測量電源的電動勢和內阻

電學實驗測量電源的電動勢和內阻第十章

電路及應用2核心素養(yǎng)：物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任學習目標1.理解測量電源電動勢和內阻的實驗原理——閉合電路歐姆定律.2.掌握安阻法/伏阻法測定電源的電動勢和內阻的方法.3.掌握實物圖連接的技巧.4.會用公式法、圖像處理實驗數據.一、閉合電路歐姆定律（1）正比

反比（2）I＝E/R二、路端電壓與負載的關系（1）U＝E－Ir.（2）減小

增大

（3）

增大

減?。?）0，U＝E，電源電動勢R＝0，I＝E/r.三、物理量的測量路端電壓U

電流I

滑動變阻器

四、數據處理E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r

可解得預習檢測（每空2分）AVS甲RAVS乙R導學探究一電路選擇及誤差分析相對電源電流表外接法相對電源電流表內接法IUoAVS甲RE=U+IrI測

U真I真

I短

r真E真E測r測a、圖像法分析誤差來源于電壓表的分流作用AVS乙RE=U+Ir圖像法分析IUoI真U測U真

r真E真=E測r測誤差來源于電流表的分壓作用

例1

(2020·山東卷·14)實驗方案對實驗測量的精度有直接的影響，某學習小組對“測量電源的電動勢和內阻”的實驗方案進行了探究.實驗室提供的器材有：干電池一節(jié)(電動勢約1.5V，內阻小于1Ω)；電壓表V(量程3V，內阻約3kΩ)；電流表A(量程0.6A，內阻約1Ω)；滑動變阻器R(最大阻值為20Ω)；定值電阻R1(阻值2Ω)；定值電阻R2(阻值5Ω)；開關一個，導線若干.(1)該小組按照圖甲所示的電路進行實驗，通過調節(jié)滑動變阻器阻值使電流表示數逐漸接近滿偏，記錄此過程中電壓表和電流表的示數，利用實驗數據在U－I坐標紙上描點，如圖乙所示，結果發(fā)現電壓表示數的變化范圍比較小，出現該現象的主要原因是____.(單選，填正確答案標號)A.電壓表分流B.干電池內阻較小C.滑動變阻器最大阻值較小D.電流表內阻較小B針對這個問題如何改進？(2)針對電壓表示數的變化范圍比較小的問題，該小組利用實驗室提供的器材改進了實驗方案，重新測量得到的數據如下表所示.序號1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52請根據實驗數據，回答以下問題：①圖丙中已標出后3組數據對應的坐標點，請標出前4組數據對應的坐標點并畫出U－I圖像.答案見解析圖(a)②根據實驗數據可知，所選的定值電阻為_R1____(填“R1”或“R2”).③用筆畫線代替導線，請按照改進后的方案，將圖丁所示實物圖連接成完整電路.(3)實驗所得的電池的電動勢和內阻的測量值與真實值比較：E測_<__E真，r測_<__r真.(均填“<”“＝”或“>”)ARK若只提供電流表和電阻箱,如何測量電源電動勢和內阻?實驗過程：改變電阻箱阻值，測出對應電流表讀數，由E=IR+Ir列方程組計算結果即可。導學探究二：安阻法安阻法數據處理—公式法：安阻法數據處理—圖像法：k=Eb=-r若橫縱坐標互換？k=b=安阻法誤差分析：E測=E真；r

=r真

+RA偏大例2

某物理興趣小組要測量一電池組的電動勢和內阻，實驗室提供下列儀器：A.電池組(電動勢約為3V，內阻約為10Ω)B.電壓表V(量程0～15.0V，內阻約為3000Ω)C.電流表A(量程為0～2mA，內阻RA＝12Ω)D.定值電阻R0＝6ΩE.電阻箱R1(0～999Ω，0～1.0A)F.滑動變阻器R2(0～2000Ω，0～1.0A)G.導線及開關(1)同學們根據提供的器材，設計了如圖甲所示的(a)、(b)兩種測量電路，經討論后認為(a)測量電路不合理，應選(b)測量電路.請說明(a)測量電路不合理的原因：_________________.(2)請在圖乙中按照(b)電路圖連接測量電路.由于電流表量程較小，若直接測量干路中電流，則測量數據范圍太小，測量誤差較大，故(a)測量電路不合理/電壓表量程太大(3)連接好電路后進行實驗，調節(jié)電阻箱R1，記錄下各儀器的讀數.若某次實驗時電阻箱旋鈕及電流表指針如圖丙所示，則此時電阻箱的阻值為______Ω，通過電阻箱的電流大小為______mA.8753.6(5)將測量數據的單位統(tǒng)一成國際單位，根據記錄數據作出如圖丁所示的圖像，若測得圖線縱軸截距為13.5，圖線斜率為0.94，則電池組電動勢E＝______V，內阻r＝_____Ω.(結果均保留到小數點后一位)3.210.4(4)設電源的電動勢為E，內阻為r，改裝后電流表內阻為Rg，某次實驗中電阻箱的阻值為R1，電流表的讀數為I，則電源電動勢的表達式為E＝______________.(用I、R1、Rg、r表示)3I(R1＋Rg＋r)(6)誤差分析：(b)測量電路設計方案及上述數據處理方法使電源電動勢測量值__________(選填“偏大”“偏小”或“不受影響”).不受影響VRK2.若只提供電壓表和電阻箱,如何測量電源電動勢和內阻?伏阻法

伏阻法數據處理—圖像法：

伏阻法誤差分析：E測<E真；r測<r真伏阻法例3

(2021·全國乙卷·23)一實驗小組利用圖(a)所示的電路測量一電池的電動勢E(約1.5V)和內阻r(小于2Ω).圖中電壓表量程為1V，內阻RV＝380.0Ω；定值電阻R0＝20.0Ω；電阻箱R最大阻值為999.9Ω；S為開關.按電路圖連接電路.完成下列填空：(1)為保護電壓表，閉合開關前，電阻箱接入電路的電阻值可以選_______Ω(填“5.0”或“15.0”)；15.0(2)閉合開關，多次調節(jié)電阻箱，記錄下阻值R和電壓表的相應讀數U；(5)通過圖(b)可得E＝______V(保留2位小數)，r＝______Ω(保留1位小數)；1.551.0測電源電動勢和內阻的實驗，通常選擇外接法，只有在電源內阻很大或電流表電阻已知的情況下選擇內接法對于不同測量電路，能分析誤差來源及對測量結果的影響不管采用何種測量電路，數據處理的依據都是閉合電路歐姆定律，根據測量變量，寫相關表達式，并進行適當變形，找到線性關系，根據數形結合的思想，求出E和r.課堂小結時間：10分鐘完成，

2分鐘核對答案互改

3分鐘點評