第二章 5 学生实验 测量电源的电动势和内阻 导学案 Word版含答案

5.学生实验:测量电源的电动势和内阻 数据处理 为减小测量误差,本实验常选用以下两种数据处理方法: 1.公式法:利用依次记录的多组数据(一般6组),分别记录如表: 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 分别将1、4组,2、5组,3、6组联立方程组解出E1、r1,E2、r2,E3、r3,求出它们的平均值 E=,r=作为测量结果。 2.图像法: 把测出的多组U、I值,在U -I图中描点画图像,使U -I 图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧,如图所示,由U=E-Ir可知: (1)纵轴截距等于电源的电动势E,横轴截距等于外电路短路时的电流I短=。 (2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻r==。 (3)若电源内阻r=0(理想电源),则U=E。 【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图像时描点不准确。 2.系统误差: (1)若采用甲图,其U-I图像如图乙所示。由于电压表的分流作用造成误差。 结论:①E测r真。 【注意事项】 (1)实验前必须把变阻器的滑片置于阻值最大的位置,以防出现烧坏电流表的事故。 (2)为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些。 (3)由于干电池在大电流放电时极化现象严重,电动势会明显下降,内阻r会明显增大,故实验中不能将电流调得过大(长时间放电不宜超过0.3 A,短时间放电不宜超过0.5 A),且读数要快,读完后立即切断电源。 (4)实验中U取值不能太小,一般不得小于1 V,测得的U、I值不少于6组,且变化范围要大一些,解方程组求解E、r值时,取1、4组,2、5组,3、6组求解后,求平均值。 (5)画U-I图像时,要尽量使多数点落在直线上,不在直线上的点均匀分布在直线两侧。 (6)作U-I图像时,如果出现某组数据对应的点偏离直线较远,就表明这组数据的偶然误差较大,可将该点舍去。 (7)直线的斜率大小等于电源内阻,计算内阻时,要在直线上取相距较远的两点用r=||求出(横坐标必须从零开始)。 实验研析·探究学习 类型一　实验器材的选取和数据处理 【典例1】(2020·包头高二检测)在做测量干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材可选用: A.干电池一节(电动势约1.5 V); B.直流电流表(量程为0～0.6 A和0～3 A,0.6 A挡内阻为0.10 Ω,3 A挡内阻为0.025 Ω); C.直流电压表(量程为0～3 V和0～15 V,3 V挡内阻为5 kΩ,15 V挡内阻为25 kΩ); D.滑动变阻器(阻值范围为0～15 Ω,允许最大电流为1 A); E.滑动变阻器(阻值范围为0～1 000 Ω,允许最大电流为0.5 A); F.电键; G.导线若干根; H.电池夹。 (1)按本实验要求的电路选电压表的量程为____,选电流表的量程为____,滑动变阻器选____,图有甲、乙两个可供选择的电路,应选用____电路进行实验。? (2)根据实验数据画出的U-I图线如图所示,则求得的电动势是____V,内电阻是____Ω。? 【解析】(1)一节干电池的电动势最大为1.5 V,则电压表选3 V的量程就足够, 15 V的电压表精确度低且指针偏转角度小; 实验数据表明电路中的电流超过了0.6 A,则电流表选择3 A的量程; 因干电池内阻较小,为了让外电路的电压有明显变化且滑动变阻器方便调节,故需要选阻值较小的D(0～15 Ω); 干电池的内阻较小,故选择电流表的内接法(对滑动变阻器而言,或对电源内阻而言叫外接法)可以减小系统误差,故选甲电路。 (2)由图读出两组电压值和电流值:0.6 A、1.0 V和1.4 A、0.4 V,根据闭合电路的欧姆定律可知,图像的斜率大小等于内阻,则 r= Ω=0.75 Ω (0.70～0.80) 电源电动势为 E=U+Ir=1.0 V+0.6×0.75 V=1.45 V 答案:(1)0～3 V　0～3 A　D　甲 (2)1.45　0.75(0.7～0.8) 类型二　误差分析 【典例2】(2020·成都高二检测)用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中,被测电源是两节干电池 ... ...