【優(yōu)化探究】2012高考物理一輪復(fù)習(xí) 第7章-第3單元 實(shí)驗(yàn)（3）隨堂課件

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握用電壓表和電流表測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法；進(jìn)一步理解閉合電路歐姆定律 2掌握用圖象法求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法 二、實(shí)驗(yàn)原理 1實(shí)驗(yàn)依據(jù)：閉合電路歐姆定律 2實(shí)驗(yàn)電路：如圖所示,(三)測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,三、實(shí)驗(yàn)器材 電池(被測(cè)電源)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按如圖所示連接好電路 2把變阻器的滑片移動(dòng)到使阻值最大的一端 3閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1)用同樣方法測(cè)量幾組I、U值填入表格中 4斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，拆除電路，整理好器材,五、數(shù)據(jù)處理 本實(shí)驗(yàn)中數(shù)

2、據(jù)的處理方法，一是聯(lián)立方程求解的公式法，二是描點(diǎn)畫(huà)圖法.,方法一取六組對(duì)應(yīng)的U、I數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)滿(mǎn)足的關(guān)系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r讓第1式和第4式聯(lián)立方程，第2式和第5式聯(lián)立方程，第3式和第6式聯(lián)立方程，這樣解得三組E、r，取其平均值作為電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的大小,六、誤差分析 1由讀數(shù)誤差和電表線性不良引起誤差 2用圖象法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差,3本實(shí)驗(yàn)采用的如圖所示的測(cè)量電路是存在系統(tǒng)誤差的，這是由于電壓表的分流IV引起的，使電流表的示數(shù)I測(cè)小于電池的輸出電流I真因?yàn)镮真I測(cè)IV，而IVU/RV，U越大，IV越大，U趨近于零時(shí)IV也趨近于零所以此種情況下圖線與

3、橫軸的交點(diǎn)為真實(shí)的短路電流，而圖線與縱軸的交點(diǎn)為電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值，比真實(shí)值偏小修正后的圖線如圖所示，顯然，E、r的測(cè)量值都比真實(shí)值偏小，r測(cè)r真、E測(cè)E真,4若采用如圖甲所示電路，電流是準(zhǔn)確的，當(dāng)I很小時(shí)，電壓表的分流很小，但隨電壓的增大，電流I增大，電流表的分壓作用也逐漸增大此種情況如圖乙所示，所以E測(cè)E真、r測(cè)r真,七、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)阻應(yīng)選的大些(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的干電池) 2在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過(guò)大，每次讀完U和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開(kāi)電源，以免干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象嚴(yán)重，使得E和r明顯變化 3測(cè)出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求

4、解時(shí)，類(lèi)似于逐差法，要將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4組為一組，第2和第5組為一組，第3和第6組為一組，分別解出E、r值再求平均 4在畫(huà)UI圖線時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱(chēng)分布在直線兩側(cè)，不要顧及個(gè)別離開(kāi)直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，以減小偶然誤差,八、實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 由于在測(cè)量電路中，電壓表的分流作用和電流表的分壓作用，因此給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了系統(tǒng)誤差，以下為兩種有針對(duì)性的改進(jìn)措施 1可以引入輔助電源，利用輔助回路和測(cè)量回路的電流相等，則靈敏電流計(jì)G中無(wú)電流這一特點(diǎn)，如圖,在測(cè)量電路中沒(méi)有電流表的情況下，仍能測(cè)得其回路中的電流，從而消除由于電流表的內(nèi)阻帶來(lái)的誤差,2在實(shí)驗(yàn)中由于V的分流，從而使

5、A的示數(shù)小于流過(guò)電源的電流，而給測(cè)量帶來(lái)誤差可以將V的內(nèi)阻測(cè)出，進(jìn)而求出V的分流IV，那么通過(guò)電源的電流就為IEIAIV，就可以消除由于電壓表的分流而帶來(lái)的誤差,實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)誤差,(2009年高考安徽卷)用如圖所示的電路，測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R0起保護(hù)作用除電池、電鍵和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有： (a)電流表(量程0.6 A,3 A) (b)電壓表(量程3 V,15 V) (c)定值電阻(阻值1 、額定功率5 W),(d)定值電阻(阻值10 ，額定功率10 W) (e)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍010 、額定電流

6、2 A) (f)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0100 、額定電流1 A)： 那么： (1)要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇_V，電流表的量程應(yīng)選擇_ A，R0應(yīng)選擇_ 的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是_ 的滑動(dòng)變阻器 (2)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是_,規(guī)范解答(1)由于電源是一節(jié)干電池(1.5 V)，應(yīng)選擇量程為3 V的電壓表；估算電流時(shí)，考慮到干電池的內(nèi)阻一般在幾歐左右，加上保護(hù)電阻，最大電流在0.5 A左右，所以選量程為0.6 A的電流表；由于電池內(nèi)阻很小，所以保護(hù)電阻不宜太大，否則會(huì)使得電流表、電壓表取值范圍小，造成大的誤差；所以定值電阻選1 的；滑動(dòng)變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就

7、好了，取010 能很好地控制電路中的電流和電壓，若取0100 會(huì)出現(xiàn)開(kāi)始幾乎不變最后突然變化的現(xiàn)象 (2)系統(tǒng)誤差一般由測(cè)量工具和使用的測(cè)量方法造成的，一般具有傾向性，總是偏大或者偏小本實(shí)驗(yàn)中由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比測(cè)量值小，造成測(cè)真，r測(cè)r真 答案(1)30.61010(2)電壓表的分流,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,(2009年高考北京卷)某同學(xué)通過(guò)查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)電阻箱(最大阻值為999.9 ，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程Ig0.6 A，內(nèi)阻rg0.1 )和若干導(dǎo)線 (1)請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)

8、E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計(jì)圖甲中器件的連接方式，畫(huà)線把它們連接起來(lái),(3)在圖丙上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線 (4)根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)電阻r_ . 規(guī)范解答(1)本實(shí)驗(yàn)是采用電流表和電阻箱組合測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，只需將它們串聯(lián)起來(lái)即可，實(shí)物連接如圖,(2)如圖,答案(1)(2)(3)見(jiàn)規(guī)范解答(4)1.5(1.461.54)0.3(0.250.35),現(xiàn)要按圖甲所示的電路測(cè)量一節(jié)舊干電池的電動(dòng)勢(shì)E(約1.5 V)和內(nèi)阻r(約20 )，可供選擇的器材如下： 電流表A1、A2(量程0500 A，內(nèi)阻約為500 )，滑動(dòng)變阻器R(阻值0100 ，額定電流1.0 A)

9、，定值電阻R1(阻值約為100 )，電阻箱R2(阻值0999.9 )，開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干 由于現(xiàn)有電流表量程偏小，不能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，為此，先將電流表改裝(擴(kuò)大量程)，然后再按圖甲所示電路進(jìn)行測(cè)量,(1)測(cè)量電流表A2的內(nèi)阻 按圖乙電路測(cè)量A2的內(nèi)阻，以下給出了實(shí)驗(yàn)中必要的操作 A斷開(kāi)S1 B閉合S1、S2 C按圖乙連接電路，將滑動(dòng)變阻器R的滑片調(diào)至最左端，R2調(diào)至最大 D調(diào)節(jié)R2，使A1的示數(shù)為I1，記錄R2的值 E斷開(kāi)S2，閉合S3 F調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)適中，記錄A1的示數(shù)I1 請(qǐng)按合理順序排列實(shí)驗(yàn)步驟(填序號(hào))：_. (2)將電流表A2(較小量程)改裝成電流表A(較大量程)如果(1)中測(cè)出A2的內(nèi)阻為468.0 .現(xiàn)用R2將A2改裝成量程為20 mA的電流表A，應(yīng)把R2調(diào)為_(kāi) 與A2并聯(lián)，改裝后電流表A的內(nèi)阻RA為_(kāi) .,(3)利用電流表A、電阻箱R3測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻用電流表A、電阻箱R3及開(kāi)關(guān)S按圖甲所示電路測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變R3的值，記錄下電流