魯科版選修31 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 第1課時(shí) 學(xué)案.docVIP

4.3測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻【預(yù)習(xí)學(xué)案】1現(xiàn)在有一個(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？2根據(jù)閉合電路的歐姆定律，路端電壓u=e-ir.若測(cè)出兩組（i、u）的值，寫出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的表達(dá)式。3.圖像法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是什么？如何應(yīng)用i、u圖線求電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻？【新課學(xué)案】【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繙y(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻【實(shí)驗(yàn)原理】由閉合電路的歐姆定律e =u+ir知，路端電壓u=eir，對(duì)給定的電源，e、r為常量，因此路端電壓u是電流i的一次函數(shù)。將電池、電流表、電壓表，可變電阻連接成如圖7-1所示的電路，改變可變電阻r的阻值，可以測(cè)得多組i、u值。將它們描在ui坐標(biāo)中，圖線應(yīng)該是一條直線。顯然，直線在u坐標(biāo)上的截距值就是電池電動(dòng)勢(shì)，直線斜率的絕對(duì)值就是電池的內(nèi)阻的大小。上述用作圖的方法得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法，具有直觀、簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)?！静襟E規(guī)范】實(shí) 驗(yàn) 步 驟操 作 規(guī) 范 一.連接實(shí)驗(yàn)電路1將電流表、電壓表機(jī)械調(diào)零2布列實(shí)驗(yàn)器材，接圖連接實(shí)驗(yàn)電路avrse r 1若表針不在零位，用螺絲刀旋動(dòng)機(jī)械調(diào)零螺釘，使其正對(duì)2實(shí)驗(yàn)器材應(yīng)放置在合適的位置，應(yīng)使電鍵、滑動(dòng)變阻器便于操作；電表刻度盤應(yīng)正對(duì)實(shí)驗(yàn)者 電鍵接入電路前，處于斷開位置；閉合電鍵前，滑動(dòng)變阻器阻值置于最大；導(dǎo)線連接無“丁”字形接線 電流表量程0.6a，電壓表量程3v 二讀取i、u數(shù)據(jù)1調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，閉合電鍵，讀取一組電流表和電壓表的讀數(shù)2改變滑動(dòng)變阻器的阻值，閉合電鍵，讀取電流表和電壓表讀數(shù)，共測(cè)8-10組 1滑動(dòng)變阻器的阻值由大到小變化，使電路中電流從小到大平穩(wěn)地改變，適時(shí)地讀取i、u讀數(shù) 電流表和電壓表讀數(shù)正確，有估讀 必要時(shí)要及時(shí)改變電表量程2每次實(shí)驗(yàn)后，都要及時(shí)斷開電源三拆除電路，儀器復(fù)原【注意事項(xiàng)】1使用內(nèi)阻大些（用過一段時(shí)間）的干電池，在實(shí)驗(yàn)中不要將i調(diào)得過大，每次讀完u、i讀數(shù)立即斷電，以免于電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象過重，e、r明顯變化2在畫ui圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，而不要顧及個(gè)別離開較遠(yuǎn)的點(diǎn)以減少偶然誤差3干電池內(nèi)阻較小時(shí)u的變化較小，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖3甲所示的狀況，下部大面積空間得不到利用，為此可使坐標(biāo)不從零開始，如圖3乙所示，把坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小些此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用r=|u/i|計(jì)算出電池的內(nèi)阻r4實(shí)驗(yàn)誤差的來源與分析（1）每次讀完電表示數(shù)沒有立即斷電，造成e、r變化；（2）測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差，i真i測(cè)十iv，未考慮電壓表分流【典型例題】【例1】測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)測(cè)量得出的數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)利用表中數(shù)據(jù)求出電源電動(dòng)勢(shì)e ，內(nèi)電阻r 。123456i/a0.120.200.310.320.500.57u/v1.371.321.241.181.101.05答案：.e=1.441.46v r0.680.72 圖略【例2】利用伏安法測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，現(xiàn)有的器材為：干電池：電動(dòng)勢(shì)約為1.5 v，電壓表：量程1 v，內(nèi)阻998.3 ， 電流表：量程1 a，滑動(dòng)變阻器：最大阻值10，電阻箱：最大阻值99999.9 ，單刀單擲開關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干。設(shè)計(jì)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路并將它畫在指定的方框內(nèi)，要求在圖中標(biāo)出電壓表、電流表的接線柱的正負(fù)。vae rs為了滿足本實(shí)驗(yàn)要求并保證實(shí)驗(yàn)的精確度，電壓表量程應(yīng)擴(kuò)大為原量程的 倍，電阻箱的阻值應(yīng)為 。答案： 2； 998.3【例3】用電流表和電壓表測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。（1）在下面方框中完成所需電路。（2）右圖所示是根據(jù)兩個(gè)電源的測(cè)量數(shù)據(jù)繪制的圖線。由圖可知：圖線與電壓u軸的交點(diǎn)表示 ；電源的內(nèi)電阻 電源的內(nèi)電阻（填“大于、小于或等于”）。（3）圖中兩直線 、的交點(diǎn)表示兩個(gè)電路中 相等。oi/au/vav答案：（1）（2分）見圖 （2）電源的電動(dòng)勢(shì)；小于（2分）（3）外電壓、電路中電流強(qiáng)度、外電路消耗的電功率和外電路電阻（只要寫出2個(gè)）【練習(xí)學(xué)案】1.用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)e和內(nèi)阻r，所用的電路如左下圖所示，一位同學(xué)測(cè)得的五組數(shù)據(jù)如表中所示.i/a0.120.200.310.320.50u/v1.371.321.241.181.10 （1）試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在右上圖中作ui圖線.（2）根據(jù)圖線得出電池的電動(dòng)勢(shì)e=_v，根據(jù)圖線得出的電池內(nèi)阻r=_.（3）若不作出圖線，只選用其中兩組u和i的數(shù)據(jù)，可利用公式e=u1+i1r和e=u2+i2r算出e和r，這樣做可能得出誤差較大的數(shù)值，選用第_組和第_組的數(shù)據(jù)，求得e和r誤差最大？2.在做“測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有位同學(xué)按圖甲所示電路進(jìn)行連接，他共用6根導(dǎo)線，即aa、bb、cc、dd、be及df，由于混進(jìn)了一根內(nèi)部斷開的導(dǎo)線，所以當(dāng)他按下開關(guān)k后，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)電表的指針都不偏轉(zhuǎn).他用多用電表電壓檔測(cè)量ab間電壓，讀數(shù)約為1.5 v（已知電池電動(dòng)勢(shì)約為1.5 v).為了確定哪一根導(dǎo)線的內(nèi)部是斷開的，可以再用多用電表的電壓檔測(cè)量_兩點(diǎn)間的電壓，如果約為1.5 v，則一定是_導(dǎo)線斷開；如果是_v，則一定是_導(dǎo)線斷開.另一同學(xué)按圖甲把線路連接正確后，通過改變滑動(dòng)變阻器接觸點(diǎn)的位置測(cè)出了幾組u、i的值，圖乙是根據(jù)6組數(shù)據(jù)在ui圖上畫出的點(diǎn)和相應(yīng)的ui圖線.根據(jù)這一圖線，可求出電池的電動(dòng)勢(shì)e=_v，內(nèi)電阻r=_，如果他不利用這一圖線，而是只利用任意兩組u、i數(shù)據(jù)，那么當(dāng)他選擇_、_兩組時(shí)，求出的e、r值誤差最大.參考答案：1.解析：（1）ui圖線如下圖所示，作圖線時(shí)應(yīng)把個(gè)別誤差較大的點(diǎn)舍棄.(2)由直線與縱軸的交點(diǎn)可讀出電池的電動(dòng)勢(shì)e=1.46 v，再讀出圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)（1.00 v,0.62 a)，據(jù)閉合電路的歐姆定律e=u+ir得r=0.74 .故e=1.46 v,r=0.74 .（3）選用第3組和第4組數(shù)據(jù)求得的e和r誤差最大.不需要利用所給的5組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計(jì)算，利用所作的圖線