高二物理測量電源的電動勢和內(nèi)電阻.ppt

第3節(jié) 測量電源的電動勢和內(nèi)電阻,課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解并掌握測定電源的電動勢與內(nèi)電阻的原理 2掌握該實(shí)驗(yàn)的方法并學(xué)會用“代數(shù)法”和“圖象法”處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 3通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、處理培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)方法處理物理問題的能力 重點(diǎn)難點(diǎn)：1.測量電源電動勢和內(nèi)電阻的原理及實(shí)驗(yàn)器材的使用 2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理是難點(diǎn),核心要點(diǎn)突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第3節(jié) 測量電源的電動勢和內(nèi)電阻,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、實(shí)驗(yàn)原理 伏安法測電源電動勢和內(nèi)電阻 1原理：E_. 2電路圖：如圖431所示,UIr,圖431,3方法：只要能測出_和_的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出關(guān)于E、r的兩個方程，從中解出E、r. 二、實(shí)驗(yàn)器材 干電池、_、_、_、開關(guān)、導(dǎo)線 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1確定_表、_的量程，按照電路圖連接好電路，且使滑動變阻器阻值滑到_,U,I,電流表,電壓表,滑動變阻器,電流,電壓,最大,,完全免費(fèi),無需注冊,天天更新！,2閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表和電壓表有明顯的讀數(shù)，記錄一組_、_值 3用同樣的方法，多測幾組U、I值 4斷開開關(guān)，整理好器材 5利用代數(shù)法或圖象法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,U,I,EU1I1r,U2I2r,2圖象法：以縱軸表示路端電壓，橫軸表示總電流，建立直角坐標(biāo)系，將所測多組相應(yīng)的U、I值進(jìn)行描點(diǎn)，然后用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來由UEIr知，UI圖象是一條斜向下的直線，如圖432所示，直線與縱軸的交點(diǎn)表示電源_，與橫軸交點(diǎn)表示電源的_ (數(shù)軸刻度從零開始)，圖線斜率的絕對值代表電源_.,電動勢E,短路電流I0,內(nèi)阻r,圖432,核心要點(diǎn)突破,一、誤差分析 1偶然誤差 (1)由讀數(shù)誤差和電表線性不良引起誤差 (2)由于導(dǎo)線與電池接觸不好造成電池內(nèi)阻不穩(wěn)定 (3)用圖象法求E和r時，作圖不準(zhǔn)產(chǎn)生誤差,對此也可由電路來解釋：若把圖甲中的R和電流表看成外電路，則電壓表可看成內(nèi)電路的一部分，故實(shí)測出的是電池和電壓表這個整體等效的r和E.電壓表和電池并聯(lián)，故等效內(nèi)阻r小于電池內(nèi)阻r真，r測r真外電路斷開時ab兩點(diǎn)間電壓Uab即等效電動勢E，此時電壓表構(gòu)成回路，故UabE真，即E測E真,圖433,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀) 1下列給出多種用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)，處理方法既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的是( ) A測出兩組I，U的數(shù)據(jù)，代入方程EU1I1r和EU2I2r，求出E和r B多測幾組I，U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求出其平均值 C測出多組I，U的數(shù)據(jù)，畫出UI圖象，再根據(jù)圖象求出E、r,D多測幾組I，U的數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢E，再用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)電阻r 解析：選C.圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能減小偶然誤差，而且又直觀、形象，故選項(xiàng)C正確,二、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題 1為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些(可選用舊的干電池) 2電池在大電流放電時極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3 A，短時間放電不宜超過0.5 A因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完后應(yīng)立即斷電；,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀) 2用伏安法測量電源電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，下列注意事項(xiàng)中正確的是( ) A應(yīng)選用新的干電池作為被測電源，以使電壓表的示數(shù)變化比較明顯 B應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表 C移動滑動變阻器的滑片時，不能使滑動變阻器短路，以免造成電源過載 D根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作UI圖線時，應(yīng)使所有的點(diǎn)畫一條線，不能畫直線時，可畫折線,解析：選C.為了能更好的測出電源內(nèi)電阻，應(yīng)用電阻較大的舊電池，故A錯，由實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)知，電壓表電阻越大越好，故B錯選項(xiàng)C正確D錯誤,測量電源的電動勢及內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路如圖434甲所示圖乙中給出的器材有：待測的電源(電動勢約為4 V，內(nèi)阻約為2 )，電壓表(內(nèi)阻很大，有5 V、15 V兩個量程)，電流表(內(nèi)阻不計，有0.1 A、1 A兩個量程)，滑動變阻器(阻值范圍010 )，開關(guān)，另有導(dǎo)線若干試按照甲圖中的電路在乙圖中畫出連線，將器材連接成實(shí)驗(yàn)電路(要求正確選擇電表量程，以保證儀器的安全并使測量有盡可能高的精確度),課堂互動講練,乙,甲,圖434,圖435,【答案】 見精講精析 【方法總結(jié)】 對實(shí)驗(yàn)的處理要把握三原則： (1)儀表安全原則； (2)實(shí)驗(yàn)操作方便原則； (3)數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確原則,用電流表和電壓表測定電池的電動勢E和內(nèi)電阻r，所用的電路如圖436所示，一位同學(xué)測得的6組數(shù)據(jù)如下表中所示,圖436,(1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中作出UI圖線,圖437,(2)根據(jù)圖線得出電池的電動勢E_ V，根據(jù)圖線得出的電池內(nèi)阻r_ . (3)若不作出圖線，只選用其中兩組U和I的數(shù)據(jù)，可利用公式EU1I1r1和EU2I2r2算出，這樣做可能得出誤差很大的結(jié)果，選用第_組和第_組數(shù)據(jù)，求得E和r誤差最大,【精講精析】 (1)描點(diǎn)作圖，舍去第四組數(shù)對應(yīng)的點(diǎn)圖線如圖438所示,圖438,選用第3組和第4組數(shù)據(jù)求得的E和r誤差最大不需要利用所給的6組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計算，利用作圖就可看出這一點(diǎn)選用這兩組數(shù)據(jù)求E和r，相當(dāng)于過圖中3和4兩點(diǎn)作一直線，利用此直線求出E和r，而此直線與所畫的直線偏離最大，實(shí)際上，第4組數(shù)據(jù)不合理，已經(jīng)排除 【答案】 見精講精析 【方法總結(jié)】 作圖線時應(yīng)把個別不合理的數(shù)據(jù)排除，由直線與縱軸的交點(diǎn)可讀出電動勢E1.45 V，再讀出直線與橫軸的交點(diǎn)的坐標(biāo)(U，I)，連同得出的E值代入EUIr中可得出內(nèi)阻，即求直線的斜率切記不要把圖線與I軸的交點(diǎn)當(dāng)作短路電流,給你一個電阻箱、一個電壓表、開關(guān)及導(dǎo)線等，如何根據(jù)閉合電路的歐姆定律測出一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻,圖439,(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖； (2)實(shí)驗(yàn)過程中，將電阻箱撥到4.5 時，電壓表讀數(shù)為0.90 V；若將電阻箱撥到圖439甲所示的_ 時，電壓表的讀數(shù)如圖乙所示，是_ V. (3)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以算出該節(jié)干電池的電動勢E_ V，r_ .,,三星學(xué)科,教師助手,學(xué)生幫手,家長朋友！,【精講精析】 (1)如果給出電壓表、電阻箱、開關(guān)和導(dǎo)線，也能測出一個電池的電動勢和內(nèi)阻，其實(shí)驗(yàn)原理圖如圖4310所示；,圖4310,(2)電阻箱上電阻值的大小是把面板上指示的所有電阻相加，所以圖439甲中電阻箱的電阻值是110 ；實(shí)驗(yàn)是測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，所以圖439乙中電壓表所用量程應(yīng)是03 V，指示的電壓應(yīng)該是1.1 V；,【答案】 (1)如圖4310所示 (2)110 1.1 (3)1.11 1.05,變式訓(xùn)練 在測定電池的電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，待測電池、開關(guān)和導(dǎo)線，配合下列哪組儀器，可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康? ) 一只電流表和一個電阻箱 一只電流表、一只電壓表和一個滑動變阻器 一只電壓