暑期銜接-物理-上海-高二升高三-用DIS測電源電動勢和內阻

中國領先的中小學教育品牌精銳教育學科教師輔導教案學員編號：年級：高三課時數(shù)：3學員姓名：YYY輔導科目：物理學科教師：朱德文授課類型T測電源電動勢和內阻C伏阻法、安阻法TU-I圖的應用星級★★★★★★★★★★★教學目標1、理解用DIS測電源的電動勢和內阻實驗2、掌握利用電壓表、電阻箱，電流表、電阻箱分別測量電源電動勢和內阻3、掌握電源U-I圖的應用授課日期及時段××年××月××日××：××——××：××教學內容Ⅰ.課堂導入＜建議用時5分鐘?。劲?課堂導入如圖為測量原電池內、外電路電壓的實驗裝置。圖中電壓表V和V'測量的分別是什么電壓外電路：靜電力做功W1=qU外內電路：靜電力做功W2=qU內非靜電力做功W=qE閉合電路歐姆定律：E=U外+U內=I（R+r）Ⅱ.同步講解＜建議用時20分鐘?。劲?同步講解一、要點提綱：用DIS測電源的電動勢和內阻實驗原理：U=E-Ir測出電源兩端的電壓、通過電源的電流R的作用：保護電路數(shù)據(jù)處理：1.公式法多次測量取平均值2.圖像法連線要求：盡可能是更多的點在直線上，并使剩下的點對稱分布于兩側截距：電動勢斜率：內阻相反數(shù)注意事項：坐標軸的起點單位二．題型分類：題型一：伏安法測電源的電動勢、內阻例1.有一種供實驗使用的電池，其標稱電壓為9V，允許電池輸出的最大電流為0.5A，為了測定這個電池的電動勢和內電阻，實驗時利用了如圖所示的電路圖，其中R0為保護電阻。UU/VI/A9.01007.0RR0SEr12（1）電路圖的虛線框1中應該接______傳感器，開關S閉合前，要把滑動變阻器的阻值調到______（選填“最大”或“最小”）。（2）實驗室里備用的定值電阻有以下幾種規(guī)格：（A）5Ω，5W（B）18Ω，2W[來源:學§科§網Z§X§X§K]（C）20Ω，5W（D）100Ω，25W實驗時R0應選用上述定值電阻中的____（填字母代號）較好。（3）改變滑動變阻器的觸點位置，記錄幾組不同的電壓、電流值，利用本實驗的DIS軟件，點擊“直線擬合”，得到如圖所示的U~I圖線，則電池的電動勢為____V，內電阻r=____Ω。【參考答案】（1）電壓（1分），最大（1分）（2）C（2分）（3）9.5（1分），5（1分）解析：伏安法小試牛刀：某學生在做“用電流表和電壓表測電池的電動勢和內電阻”的實驗中，根據(jù)測出的數(shù)值作出了電池A和電池B的U－I圖象如圖所示。從圖上可以看出電池A的內電阻電池B的內電阻（填“大于”或“小于”），若某一電阻分別接到電池A和電池B上后，該電阻器消耗的功率相等，則此電阻器的阻值為歐?！緟⒖即鸢浮啃∮?，1.25為了測定電源電動勢E的大小、內電阻r和定值電阻R0的阻值DIS設計了如圖甲所示的電路。調節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，用電壓傳感器1、電壓傳感器2和電流傳感器測得數(shù)據(jù)，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算機分別描繪了如圖乙所示的M、N兩條U－I直線。請回答下列問題：（1）根據(jù)圖乙中的M、N兩條直線可知（）A．直線M是根據(jù)電壓傳感器1和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的B．直線M是根據(jù)電壓傳感器2和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的C．直線N是根據(jù)電壓傳感器1和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的D．直線N是根據(jù)電壓傳感器2和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的（2）圖像中兩直線交點處電路中的工作狀態(tài)是A．滑動變阻器的滑動頭P滑到了最左端 B．電源的輸出功率最大C．定值電阻R0上消耗的功率為0.5W D．電源的效率達到最大值（3）根據(jù)圖乙可以求得定值電阻R0＝Ω，電源電動勢E＝V，內電阻r＝【參考答案】ＢＣＡＢＣ２.０２.５０１.０Ⅲ.方法回顧Ⅲ.方法回顧1.閉合電路歐姆定律：2.電源Ｕ－Ｉ圖的獲得：3.數(shù)據(jù)處理：Ⅰ.知識結構Ⅰ.知識結構：當實驗器材改成只有電壓表、電阻箱或電流表和電阻箱時，能不能測出電源的電動勢和內阻？一、伏阻法實驗原理：EQ\F(1,U)＝EQ\F(1,ε)＋EQ\F(r,ε)EQ\F(1,R)橫坐標：縱坐標：斜率：截距：二、安阻法實驗原理：EQ\F(1,I)＝EQ\F(r,ε)＋EQ\F(1,ε)R橫坐標：縱坐標：斜率：截距：Ⅱ.典例精講＜建議用時20分鐘！＞Ⅱ.典例精講題型一：伏阻法例１.現(xiàn)有一種特殊的電池，它的電動勢E約為9V，內阻r約為40Ω，已知該電池允許輸出的最大電流為50mA，為了測定這個電池的電動勢和內阻，某同學利用如圖甲所示的電路進行實驗，圖中電壓表的內阻很大，對電路的影響可不考慮，R為電阻箱，阻值范圍0～9999Ω，R0是定值電阻，可防止操作不當損壞電池，起保護電路的作用。EEVrKRR0甲（1）實驗室備有的定值電阻R0有以下幾種規(guī)格：（A）10Ω，2.5W（B）100Ω，1.0W（C）200Ω，1.0W（D）2000Ω，5.0W乙/V-1/10乙/V-1/10-2Ω-12468100.70（2）該同學接入符合要求的R0后，閉合開關K，調整電阻箱的阻值，讀取電壓表的示數(shù)，計錄多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖線。則根據(jù)該同學所作出的圖線可求得該電池的電動勢E為V，內阻r為Ω?！緟⒖即鸢浮浚茫保埃矗?７題型二：安阻法例2．某研究性學習小組利用右圖所示電路測量電池組的電動勢E和內阻r。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如下圖所示的R～1/I圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E＝V，r＝Ω?！緟⒖即鸢浮浚?９０.９Ⅲ.方法回顧＜建議用時5分鐘！＞Ⅲ.方法回顧常見分析方法：常見分析方法：1.伏阻法原理：2.安阻法原理：Ⅳ.魔法小測＜建議用時10分鐘?。劲?魔法小測１.為測定某電源內阻r和一段電阻線單位長度的電阻R0，設計如圖所示的電路．ab是一段粗細均勻的電阻線，R是阻值為2Ω的保護電阻，電源電動勢為6v，安培表內阻不計，示數(shù)用i表示，滑動片P與電阻絲有良好接觸，aP長度用L表示，其它連接導線電阻不計．實驗時閉合電鍵，調節(jié)P的位置，將L和與之對應的i數(shù)據(jù)記錄在下表．實驗次數(shù)12345L（m）00.400.50i（A）1.961.451.201.020.881/i（A-1）0.510.690.830.981.14AAabRPS第29題00.10L1/00.10L1/i0.200.300.400.51.01.50.50（2）寫出1/i-L圖像所對應的物理原理表達式，式中涉及到相關物理量用字母表示（E、r、R、R0）________________________________（3）從圖中根據(jù)截距和斜率，求出該電源內阻r為_________Ω；該電阻線單位長度的電阻R0為____________Ω．【答案】（1）圖略（2分），（2）（）（2分），（3）0.1～0.4（2分），8.8~9.5（2分）解析：安阻法的變形2．電動自行車的電瓶用久以后性能會下降，表現(xiàn)之一為電池的電動勢變小，內阻變大。某興趣小組將一輛舊電動自行車電瓶充滿電，取下四塊電池，分別標為A、B、C、D，測量它們的電動勢和內阻。（1）用多用表直流電壓50V擋測量每塊電池的電動勢。測量電池A時，多用電表的指針如圖甲所示，其讀數(shù)為V。（2）用圖乙所示電路測量A、B、C、D四塊電池的電動勢E和內阻r，圖中R0為保護電阻，其阻值為5Ω。改變電阻箱的阻值R，測出對應的電流I，根據(jù)測量數(shù)據(jù)分別作出A、B、C、D四塊電池的圖線，如圖丙。由圖線C可知電池C的電動勢E=V；內阻r=Ω。（3）分析圖丙可知，當前狀態(tài)電池(選填“A”、“B”、“C”或“D”)對電動自行車供電性能較優(yōu)。OROR/Ω/A-1510-5-101.01.5ACBD0.5丙甲RAR0E乙S【答案】29、(1)11.1（11、11.0都可以）（2分）(2)12，1（4分）(3)C（2分）解析：安阻法Ⅰ.檢測定位＜建議用時10分鐘?。劲?檢測定位電路實驗題中器材的選擇電壓表、電流表的選?。毫砍?、內阻（實際電表電源：電動勢、內阻滑動變阻器：最大阻值、允許通過的最大電流線性關系的推導伏安法：U=E-Ir伏阻法：EQ\F(1,U)＝EQ\F(1,ε)＋EQ\F(r,ε)EQ\F(1,R)安阻法：EQ\F(1,I)＝EQ\F(r,ε)＋EQ\F(1,ε)R分壓電路、限流電路必須要選用分壓電路的三種情況：１.電壓要從零開始變化２.負載電阻遠大于滑動變阻器電阻，用限流電路時，移動滑片幾乎不會影響電路中的電流３.電源電壓太大，負載額定電壓過小Ⅲ.針對培養(yǎng)＜建議用時10分鐘！每題20分，共100分＞Ⅲ.針對培養(yǎng)１.實際電壓表內阻并不是無限大，可等效為理想電壓表與較大的電阻的并聯(lián)。測量一只量程已知的電壓表的內阻，器材如下：①待測電壓表（量程3V，內阻約3KΩ待測）一只，②電流表（量程3A，內阻0.01Ω）一只，③電池組（電動勢約為3V，內阻約1Ω），④滑動變阻器一個，⑤變阻箱（可以讀出電阻值，0-9999Ω）一個，⑥開關和導線若干。某同學利用上面所給器材，進行如下實驗操作：（1）該同學設計了如圖甲、乙兩個實驗電路。為了更準確地測出該電壓表內阻的大小，你認為其中相對比較合理的是（填“甲”或“乙”）電路。其理由是：；（2）用你選擇的電路進行實驗時，閉合電鍵S，改變阻值，記錄需要直接測量的物理量：電壓表的讀數(shù)U和（填上文字和符號）；（3）（單選題）選擇下面坐標軸，作出相應的直線圖線。（A）U—I（B）U—1/I（C）1/U—R（D）U—R（4）設直線圖像的斜率為k、截距為b，請寫出待測電壓表內阻表達式Rv＝?！敬鸢浮?9．(8分)⑴（2分）乙，電壓表內阻太大，會導致電流表示數(shù)幾乎為零而無法準確讀數(shù)。⑵（2分）電阻箱的阻值R（3）（2分）（單選）（C）（4）（2分）b/k解析：測電壓表的內阻，最終的原理公式:1U=1E1+r２.如圖所示的電路可用于測量電源的內阻r，電源的電動勢未知。圖中A是電流表，其內阻并不很小，V為電壓表，其內阻亦不很大，R是一限流電阻，阻值未知，電鍵S1、S2、S3都處于斷開狀態(tài)。請補充完成下列實驗步驟，用適當?shù)姆柋硎驹摬襟E中應測量的物理量：閉合S1，S3打向1，測得電壓表的讀數(shù)U0，電流表的讀數(shù)為I0，電壓表的內阻＝；（2）閉合S1，S3打向2，測得電壓表的讀數(shù)U1；（3）