高中物理 第二章 恒定電流 10 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 新人教版必修2

10實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻第二章恒定電流學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求物理觀(guān)念：物理觀(guān)念：知道測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理：閉合電路的歐姆定律.科學(xué)探究：科學(xué)探究：1.根據(jù)“伏安法”測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)的原理，會(huì)選用實(shí)驗(yàn)器材、正確連接電路、規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作.2.能進(jìn)行分組、自主、合作探究，并對(duì)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理.科學(xué)思維：科學(xué)思維：1.會(huì)設(shè)計(jì)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的“伏安法”、“安阻法”、“伏阻法”的電路圖.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持很好地交流、合作，準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)，科學(xué)認(rèn)真地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理.內(nèi)容索引題型演練學(xué)以致用 實(shí)訓(xùn)演練達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)技能儲(chǔ)備明確原理 提煉方法技能儲(chǔ)備一、測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)一、測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)1.伏安法：由EUIr知，只要測(cè)出U、I的_數(shù)據(jù)，就可以列出兩個(gè)關(guān)于E、r的方程，從而解出E、r，用到的器材有 、 、_ 、 、 ，電路圖如圖1所示.2.安阻法：由EIRIr可知，只要能得到 的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器材有 、 、 、 ，電路圖如圖2所示.圖1圖2兩組電池開(kāi)關(guān)滑動(dòng)變阻器電壓表電流表I、R電池開(kāi)關(guān)電阻箱電流表3.伏阻法：由EU 知，如果能得到 的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器材是 、 、 、 ，電路圖如圖3所示.圖3U、R電池開(kāi)關(guān)電阻箱電壓表二、實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理二、實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理1.實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(以伏安法為例以伏安法為例)(1)電流表用00.6 A量程，電壓表用03 V量程，按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路.(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端，使其接入電路中的阻值最大.(3)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1).用同樣的方法測(cè)量幾組I、U值.(4)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材.(5)處理數(shù)據(jù)，用公式法和圖象法這兩種方法求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理(1)公式法依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)如表所示：實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456I/AI1I2I3I4I5I6U/VU1U2U3U4U5U6分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值作為測(cè)量結(jié)果.(2)圖象法根據(jù)多次測(cè)出的U、I值，作UI圖象；將圖線(xiàn)兩側(cè)延長(zhǎng)，縱軸截距點(diǎn)意味著斷路情況，它的數(shù)值就是_ ；橫軸截距點(diǎn)(路端電壓U0)意味著短路情況，它的數(shù)值就是 ；圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值等于 ，即r ，如圖4所示.電池電動(dòng)勢(shì)E電池的內(nèi)阻r圖43.注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)(1)為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表.(2)實(shí)驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過(guò)大，讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時(shí)內(nèi)阻r出現(xiàn)明顯變化.(3)若干電池的路端電壓變化不很明顯，作圖象時(shí)，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點(diǎn)可不從零開(kāi)始.如圖5所示，此時(shí)圖線(xiàn)與縱軸交點(diǎn)仍為電池的電動(dòng)勢(shì)E，但圖線(xiàn)與橫軸交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線(xiàn)上取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)用r 求出.圖5題型演練例例1(2018山東濰坊市高一下期末)用如圖6所示的電路測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.除開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：一、伏安法測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻圖6電流表(量程00.6 A,03 A)電壓表(量程03 V,015 V)滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍020 ，額定電流2 A)滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0100 ，額定電流1 A)答案(1)為提高測(cè)量精度，電流表應(yīng)選用的量程是 A，電壓表應(yīng)選用的量程是 V；為多測(cè)量幾組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 (填寫(xiě)滑動(dòng)變阻器符號(hào))；(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P應(yīng)移到 端(選填“a”或“b”)；00.603R1a(3)改變滑動(dòng)變阻器R的阻值，測(cè)出6組U和I的值如下表所示.其中5組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在圖7的坐標(biāo)紙上，請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上標(biāo)出第二組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，并畫(huà)出UI圖線(xiàn).序號(hào)123456電壓U/V1.351.301.251.201.151.10電流I/A 0.120 0.140 0.240 0.300 0.360 0.420圖7答案答案答案如圖所示(4)由圖象求得電池的電動(dòng)勢(shì)E V，內(nèi)阻r (保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位)1.450.84(0.830.85均可)答案1.伏阻法伏阻法(1)電路圖：如圖8所示二、伏阻法和安阻法測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻(3)數(shù)據(jù)處理圖8圖92.安阻法安阻法(1)電路圖：如圖10所示.(2)實(shí)驗(yàn)原理：EIRIr.(3)數(shù)據(jù)處理圖象法：由EI(Rr)得：圖10圖11例例2有一特殊電池，它的電動(dòng)勢(shì)約為 9 V，內(nèi)阻約為40 ，已知該電池允許輸出的最大電流為50 mA.為了測(cè)定這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖12甲所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖中電流表的內(nèi)阻RA5 ，R為電阻箱，阻值范圍0999.9 ，R0為定值電阻，對(duì)電源起保護(hù)作用.圖12(1)本實(shí)驗(yàn)中的R0應(yīng)選 (填字母).A.10 B.50 C.150 D.500 解析 答案解析解析當(dāng)電阻箱接入電路的阻值為零時(shí)，電路中的電流不能超過(guò)50 mA，即電路中電阻的最小值約為180 ，除去電源內(nèi)阻約為40 、電流表的內(nèi)阻RA5 ，故C選項(xiàng)最為合適.(2)該同學(xué)接入符合要求的R0后，閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電流表的示數(shù)，記錄多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖線(xiàn)，則根據(jù)圖線(xiàn)可求得該電池的電動(dòng)勢(shì)E V，內(nèi)阻r .1045解析解析由U外EIr得I(R0RRA)EIr，結(jié)合題圖可得E10 V，r45 .答案解析 達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(2018山東濟(jì)南市高一下期末)測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)電路和UI圖象如圖13所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)在閉合開(kāi)關(guān)之前為防止電表過(guò)載，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P應(yīng)移至_ (選填“a”或“b”)處.(2)由此可知這個(gè)干電池的電動(dòng)勢(shì)E V，內(nèi)電阻r .123圖13答案a1.512.(多選)某學(xué)生用電流表和電壓表測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為020 ，連接電路的實(shí)物圖如圖14所示.圖中接線(xiàn)錯(cuò)誤或不妥的是A.滑動(dòng)變阻器不起變阻作用B.電流表接線(xiàn)有錯(cuò)C.電壓表量程選用不當(dāng)D.電壓表接線(xiàn)不妥圖14答案解析 123解析解析變阻器要起到變阻作用，接入電路的兩根導(dǎo)線(xiàn)一條接在上面的金屬桿一端，另一條接在下面的接線(xiàn)柱上；電表接入電路，選好量程后，還應(yīng)注意正、負(fù)接線(xiàn)柱，題圖中電流表接法不對(duì)；在實(shí)驗(yàn)中電壓表不應(yīng)并聯(lián)在電源兩端，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，電壓表仍有讀數(shù)，故選A、B、D.1233.如圖15a是“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)電路，如果采用一節(jié)新干電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，電壓表讀數(shù)變化很小，為了較精確地測(cè)量一節(jié)新干電池的內(nèi)阻，加接一定值電阻，實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖b.可用以下給定的器材和一些導(dǎo)線(xiàn)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，器材：量程3 V的理想電壓表V，量程0.6 A的電流表A(具有一定內(nèi)阻)，定值電阻R0(R01.5 )，滑動(dòng)變阻器R1(010 )，滑動(dòng)變阻器R2(0200 )，開(kāi)關(guān)S.123圖15123(1)為方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 (填“R1”或“R2”).(2)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)在圖c中完成實(shí)物連接圖.R1答案答案如圖所示答案123答案(3)實(shí)驗(yàn)中改變滑動(dòng)變阻器的阻值，測(cè)出幾組電流表和電壓表的讀數(shù)，在給出的UI坐標(biāo)系中畫(huà)出UI圖線(xiàn)如圖d所示，則新干電池的內(nèi)阻r .(保留兩位有效數(shù)字)0.29(0.280.30均可) 123