2018-2019学年人教版选修3-1（课件+课后巩固训练）2-10实验：测定电池的电动势和内阻 (3份打包)

人教版·选修3-1 第10节　实验：测定电池的电动势和内阻 第二章　恒定电流 1．掌握实验电路、实验原理及实验方法。2.学会用图象法处理实验数据，对误差进行初步分析，了解测量中减小误差的方法。 实验基础 1．实验目的 测定电池的电动势和内阻。 2．实验原理 根据闭合电路欧姆定律可以由下面三种思路求出电池的电动势和内阻。 思路1：伏安法测电动势E和内电阻r (1)如图甲所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出两组I和U的值，代入U＝E－Ir，联立可得： E＝eq \f(I1U2－I2U1,I1－I2)，r＝eq \f(U2－U1,I1－I2)。 (2)为减小误差，至少测出六组U和I值，且变化范围要大些，然后在坐标系中作U­I图象，由图线纵截距和斜率得出E、req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(r＝\f(|ΔU|,|ΔI|)))，如图乙所示。 思路2：用电流表、电阻箱测电动势E和内电阻r 实验电路如图丙所示，用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组R、I数据，根据闭合电路欧姆定律得E＝I(R＋r)，代入数据，列出两个关于E、r的方程： E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r) 联立就可以解出结果。 INCLUDEPICTURE"99WL617.TIF" 　 思路3：用电压表、电阻箱测电动势E和内电阻r 实验电路如图丁所示，用电压表测得路端电压，通过改变电路中的电阻，测出两组U、R数据，由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋eq \f(Ur,R)，代入数据，列出两个关于E、r的方程： E＝U1＋eq \f(U1r,R1)　E＝U2＋eq \f(U2r,R2) 联立就可以解出结果。 3．实验器材 在不同的思路中需要的实验器材略有不同，分别如下： 思路1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干。 思路2：待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干。 思路3：待测电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干。 4．实验步骤(伏安法测量步骤) (1)确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使其接入电路的阻值最大的一端。 (2)闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。 (3)同样的方法，依次记录多组U、I值。 (4)断开开关S，拆除电路。 (5)以U为纵轴，I为横轴，将记录的各组电压、电流值对应的点标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。 5．数据处理 为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法： (1)公式法 利用依次记录的多组数据(一般为6组)，如下表所示： 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 E＝eq \f(E1＋E2＋E3,3)，r＝eq \f(r1＋r2＋r3,3)作为测量结果。 (2)图象法 根据测出的多组U、I值，在U­I图中描点画图象，使U­I图象的直线经过大多数坐标点，不在直线上的坐标点大致均匀分布在直线的两侧。如右图所示，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＝eq \f(E,r)。 ②图线斜率的绝对值等于电源的内阻 r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq \f(E,Im)。 6．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图象时描点、画线不准确。 (2)系统误差：主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些。U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在U­I坐标系中表示出来，如图所示，可见E测＜E真，r测＜r真。 7．注意事项 (1)器材或量程的选择 ①电池：为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。 ②电压表的量程：实验用的是一节干电池，因此电压表量程在大于1.5 V的前提下，越小越好，实验室中一般采用量程为0～3 V的电压表。 ③电流表的量程：对于电池来讲允许通过的电流最大为0.5 A，故电流表的量程选0～0.6 A的。 ④滑动变阻器：干电池的内阻较小，为了获得变化明显的路端电压，滑动变阻器选择阻值较小的。 (2)电路的选择：伏安法测电源电动势和内阻有两种接法，由于电流表内阻与干电池内阻接近，所以电流表