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12.3 实验:电池电动势和内阻的测量 学案(含解析)

日期:2025-04-03 科目:物理 类型:高中学案 查看:73次 大小:941120B 来源:二一课件通
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12.3 实验:电池电动势和内阻的测量 1. 理解应用闭合电路的欧姆定律测量电池电动势和内阻的原理. 2. 会根据给定的器材设计测量电动势和内阻的电路. 3. 会用构建一次函数的图像法处理实验数据. 4. 会分析系统误差的来源,并通过图像法和等效法分析实验误差. 电动势和内阻都是电源的重要参数.根据闭合电路欧姆定律,有多种方法可以测定电池的电动势和内阻. 1. 方案一:伏安法测量电池的电动势和内阻. (1)实验电路图如图所示.由实验原理U=E-Ir知,原则上只要测出两组数据(I1,U1)和(I2,U2),就可以列出两个关于E、r的方程,从而解出E=,r=.但实际数据处理往往采用简便、直观的描点画线方法,理由是_____ _____. (2)根据U=E-Ir可变形为U=-rI+E,得到U和I为线性关系.请在坐标系中定性画出U-I图像,并利用图像求出电源电动势E和内阻r. 2. 方案二:伏阻法测量电池的电动势和内阻. (1)实验电路图如图所示.若电阻箱阻值为R,电压表的示数为U,根据闭合电路欧姆定律,可得U=E-    . (2)U和R的关系图像是曲线,为了化曲为直,移动物理量将表达式变形为一次函数 =+,作出如图所示的 图像,若图像的斜率为k,截距为b,则电源电动势E=    和内阻r=    . 3. 方案三:安阻法测量电池的电动势和内阻. (1)实验电路图如图所示.若电阻箱阻值为R,电流表的示数为I,根据闭合电路欧姆定律,可得到E=    +    . (2)I和R的关系图像是曲线,为了化曲为直,移动物理量将表达式变形为一次函数 =      ,在如图所示的坐标中作出图像,若图像的斜率为k,截距为b,则电源电动势E=    和内阻r=    . 总结:在伏安法、伏阻法、安阻法测量电池的电动势和内阻中,用图像法处理实验数据时,均变形为一次函数图像,然后通过图像的斜率、截距及表达式可求出电池的电动势和内阻. 实验器材:一节干电池(旧)、开关、滑动变阻器、电压表、电流表. 实验电路图: 1. 按下列步骤操作实验: (1)按照电路图接好电路,电流表用0~0.6 A量程,电压表用0~3 V量程. (2)把滑动变阻器的滑片移到一端,使其接入电路中的阻值    W. (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),断开    (防止干电池因大电流放电时间过长导致内阻r发生明显变化). (4)逐渐减小滑动变阻器电阻,重复步骤(3),测量多组I、U值,记录相关数据. (5)断开开关,整理好器材. 2. 数据记录及处理.一位同学记录的6组数据见下表: I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 试根据这些数据在图中画出UI图像;根据图像读出电池的电动势E=    V,求出电池内阻r=    Ω. 3. 两个注意点: (1)由于干电池的内阻较小,当电流I变化时,电压U的变化可能较小.为了得到更加精确的测量结果,作图时,电压轴的起点坐标一般不从0开始,应根据实验数据选合适的起点坐标.图中纵轴起点从1.00 V开始,此时图线与纵轴交点仍为电池的    ,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. (2)旧的干电池的内阻相对于新的干电池要大得多,容易测量.实验中如果用新干电池进行实验,可增加一个保护电阻R0,如图所示,则用图像法处理数据时内阻r=-    . 4. 系统误差分析 通过前面“电表改装”的学习,我们知道,电流表的内阻RA≠0,电压表内阻RV≠∞.仔细观察本实验的电路图,可发现电压表的示数是路端电压,但电流表的示数不是干路的电流,误差的原因是电压表分流了,可以写出I干=I+IV=I+. (1)电流的误差:ΔI=I干-I=IV=∝U,即电压表示数越大,电流的误差越大;电压表示数为0(电源短路)时,电流为真实 ... ...

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