2012高二物理人教版選修3-1第二章第10節(jié)《實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》

1、10 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,1測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理,(1)用電壓表、電流表、可變電阻(如滑動(dòng)變阻器)測(cè)量如 圖 2101 所示，測(cè)出兩組_值，就能算出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi) 阻原理公式：_.,(2)用電流表、電阻箱測(cè)量如圖 2102 所示，測(cè)出兩 組_值，就能算出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻原理公式：_. (3)用電壓表、電阻箱測(cè)量如圖 2103 所示，測(cè)出兩 組_值，就能算出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻原理公式：_.,U、I,EUIr,I、R,EI(Rr),U、R,圖 2101,圖 2102 圖 2103,2下圖給出了測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路 圖由于一般電池的內(nèi)阻較小(比電壓表的內(nèi)阻小得多，與電流 表的內(nèi)

2、阻相差不多)，所以為使測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確，應(yīng)選用下列,哪種電路(,),B,測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?(1)進(jìn)一步熟練電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的使用 (2)學(xué)會(huì)用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 (3)學(xué)會(huì)利用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),【實(shí)驗(yàn)原理】 原理圖如圖 2104 所示 (1)代數(shù)法：通過改變滑動(dòng)變阻器的阻值，用電壓表和電流,圖 2104,圖 2105,標(biāo)值為電源電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)U0時(shí)，r ，其中I為短路時(shí)的電流，,(2)圖象法：由 EUIr，有 UEIr，故根據(jù)伏安法數(shù) 據(jù)作出 UI 圖象，如圖 2105 所示圖線斜率的絕對(duì)值為 電源內(nèi)阻 r 的大??；當(dāng) I0 時(shí)，UE，即圖線與縱軸交點(diǎn)的坐,即

3、圖線與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值但要注意，有時(shí)縱軸起點(diǎn)不是零， 這時(shí)圖線與橫軸的交點(diǎn)不是短路電流，圖線斜率的絕對(duì)值仍是 內(nèi)阻值，與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值仍為電源電動(dòng)勢(shì)值,【數(shù)據(jù)處理】 (1)代數(shù)法：運(yùn)用方程組 EU1I1r，EU2I2r 求解 E 和 r.為了減小實(shí)驗(yàn)的偶然誤差，應(yīng)該利用 U、I 值多求幾組 E 和 r 的值，算出它們的平均值 (2)圖象法：對(duì)于 E、r 一定的電源，路端電壓 U 與通過干 路的電流 I 的 UI 圖象應(yīng)該是一條直線，這條直線與縱軸 U 的 交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢(shì) E，與橫軸 I 的交點(diǎn)表示短路電流，圖 線斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻 r.在讀圖時(shí)應(yīng)注意圖象的縱坐 標(biāo)是否是從零開始

4、的，若從零開始，如圖 2106 甲所示，則,圖 2106,【注意事項(xiàng)】,(1)為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些(選,用已使用過一段時(shí)間的 1 號(hào)干電池或水果電池),(2)由于干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì)會(huì)明 顯下降，內(nèi)阻 r 會(huì)明顯增大，故實(shí)驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過大(長(zhǎng) 時(shí)間放電不宜超過 0.3 A，短時(shí)間放電不宜超過 0.5 A)，且讀數(shù) 要快，讀完后立即切斷電源,(3)實(shí)驗(yàn)中 U 取值不能太小，一般不得小于 1 V，測(cè)得的 U、 I 值不少于 6 組，且變化范圍要大一些，解方程組求解 E、r 值 時(shí)，取 1、4 組，2、5 組，3、6 組求解后，求平均值 (4)畫

5、UI 圖線時(shí)，要盡量使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，不在直 線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè) (5)縱坐標(biāo)可不從零開始，如圖 2107 所示，計(jì)算內(nèi)阻,求出(橫坐標(biāo)必須從零開,時(shí)，要在直線上取兩較遠(yuǎn)點(diǎn)用 始),【實(shí)驗(yàn)器材】,待測(cè)電池一節(jié)，電流表(00.6 A)、電壓表(03 V)各一個(gè)，,滑動(dòng)變阻器一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干,【實(shí)驗(yàn)步驟】,(1)確定電流表、電壓表的量程，按電路圖把器材連接好 (2)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端，使接入電路部分的電阻,值最大,(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯讀數(shù)，記錄一,組電流表和電壓表的讀數(shù),(4)用同樣方法，再次測(cè)量并記錄幾組 U、I 值 (5)斷開開關(guān)，整理好器材,圖

6、 2107,【誤差分析】,(1)測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差，I真I測(cè)IV，未考慮電壓表的,分流,(2)用圖象法求 E、r 時(shí)，作圖不準(zhǔn)確造成偶然誤差 (3)由于實(shí)驗(yàn)電路及電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，本實(shí)驗(yàn)結(jié) 果 E測(cè)E真，r測(cè)r真，定性分析如下：由于電壓表的分流，電流 表的測(cè)量值偏小，而且隨著 U 越大，電流表的測(cè)量值偏小越多 當(dāng) U0 時(shí)，電流表的測(cè)量值等于真實(shí)值(這時(shí)要求電流表是理 想的)據(jù)此作出如圖 2108 所示的真實(shí)和測(cè)量的 UI 圖線， 由圖不難看出，E、r 的測(cè)量值均小于真實(shí)值,圖 2108,【例題】在做“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，備,有下列器材可供選用：,A干電池一節(jié)(電動(dòng)勢(shì)約

7、 1.5 V),B直流電流表(量程為 00.63 A,0.6 A 擋內(nèi)阻為 0.10 ，,3 A 擋內(nèi)阻為 0.025 ),C直流電壓表(量程為 0315 V,3 V 擋內(nèi)阻為 5 k，15,V 擋內(nèi)阻為 25 k),D滑動(dòng)變阻器(阻值范圍 015 ，允許最大電流 1 A) E滑動(dòng)變阻器(阻值范圍 01 000 ，允許最大電流 0.5 A) F開關(guān),G導(dǎo)線若干 H電池夾,(1)將選定的器材按本實(shí)驗(yàn)要求的電路(系統(tǒng)誤差較小)，在,圖 2109 所示的實(shí)物圖上連線,圖 2109,(2)如圖 21010 甲所示，電流表指針停止在圖示位置， 量程取 0.6 A 擋時(shí)讀數(shù)為_ ；量程取 3 A 擋時(shí)讀數(shù)

8、為 _電壓表指針停在圖乙所示位置，量程取 3 V 擋時(shí)讀 數(shù)為_；量程取 15 V 擋時(shí)讀數(shù)為_,圖 21010,(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，畫出的 UI 圖象如圖 21011 所示，,可得待測(cè)電池的內(nèi)電阻為_.,圖 21011,解析：(1)首先是儀器選擇，只有一節(jié)干電池，故電壓表選 03 V，整個(gè)實(shí)驗(yàn)電路中的電流只要不造成短路現(xiàn)象，電流也 不會(huì)超過 0.6 A，且在此實(shí)驗(yàn)中電池放電電流不宜過大，以在 0.6 A內(nèi)為宜，故電流表量程應(yīng)選 00.6 A由以上知，滑動(dòng)變 阻器宜選 D.題目要求系統(tǒng)誤差較小，因電流表內(nèi)阻已知，故連 接電路如圖 21012 所示,圖 21012,(2)0.6 A 量程時(shí)，電流表讀數(shù)為 0.280 A；03 A 量程時(shí)， 讀數(shù)為 1.40 A電壓表取 03 V 量程時(shí)，讀數(shù)為 0.70 V，取0 15 V 量程時(shí)，讀數(shù)為 3.50 V.,答案：(1)如圖 21012 所示 (2)0.280 A 1.40 A 0.70 V 3.50 V (3)1,【觸類旁通】,1用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì) E 和內(nèi)電阻 r，所 用的電路如圖 21013 所示，一位同學(xué)測(cè)得的 6 組數(shù)據(jù)如下 表所示.,圖 21013,圖 21014,(1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖 21014 中作出 UI 圖線 (2)根據(jù)圖線得出電池的電動(dòng)勢(shì) E_V，電池的內(nèi),阻 r_.,