人教版高中物理選修3-1：測電源的電動勢和內(nèi)阻(教案)

1、測電源的電動勢和內(nèi)阻教案【教學目標】1 、了解并掌握測定電池的電動勢和內(nèi)阻的原理和實驗方法。2、學習用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。重點：掌握實驗原理和方法，學會處理實驗數(shù)據(jù)。難點：掌握實驗原理和方法，學會處理實驗數(shù)據(jù)?！咀灾黝A習】1 實驗原理（三種方法） ：（1 ）選用伏安法測電源電動勢與內(nèi)電阻用電壓表、電流表、可變電阻（如滑動變阻器）測量。如圖 1 所示：測出兩組 _值，就能算出電動勢和內(nèi)阻。原理公式：_實驗原理（ 1 ）是本節(jié)課的重點。測出幾組U,I 數(shù)值，帶入 (1) 式得到的方程兩兩組成方程組，可得到 E，r 值。這種方法誤差較大。還可以多測出幾組U,I值，然后在U-I 坐標平面內(nèi)描出各組 U

2、、I 值所對應的點，然后通過這些點畫一直線，如圖所示，直線與縱軸的的交點的縱坐標就是電池的電動勢的大小，直線與橫軸的交點的橫坐標就是電池的短路電流 I o=E/r ，因此可求的內(nèi)電阻 r=E/I o 。誤差分析： E測E真r測r 真（2 ）用安阻法測量。如圖 2.6-2 所示：測出兩組 _值，就能算出電動勢和內(nèi)阻。原理公式： _（3 ）用伏阻法測量。如圖 2.6-3 所示：測出兩組 _值，就能算出電動勢和內(nèi)阻。原理公式： _ _2 實驗器材：電池（待測電源）、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線，坐標紙。【典型例題】一、實驗基本操作【例 1】 某學生用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內(nèi)阻時，

3、所用滑動變阻器的阻值為 0 20 ，連接電路的實物圖如圖2 9 11 所示該學生接線中錯誤的和不規(guī)范的做法是 ()A 滑動變阻器不起變阻作用B電流表接線有錯C電壓表量程選用不當D 電壓表接線不妥二、數(shù)據(jù)處理方法【例 2】 下面是在測某電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中記錄的六組數(shù)據(jù)請在直角坐標系中畫出U I 圖，并根據(jù)圖象算出待測電池的電動勢和內(nèi)阻 .U/1.31.31.21.11.11.0V72480U50.10.20.30.30.50.5I/A201207I【例 3 】某同學采用如圖2 9 13 所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)阻，已知有干電池 (電動勢約為 1.5 V，內(nèi)阻約 2 )，電壓表 (0

4、3 V,3 k )，電流表 (0 0.6A,1.0)，滑動變阻器R1(10 ，2 A) 和 R2(100，0.1 A) 各一只(1) 實驗中滑動變阻器應選用 _選(填“ R1”或“ R2 ”)(2) 在圖乙中用筆畫線代替導線連接實驗電路(3) 在實驗中測得多組電壓和電流值， 得到如圖丙所示的 U I 圖象，由圖可較準確地求出電源電動勢E_ V；內(nèi)阻 r _.【課后練習】1.如圖 29 12 所示是根據(jù)某次實驗記錄數(shù)據(jù)畫出的U I圖象，下列關于這個圖象的說法中正確的是 ()A 縱軸截距表示待測電源的電動勢，即E3 VB橫軸截距表示短路電流，即 I 短 0.6 AE5 C根據(jù) r，計算出待測電源內(nèi)

5、阻為I短D 根據(jù) r |U|，計算出待測電源內(nèi)阻為 1 I2 如圖 3 所示，甲、乙為兩個獨立電源的路端電壓與通過它們的電流I 的關系圖象，下列說法中正確的是 ()A 路端電壓都為 U0 時，它們的外電阻相等B電流都是 I 0 時，兩電源的內(nèi)電壓相等C電源甲的電動勢大于電源乙的電動勢D 電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻3 用圖象法計算電動勢和內(nèi)電阻時，先要描點，就是在U I 坐標系中描出與每組 I、U 值對應的點，以下說法中正確的是()A 這些點應當準確地分布在一條直線上，即U I 圖線應通過每個點B這些點應當基本上在一條直線上，由于偶然誤差不能避免，所以U I圖線不可能通過每一個點C不在 U I

6、 圖線上的點應當大致均衡地分布在圖線兩側D 個別偏離直線太遠的點，應當舍去4 在測定電池的電動勢和內(nèi)電阻實驗的實物連接圖中(如圖 4) ，電流表和電壓表的正接線柱都尚未連接，為了做這個實驗，應該把()A 電流表的正接線柱與c 點相連B電流表的正接線柱與b 點相連C電壓表的正接線柱與a 點相連D 電壓表的正 接線柱與 c 點相連5 用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，下列注意事項中正確的是()A 應選用新的干電池作為被測電源，以使電壓表示數(shù)的變化比較明顯B應選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C移動滑動變阻器的滑片時，不能使滑動變阻器短路，以免造成電流表過載D 根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)作U I 圖象時，應

7、通過盡可能多的點畫一條直線，并使不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側6.在用圖 5 所示的電路測量電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，若有兩只電壓表 V 1 和 V 2量程相同，內(nèi)阻RV1 RV2 ；兩只電流表 A1 、A 2 量程相同，內(nèi)阻 RA1 RA2 ，在該實驗中，為了使 E、r 的測量精確些，選擇的電表可以是()AV1 和 A2BV2 和 A2CV2 和 A1DV1 和 A17 下面給出的用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理方法中，既能減小偶然誤差，又直觀簡便的方法是()EU1 I1rA 測出兩組 I 和 U 數(shù)據(jù)，代入方程組，求出 E 和 rEU2 I2rB測出多組 I 和 U 數(shù)據(jù)，代

8、入方程求出幾組E 和 r，最后求出平均值C測出多組 I 和 U 數(shù)據(jù)，畫出 U I 圖象，根據(jù)圖象求出E 和 rD 測出多組 I 和 U 數(shù)據(jù)，分別求出I 和 U 的平均值，然后代入公式求出E和r8 如圖6 所示，已知R1R2R31.當開關S 閉合后，電壓表的讀數(shù)為1 V ；當開關S 斷開后，電壓表的讀數(shù)為0.8 V ，則電池的電動勢等于()A1 VB1.2 VC2 VD4 V9 如圖 7 所示是測量兩節(jié)干電池組成的串聯(lián)電池組的電動勢和內(nèi)電阻的實驗所用器材，用實線將它們連成實驗電路10 利用伏安法測量干電池的電動勢和內(nèi)電阻，現(xiàn)有的器材為干電池：電動勢約 1.5 V ，符號電壓表：量程 1 V

9、，內(nèi)阻 998.3 ，符號 V電流表：量程 1 A ，符號 A滑動變阻器：最大阻值10 ，符號電阻箱：最大阻值99 999.9，符號單刀單擲開關 1 個，符號導線若干(1) 設計測量電源電動勢和內(nèi)電阻的電路并將它畫在指定的方框內(nèi)要求在圖中標出電壓表、電流表的接線柱的正負(2) 為了滿足本實驗要求并保證實驗的精確度，電壓表量程應擴大為原量程的倍，電阻箱的阻值應為 _.答案：例1. 答案 AD解析實物圖中，滑動變阻器的兩個固定端被接入電路，滑片移動時，變阻器不起變阻作用，選A 項電流表和電壓表只允許從電表的正接線柱流入，負接線柱流出，故圖中電壓表接線錯誤，電流表接線正確故選D 項，不選 B 項一節(jié)

10、干電池的電動勢為1.5 V ，電壓表選用 0 3 V 量程是正確的，故不選 C 項圖中電壓表直接和電池并聯(lián)，即使開關斷開，電壓表仍有示數(shù)，開關不能控制整個電路，從這個角度看出應選D 項例 2. 答案圖象見解析圖1.46 V0.72 解析建立坐標系，利用描點法畫出U I 圖象，如圖所示第四個點明顯偏離，可見誤差太大，應舍去直線與縱軸的交點坐標即為電源的電動勢E1.46 V 由閉合電路的歐姆定律EUIr ，將直線上的點 (1.10,0.50) 的坐標 U1.10 V ，I 0.50A 代入得內(nèi)阻 r 0.72 .例 3.答案(1) R1(2) 見解析圖(3)1.48(1.47 1.49 均正確 )

11、1.79(1. 78 1.90均正確 )E1.5 V0.75 A ，解析(1) 電路中最大電流 I 0.75 A R2 的額定電流小于r2 同時 R2 阻值遠大于電源內(nèi)阻r，不便于調(diào)節(jié)，所以變阻器用R1 .(2) 如下圖所示(3) 將圖線延長，交于縱軸，則縱截距即為電動勢E1.48 V(1.47 1.49 V 均正確)Ur，可得 r 1.79 (1.78 1.90均正確 )I課后練習1. 答案 AD2.答案AC3.答案BCD解析用描點法畫圖象時，應使這些點基本在一條直線上，且大致均衡地分布在圖線兩側，個別偏離直線太遠的點是由于偶然誤差造成的，應當舍去4. 答案 CD5.答案AC6.答案C7.答

12、案AD解析首先分析該電路的誤差來源，此種接入電路的方法來源于電壓表分流，即所測得的電流為不準確值(不是干路電流 )，所以應盡可能避免電壓表分流，應選大阻值電壓表8.答案C開關閉合時， R 總r R1R2R3解析 r 1.5R2R3U將 I 1 A 代入公式得 Er 1.5 R1開關斷開時， R 總rR1 R3r 2U 將 I 0.8 A 代入公式得 E0.8r 1.6 R1解之得 E2 V ，r 0.5 9. 答案 見解析圖解析本題考查實驗電路的實物連線首先畫出實驗電路圖如右圖所示因為待測電源電動勢約為 3 V ，所以電壓表選用0 3 V 的量程；干電池的允許電流一般在0.5 A左右，所以電流表應選用00.6 A 的量程；注意開關閉合前，要使變阻器接入電路的阻值盡量大些，保護電流表以防燒毀電壓表不要直接接在電源的兩極上，要受開關的控制，實物連接圖如下圖所示10. 答案(1) 見解析圖(2)