【学案导学设计】2014-2015学年高中物理沪科版选修3-1 学案：第四章 探究闭合电路欧姆定律（5份打包）

学案2　测量电源的电动势和内阻 [学习目标定位] 1.知道测 量电源的电动势和内阻的实验原理，进一步了解电源路端电压随电流变化的关系.2.经历实验过程，掌握实验方法，学会根据图像合理外推，进行数据处理的方法． 一、测量电路设计 设计思想：如图1所示，不需要通过测U内，只需要改变RP值测U外和通过电源的电流I，由闭合电路欧姆定律建立方程组 图1 E＝U1＋I1r(1) E＝U2＋I2r(2) 解(1)、(2)式便可求出电源的电动势E和内阻r. 二、实验器材 待测电池一节，电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)各一个，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干． 三、数据处理 方法一：充分运用实验测得的I、U数据．通过上述方程组，多求出几组E、r值，再求其平均值． 方法二：(1)本实验中，为了减少实验误差，一般用图像法处理实验数据，即根据多次测出的U、I值，作U－I图像； 图2 (2)将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E； (3)横轴截距点(路端电压U＝0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流； (4)图线斜率的绝对值即电池的内阻r，即r＝＝，如图2所示. 一、伏安法测电源电动势和内阻 1．实验步骤 (1)电流表用0～0.6 A量程，电压表用0～3 V量程，按实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，调节滑动变阻器，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． 2．实验数据的处理 (1)平均值法：由E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r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)U－I图像法 3．注意事项 (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)实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，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，作图像时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始． 图3 如图3所示，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． 二、“安阻法”测E和r 1．实验原理 由E＝IR＋Ir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. 图4 2．实验器材 电源、开关、变阻箱、电流表，电路图如图4所示． 3．数据处理 (1)公式法：由E＝I1(R1＋r)和E＝I2(R2＋r)可解出E和r. (2)图像法：由E＝I(R＋r)得： R＝E·－r.由此作出R－图像，由图像斜率和截距可求出E和r. 三、“伏阻法”测E和r 1．实验原理 由E＝U＋r知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r. 图5 2．实验器材 电源、开关、变阻箱、电压表，电路图如图5所示． 3．数据处理 (1)公式法： 由E＝U1＋r和E＝U2＋r解方程组可求得E和r. (2)图像法： 由E＝U＋r得：＝＋·. 作出－图线，由图像的斜率和截距可求得E和r. 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”的实验中． (1)备有如下器材 A．干电池1节　　　　　 B．滑动变阻器(0～20 Ω) C．滑动变阻器(0～1 kΩ) D．电压表(0～3 V) E．电流表(0～0.6 A) F．电流表(0～3 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实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图． (3)某同学根据实验数据画出的U －I图像如图6所示，由图像可得电池的电动势为_____ V，内电阻为_____Ω. 图6 解析　(1)滑动变阻器的最大值一般为待测电 阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小， ... ...