測量電源的電動勢和內(nèi)阻

電學(xué)實(shí)驗(yàn)測量電源的電動勢和內(nèi)阻第十章

電路及應(yīng)用2核心素養(yǎng)：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解測量電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理——閉合電路歐姆定律.2.掌握安阻法/伏阻法測定電源的電動勢和內(nèi)阻的方法.3.掌握實(shí)物圖連接的技巧.4.會用公式法、圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).一、閉合電路歐姆定律（1）正比

反比（2）I＝E/R二、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系（1）U＝E－Ir.（2）減小

增大

（3）

增大

減?。?）0，U＝E，電源電動勢R＝0，I＝E/r.三、物理量的測量路端電壓U

電流I

滑動變阻器

四、數(shù)據(jù)處理E＝U1＋I(xiàn)1r，E＝U2＋I(xiàn)2r

可解得預(yù)習(xí)檢測（每空2分）AVS甲RAVS乙R導(dǎo)學(xué)探究一電路選擇及誤差分析相對電源電流表外接法相對電源電流表內(nèi)接法IUoAVS甲RE=U+IrI測

U真I真

I短

r真E真E測r測a、圖像法分析誤差來源于電壓表的分流作用AVS乙RE=U+Ir圖像法分析IUoI真U測U真

r真E真=E測r測誤差來源于電流表的分壓作用

例1

(2020·山東卷·14)實(shí)驗(yàn)方案對實(shí)驗(yàn)測量的精度有直接的影響，某學(xué)習(xí)小組對“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了探究.實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：干電池一節(jié)(電動勢約1.5V，內(nèi)阻小于1Ω)；電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約3kΩ)；電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約1Ω)；滑動變阻器R(最大阻值為20Ω)；定值電阻R1(阻值2Ω)；定值電阻R2(阻值5Ω)；開關(guān)一個，導(dǎo)線若干.(1)該小組按照圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在U－I坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖乙所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是____.(單選，填正確答案標(biāo)號)A.電壓表分流B.干電池內(nèi)阻較小C.滑動變阻器最大阻值較小D.電流表內(nèi)阻較小B針對這個問題如何改進(jìn)？(2)針對電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問題，該小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，重新測量得到的數(shù)據(jù)如下表所示.序號1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答以下問題：①圖丙中已標(biāo)出后3組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請標(biāo)出前4組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)并畫出U－I圖像.答案見解析圖(a)②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，所選的定值電阻為_R1____(填“R1”或“R2”).③用筆畫線代替導(dǎo)線，請按照改進(jìn)后的方案，將圖丁所示實(shí)物圖連接成完整電路.(3)實(shí)驗(yàn)所得的電池的電動勢和內(nèi)阻的測量值與真實(shí)值比較：E測_<__E真，r測_<__r真.(均填“<”“＝”或“>”)ARK若只提供電流表和電阻箱,如何測量電源電動勢和內(nèi)阻?實(shí)驗(yàn)過程：改變電阻箱阻值，測出對應(yīng)電流表讀數(shù)，由E=IR+Ir列方程組計(jì)算結(jié)果即可。導(dǎo)學(xué)探究二：安阻法安阻法數(shù)據(jù)處理—公式法：安阻法數(shù)據(jù)處理—圖像法：k=Eb=-r若橫縱坐標(biāo)互換？k=b=安阻法誤差分析：E測=E真；r

=r真

+RA偏大例2

某物理興趣小組要測量一電池組的電動勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供下列儀器：A.電池組(電動勢約為3V，內(nèi)阻約為10Ω)B.電壓表V(量程0～15.0V，內(nèi)阻約為3000Ω)C.電流表A(量程為0～2mA，內(nèi)阻RA＝12Ω)D.定值電阻R0＝6ΩE.電阻箱R1(0～999Ω，0～1.0A)F.滑動變阻器R2(0～2000Ω，0～1.0A)G.導(dǎo)線及開關(guān)(1)同學(xué)們根據(jù)提供的器材，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的(a)、(b)兩種測量電路，經(jīng)討論后認(rèn)為(a)測量電路不合理，應(yīng)選(b)測量電路.請說明(a)測量電路不合理的原因：_________________.(2)請?jiān)趫D乙中按照(b)電路圖連接測量電路.由于電流表量程較小，若直接測量干路中電流，則測量數(shù)據(jù)范圍太小，測量誤差較大，故(a)測量電路不合理/電壓表量程太大(3)連接好電路后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)電阻箱R1，記錄下各儀器的讀數(shù).若某次實(shí)驗(yàn)時電阻箱旋鈕及電流表指針如圖丙所示，則此時電阻箱的阻值為______Ω，通過電阻箱的電流大小為______mA.8753.6(5)將測量數(shù)據(jù)的單位統(tǒng)一成國際單位，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出如圖丁所示的圖像，若測得圖線縱軸截距為13.5，圖線斜率為0.94，則電池組電動勢E＝______V，內(nèi)阻r＝_____Ω.(結(jié)果均保留到小數(shù)點(diǎn)后一位)3.210.4(4)設(shè)電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，改裝后電流表內(nèi)阻為Rg，某次實(shí)驗(yàn)中電阻箱的阻值為R1，電流表的讀數(shù)為I，則電源電動勢的表達(dá)式為E＝______________.(用I、R1、Rg、r表示)3I(R1＋Rg＋r)(6)誤差分析：(b)測量電路設(shè)計(jì)方案及上述數(shù)據(jù)處理方法使電源電動勢測量值__________(選填“偏大”“偏小”或“不受影響”).不受影響VRK2.若只提供電壓表和電阻箱,如何測量電源電動勢和內(nèi)阻?伏阻法

伏阻法數(shù)據(jù)處理—圖像法：

伏阻法誤差分析：E測<E真；r測<r真伏阻法例3

(2021·全國乙卷·23)一實(shí)驗(yàn)小組利用圖(a)所示的電路測量一電池的電動勢E(約1.5V)和內(nèi)阻r(小于2Ω).圖中電壓表量程為1V，內(nèi)阻RV＝380.0Ω；定值電阻R0＝20.0Ω；電阻箱R最大阻值為999.9Ω；S為開關(guān).按電路圖連接電路.完成下列填空：(1)為保護(hù)電壓表，閉合開關(guān)前，電阻箱接入電路的電阻值可以選_______Ω(填“5.0”或“15.0”)；15.0(2)閉合開關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄下阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U；(5)通過圖(b)可得E＝______V(保留2位小數(shù))，r＝______Ω(保留1位小數(shù))；1.551.0測電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)，通常選擇外接法，只有在電源內(nèi)阻很大或電流表電阻已知的情況下選擇內(nèi)接法對于不同測量電路，能分析誤差來源及對測量結(jié)果的影響不管采用何種測量電路，數(shù)據(jù)處理的依據(jù)都是閉合電路歐姆定律，根據(jù)測量變量，寫相關(guān)表達(dá)式，并進(jìn)行適當(dāng)變形，找到線性關(guān)系，根據(jù)數(shù)形結(jié)合的思想，求出E和r.課堂小結(jié)時間：10分鐘完成，

2分鐘核對答案互改

3分鐘點(diǎn)評