2022届高考物理一轮复习-第8章-恒定电流-实验10-测定电源的电动势和内阻教案-新人教版.doc
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1、2022届高考物理一轮复习 第8章 恒定电流 实验10 测定电源的电动势和内阻教案 新人教版2022届高考物理一轮复习 第8章 恒定电流 实验10 测定电源的电动势和内阻教案 新人教版年级:姓名:- 16 -实验十测定电源的电动势和内阻1实验目的(1)测定电源的电动势和内阻。(2)加深对闭合电路欧姆定律的理解。2实验原理(1)如图甲所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组U、I值,利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值,最后分别算出它们的平均值。(2)用图象法来处理数据,在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出UI图象,如图乙所示,直线跟纵轴的交点的纵坐标表示电源电动
2、势E的值,图线的斜率的绝对值即电源内阻r的值。甲乙3实验器材电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。4实验步骤(1)连实物图:电流表用0.6 A的量程,电压表用3 V的量程,按实验原理图连接好电路。(2)滑动变阻器移至最大:把滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值最大的一端。(3)测几组U、I值:闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1)。用同样的方法再测量几组I、U值,填入表格中。(4)整理器材:断开开关,拆除电路,整理好器材。5数据处理(1)公式法:联立六组对应的U、I数据,满足关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r,让第1式和第4
3、式联立方程,第2式和第5式联立方程,第3式和第6式联立方程,这样解得三组E、r,取其平均值作为电池的电动势E和内阻r。(2)图象法:在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立UI坐标系,在坐标平面内描出各组(I,U)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线的斜率绝对值即为电池的内阻r,即r。6误差分析(1)偶然误差:电表读数及用图象法求E和r时作图不准确。(2)系统误差:如实验原理图甲中由于电压表的分流,测量结果是:E测E真,r测r真。7注意事项(1)可选用旧电池:为
4、了使电路的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的一节干电池。(2)电流不要过大,读数要快:干电池在大电流放电时,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大。因此,实验中不要将电流I调得过大,读电表要快,每次读完立即断电。(3)计算法求E、r:要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,第1式和第4式为一组、第2式和第5式为一组、第3式和第6式为一组,分别解出E、r值再求平均值。(4)合理选择标度:为使图线分布空间大,如图所示,纵坐标可以不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,电源的内阻不能用r确定,应根据r确定。 教材原型实验1“
5、用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻”的实验,供选用的器材有:A电流表(量程00.6 A,RA1 )B电流表(量程03 A,RA0.6 )C电压表(量程03 V,RV5 k)D电压表(量程015 V,RV10 k)E滑动变阻器(010 ,额定电流1.5 A)F滑动变阻器(02 k,额定电流0.2 A)G待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干(1)在虚线框中画出本实验的电路图。(2)电路中的电流表应选用_,电压表应选用_,滑动变阻器应选用_。(用字母代号填写)(3)如图所示为实验所需器材,请按实验原理图连接成正确的实验电路。解析(1)电路图如图甲所示,电压表的内阻RVr,系统误差较小。甲(
6、2)考虑到待测电源只有一节干电池,所以电压表应选C;测量一节干电池的电动势和内阻一般选用0.6 A的电流表,所以电流表应选A;滑动变阻器不能选择阻值太大的,从允许最大电流和减小实验误差的角度来看,应选择电阻较小额定电流较大的滑动变阻器E。(3)如图乙所示乙答案(1)见解析图甲(2)ACE(3)见解析图乙2实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有:干电池一节(电动势约1.5 V,内阻小于1 );电压表V(量程3 V,内阻约3 k);电流表A(量程0.6 A,内阻约1 );滑动变阻器R(最大阻值为20 );定值电阻R1(阻
7、值2 );定值电阻R2(阻值5 );开关一个,导线若干。(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验,通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏,记录此过程中电压表和电流表的示数,利用实验数据在UI坐标纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小,出现该现象的主要原因是_。(单选,填正确答案标号)A电压表分流B干电池内阻较小C滑动变阻器最大阻值较小D电流表内阻较小甲乙丙丁(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案,重新测量得到的数据如下表所示。序号1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.2
8、01.050.880.730.710.52请根据实验数据,回答以下问题:图丙上已标出后3组数据对应的坐标点,请在图丙上标出前4组数据对应的坐标点并画出UI图象。根据实验数据可知,所选的定值电阻为_(填“R1”或“R2”)。用笔画线代替导线,请按照改进后的方案,将图丁中的实物图连接成完整电路。解析(1)路端电压UR,若电源内阻远小于外电路总电阻,则电压表示数总是接近电源的电动势,变化范围小,故B项正确。(2)由画出的UI图线知等效电源内阻r 2.58 ,因此选的定值电阻为R1。连接实物图时,从电源正极出发,依次连接各器材,电压表并联在滑动变阻器和电流表两端,注意电流从正接线柱流入,负接线柱流出。
9、答案(1)B(2)如图1所示R1如图2所示图1图2数据处理的两种方法(1)计算方法解方程组求平均值(2)图象法:画出电源的UI图象,如图所示,由UrIE图线与纵轴交点为E。图线斜率的绝对值表示r。 拓展创新实验实验器材及数据处理创新一同学测量某干电池的电动势和内阻。(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处:_;_。(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的数据见下表:R/8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A16.75.95.34.53.8根据表中数据,在方格纸上作出
10、R关系图象。由图象可计算出该干电池的电动势为_ V;内阻为_ 。(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针位置如图所示,则该干电池的电动势应为_ V;内阻应为_ 。解析(1)连接电路时电源应与电路断开,所以开关要断开;另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零,这样容易烧坏电流表和电源。(2)将数据描点连线,作出一条倾斜的直线。根据闭合电路欧姆定律EI(Rr)得REr,所以图线的斜率表示电源电动势E V1.37 V,截距绝对值表示r1.20 。(3)用电压表与电流表并联,可测得电流
11、表的内阻RA 0.20 ,考虑电表内阻对实验的影响,则EI(RRAr),得RE(RAr),所以图线的斜率仍表示电动势,电动势的准确值为1.37 V,图线的截距的绝对值表示(RAr),所以内阻精确值为r(1.200.20)1.00 。答案(1)开关未断开电阻箱阻值为零(2)图象如图所示1.37(1.301.44都算对)1.20(1.001.40都算对)(3)1.37结果与(2)问第一个空格一致1.00结果比(2)问第二个空格小0.2创新点解读:本实验应用电流表和电阻箱替代电流表和电压表,从而提高实验的精准度;在实验数据处理过程中,利用Rf(1,I) 图象替代UI图象。实验目的创新寒假期间,某课外
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