12.3實驗電池電動勢和內(nèi)阻的測量（導(dǎo)學(xué)案）（原卷版）高二物理（人教版2019）

第3節(jié)實驗：電池電動勢和內(nèi)阻的測量導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、經(jīng)歷實驗設(shè)計過程，理解測定電源電動勢和內(nèi)阻的實驗原理。2、在理解實驗原理的基礎(chǔ)上，能完成測電源電動勢和內(nèi)阻的規(guī)范實驗操作。3、學(xué)會利用UI圖像處理數(shù)據(jù)并得出電源的電動勢和內(nèi)阻，進一步體會利用圖像進行數(shù)據(jù)處理的方法。4、嘗試分析電源電動勢和內(nèi)阻的測量誤差，了解實驗中減小誤差的方法?！緦W(xué)習(xí)重難點】學(xué)習(xí)重點：用UI圖像測定電池的電動勢和內(nèi)阻。學(xué)習(xí)難點：用UI圖像測定電池的電動勢和內(nèi)阻?！局R回顧】1、路端電壓與電動勢之間的關(guān)系是：__________。2、選用內(nèi)接法、外接法的依據(jù)口訣是：____________________。3、在電源的UI圖像中，__________表示電動勢E，__________表示短路電流I短，__________表示內(nèi)阻r?！咀灾黝A(yù)習(xí)】1、用電流表外接的伏安法進行測量時，誤差來源于__________。路端電壓越大，____________________。用電流表內(nèi)接的伏安法進行測量時，誤差來源于__________。通過電源的電流越大，____________________。2、在對實驗進行誤差分析時，可利用等效電源的方法。對外接法，把電源和__________看做整體，則整體的電動勢相當(dāng)于__________時電壓表所分得的電壓，整體的電阻相當(dāng)于電源和__________的__________聯(lián)的阻值。對內(nèi)接法，把電源和__________看做整體，則整體的電動勢為__________和電源串聯(lián)后的路端電壓，整體的電阻相當(dāng)于電源和__________的__________聯(lián)的阻值?！菊n堂探究】第一部分方案一：伏安法思考1：電源電動勢能直接用電壓表測量嗎？思考2：路端電壓與電動勢之間的關(guān)系是怎樣的？此關(guān)系式中的哪些量是可直接測量的，哪些量是待測的？思考3：要測得E和r，需要至少幾組數(shù)據(jù)？思考4：連接電表時，應(yīng)采用內(nèi)接法還是外接法？（提示：被測電源內(nèi)阻的阻值通常不大。）繪制電路圖，并連接實物圖。實驗步驟：①確定電流表、電壓表的__________，按原理圖連接電路；②把變阻器的滑動片移到使阻值最__________的一端；③閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣的方法測量并記錄幾組I和U的值；④斷開開關(guān)，整理好器材。數(shù)據(jù)處理：①公式法：代入E=U1+I1r和E=U2+I2r②圖像法：畫出UI圖像，則__________表示電動勢E，__________表示短路電流I短，__________表示內(nèi)阻r。注意事項：①電鍵閉合前，變阻器滑片應(yīng)置于阻值最__________位置處；②使用內(nèi)阻較__________一些的舊電池。在實驗中不要將電流調(diào)得太__________，每次讀完數(shù)后立即__________，以免使電動勢和內(nèi)阻__________。如果使用的是水果電池，它的內(nèi)阻雖然比較__________，但不夠穩(wěn)定，測量前要做好充分的準(zhǔn)備，測量盡量__________；③要測出不少于__________組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要__________一些；④畫UI圖線時，應(yīng)使圖線通過__________的點，并使不在直線上的點____________________，個別偏離直線太遠的點可__________；⑤畫UI圖線時，縱軸的刻度可以不從__________開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從__________開始，（但橫坐標(biāo)必須從__________開始)但這時圖線與橫軸的交點不再是__________，而圖線與縱軸的截距仍為__________，圖線的斜率的絕對值仍為__________；⑥畫UI圖線時，坐標(biāo)軸的單位選擇要恰當(dāng)，使做出的圖線基本充滿整個區(qū)域為宜，不能使圖線位于某一角上；⑦使用UI圖線計算內(nèi)阻要在直線上任取兩個相距較遠的點，用公式計算出電源的內(nèi)阻r?！疽曨l】測定電池的電動勢和內(nèi)阻。第二部分拓展：伏安法誤差分析思考1：用電流表外接的伏安法進行測量，誤差來源于哪里？外接法適用于以下情況：①內(nèi)阻r__________(例：__________)，②滑動變阻器R阻值__________。思考2：外接法UI圖像修正如圖所示。由圖像可以分析，此方法測量的電動勢、內(nèi)阻的誤差情況如何？思考3：用電流表內(nèi)接的伏安法進行測量，誤差來源于哪里？內(nèi)接法適用于以下情況：①內(nèi)阻r__________(例：__________)，②滑動變阻器R阻值__________。思考4：內(nèi)接法UI圖像修正如圖所示。由圖像可以分析，此方法測量的電動勢、內(nèi)阻的誤差情況如何？思考5：如果采用公式計算的方式處理數(shù)據(jù)，對電流表內(nèi)接的方法，怎樣分析誤差？不考慮電表影響時，由E測=U1+I1r測和E考慮電表影響時，由E真=U1+I1r+I1由此可知，E測=__________，r測=采用等效電源的方法來分析：對電流表外接法，把電源和__________看成一個整體，這樣測得的就是這個整體的路端電壓和通過這個整體的電流，計算出的就是這個整體的電動勢和這個整體的內(nèi)電阻。這個整體的電動勢相當(dāng)于__________時電壓表所分得的電壓，整體的電阻相當(dāng)于電源和__________的__________聯(lián)的阻值。即：E測__________<E，r測=對電流表內(nèi)接的方法，把__________和電源等效為一新電源，這個等效電源的內(nèi)阻r測為r和__________的__________聯(lián)總電阻，也就是測量值，即r測=__________>r。等效電源的電動勢為__________和電源串聯(lián)后的路端電壓，也就是測量值，即E測第三部分方案二：伏阻法實驗器材：一個電阻箱，一塊電壓表，一個電鍵，導(dǎo)線若干，一節(jié)使用過的干電池。實驗原理：__________數(shù)據(jù)處理：①公式法：由E測=__________和E測=__________，計算得E測=_②圖像法：解析式為__________誤差來源：__________的分流。電壓表內(nèi)阻已知，可消除系統(tǒng)誤差。E測__________E真，r測_第四部分方案三：安阻法實驗器材：一個電阻箱，一塊電流表，一個電鍵，導(dǎo)線若干，一節(jié)使用過的干電池。實驗原理：__________數(shù)據(jù)處理：①公式法：由E測=__________和E測=__________，計算得E測=_②圖像法：解析式為__________誤差來源：__________的分壓。電流表內(nèi)阻已知，可消除系統(tǒng)誤差。①不考慮電流表內(nèi)阻時，得出的是E，r的__________值：由E測=I1(R1+r測)②考慮電流表內(nèi)阻時，得出的是E，r的__________值：由E真=I1(R1+RA+r真)和E真=I2(第五部分方案四：安安法實驗器材：一個定值電阻，兩塊電流表，一個電鍵，導(dǎo)線若干，一節(jié)使用過的干電池。實驗原理：__________第六部分方案五：伏伏法實驗器材：一個定值電阻，兩塊電壓表，一個電鍵，導(dǎo)線若干，一節(jié)使用過的干電池。實驗原理：__________【自我測評】1．（2022·廣東·博羅縣教師發(fā)展中心高二期中）如圖甲所示為測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路圖，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的U-I圖線，以下實驗結(jié)論正確的是（）A．電池內(nèi)阻的測量值為3.50ΩB．電池電動勢為1.40VC．外電路發(fā)生短路時的電流為0.40AD．電壓表的示數(shù)為1.20V時，電流表的示數(shù)I'=0.302．（2022上·寧夏銀川·高二銀川唐徠回民中學(xué)?？计谥校┰跍y電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中（??）A．圖（2）所示電路內(nèi)阻測量比圖（1）準(zhǔn)確B．圖（1）所示電路電動勢測量準(zhǔn)確C．圖（2）所示電路，電動勢測量準(zhǔn)確D．圖（1）所示電路，內(nèi)阻測量值比真實值偏小3．（2021上·湖北武漢·高二華中師大一附中?？计谥校┠惩瑢W(xué)利用DIS定值電阻R0、電阻箱R1等實驗器材測量電池a的電動勢Ea和內(nèi)阻ra，實驗裝置如圖甲所示，實驗時多次改變電阻箱的阻值，記錄外電路的總電阻阻值R，用電壓傳感器測得路端電壓U，并在計算機上顯示出如圖乙所示的1U-1R關(guān)系圖線a，重復(fù)上述實驗方法測量電池A．Ea>EB．Ea<C．Ea=D．Ea<4．（2022上·福建莆田·高二莆田華僑中學(xué)校考階段練習(xí)）某同學(xué)利用一只電流表和一個電阻箱測定電源的電動勢和內(nèi)電阻，使用的器材還有開關(guān)一個、導(dǎo)線若干，實驗原理如圖甲所示。（1）在圖乙的實物圖中，已正確連接了部分電路，請完成其余電路的連接。()（2）調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖丙所示，讀得電阻值是Ω。（3）接通開關(guān)，多次改變電阻箱的阻值R，同時讀出對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄，畫出R-1I關(guān)系圖線，如圖丁所示。則圖線斜率的物理意義是；若電流表內(nèi)阻RA=0.2Ω，由圖線求得電源的電動勢E＝V，內(nèi)阻5．（2022上·山西晉城·高二晉城市第二中學(xué)校?？茧A段練習(xí)）為了測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學(xué)在實驗室選擇合適的器材，設(shè)計了如圖甲所示的實驗電路圖，請完成下列問題：（1）請根據(jù)圖甲所示的電路圖，用筆畫線替代導(dǎo)線補全圖乙的實物圖；（2）改變電阻箱的阻值，測得多組實驗數(shù)據(jù)繪出如圖丙所示的R-RU圖線，由圖丙可得，電源電動勢E=，內(nèi)阻r=。（均用圖丙中a、（3）實驗誤差分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差，則造成該實驗結(jié)果系統(tǒng)誤差的主要原因是。6．（2022上·廣東佛山·高二?？紝W(xué)業(yè)考試）某小組為了測量鋰電池的電動勢（約3.7V）與內(nèi)阻（約0.1Ω），在實驗室尋找到了下列器材：電壓表V1（量程0～15V電壓表V2（量程0～3V電流表A（量程0～0.6A）；滑動變阻器（阻值范圍0～20Ω）；定值電阻R0（1）本實驗選用的電壓表為（選“V1”或“V2（2）小組先測得電流表的內(nèi)阻為5.09Ω，為了更精確測量電源電動勢與內(nèi)阻，應(yīng)該選用的實驗電路是圖（選“A”或“B”）；（3）改變滑動變阻器的滑片位置，獲得多組數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)可以得出該電池的電動勢為V（保留3位有效數(shù)字），內(nèi)阻為Ω（保留2位有效數(shù)字）【學(xué)后反思】____________________________________________________