高中物理選修3-1第四章第三節(jié)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻

1、4.3 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?知道測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理知道測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理2學(xué)會(huì)利用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法學(xué)會(huì)利用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)電路如圖實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示，所示，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，改變根據(jù)閉合電路的歐姆定律，改變R的阻值，測(cè)出兩組的阻值，測(cè)出兩組U、I的值，即可的值，即可得到兩個(gè)歐姆定律方程：得到兩個(gè)歐姆定律方程： EU1I1r和和EU2I2r，聯(lián)立可解出，聯(lián)立可解出E、r的值的值圖圖1三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 待測(cè)電池一節(jié)，電流表待測(cè)電池一節(jié)，電流表(00.6 A)、電壓表、電壓表(03 V)各

2、各一塊，滑動(dòng)變阻器一只，開關(guān)一只，導(dǎo)線若干一塊，滑動(dòng)變阻器一只，開關(guān)一只，導(dǎo)線若干四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1確定電流表、電壓表的量程，按電路圖把器材連接好確定電流表、電壓表的量程，按電路圖把器材連接好2將滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端，使接入電路部分的電阻將滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端，使接入電路部分的電阻值最大值最大3閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯讀數(shù)，記錄一閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯讀數(shù)，記錄一組電流表和電壓表的讀數(shù)組電流表和電壓表的讀數(shù)4用同樣方法，再次測(cè)量并記錄幾組用同樣方法，再次測(cè)量并記錄幾組U、I值值5斷開開關(guān)，整理好器材斷開開關(guān)，整理好器材6根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)描繪根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)

3、描繪UI圖線，所得圖線的延長線圖線，所得圖線的延長線與與U軸交點(diǎn)即為電源的電動(dòng)勢(shì)軸交點(diǎn)即為電源的電動(dòng)勢(shì)E，圖線斜率的絕對(duì)值，圖線斜率的絕對(duì)值即為電池的內(nèi)阻即為電池的內(nèi)阻r.圖圖2六、注意事項(xiàng)六、注意事項(xiàng)1為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表2實(shí)驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過大，且讀數(shù)要快，讀完后立實(shí)驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過大，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時(shí)內(nèi)阻即切斷電源，防止干電池大電流放電時(shí)內(nèi)阻r的明顯的明顯變化變化4為了提高測(cè)量的精確度，在實(shí)驗(yàn)中為了提高測(cè)量的精確度，在實(shí)驗(yàn)

4、中I、U的變化范圍的變化范圍要大一些，計(jì)算要大一些，計(jì)算E、r時(shí)，時(shí)，U1和和U2、I1和和I2的差值要大的差值要大一些一些七、誤差分析七、誤差分析1電流表內(nèi)接時(shí)電路如圖電流表內(nèi)接時(shí)電路如圖4甲所示甲所示產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因是由于電壓表的分流造成的，測(cè)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因是由于電壓表的分流造成的，測(cè)量值與真實(shí)值的關(guān)系為：量值與真實(shí)值的關(guān)系為：E測(cè)測(cè)E真真；r測(cè)測(cè)r真真典例典例1測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻及內(nèi)阻r(E約為約為4.5 V，r約為約為1.5 )器材：量程器材：量程3 V的理想電壓表的理想電壓表V，量程，量程0.5 A的電流表的電流表A(有有一定的內(nèi)阻一定的內(nèi)阻)，固定電阻，

5、固定電阻R4 ，滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器R，電鍵，電鍵S，導(dǎo)線若干導(dǎo)線若干(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖圖中各元件需用題目中給出的符畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖圖中各元件需用題目中給出的符號(hào)或字母標(biāo)出號(hào)或字母標(biāo)出 (2)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時(shí)，電壓表讀數(shù)為時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電；當(dāng)電流表讀數(shù)為流表讀數(shù)為I2時(shí)，電壓表讀數(shù)為時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2.則可以求出則可以求出E_，r_.(用用I1，I2，U1，U2及及R表示表示)思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥根據(jù)電流表和電壓表的特點(diǎn)選擇電路接法，根據(jù)電流表和電壓表的特點(diǎn)選擇電路接法，將測(cè)量數(shù)據(jù)代入公式將測(cè)量數(shù)據(jù)代入公式EUIr列方程組求解列方程組求解解析

6、解析(1)實(shí)驗(yàn)中，由于電流表具有一定的未知阻值的電實(shí)驗(yàn)中，由于電流表具有一定的未知阻值的電阻，所以應(yīng)將電流表內(nèi)接電路中最大電流即電流表阻，所以應(yīng)將電流表內(nèi)接電路中最大電流即電流表A的的量程為量程為0.5 A，電源內(nèi)電壓最大值約為，電源內(nèi)電壓最大值約為0.51.5 V0.75 V，路端電壓最小值為路端電壓最小值為4.5 V0.75 V3.75 V，而電壓表量程，而電壓表量程為為3 V因此須將電阻因此須將電阻R置于并聯(lián)的測(cè)量電路外，這樣并置于并聯(lián)的測(cè)量電路外，這樣并聯(lián)電路的最小電壓聯(lián)電路的最小電壓U4.5 V0.5(1.54)V1.75 V，小，小于電壓表的量程所以實(shí)驗(yàn)原理如圖于電壓表的量程所以實(shí)

7、驗(yàn)原理如圖5所示所示 本題中測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，電壓表、電流表各本題中測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，電壓表、電流表各有一只，且量程固定，但電壓表量程較小，不可直接連在有一只，且量程固定，但電壓表量程較小，不可直接連在電源兩端，此時(shí)可利用固定電阻與電源串聯(lián)，固定電阻起電源兩端，此時(shí)可利用固定電阻與電源串聯(lián)，固定電阻起到一定的分壓作用到一定的分壓作用1某同學(xué)在用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)某同學(xué)在用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，串聯(lián)了一只驗(yàn)中，串聯(lián)了一只2 的保護(hù)電阻的保護(hù)電阻R0，實(shí)驗(yàn)電路如圖，實(shí)驗(yàn)電路如圖6甲甲所示，請(qǐng)回答下列問題：所示，請(qǐng)回答下列問題：圖圖6(1)按電路

8、原理圖甲連接實(shí)物電路圖乙按電路原理圖甲連接實(shí)物電路圖乙(2)連好電路后，該同學(xué)開始實(shí)驗(yàn)，閉合電鍵連好電路后，該同學(xué)開始實(shí)驗(yàn)，閉合電鍵S后，他發(fā)現(xiàn)電后，他發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)不為零，他用多用電表的電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)不為零，他用多用電表的電壓擋檢查電路，把兩表筆分別接壓擋檢查電路，把兩表筆分別接a、b和和b、c及及d、e時(shí)，示數(shù)時(shí)，示數(shù)均為零，把兩表筆接均為零，把兩表筆接c、d時(shí)，其示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，檢時(shí)，其示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，檢查各接線柱均未接錯(cuò)，且接觸良好，各接線之間也未發(fā)生短查各接線柱均未接錯(cuò)，且接觸良好，各接線之間也未發(fā)生短路，由此可推斷故障原因應(yīng)是路，由此

9、可推斷故障原因應(yīng)是_(3)考慮電表本身電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，分析造成本實(shí)驗(yàn)考慮電表本身電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，分析造成本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的原因是：系統(tǒng)誤差的原因是：_.解析：解析：(1)如圖所示如圖所示答案：答案：(1)見解析見解析(2)c、d之間滑動(dòng)變阻器斷路之間滑動(dòng)變阻器斷路(3)由于電壓表分流，由于電壓表分流，E測(cè)測(cè)E真真，r測(cè)測(cè)r真真(2)因電壓表示數(shù)不為零，電流表示數(shù)為零，故電路的因電壓表示數(shù)不為零，電流表示數(shù)為零，故電路的斷點(diǎn)一定在有電流表的支路，又因斷點(diǎn)一定在有電流表的支路，又因c、d兩點(diǎn)接電壓表時(shí)，兩點(diǎn)接電壓表時(shí)，示數(shù)不為零，故斷路發(fā)生在示數(shù)不為零，故斷路發(fā)生在c、d之間的滑動(dòng)變阻器

10、處之間的滑動(dòng)變阻器處(3)因電壓表的分流，使電流表的示數(shù)小于流過電源的因電壓表的分流，使電流表的示數(shù)小于流過電源的電流造成：電流造成：E測(cè)測(cè)E真真，r測(cè)測(cè)r真真典例典例2在用電壓表和電流表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的在用電壓表和電流表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電壓表和電流表的內(nèi)阻分別為實(shí)驗(yàn)中，所用電壓表和電流表的內(nèi)阻分別為1 k和和0.1 ，圖圖7中為實(shí)驗(yàn)原理圖及所需器件圖中為實(shí)驗(yàn)原理圖及所需器件圖(1)在圖中畫出連線，將器件按原理圖連接成實(shí)驗(yàn)電路在圖中畫出連線，將器件按原理圖連接成實(shí)驗(yàn)電路圖圖7 圖圖8(2)一位同學(xué)記錄的一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見下表，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖組數(shù)據(jù)見下表，試根據(jù)

11、這些數(shù)據(jù)在圖8中畫出中畫出UI圖象，根據(jù)圖象讀出電池的電動(dòng)勢(shì)圖象，根據(jù)圖象讀出電池的電動(dòng)勢(shì)E_V，求出電池內(nèi)阻，求出電池內(nèi)阻r_.I(A)0.120.200.310.320.500.570U(V)1.371.321.241.181.101.05(3)若不作出圖線，只選用其中兩組若不作出圖線，只選用其中兩組U和和I的數(shù)據(jù)，用公式的數(shù)據(jù)，用公式EUIr列方程求列方程求E和和r，這樣做可能得出誤差很大的結(jié)，這樣做可能得出誤差很大的結(jié)果，其中選用第果，其中選用第_組和第組和第_組的數(shù)據(jù)，求組的數(shù)據(jù)，求得得E和和r誤差最大誤差最大思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)

12、實(shí)物連線上注意電表量程、正負(fù)極及連線的位置實(shí)物連線上注意電表量程、正負(fù)極及連線的位置(2)描點(diǎn)后連線的原則描點(diǎn)后連線的原則(3)電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻的大小確定方法電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻的大小確定方法解析解析(1)按照實(shí)驗(yàn)原理圖將實(shí)物圖連接起來，如圖按照實(shí)驗(yàn)原理圖將實(shí)物圖連接起來，如圖9甲甲所示所示甲乙甲乙圖圖9(3)由圖線可以看出第由圖線可以看出第4組數(shù)據(jù)點(diǎn)偏離直線最遠(yuǎn)，若取第組數(shù)據(jù)點(diǎn)偏離直線最遠(yuǎn)，若取第3組組和第和第4組數(shù)據(jù)列方程組求組數(shù)據(jù)列方程組求E和和r，相當(dāng)于過圖中，相當(dāng)于過圖中3和和4兩點(diǎn)作兩點(diǎn)作一直線求一直線求E和和r，而此直線與所畫的直線偏離最大，所以選，而此直線與所畫的直線偏離最大，所以選用第用第3組和第組和第4組數(shù)據(jù)求得的組數(shù)據(jù)求得的E和和r誤差最大誤差最大答案答案(1)見解析見解析(2)1.460.71(3)342如圖如圖10甲所示的電路測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)甲所示的電