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1、學案5實驗（三）：測定電源的電動勢和內(nèi)阻 實驗目的 1 ?進一步理解閉合電路歐姆定律，學握用伏特表和電流表測定電源的電動勢和內(nèi) 阻的方法。 2?進一步熟悉電比表、電流表.潸動變阻器的使用.fit程選擇及電表內(nèi)阻對測最 電路的影響。 3?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/的關 系圖象（即圖象）.與縱、橫坐標軸交點坐標的物理意義以及圖象斜率的物理意義。 二.實驗原理 閉合電路歐姆定律U=E?g 式中U為路端電壓，『為電源內(nèi)阻，/為流過電源的電流, E為電動勢，只要測得兩組（幾I/）值.列方程組： Ux=E-lxr 可求出& r 4=￡＞

2、夕 或套測幾組（AS值.畫出圖線，利用圖線的截距和斜率求得E和r 三.實驗器材 電池（被測電源）、電壓表、電流表.滑動變阻器.開關.導線.坐標紙。 四、實驗步驟 1 ?連接電路，如圖所示。電流表取0.6A量程，電 壓表取3 V量程，移動觸頭位置，使開關剛閉合時， 連入電路中的有效阻值最大O 2?測幾組（厶1/）值。閉合 開關，移動變阻器觸頭位置, 使電流表有明顯示數(shù)，記下 一組（厶口）值；斷開開關，用 同樣方法，多次移動變阻器 觸頭位置，記錄多組（厶17）值, 3?斷開開關，拆除電路, 然后填入表格中。 整理好器材。  五、數(shù)據(jù)處理 本實驗一般利用作出（/J圖線的

3、方法處理實驗數(shù)據(jù) 1?建立坐標系、描點?？v軸表示電壓，橫軸表示電流，取 合適的標度，使所描繪的圖線分布絕大部分坐標紙，必要時縱 坐標可以不從零開始計數(shù)。 2?根據(jù)描出的坐標點作出t/J圖象。應使圖象盡量多地通過 描出的點，不在圖象上的點要盡量對稱地分布于圖線兩側(cè)。對 于個別離圖線較遠的點，誤差很大，應堅決舍棄。如圖所示。 3 ?測算電動勢和內(nèi)阻 （1）圖線與縱軸交點為E。 ⑵圖線與橫軸交點為I疔 （3）圖線的斜率的絕對值表示“I AC//A/I o 六、注意事項 1?為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應選的大些（選用已使用過一段 時間的干電池兒 2?在實驗中不要

4、將/調(diào)得過大，每次讀完U和/的數(shù)據(jù)后應立即斷開電源。 3?測出不少于6組人"數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時，類似于逐 差法，要將測出的人U數(shù)據(jù)中，第1和第4組為一組，第2和第5組為一組，第3和第6 組為一組，分別解出E.廠值再求平均。 4?在畫圖線時，要使盡可能多的點落在這條直線上，不在直線上的點應對稱 分布在直線兩側(cè)，不要顧及個別離開直線較遠的點，以減小偶然誤差。 （甲） 5?干電池內(nèi)阻較小時，U的變化較小，此時，坐標圖中數(shù)據(jù)點將呈現(xiàn)如圖（甲） 所示的狀況，使下部大面積空間得不到利用。為此，可使縱坐標不從零開始而是根 據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當值開始（橫坐標/必須從零開始），如圖

5、（乙）所示，并且把縱 坐標的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小。此時圖線與橫軸交點不表示短路電流，而 圖線與縱軸的截距仍為電動勢。要在直線上任取兩個相距較遠的點，用r=IAJ7/AZI計 算出電池的內(nèi)阻r。 曲 1.5 1.0 0.5 0 七、誤差分析 1 ?測量電路存在系統(tǒng)誤差，/真二/測+"中 未考慮電壓表的分流作用。 2?由于接線不緊，易造成接觸電阻，使 內(nèi)阻測量值偏大。 3?每次讀完電表示數(shù)后，沒有立即斷電, 而是長時間閉合開關S,甚至在改變滑動變 阻器阻值的全過程中始終放電，造成電池電 動勢E下降，內(nèi)阻r增大。 4?用圖象法求E和尸時，由于作圖不準造 成的偶然誤

6、差。 毀帑5 考點1實驗原理的考査 典例證析 ——1 0 【偵1】用圖所示的電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻.電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時 造成短路.電路中用一個定值電阻起保護作用。除電池、開關和導線外，可供使用的實驗器材還有： （h）電流表（量程0.6A. 3A）； （b） 電壓表（量程3 V. 15V）； （c） 定值電阻（阻值額定功率SW）； （d） 定值電阻（阻值10Q,額定功率10W）： 2）滑動變阻器（阻值范圍0?10d 額定電流2A） ⑴滑動變阻器（阻值范圍0?100C、額定電流1A） 那么 ⑴要正確完成實驗.電壓表的量程

7、應選擇丄W電流表的量程應選擇 O.A；心應選擇丄C的定值電 阻，R應選擇阻值范出是jQdlig的滑動變阻器。 （2）引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是電屋扣妙血 【解析】由于電源是一節(jié)干電池（1.5V）,所以選童程為3V的電壓表；估算電流時，考慮 到干電池的內(nèi)阻一般幾歐左右，加上保護電阻，最大電沆在0?5A左右，所以選童程為0.6A 的電流表；由于電池內(nèi)阻很小.所以保護電阻不宜太大，否則會使得電流表.電壓表取值范 國小，造成的侯差大；滑動變阻器的最大阻值一般比電也內(nèi)阻大幾倍就好了，取0~100能 很好地控制電路中的電流和電壓，若取0~100C會出現(xiàn)幵始幾乎不變扳后突然變化的現(xiàn)象. 關于系統(tǒng)謀

8、差一般是由測童工具和所用測董方法造成的，一般具有傾向性?總是偏大或 者僞小?本實驗中由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比測量值小，造成E測真， r?

9、考點2實驗數(shù)據(jù)的處理 典例證析 組別 //A U/V 1 0.12 137 2 0.20 132 3 0.31 1.24 4 0.32 1.18 5 0.50 1」0 6 0.57 1.05 I' V/N 【例2】“用電流表和電壓表測定電源的電動勢E和內(nèi)阻廣，所用的電路如圖所 示，一位同學測得的6組數(shù)據(jù)如下表中所示。 (1) 試根據(jù)這些數(shù)據(jù)，在圖中作出圖線； ⑵根據(jù)圖線得出電源的電動勢民 阻P 0.70 d (3)若不作出圖線，只選用其中兩組"和/的數(shù)據(jù)， 可利用公式E=U^Ixr和民q+Ar算出E和八 這 樣做可能得出誤差很大的結(jié)臬

10、「選用第3組 和第丄組的數(shù)據(jù)，求得E和氓差最大。 u/\ 【解析】(1)圖線如圖所示 E = 1.45V, r=0.70Q (3)第3組和第4組數(shù)擴. 作圖線時，應把個別不合理的數(shù)據(jù)排除，由直線與縱 軸的交點可讀出電動勢￡=1.45 V,再讀出直線與橫軸的交 點的坐標(UJh 連同得出的E值代入中， 得 r=(E- U)/I=( 1.45-1.10)/0.50 Q=0.70 il. 選用第3組和第4組數(shù)據(jù)，求得的E和卞差最大. 不需要利用所給的6組數(shù)據(jù)分別進行計算，利用作圖就可看出這一點.選用這兩組 數(shù)據(jù)求E和幾 相當于過圖中3和4兩點作一直線，利用此直線求出E和幾 而此直線與

11、 所畫的直線偏離最大，實際上第4組數(shù)據(jù)不合理，巳經(jīng)排除. 用圖象法處理數(shù)據(jù)是該實驗的一個重點，在高考中經(jīng)常出現(xiàn).需要注意兩點: (1) 作圖時，應使盡量多的點分布在直線上，不在直線上的點均勻分布在直線 兩側(cè)，個別離直線較遠的點可忽略? (2) 如果圖象坐標原點是U軸./軸的零點，那么圖線與U軸交點表示電動勢 E,與/軸交點坐標表示電源短路電流，內(nèi)阻〃加 當然，電源內(nèi)阻也可以用 r=|A^/AZ|求得.因此，要特別注意看縱坐標的起點是不是零. I對應血練0 圖甲是利用兩個電流表④和(S)測量干電池電動勢E 和內(nèi)阻「的電路原理貿(mào)。圖中S為開關，/?為滑動變阻 器，固定電阻碼和(5)內(nèi)阻之

12、和為10 000 Q(btr和滑動 變阻器的總電阻都大得多)，④)為理想電流表。 線。 ⑴按電路原理圖在圖乙虛線框內(nèi)各實物圖之間畫出連 E.r S ~11——k—— T R I~(Al) < a Rb T I @_ 甲 ⑵在閉合開關S前，將滑動變阻器的滑動端c移動至 (填“a 端”、 “中央”或“方端”）。 ⑶閉合異關S,移動滑動變阻贏的滑動端c至某一位置，讀出電 流表④和（§）的示數(shù)人和厶。多次改變滑動端c的位置，得到 的數(shù)據(jù)為 在如圖所示的坐標紙上以人為縱坐標、 厶為橫坐標畫出所對應的人込曲線。 ⑷利用所得曲線求得電源的電動勢 V,內(nèi)阻/= flo （

13、保留兩位 小數(shù)） ⑸該電路中電源輸出的短路電流陰=一A o 1/mA og弼 0.150 0.140 0.130 0.120 0.110 . ?????????????????????? mumnwmiimiim 田耳田!!回田HffillBI： mnSHSiSHHiHm! I：：：：：：:：：：：：：：：：：：：：::::：：： ? ? ???? ???????? ? ? ?? 9 ■ t ? ? ??? ? 9 ' ? fflHSHS! ffliiSHHi --? - ??? ? ? **? ? ? —? - ? ?— ????? ?? ? —■

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16、 ::n::nux::z::::::nnunn:n:u:n:x::n: I:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: ?Bc?snmmaaBanDsnaara?s HBimBHHHHBHHHHHanSHHSiiH ?? ?? ??? ? ?????? ?????■ ???< ?? ?? ?? ?? ?? X g L. H —X .. X .■ i .■ .. ?? ? ? ?? ?? *4 ?? *? 藥 mvHBW vraraf fHtw h ? ? ?? ???? ?? ?? ???? ?? ?? ?? / ? ?? ?<

17、 ?? ?? ???? ?? ?? ?? IHlBiiHBHHHHBHHBnUHIiSHiinim ? ? ?? ：：^：： ：：：：：：：： ：：：：：：：：anaBDnaatmss iiSiiHSHHmiBHBSiiSSiiBHnHHS MMM MM HMM M 0.110日曲父田ElEiii田也曰父出曰圧曰邏出卻 0 100 200 300 400 //mA 500 圖甲 圖乙 /j/CmA) 0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145 /2/(mA) 480 400 320 232 140 68 考點3

18、實驗拓展創(chuàng)新 【例3】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，某同學設計了如圖所示的實物電路。 (1)實驗時，應先將電阻箱的電阻調(diào)到 。(選填“最大值”、“最小值” 或“任 1 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 2 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 或"2 ⑵改變電阻箱的阻值心 分別測出阻值/?<)=IOQ的定值電阻兩端的電壓S 下列 男籍寧直嚴中朋合理的方懸箱皿 rti 秀 電P11箱* (ft^3V) (阻值范期0~999?9 0) 電源(約9 V) 定值電幾

19、(10 D) 意值”) (3) 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點，繪出的1/SR圖象是一條 直線。若直線的斜率為匕 在1/U坐標軸上的 截距為6則該電源的電動勢E二 r= o (用幾方和表示) 【解析】(1)實驗時，應使電路中的電阻阻值最大，所以應先將電阻 箱的電阻調(diào)到最大. (2) 方耒1中尺的阻值與心相差較大，則心兩瑞的屯壓過小，電壓表的 示數(shù)過小，不能準確測童他兩端的電壓，所以方案1不合理，方案2中R的 阻值與心相差較小，他兩端的電壓較大，電壓表的示數(shù)較大，所以方案2 比較合理? (3) 根據(jù)閉合電路歐姆定律有 E=(U/R0)(R0+R+r) 1/U二[1/(￡血)]/?+(心+/0/(

20、￡心) 由 k=1 /(ERj 得 E= l/(kR0) 由 b=(R o+「)/(ER J 得 r=b/k ?R o 本題是一道設計型實驗題，近幾年高考中電學實驗較多，幾乎年 年都考，試題靈活，考查范圍廣，在注重素質(zhì)教育.注重能力考查的 趨勢下，更應重視電學實驗的研究，并通過研究性學習，培養(yǎng)學生自 主設計實驗能力和多角度探索實驗結(jié)論的能力. 匚對應跡衣 ［2010年高考廣東理綜］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(&)=5 0)—個，開關兩個，導線若干，實驗原理圖 如圖(a)。 (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: A?檢査并調(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 20Q : B.將開關￡閉合，開關S2斷開，電 壓表的示數(shù)是1.49 V； C?將開關S.閉合，電壓表的示數(shù) 是1.16 V；斷開開關S［。 (3) 使用測得的數(shù)據(jù)，計算出干電池的 內(nèi)阻是0?690 (計算結(jié)果保留二位 有效數(shù)字)。 (4) 由于所用電壓表不是理想電壓表, 所以測得的電動勢值比實際值偏 山_(填“大”或“小”)。