210實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻學(xué)案（人教版選修3-1）

1、2.10 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 學(xué)案（人教版選修3-1）一、實(shí)驗(yàn)原理和方法1畫出用電壓表、電流表加上滑動(dòng)變阻器來測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路圖2畫出用電流表、電阻箱測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路圖3畫出用電壓表、電阻箱測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路圖二、數(shù)據(jù)處理1計(jì)算法：取兩組實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)，列方程：，解得：E_，r_.為了減小誤差，多取幾組數(shù)據(jù)，分別列若干組聯(lián)立方程，求若干組E和r，最后以電動(dòng)勢(shì)的_和內(nèi)電阻的_作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果2圖象法：若采用第一種實(shí)驗(yàn)電路，在坐標(biāo)紙上以_為橫坐標(biāo)、_為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的幾組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)作圖一、實(shí)驗(yàn)原理和方法問題情境電池已成為人類生活的

2、親密伙伴，生活中處處需要電池，新舊電池的主要不同是內(nèi)阻不同從前面的學(xué)習(xí)可知伏安法可以測(cè)電阻，用歐姆表也可以直接測(cè)電阻而電源的內(nèi)阻在里面，那又應(yīng)該怎樣測(cè)量呢？1三種測(cè)量方案，其原理均遵從什么定律？2第二、三種方案中的可變電阻與第一種方案中的相同嗎？要點(diǎn)提煉1根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)條件，有下列三種測(cè)量電路，如圖1(1)、(2)、(3)所示分別寫出對(duì)應(yīng)的物理關(guān)系式：(1)_；(2)_；(3)_圖12水果電池不太穩(wěn)定，也可改為測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，_(填“新”或“舊”)干電池的內(nèi)阻較大，容易測(cè)量問題延伸恰當(dāng)選擇實(shí)驗(yàn)器材，照電路圖連好實(shí)驗(yàn)器材，使開關(guān)處于_狀態(tài)且滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭滑到使接入電阻值_的一端二

3、、數(shù)據(jù)處理問題情境我們都有這樣的體會(huì)：手電筒內(nèi)的電池用久了，燈泡的亮度會(huì)下降；收音機(jī)、錄音機(jī)內(nèi)的電池用久了，聲音會(huì)變小，這是什么原因呢？1用兩組I和U的數(shù)據(jù)，解方程組就可以算出電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.這樣做雖然簡(jiǎn)單，但有什么缺點(diǎn)？2描點(diǎn)作圖時(shí)，為便于研究問題，畫出的圖象是直線好，還是曲線好？要點(diǎn)提煉1數(shù)據(jù)處理的方法可用以下兩個(gè)方法，_法和_法2用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，建立合適的坐標(biāo)系，使畫出的圖象盡量是直線，如_圖象問題延伸干電池內(nèi)阻較小時(shí)路端電壓U的變化也較小，即不會(huì)比電動(dòng)勢(shì)小很多，這時(shí)，在畫UI圖象時(shí)，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)I必須從零開始)此時(shí)

4、圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是_，但縱軸的截距仍然是電池的_，直線斜率的絕對(duì)值|照樣還是電池的_.例1某同學(xué)的實(shí)物連線如圖2甲所示甲乙圖2(1)請(qǐng)指出該同學(xué)在接線中錯(cuò)誤和不規(guī)范的地方_(2)另有一同學(xué)實(shí)物連接圖正確，也能正確讀數(shù)，但忙亂中在稿紙上記錄了一些數(shù)據(jù)，如圖乙所示，請(qǐng)你幫他把數(shù)據(jù)整理好，并按實(shí)際情況填好表格 實(shí)驗(yàn)次數(shù)物理量123456電流表示數(shù)I/A0.160.240.320.400.480.56電壓表示數(shù)U/V在所給的數(shù)據(jù)中，求出電源電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)阻r_ 變式訓(xùn)練1在測(cè)定一節(jié)干電池(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，內(nèi)阻約為2 )的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器和電壓表各有兩個(gè)供選：A電壓表量程為

5、15 VB電壓表量程為3 VC滑動(dòng)變阻器為(20 ，3 A)D滑動(dòng)變阻器為(500 ，0.2 A)(1)電壓表應(yīng)選_(填“A”或“B”)，這是因?yàn)開(2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(填“C”或D)，這是因?yàn)開例2如圖3所示為測(cè)量某電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)得到的UI圖線用此電源與三個(gè)阻值均為3 的電阻連接成電路，測(cè)得路端電壓為4.8 V則該電路可能為下圖中的()圖3聽課記錄：變式訓(xùn)練2某同學(xué)采用如圖4甲所示的電路測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻已知干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，內(nèi)阻約為2 ，電壓表(03 V，3 k)，電流表(00.6 A,1.0 )，滑動(dòng)變阻器有R1(10 ， 2 A)和R2(100 ，0.1 A)各

6、一只圖4(1)在實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_(填“R1”或“R2”)；(2)在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)驗(yàn)電路【即學(xué)即練】1在“用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，下列注意事項(xiàng)中錯(cuò)誤的是()A應(yīng)選用舊的干電池作為被測(cè)電源，使電壓表示數(shù)的變化比較明顯B應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路造成電流表過載D根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作UI圖線時(shí)，應(yīng)通過盡可能多的點(diǎn)畫一條直線，并使不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)2. 如圖5所示為閉合回路中兩個(gè)不同電源的UI圖象，下列判斷正確的是()圖5A電動(dòng)勢(shì)E1E2，發(fā)生短路時(shí)的電流I1I2B電動(dòng)勢(shì)E1E2，內(nèi)阻r1r2C電動(dòng)

7、勢(shì)E1E2，內(nèi)阻r1r2D當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時(shí)，電源2的路端電壓變化大圖63如圖6所示是根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)畫出的UI圖象，下列關(guān)于這個(gè)圖象的說法中正確的是()A縱軸截距表示待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)B橫軸截距表示短路電流C根據(jù)r，計(jì)算出待測(cè)電源內(nèi)電阻為12 D電流為0.3 A時(shí)的外電阻是18 4在測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連接圖中(如圖7所示)，電流表和電壓表的正接線柱都尚未連接，為了做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該把()圖7A電流表的正接線柱與c點(diǎn)相連B電流表的正接線柱與b點(diǎn)相連C電壓表的正接線柱與a點(diǎn)相連D電壓表的正接線柱與c點(diǎn)相連參考答案課前自主學(xué)習(xí)一、1.2.3.二、1.平均值平均值2.電流

8、I電壓U核心知識(shí)探究一、問題情境1閉合電路歐姆定律2不同第二、三方案中是變阻箱，而第一方案中只需滑動(dòng)變阻器要點(diǎn)提煉1(1)EUIr(2)EIRIr(3)EUr2舊問題延伸斷開最大二、問題情境1.誤差可能很大2.直線要點(diǎn)提煉1.計(jì)算圖象2.UI問題延伸短路電流電動(dòng)勢(shì)內(nèi)阻解題方法探究例1(1)電壓表沒有并接在開關(guān)和電源串接后的兩端；電流表正負(fù)接線柱錯(cuò)誤；電壓表量程選用不當(dāng)(2)表格數(shù)據(jù)依次按順序?yàn)?.40、1.36、1.32、1.28、1.24、1.20代入公式EUIr，聯(lián)立解得E1.48 V，r0.5 變式訓(xùn)練1(1)B由于電源電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，故選量程為03 V的電壓表，讀數(shù)既準(zhǔn)確，又方便

9、；(2)D中滑動(dòng)變阻器的額定電流太小，最大阻值太大，調(diào)節(jié)不方便，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選C.例2B由UI圖線的斜率及截距可得該電源E6 V，r0.5 .當(dāng)U4.8 V時(shí)，I2.4 A，R2 ，B正確變式訓(xùn)練2(1)R1(2)實(shí)驗(yàn)電路如下圖所示即學(xué)即練1B實(shí)驗(yàn)中選用的電壓表的內(nèi)阻應(yīng)盡可能的大，而電流表的內(nèi)阻則盡可能的小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；其他三個(gè)選項(xiàng)的內(nèi)容均為正確操作2ACD閉合電路的UI圖象中，I是電路的總電流，U是路端電壓圖象上圖線與U軸的交點(diǎn)表示電路電流為零，屬斷路，路端電壓即電源電動(dòng)勢(shì)；圖線與I軸交點(diǎn)表示路端電壓為零，電路短路，交點(diǎn)坐標(biāo)值即為短路電流，I，即r，可見圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻從坐標(biāo)中可以看出圖線1、2與U軸交于一點(diǎn)表明電動(dòng)勢(shì)E1E2；圖線1斜率比圖線2斜率小，表明r1r2；圖線1與I軸交點(diǎn)坐標(biāo)大于圖線2與I軸交點(diǎn)坐標(biāo)，表明I1I2.可見A、C正確兩個(gè)電源電動(dòng)勢(shì)相等，內(nèi)阻r1r2，當(dāng)電流變化量I1I2時(shí)，I1r1I2r2，即電源1內(nèi)電壓變化量小于電源2內(nèi)電壓變