第2节 科学测量:电源的电动势和内阻 必备知识 自我检测 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。 必备知识 自我检测 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, 必备知识 自我检测 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。 必备知识 自我检测 1.正误判断。 (1)测干电池的电动势和内阻时,选的滑动变阻器阻值越大越好。( ) 解析:干电池的内阻比较小,为使电路中的电流大范围调节,滑动变阻器的阻值是干电池的内阻的十几倍就可以,一般20 Ω左右为宜。 答案:× (2)测干电池的电动势和内阻时,选的电流表和电压表量程越大越好。( ) 解析:干电池的电动势为1.5 V,因此选用3 V的电压表就可精确测量,干电池的放电电流不能太大,一般不能超过0.6 A。 答案:× 必备知识 自我检测 (3)只要测量一组(U,I)的数值,就可计算出电源电动势和内阻的大小。( ) 解析:最少测量两组(U,I)的数值,联立方程组计算出电源电动势和内阻的大小。 答案:× (4)测干电池的电动势和内阻时,不管电流表和电压表如何接,都没有误差。( ) 解析:测干电池的电动势和内阻时,电压表测路端电压的接法测量误差较小。 答案:× 必备知识 自我检测 (5)利用U-I图像处理实验数据时,纵截距就是电源的电动势。( ) 解析:由U=E-Ir知,U-I图像的纵截距就是电源的电动势。 答案:√ 必备知识 自我检测 2.(多选)某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围为0~20 Ω,连接电路的实物图如图所示。关于该学生接线的说法正确的是( ) A.滑动变阻器不起变阻作用 B.电流表接线有误 C.电压表量程选用不当 D.电压表接线不妥 必备知识 自我检测 解析:移动变阻器触头时,不会改变接入电路的电阻大小,变阻器不起变阻作用,A正确;电流表只允许电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,而且应该选择0~0.6 A量程,图中电流表接线正确,所以B错误;图中电源为两节干电池,电动势为3 V,所以电压表量程应选用0~3 V,所以C错误;图中开关不能控制电压表,且电流从负接线柱流入,从正接线柱流出,所以电压表的接线不妥,D正确。 答案:AD 探究一 探究二 随堂检测 伏安法测电动势和内阻 知识归纳 1.数据分析 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 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 探究一 探究二 随堂检测 探究一 探究二 随堂检测 2.误差分析 (1)偶然误差 ①由于读数不准和电表线性不良引起误差。 ②用图像法求E和r时,由于作图不准确造成误差。 ③测量过程中通电时间过长或电流过大,都会引起E、r变化。 探究一 探究二 随堂检测 (2)系统误差 由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。 ①如图甲所示,在理论上E=U+(IV+IA)r,其中电压表示数U是准确的电源两端电压。而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差,而且电压表示数越大,IV越大。 探究一 探究二 ... ...
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