2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律第三節(jié)實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量學(xué)案新人教版必修3

PAGE9-第3節(jié)試驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量學(xué)習(xí)目標(biāo)1.會(huì)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。2.能夠依據(jù)數(shù)據(jù)繪制數(shù)據(jù)圖像。3.能夠應(yīng)用圖像法計(jì)算電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。重點(diǎn)難點(diǎn)1.會(huì)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。（重點(diǎn)）2.能夠應(yīng)用圖像法計(jì)算電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。（難點(diǎn)）3.熟記伏安法，理解安阻法、伏阻法。（重點(diǎn)）自主探究一.試驗(yàn)思路1.電源有兩個(gè)重要參數(shù)，分別是①和②2.利用電壓表可以干脆測(cè)量電池電壓，若電壓表是志向電壓表，內(nèi)阻無窮大，把電壓表接人電池兩極后③電流從電壓表通過，外電路是④狀態(tài)，此時(shí)電壓表的示數(shù)即為電池電動(dòng)勢(shì)的大??；試驗(yàn)室的電壓表和電池的正負(fù)極相連后⑤微小電流流過電壓表，電壓表的示數(shù)只是電池電動(dòng)勢(shì)的近似值。3.為了更精確地測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，可以把電源接在電路中，和外電路形成一個(gè)閉合電路，依據(jù)閉合電路的歐姆定律建立聯(lián)系，由E=U+Ir知，只要測(cè)出⑥的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出兩個(gè)方程，從而解出⑦。4.設(shè)計(jì)電路圖如下：試驗(yàn)器材依據(jù)電路圖完成電路時(shí)，所須要器材有，干電池，電流表，電壓表，滑動(dòng)變阻器，開關(guān)，導(dǎo)線若干。三．測(cè)量物理量1.為了降低試驗(yàn)誤差，可運(yùn)用⑧變更外電路的電阻，進(jìn)行⑨測(cè)量。2.依據(jù)多次測(cè)出的U、I值，作U-I圖像處理數(shù)據(jù)較為便利，如圖所示，將圖線兩側(cè)延長，縱軸截距的數(shù)值就是電池的⑩，橫軸截距（路端電壓U=0）的數(shù)值就是?。圖線斜率的肯定值等于電池的?，即?。答案：①電動(dòng)勢(shì)②電源③無④斷路⑤有⑥⑦⑧滑動(dòng)變阻器⑨多次⑩電動(dòng)勢(shì)?短路電流?內(nèi)阻?。探究思索1.試驗(yàn)思路在計(jì)算外電路電壓時(shí)，要用到公式：。這個(gè)公式中的和分別是電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。那么我們就可以通過測(cè)量路端電壓和干路電流來計(jì)算電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。2.試驗(yàn)步驟（1）依據(jù)電路圖把實(shí)物圖連接好，電流表選用0~0.6A量程，電壓表選用0~3V量程。（2）將滑動(dòng)變阻器滑至阻值最大端，起到愛護(hù)電路的作用。（3）閉合開關(guān)，通過調(diào)整活動(dòng)變阻器阻值，變更電流表、電壓表示數(shù)，進(jìn)而得到多組數(shù)據(jù)（）、（）、（）......（4）斷開開關(guān)，整理器材。（5）處理數(shù)據(jù)，用公式法和圖像法分別求出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。3.數(shù)據(jù)分析（1）公式法：將測(cè)得的數(shù)據(jù)填入下表：試驗(yàn)序號(hào)123456將化簡成，使成為自變量，成為因變量，將測(cè)得的數(shù)據(jù)兩兩一組帶入，得到算出對(duì)應(yīng)的，并求出他們的平均值。，（2）圖像法：把得到的電流、電壓數(shù)值繪制直線圖。如上圖，繪制完圖像后，把得到的數(shù)據(jù)以點(diǎn)的形式繪入表中。然后再畫一條直線，使盡可能多的點(diǎn)在直線上，或使全部點(diǎn)都在直線旁邊。向兩坐標(biāo)軸用虛線延長直線，這時(shí)，計(jì)算直線的縱截距和斜率。依據(jù)可知，縱截距代表電動(dòng)勢(shì)E，斜率代表內(nèi)電阻r。4.誤差分析（1）偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U-I圖像時(shí)描點(diǎn)不精確。（2）系統(tǒng)誤差：主要緣由是電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比流過電源的電流偏小一些。U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大，將測(cè)量結(jié)果與真實(shí)狀況在U-I坐標(biāo)系中表示出來，如圖所示①為測(cè)量狀況，②為真是狀況，可見，。5.其他兩種測(cè)量電路（1）采納安阻法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r將化簡成，使成為自變量，成為因變量。這時(shí)我們發(fā)覺，假如還是依據(jù)伏安法那樣去聯(lián)立計(jì)算，計(jì)算量就會(huì)特別大。這時(shí)我們可以選擇干脆用圖像法去計(jì)算。數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，用同樣的方法繪制直線圖，會(huì)得到類似下圖的數(shù)據(jù)。這時(shí)，計(jì)算直線的縱截距和斜率。依據(jù)可知，縱截距代表內(nèi)電阻r，斜率代表電動(dòng)勢(shì)E。（2）.采納伏阻法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r將化簡成，使成為自變量，成為因變量。數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，用同樣的方法繪制直線圖，會(huì)得到類似下圖的數(shù)據(jù)。這時(shí)，計(jì)算直線的縱截距和斜率。依據(jù)可知，縱截距代表，斜率代表。學(xué)問梳理隨堂訓(xùn)練1.某電路如圖所示，已知電池組的總內(nèi)阻，外電路電阻，志向電壓表的示數(shù)，則電池組的電動(dòng)勢(shì)E等于()A． B． C． D．2.如圖所示，用一只電流表和兩個(gè)定值電阻測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的試驗(yàn)中，由于未考慮電流表的內(nèi)阻，其測(cè)量值E和r與真實(shí)值和相比較正確的是()A. B. C. D.3.如圖所示，兩個(gè)不同閉合電路中兩個(gè)不同電源的圖象，則下列說法正確的是()

A.電動(dòng)勢(shì)，短路電流B.電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻C.電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻D.當(dāng)兩電源的工作電流變更量相同時(shí)，電源2的路端電壓變更較大4.測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的試驗(yàn)電路圖如圖甲所示，圖中電壓表的示數(shù)表示路端電壓，電流表的示數(shù)表示電路的總電流，滑動(dòng)變阻器用于變更外電路的電阻。請(qǐng)回答下列問題：（1）甲圖所示的電路圖的試驗(yàn)誤差是_____________（填“電壓表的分流”或“電流表的分壓”）。（2）某同學(xué)對(duì)試驗(yàn)做了適當(dāng)改進(jìn)，如乙圖所示，給電壓表串聯(lián)一個(gè)與電壓表內(nèi)阻相等的定值電阻。①丙圖中的圖線為路端電壓隨總電流的變更關(guān)系圖線，其中一條是由甲圖電路得出的，另一條是由乙圖電路得出的，則由甲圖電路得出的是__________（填“”或“”），測(cè)量誤差較小的是___________（填“”或“”）。②干電池真實(shí)的圖線應(yīng)位于丙圖中的位置_________（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）。5.如圖甲所示的電路中，均為定值電阻，且＝100Ω，阻值未知，為一滑動(dòng)變阻器．當(dāng)其滑片P從左端滑至右端時(shí)，測(cè)得電源的路端電壓隨電源中流過的電流變更圖線如圖乙所示，其中A、B兩點(diǎn)是滑片P在變阻器的兩個(gè)不同端點(diǎn)得到的．求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.(2)定值電阻的阻值．(3)滑動(dòng)變阻器的最大阻值．

答案以及解析1.答案：B解析：由歐姆定律，得又由閉合電路歐姆定律，得故選B2.答案：C解析：當(dāng)不考慮電流表內(nèi)阻的影響時(shí)，由閉合電路歐姆定律得，解得，。當(dāng)考慮影響時(shí)，由閉合電路歐姆定律，，解得。比較兩組結(jié)果知，，選項(xiàng)C正確。3.答案：AD解析：由閉合電路的歐姆定律得.當(dāng)時(shí)電動(dòng)勢(shì)E等于路端電壓U，即圖線和U軸的交點(diǎn)就是電動(dòng)勢(shì)，由圖知，兩電源的電動(dòng)勢(shì)相等．當(dāng)時(shí)，圖線和I軸的交點(diǎn)就是短路電流，由圖可知.A正確．而，即圖線的斜率表示電源的內(nèi)阻，由圖知，B、C錯(cuò)誤．當(dāng)工作電流變更量相同時(shí)，因?yàn)?，電?內(nèi)電壓變更較大，由閉合電路的歐姆定律得．所以電源2的路端電壓變更較大．D正確4.答案：（1）電壓表的分流；（2）①b；a；②Ⅲ解析：（1）甲圖中電壓表示數(shù)表示路端電壓，電流表的示數(shù)表示總電流，可以看出電流表的示數(shù)小于總電流，差在電壓表的支路電流上。（2）①給電壓表串聯(lián)一個(gè)電阻后，該支路的電阻增大，同樣的路端電壓狀況下電流減小，所以電流表的示數(shù)更接近總電流，誤差也就更小，所以甲電路得出圖線，乙電路得出圖線，b圖線的誤差更小。②同樣電壓的狀況下，電路的總電流應(yīng)大于電流表的示數(shù)，所以真實(shí)值在Ⅲ區(qū)域。5.答案：①.由閉合電路歐姆定律得:將圖