2020年高中物理(人教选修3-1)配套学案:第2章--学案13-实验:测定电池的电动势和内阻.docx
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1、学案13试验:测定电池的电动势和内阻学习目标定位 1.知道测定电池的电动势和内阻的试验原理,进一步感受路端电压随电流变化的关系.2.通过试验过程,把握试验方法,学会依据图象合理外推动行数据处理的方法测电池电动势和内阻的试验方案有以下三种1.伏安法:由EUIr知,只要测出U、I的两组数据,就可以列出两个关于E、r的方程,从而解出E、r,用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表,电路图如图1所示图12安阻法:由EIRIr可知,只要能得到I、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表,电路图如图2所示 图2图33伏阻法:由EUr知,假如能
2、得到U、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表,电路图如图3所示一、试验步骤(以伏安法为例)(1)电流表用00.6 A量程,电压表用03 V量程,按试验原理图连接好电路(2)把滑动变阻器的滑片移到一端,使其阻值最大(3)闭合开关,调整滑动变阻器,使电流表有明显的示数,记录一组数据(I1、U1)用同样的方法测量几组I、U值(4)断开开关,整理好器材(5)处理数据,用公式法和作图法这两种方法求出电池的电动势和内阻二、试验数据的处理1求平均值法:由EU1I1r,EU2I2r可解得E,r.可以利用U、I的值多求几组E、r的值,算出它们的平均值2作
3、UI图象法(1)本试验中,为了削减试验误差,一般用图象法处理试验数据,即依据多次测出的U、I值,作UI图象;图4(2)将图线两侧延长,纵轴截距点意味着断路状况,它的数值就是电池电动势E;(3)横轴截距点(路端电压U0)意味着短路状况,它的数值就是短路电流;(4)图线斜率的确定值即电池的内阻r,即r,如图4所示三、留意事项1为使电池的路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表2试验中不能将电流调得过大,且读数要快,读完后马上切断电源,防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化3.当干电池的路端电压变化不很明显时,作图象时,纵轴单位可取得小一些,且纵轴起点可不从零开头图5如图5所示
4、,此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E,但图线与横轴交点不再是短路电流,内阻要在直线上取较远的两点用r|求出一、伏安法测E、r的仪器选择与数据处理例1在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的试验中(1)备有如下器材A干电池1节 B滑动变阻器(020 )C滑动变阻器(01 k) D电压表(03 V)E电流表(00.6 A) F电流表(03 A)G开关、导线若干其中滑动变阻器应选_,电流表应选_(只填器材前的序号)(2)为了最大限度的减小试验误差,请在虚线框中画出该试验最合理的电路图(3)某同学依据试验数据画出的UI图象如图6所示,由图象可得电池的电动势为_ V,内电阻为_.图6解析(1)
5、滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好,在该试验中因电源内阻比较小,故滑动变阻器选择较小一点的即可,故滑动变阻器应选B.(也可以从便于调整的角度来分析,应当选择阻值较小的滑动变阻器)电流表的量程要大于电源允许通过的电流,对于干电池来讲允许通过的最大电流一般是0.5 A,故需要选择00.6 A量程的电流表,所以电流表应选E.(2)电路图如图所示(3)由题UI图象可知:纵截距为1.5 V,故电池的电动势为1.5 V;内电阻r|1 .答案(1)BE(2)见解析图(3)1.51针对训练用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图7(a)所示,一位同学测得的六组数据如下表所示.组别12
6、3456电流I/A0.120.200.310.320.500.57电压U/V1.371.321.241.181.101.05(1)试依据这些数据在图(b)中作出UI图线图7(2)依据图线求出电池的电动势E_ V,电池的内阻r_ .答案(1)见解析图(2)1.46(1.451.47均可)0.71(0.680.74均可)解析本题考查用作图法处理试验数据的力气作图线时应使尽可能多的点落在直线上,个别偏离太远的点应舍去,图线如图所示由图线与纵轴的交点可得电动势E146 V,再读出图线与横轴交点的坐标(0.65,1.00),由EUIr得r0.71 .二、安阻法(或伏阻法)测E、r的试验原理与数据处理例2
7、某争辩性学习小组利用如图8甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.依据试验数据绘出如图乙所示的R图线,其中R为电阻箱读数,I为电流表读数,由此可以得到E_,r_.图8解析由欧姆定律有,EI(Rr),Rr.由此知题图乙中图线的斜率为电动势E,纵轴截距大小为内阻r.E3.0 V,r1.0 .答案3.0 V1.0 在做测量一只蓄电池(电动势约为2.2 V,内阻很小)的电动势和内阻的试验时,备有下列器材供选用:A定值电阻(阻值已知为R11 ,额定功率约5 W)B定值电阻(阻值已知为R210 ,额定功率约10 W)C直流电流表(量程00.6 A3 A,内阻不能忽视)D直流电压表(量程03 V15 V,内
8、阻较大)E滑动变阻器(阻值范围010 )F滑动变阻器(阻值范围01 000 )G电键H导线若干(1)为防止电源短路,用作疼惜电阻的定值电阻选用_(填“A”或“B”)(2)如图9,某同学将选定的器材在实物图上连线完成了试验电路,闭合电键后无论怎样移动滑片P,发觉电压表示数约为2.2 V不变,电流表的示数几乎为零,若电路中只有一处故障,则电路故障可能是_图9Ab、c间断路Ba、b间某点电阻丝断路CP与电阻丝未接通D疼惜电阻断路(3)排解故障后,某小组争辩发觉图中有一条导线连接错误,请在错误导线上画上“”,并画出正确接线(4)改正错误后按正确操作完成试验,依据试验记录,将测量数据描点如图10,请在图
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