资源简介

《第3节　实验：电池电动势和内阻的测量》导学案
学习目标:
1.掌握伏安法测电源电动势和内电阻的原理、实验方法和实验操作。
2.能够进行电路的设计和实物连接。
3.能够运用图像分析和处理实验数据。
4.能够对实验的误差做出分析。
一、实验目的
1.理解测量两节干电池的电动势和内阻的基本原理，体验测量电源的电动势和内阻的实验过程。
2.会用解析法和图像法求解电动势和内阻。
3.掌握利用仪器测量电源电动势和内阻的方法，并能设计简单的电路和选择仪器。
二、实验原理
由闭合电路欧姆定律 知：
电路图如图所示。
三、实验步骤
1.电流表量程：
电压表量程： 按实验原理图连接好电路。
2.把滑动变阻器的滑片移到 端，使其接入电路的阻值最 。
3.闭合开关，调节滑动变阻器接入电阻的阻值，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I、U值。
4.断开开关，整理好器材。
四、数据处理
为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法。
1.公式法
利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示：
实验序号 1 2 3 4 5 6
I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6
U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6
分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值E＝ ，r＝ 作为测量结果。
2.图像法
由 可知：
(1)纵轴截距 ，横轴截距 。
(2)图线斜率的绝对值 。
五、误差分析
1.偶然误差
主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确。
2.系统误差
由于电压表分流IV，使电流表示数I小于电池的输出电流I真。I真＝ ，
六、注意事项
1.为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表。
2.实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r明显变化。
3.若干电池的路端电压变化不很明显，作图像时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始。如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r＝求出。
4.为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围要大一些，计算E、r时，U1和U2、I1和I2的差值要大一些。
例题：某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内阻r，所给的器材有：
A.电压表V：0～3 V，0～15 V
B.电流表A：0～0.6 A，0～3 A
C.滑动变阻器R1：(20 Ω，1 A)
D.滑动变阻器R2：(1 000 Ω，0.1 A)
E.开关S和导线若干
(1)实验中电压表应选用的量程为________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)；电流表应选用的量程为________(选填“0～0.6 A”或“0～3 A”)；滑动变阻器应选用________(选填R1或R2)。
(2)根据实验要求完成图甲中的实物电路图连线。
(3)实验测得的6组数据已在U－I图像中标出，如图乙所示。请你根据数据点位置完成U－I图线，并由图线求出该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω(结论保留2位有效数字)。
巩固训练： 在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验，供选用的器材有：
A.电流表(量程：0～0.6 A，RA＝1 Ω)
B.电流表(量程：0～3 A，RA＝0.6 Ω)
C.电压表(量程：0～3 V，RV＝5 kΩ)
D.电压表(量程：0～15 V，RV＝10 kΩ)
E.滑动变阻器(0～10 Ω，额定电流1.5 A)
F.滑动变阻器(0～2 kΩ，额定电流0.2 A)
G.待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干
(1)请在下边虚线框中画出本实验的电路图。
(2)电路中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用字母代号填写)。
(3)如图所示为实验所需器材，请按原理图连接成正确的实验电路。
在测量电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了如下器材和参考电路：
电压表V1(量程3 V，内阻约6 kΩ)
电压表V2(量程1 V，内阻约6 kΩ)
电流表A1(量程0.6 A，内阻约0.1 Ω)
电流表A2(量程2 mA，内阻约1 Ω)
滑动变阻器R1(最大阻值3 kΩ)
滑动变阻器R2(最大阻值10 Ω)
定值电阻R3(阻值1 Ω)
开关，导线若干
(1)甲同学想要测量马铃薯电池的电动势(约1.0 V)和内阻(约500 Ω)。选用合适器材后，应选择最优电路________(填写参考电路对应的字母)进行测量。
(2)乙同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻。选用合适器材后，应选择最优电路________(填写参考电路对应的字母)进行测量。
(3)乙同学将测得的数据在坐标纸上描点如图。请画出U－I图象，并求出电动势E为________ V，内阻r为________ Ω(小数点后保留2位)。

展开更多......

收起↑