測量電源的電動勢和內(nèi)阻優(yōu)質(zhì)教案

1、測量電源的電動勢和內(nèi)阻適用學科高中物理適用年級高中二年級知識點1進一步理解閉合電路歐姆定律，掌握用電壓表和電流表測量電源電動勢和內(nèi)阻的方法2掌握用圖象法求電動勢和內(nèi)阻的方法；理解并掌握路端電壓U與干路電流I的關(guān)系圖象(即UI圖象)與縱、橫坐標軸交點坐標的意義以及圖象斜率的意義教學目標1掌握利用電壓表和電流表測量電池電動勢和內(nèi)電阻的方法；2學會利用圖線處理數(shù)據(jù)的方法。3使學生理解和掌握運用實驗手段處理物理問題的基本程序和技能，具備敢于質(zhì)疑的習慣、嚴謹求實的態(tài)度和不斷求索的精神，培養(yǎng)學生觀察能力、思維能力和操作能力，提高學生對物理學習的動機和興趣。教學重點測量電源的電動勢和內(nèi)阻的原理教學難點測量電

2、源的電動勢和內(nèi)阻的誤差分析教學過程實驗?zāi)康?進一步理解閉合電路歐姆定律，掌握用電壓表和電流表測量電源電動勢和內(nèi)阻的方法2掌握用圖象法求電動勢和內(nèi)阻的方法；理解并掌握路端電壓U與干路電流I的關(guān)系圖象(即UI圖象)與縱、橫坐標軸交點坐標的意義以及圖象斜率的意義實驗原理本實驗的依據(jù)是閉合電路的歐姆定律，實驗電路如圖1所示圖11公式法：改變變阻器的阻值，從電流表、電壓表中讀出幾組U、I值，由U_可得EU1I1r，EU2I2r，解之E、r，多測幾組數(shù)據(jù)，分別求出幾組電動勢E和r的值，然后求出它們的平均值2圖象法：改變R的阻值，多測幾組U、I值實驗中至少測出6組U、I值，且變化范圍要大些，圖2然后在UI坐

3、標系中描點作圖，所得直線與縱軸的交點即為_，圖線_的絕對值即為內(nèi)阻r的值如圖2所示實驗器材電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標紙實驗步驟1連接電路電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按圖1連接好電路2測量與記錄(1)把滑動變阻器的滑片移動到使接入電路的阻值最大的一端(2)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1)用同樣方法測量幾組I、U值3數(shù)據(jù)處理、整理器材(1)斷開開關(guān)，拆除電路整理好器材(2)取坐標紙，以_為橫軸，_為縱軸，描繪出所記錄的各組I、U值的對應(yīng)點，連成UI圖線延長UI圖線，它與坐標軸有兩個交點，讀取E，進一步可以算

4、出r_，如圖2所示注意事項1本實驗采用伏安法正確的實驗電路為電流表內(nèi)接法(如圖1所示)，不要接成電流表外接法(如圖3所示)圖32合理選擇電壓表、電流表量程測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻時，電壓表選3 V量程，電流表選0.6 A量程，滑動變阻器選010 .3應(yīng)使用內(nèi)阻大些(用過一段時間)的干電池；在實驗中不要將I調(diào)得過大；每次讀完I和U的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源，以免干電池在大電流放電時E和r明顯變化4在作UI圖線時，要使較多的點落在這條直線上，不在直線上的點應(yīng)對稱分布在直線的兩側(cè)，不要顧及個別偏離直線較遠的點，以減小偶然誤差5干電池內(nèi)阻較小時，U的變化較慢，此時，坐標圖中數(shù)據(jù)點將呈現(xiàn)如圖4甲所示的狀況

5、，為此，可使縱坐標不從零開始，如圖乙所示，把坐標的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小些此時圖線與橫軸交點不表示短路電流另外，計算內(nèi)阻要在直線上任取兩個相距較遠的點，用r|算出電池的內(nèi)阻r.圖4誤差分析由于實驗電路及電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，本實驗結(jié)果E測<E真，r測<r真例題精析題型一 利用電流表和電壓表測電源的電動勢和內(nèi)阻【例1】 某同學將銅片和鋅片插入水果中制成一個“水果電池”，該同學利用下列所給器材測量該“水果電池”的電動勢E和內(nèi)阻r.A電流表A1(量程0.6 A，內(nèi)阻約1 )B電流表A2(量程20 mA，內(nèi)阻約50 )C電壓表V1(量程4 V，內(nèi)阻約4 k)D電壓表V2(量程15

6、 V，內(nèi)阻15 k)E滑動變阻器R1(01 000 )F滑動變阻器R2(09 999.9 )G待測“水果電池”(電動勢E約為4 V，內(nèi)阻r約為200 )H開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)為盡量減小實驗的誤差，實驗中電流表選擇_；電壓表選擇_；滑動變阻器選_請在虛線方框中畫出實驗電路圖；(2)該同學實驗中記錄的6組對應(yīng)的數(shù)據(jù)如下表，試根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖5中描點畫出UI圖線；由圖線可得，“水果電池”的電動勢E_V，內(nèi)電阻r_.圖5I/mA4.05.08.010.012.014.0U/V3.042.852.301.901.501.14(3)實驗測得的“水果電池”的電動勢和內(nèi)阻與真實值相比，E測_E真，r測_r真

7、(選填“大于”、“小于”或“等于”)題型二安阻法(利用電流表、電阻箱)測電源的電動勢和內(nèi)電阻圖6實驗器材：一節(jié)干電池、電流表、電阻箱、電鍵依據(jù)的基本公式：_實驗原理圖：如圖6所示用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，若作出R圖象(或R圖象)，圖象在R軸上的截距即為電源內(nèi)，圖線的斜率即為電動勢E.【例題2】某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池該同學想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)電阻r，但是從實驗室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為999.9 ，可當標準電阻用)、一只電流表(量程Ig0.6 A，內(nèi)阻rg0.1 )和若干導(dǎo)線(1)請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計圖7中器件的連接方式，畫線把它們連接

8、起來圖7圖8(2)接通開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀出與R對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄當電阻箱的阻值R2.6 時，其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖8所示處理實驗數(shù)據(jù)時，首先計算出每個電流值I的倒數(shù)；再制作R坐標圖，如圖9所示，圖中已標注出了(R，)的幾個與測量對應(yīng)的坐標點，請你將與圖8實驗數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標點也標注在圖9上圖9(3)在圖9上把描繪出的坐標點連成圖線(4)根據(jù)圖9描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E_V，內(nèi)電阻r_.題型三伏阻法(利用電壓表、電阻箱)測電源電動勢和內(nèi)電阻實驗器材：圖10一節(jié)干電池、電壓表、電阻箱、電鍵依據(jù)的基本公式：EUr或·實驗原理圖：如圖10所示用圖象法處理

9、數(shù)據(jù)，若作出圖象，圖象在軸上的截距為電動勢的倒數(shù)1/E，斜率為r/E，由斜率和截距可求得電動勢和內(nèi)電阻圖11【例題3】 甲同學設(shè)計了如圖11所示的電路測電源電動勢E及電阻R1和R2的阻值實驗器材有：待測電源E(不計內(nèi)阻)，待測電阻R1，待測電阻R2，電壓表V(量程為1.5 V，內(nèi)阻很大)，電阻箱R(099.99 )，單刀單擲開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2，導(dǎo)線若干(1)先測電阻R1的阻值請將甲同學的操作補充完整：閉合S1，將S2切換到a，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)r和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U1，保持電阻箱示數(shù)不變，_，讀出電壓表的示數(shù)U2.則電阻R1的表達式為R1_.圖12(2)甲同學已經(jīng)測得電阻R14.8

10、 ，繼續(xù)測電源電動勢E和電阻R2的阻值該同學的做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖12所示的圖線，則電源電動勢E_ V，電阻R2_ .題型四實驗的設(shè)計和創(chuàng)新【例題4】 使用多用電表測量電阻時，多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個直流電源(一般為電池)、一個電阻和一表頭相串聯(lián)，兩個表筆分別位于此串聯(lián)電路的兩端現(xiàn)需要測量多用電表內(nèi)電池的電動勢，給定的器材有：待測多用電表，量程為60 mA的電流表，電阻箱，導(dǎo)線若干實驗時，將多用電表調(diào)至×1 擋，調(diào)好零點；電阻箱置于適當數(shù)值完成下列填空：(1)儀器連線如圖13所示(

11、a和b是多用電表的兩個表筆)若兩電表均正常工作，則表筆a為_(填“紅”或“黑”)色；圖13(2)若適當調(diào)節(jié)電阻箱后，圖13中多用電表、電流表與電阻箱的示數(shù)分別如圖14(a)、(b)、(c)所示，則多用電表的讀數(shù)為_，電流表的讀數(shù)為_mA，電阻箱的讀數(shù)為_；(a)(b)(c)圖14(3)將圖13中多用電表的兩表筆短接，此時流過多用電表的電流為_mA；(保留3位有效數(shù)字)(4)計算得到多用電表內(nèi)電池的電動勢為_V(保留3位有效數(shù)字)課堂運用1如圖15所示為某次測量電源的電動勢和內(nèi)阻所作的圖象，有關(guān)這個圖象的說法正確的是( )圖15A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

12、I短0.6 AC根據(jù)rE/I短，計算出待測電源內(nèi)阻為5 D根據(jù)rU/I，計算出待測電源內(nèi)阻為1 2 某同學利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻(R05 )一個，開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干，實驗原理圖如圖16(a)所示(1)在圖(b)的實物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路的連接(2)請完成下列主要實驗步驟：檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零；調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖(c)所示讀得電阻值是_；將開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2斷開，電壓表的示數(shù)是1.49 V.將開關(guān)S2_，電壓表的示數(shù)是1.16 V；斷開開關(guān)S1.(3)使用測得的數(shù)據(jù)，計算出干電池的內(nèi)阻是_(計算結(jié)果保留二位有效數(shù)字)(

13、4)由于所用電壓表不是理想電壓表，所以測得的電動勢比實際值偏_(填“大”或“小”)圖163現(xiàn)有一特殊電池，它的電動勢E約為9 V，內(nèi)阻r約為40 ，已知該電池允許輸出的最大電流為50 mA.為了測量這個電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學利用如圖17甲所示的電路進行實驗，圖中電流表的內(nèi)阻RA已經(jīng)測出，阻值為5 ，R為電阻箱，阻值范圍0999.9 ，R0為定值電阻，對電路起保護作用(1)實驗室備有的定值電阻R0共有以下幾種規(guī)格A10 B50 C150 D500 本實驗選用哪一種規(guī)格的定值電阻最好_(2)該同學接入符合要求的R0后，閉合開關(guān)K，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電流表的示數(shù)，記錄多組數(shù)據(jù)，作出了圖乙所示

14、的圖線，則根據(jù)該同學作出的圖線可求得該電池的電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ .甲 乙圖174 在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由于所用電壓表(視為理想電壓表)的量程較小，某同學設(shè)計了如圖18所示的實物電路圖18(1)實驗時，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到_(選填“最大值”、“最小值”或“任意值”)(2)改變電阻箱的阻值R，分別測出阻值R010 的定值電阻兩端的電壓U.下列兩組R的取值方案中，比較合理的方案是_(選填“1”或“2”)方案編號電阻箱的阻值R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點，繪出的R圖象是一條直線若直線的斜率為

15、k，在坐標軸縱軸上的截距為b，則該電源的電動勢E_，內(nèi)阻r_.(用k、b和R0表示)答案答案1EIr2.電動勢值斜率1答案 (1)A2V1R1實驗電路圖見解析(2)UI圖線見解析3.80190(3)小于小于解析(1)實驗電路圖如下圖所示(2)如下圖所示，直線與縱軸的截距即為電動勢，所以E3.80 V，直線斜率的絕對值即為電源的電阻，所以r|190 .(3)由于電流表A2的示數(shù)是支路電流，而電壓表的示數(shù)等于實際的路端電壓，從而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，導(dǎo)致的結(jié)果是：E測小于E真，r測小于r真題型二安阻法(利用電流表、電阻箱)測電源的電動勢和內(nèi)電阻答案 (1)如下圖所示(2)、(3)如下圖所示(4)1.52(

16、1.461.54)0.3(0.250.35)解析首先應(yīng)理解本題的實驗原理，由閉合電路歐姆定律可知：得R(rrg)可知在R圖象中，圖線的斜率就是E，縱軸截距為(rrg)(1)把它們直接串聯(lián)即可(2)當R2.6 時，由圖可知，I0.5 A，2 A1，點(2,2.6)見答圖(3)見答圖，可見是一條傾斜的直線注意連線時：a.不能連成折線，b.為減小偶然誤差，個別偏離太遠的點舍去(4)由閉合電路的歐姆定律得EI(Rrrg)則R(rrg)，故圖線的斜率k表示電池電動勢E的大小，縱軸截距的絕對值表示內(nèi)阻(rrg)由答圖可知：Ek V1.52 V(1.461.54 V范圍內(nèi)均正確)，r0.3 (0.250.3

17、5 均正確)題型三伏阻法(利用電壓表、電阻箱)測電源電動勢和內(nèi)電阻答案 (1)將S2切換到br(2)1.43(或)1.2解析(1)將S2切換到a時，電壓表示數(shù)為U1，電阻箱電阻為r，則電路中電流I1；將S2切換到b時，電壓表示數(shù)為U2，則電路中電流為I2，由于I1I2，解得R1r.(2)由閉合電路歐姆定律得：EU(R1R2)整理得：·由題圖可得0.7，則E1.43 V將2.8，0.5代入得：R21.2 .題型四實驗的設(shè)計和創(chuàng)新答案 (1)黑(2)14.053.04.6(3)102(4)1.54解析(1)由多用電表電流“紅表筆進，黑表筆出”，電流表“”接線柱電流流進，“”接線柱電流流出

18、知，a表筆為黑色表筆(2)根據(jù)題圖讀數(shù)，多用電表讀數(shù)為14.0 ，電流表讀數(shù)為53.0 mA，電阻箱讀數(shù)為4×1 6×0.1 4.6 .(3)從多用電表表盤來看，指針指在電流表“130”處時實際電流為53 mA，故指針指到最右端“250”處時，實際電流為53× mA102 mA.(4)由EIRIr知，E14×0.0530.053×r，又0.102，得E1.54 V.課堂運用1答案AD2 答案(1)如下圖所示(2)20 閉合(3)0.69 (4)小解析(1)見答案(2)由圖(c)讀得電阻箱阻值為R20 ；將S1閉合S2斷開，電壓表示數(shù)為電源電動勢E1.49 V，將S2再閉合，電壓表示數(shù)為R兩端電壓將電壓表視為理想電表，則干路電流I A0.058 A.(3)因為I，所以rR0R(520) 0.69 .(4)若考慮電壓表的內(nèi)阻，則S1閉合S2斷開時，電壓表示數(shù)為該表兩端電壓小于電源電動勢3答案(1)C(2)1045解析(1)回路中的最小電阻R總 180 ，R0為保護電阻