（新教材）高中物理鲁科版必修第三册 4.2 科学测量：电源的电动势和内阻（课件+学案）

第2节　科学测量：电源的电动势和内阻 核心素养 物理观念 科学思维 能根据图像对相关问题进行分析推理；能用与闭合电路相关的证据说明结论并作出解释。 能提出并准确表述在实验中可能遇到的物理问题；能在他人指导下制订实验方案，设计实验步骤，能用电流表和电压表等实验器材进行实验，能注意实验安全；会用作图方法分析实验数据，测得电源的电动势和内阻；能撰写完整的实验报告，在报告中能呈现设计的实验步骤、实验表格，以及数据分析过程和实验结论，能有针对性地反思交流过程与结果。 注意提升实验操作能力、数据分析与解释能力。 一、实验目的 (1)测量电源的电动势和内阻。 (2)学习通过计算和作图分析处理实验数据。 二、实验器材 电流表、电压表、滑动变阻器、待测干电池、开关、导线等。 三、实验原理与设计 利用闭合电路欧姆定律来测量并计算与分析，电路图如图所示。通过改变滑动变阻器的阻值改变电路状态，电路中的电压、电流均发生变化，用电压表和电流表测量出U和I的两组数据，列出两个方程，E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r进而求解出电动势E和内阻r，E＝，r＝。 四、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，使其接入电路的阻值最大。 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U、I值。 4.断开开关，整理好器材。 5.处理数据，用公式法和作图法求出电源的电动势和内阻。 五、数据分析 1.求平均值法：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.作U－I图像法 (1)本实验中，为了减小实验误差，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； (2)将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电源电动势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I短＝； (4)图线斜率的绝对值即电源的内阻r，即r＝＝，如图所示。 六、误差分析 1.偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图线时描点不准确。 2.系统误差：主要原因是电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流偏小一些。由E＝U＋Ir知，电动势的测量值偏小；实验测的内阻实际上是电压表与电源内阻的等效值，所以测算的内阻也偏小，即E测＜E真，r测＜r真。 七、注意事项 1.为使干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，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。 如图所示，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。 [试题案例] 一、实验原理和数据处理 [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图像如图所示，由图像可得电池的电动势为_____ V，内阻为_____ Ω。 (4)写出该实验误差产生的原因：_____；电动势的测量值_____真实值，内阻的测量值_____真实值。(填“大于”“等于”或“小于”) 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 ... ...