法读数 D.电流太小无法读数 尝试解答 在“测量干电池的电动势和内阻”实验中 （1）部分连线如图1所示，导线a端应连接到　　　（选填“A”“B”“C”或“D”）接线柱上。正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图2所示，其示数为　　　　V。 （2）测得的7组数据已标在如图3所示U-I坐标系上，用作图法求干电池的电动势E＝　　　　V和内阻r＝　　　　Ω。（计算结果均保留两位小数） 尝试解答 考点二　创新拓展实验 （2024·吉林高考11题）某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表、电阻丝、定值电阻（阻值为R0）、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。 （1）实验步骤如下： ①将电阻丝拉直固定，按照图a连接电路，金属夹置于电阻丝的　　　　（填“A”或“B”）端； ②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L； ③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、L的值，作出图c中图线Ⅰ； ④按照图b将定值电阻接入电路， 多次重复步骤②，再根据记录的若干组U、L的值，作出图c中图线Ⅱ。 （2）由图线得出纵轴截距为b，则待测电池的电动势E＝　　　　。 （3）由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2，若＝n，则待测电池的内阻r＝　　　　（用n和R0表示）。 尝试解答 创新分析 1.实验原理创新：利用伏阻法测量电池的电动势和内阻。 2.实验器材创新：利用电阻丝充当电阻箱、定值电阻R0等效成电源的内阻“r＋R0”。 3.数据处理创新：利用-图像。 （1）图线的纵轴截距b＝，求解电动势E。 （2）两条图线的斜率k1＝、 k2＝，求解内阻r。 某学习小组要测量一个电源的电动势及内阻。除该电源外还准备的器材有：一个电阻箱R（最大阻值为99.9 Ω），一个电流表A（量程0～200 mA，内阻为10 Ω），一个定值电阻R0（阻值为5 Ω），一个开关和若干导线。 （1）如果用多用电表粗测电流表的内阻，需要将红表笔与电流表　　　　（选填“正”或“负”）接线柱相连。 （2）由于电流表A的量程较小，考虑到安全因素，同学们利用定值电阻R0将该电流表进行改装，改装后的量程为　　　　。 （3）根据器材在虚线框中画出设计的电路图（改装部分也要画出）。若实验中记录电阻箱的阻值R和电流表的示数I，并计算出，得到多组数据后描点作出R-图线如图所示，则该电源的电动势E＝　　　　V，内阻r＝　　　　Ω。（结果保留两位有效数字） 尝试解答 提示：完成课后作业　第十章　实验十二 实验十二　电池电动势和内阻的测量 【立足“四层”·夯基础】 一、1.（1）U＋Ir　I1r　U2　（3）①正负　②最大 （4）②a.电动势E　b.内阻r　2.（1）①电流　电阻箱　偏大 ②　　（2）①电压　电阻箱　偏小　②b.　 二、2.（1）＜　（2）＝　（3）＜　＜ 【着眼“四翼”·探考点】 考点一 【典例1】 （1）①1.0　②I（RA＋r）　③1.40（1.41也可） 1.0（1.1也可）　（2）D 解析：（1）①根据题图2可知，电压表示数为0.60 V，电流表示数为0.58 A，根据部分电路欧姆定律得RA＝ Ω≈1.0 Ω。②根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋I（RA＋r）。③由②可知U＝E－I（RA＋r），结合题图4可知电源的电动势E＝1.40 V，图线斜率的绝对值表示电流表内阻与电源内阻之和，则RA＋r＝Ω，解得r＝1.0 Ω。 （2）由于电压表内阻很大，且串联接入电路，则回路中的电流会非常小，无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数都非常小，D正确。 【典例2】 （1）B　1.20　（2）1.50　1.04　 解析：（1）根据利用电压表和电流表测量干电池电动势和内阻的实验原理，可知导线a应该连接到B接线柱上，测外电路的总电压；根据电压表读数规则可知，电压表示数为1.20 V。 （2）将坐标系上的点用直线拟合，使尽可能多的点分布在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，离直线较远的点舍去，如图所示，则干电池的伏安特性曲线的纵截距等于电池的电动势，E＝1.50 V；斜率的绝对值等于干电池的内阻，r＝ Ω≈1.04 Ω。 考点二 【典例3】 （1）①A　（2）　（3） 解析：（1）①为了保护电路，开关闭合前应将金属夹置于电阻丝接入电路电阻最大处，即A端； （2）（3）设金属丝的总电阻为R，总长度为x，对题图a根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋r，可得＝＋·，对题图b有E＝U＋（r＋R0），可得＝＋·，结合题图c可知b＝，k1＝，k2＝，又＝n，解得E＝，r＝。 【典例4】 （1）负　（2）0～0.6 A（或0～600 mA） （3）见解析图　6.0　2.7 解析：（1）欧姆表测量电阻时，电流从黑表笔流出，连接时要注意红表笔要与电流表的负接线柱相连。 （2）将定值电阻R0与电流表并联进行改装，改装后的最大电流为I＝Ig＋＝0.2 A＋ A＝0.6 A，故量程为0～0.6 A。 （3）根据提供的器材，采用安阻法进行测量，电路图如图所示。 根据电路可知，电流表读数为I时，总电流为3I，则E＝IRg＋3I（R＋r），即R＝·－，由图像可知＝ V＝2 V，＝6 Ω，解得E＝6.0 V，r＝ Ω≈2.7 Ω。 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $