高二物理人教版選修31 2.10實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

1、.實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻重/難點(diǎn)重點(diǎn)：利用圖線處理數(shù)據(jù)。難點(diǎn)：如何利用圖線得到結(jié)論以及實(shí)驗(yàn)誤差的分析。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：“實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是閉合電路歐姆定律的深化和實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能穩(wěn)固電學(xué)問題的分析思路，加深對(duì)閉合電路歐姆定律的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生合作、探究、交流才能，具有很重要的實(shí)際意義。難點(diǎn)分析：電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻兩點(diǎn)均是無法用實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)到的，是利用得到的圖線向兩側(cè)合理外推得到的。由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對(duì)值就較小。為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開場(chǎng)，計(jì)算r時(shí)選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求得。打破策略提出問題：如今有一

2、個(gè)干電池，要想測(cè)出其電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，你需要什么儀器，采用什么樣的電路圖，原理是什么？學(xué)生討論后，得到的大致答案為：由前面的閉合電路歐姆定律I=E/r+R可知E=IRr，或E=UIr，只需測(cè)出幾組相應(yīng)的數(shù)值便可得到，可以采用以下的電路圖：這幾種方法均可測(cè)量，今天我們這節(jié)課選擇用電流表電壓表測(cè)量的這一種。合作探究、精講點(diǎn)播1.實(shí)驗(yàn)原理：閉合電路歐姆定律E=UIr2.實(shí)驗(yàn)器材：學(xué)生答復(fù)：電壓表測(cè)路端電壓；電流表測(cè)干路電流，即過電源的電流。需測(cè)量的是一節(jié)干電池，電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)電阻大約為零點(diǎn)幾歐。電流表、電壓表及滑動(dòng)變阻器的規(guī)格要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)需要來確定，看看我們用到的電路圖里面電流表、電壓表各

3、需測(cè)的是什么？提出問題：選用電路圖時(shí)，還可將電流表接在外面，原那么上也是可以的，那么我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)是否兩個(gè)都可以，還是哪一個(gè)更好？為什么？學(xué)生答復(fù)：兩種方式測(cè)量都會(huì)帶來誤差。采用圖1 電壓表示數(shù)準(zhǔn)確電流表示數(shù)偏小采用圖2 電流表示數(shù)準(zhǔn)確電壓表示數(shù)偏小選用哪種方式，要根據(jù)實(shí)際測(cè)量的需要確定，如今要想測(cè)出電源的內(nèi)阻，假如采用圖2方式，最后得到的結(jié)果相當(dāng)于電源內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻的總和，而兩者相差又不太多，這樣一來誤差就會(huì)比較大，所以應(yīng)采用圖1的電路圖。明確各儀器的規(guī)格：電流表00.6A量程，電壓表03V量程。滑動(dòng)變阻器050。此外，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線假設(shè)干。3.數(shù)據(jù)處理：原那么上，利用兩組數(shù)據(jù)便可得到結(jié)果

4、，但這樣做誤差會(huì)比較大，為此，我們可以多測(cè)幾組求平均值，也可以將數(shù)據(jù)描在圖上，利用圖線解決問題。明確：圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，它反映的是：當(dāng)電流I增大時(shí)，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關(guān)系，U=EIr。也就是說它所反映的是電源的性質(zhì)，所以也叫電源的外特性曲線。電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的UI圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，才有I和U的變化。實(shí)驗(yàn)中至少得到5組數(shù)據(jù)，畫在圖上擬合出一條直線。要求：使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，并且分布在直線兩側(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)要大致相等，這樣，可使偶爾誤差得到部分抵消，從而進(jìn)步準(zhǔn)確度。討論：將圖線延長(zhǎng)，與橫縱軸的交點(diǎn)各代表

5、什么情況？歸納：將圖線兩側(cè)延長(zhǎng)，分別交軸與A、B點(diǎn)。A點(diǎn)意味著開路情況，它的縱軸截距就是電源電動(dòng)勢(shì)E。說明：A、B兩點(diǎn)均是無法用實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)到的，是利用得到的圖線向兩側(cè)合理外推得到的。由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對(duì)值就較小。為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開場(chǎng)，計(jì)算r時(shí)選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求得。4.誤差分析：實(shí)驗(yàn)中的誤差屬于系統(tǒng)誤差，請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步討論，得到的數(shù)值是偏大還是偏?。刻崾荆豪脠D線及合理的推理可以請(qǐng)幾位同學(xué)發(fā)言，最后得到結(jié)論。因?yàn)殡妷罕淼姆至髯饔盟?即 ，反映在圖線上：當(dāng) U=0時(shí)， 故例1如下圖是利用電壓表和電流表測(cè)定a、b兩節(jié)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)時(shí)作出的U

6、I圖線，由圖線可知AEaEb，rarbBEaEb，rarbCEaEb，rarDEaEb，rarb解析：圖線與U軸的交點(diǎn)表示電動(dòng)勢(shì)，故EaEb，圖線斜率的絕對(duì)值表電源內(nèi)阻，即rarb，故A正確。例2某同學(xué)用電流表和電壓表測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為020 ，連接電路的實(shí)物圖如下圖。1指出該同學(xué)接線中錯(cuò)誤的和不標(biāo)準(zhǔn)的做法是A滑動(dòng)變阻器不起變阻作用B電流表接線有錯(cuò) C電壓表量程選用不當(dāng)D電壓表接線有錯(cuò)2畫出這個(gè)實(shí)驗(yàn)的正確電路圖。解析：滑動(dòng)變阻器要起變阻的作用，必須使接入電路的兩根導(dǎo)線一條接在下面的接線柱上，另一條接在上面的金屬桿的一端上，圖中變阻器起不到變阻的作用，應(yīng)選A。電流表和電壓表接入電路時(shí)，選擇好恰當(dāng)?shù)牧砍毯?，要特別注意“接線柱是否正確，不然的話，極易損壞電表，圖中電流表的“接線柱無錯(cuò)誤，故不選B。干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，電壓表量程適當(dāng)，故C錯(cuò)。但電壓表不能直接并聯(lián)到電源兩端，因?yàn)殚_關(guān)斷開后，電壓表仍有示數(shù)，且電壓表“接線柱有錯(cuò)，應(yīng)選D。答案：1AD2其電路圖如下圖打破反思本次