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12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 学案
人教版高中物理必修第三册
一、学习目标
1. 能依据闭合电路关系提出测量电源电动势和内阻的方案。
2. 能规范连接电路并获取多组电压、电流数据。
3. 能用U-I图像处理数据，从截距和斜率求电动势与内阻。
4. 能比较测量方案并分析偶然误差、系统误差及改进方法。
二、任务一：设计可实施的方案
1. 电源接入负载后，可以读取电压、电流。由已学电路关系说明怎样间接测量电动势和内阻，需要几种不同状态？若只提供电流表与电阻箱，或只提供电压表与电阻箱，能否测量？写出关系。
2. 对照实物图说明电压表、电流表各测什么量；列出量程、接线极性、滑片初始位置和开关状态的检查项目。
三、任务二：规范操作，记录证据
先写出获得多组对应U、I数据的操作步骤与安全要求，再按步骤开展实验。为什么要及时断开电路？
次数 1 2 3 4 5 6
I/A
U/V
记录仪器量程及分度值、异常读数及处理理由。不得用示例数据替代本组记录。
四、任务三：让数据产生结论
1. 以电流为横轴、端电压为纵轴，说明变量关系。选择适当标度，在坐标纸上描点拟合；说明截距、斜率含义。求内阻时为什么选拟合线上相距较远的两点？
请自备坐标纸用于作图；下表为原资料的示例测量记录，只用于练习图像处理。
次数 1 2 3 4 5 6
I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.44 0.57
U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.13 1.05
2. 用表中示例数据作图，计算电动势和内阻。若纵轴从非零电压开始，直线与图纸横轴交点还能表示短路电流吗？说明理由。
3. 区分偶然误差与系统误差。电压表并联电源两端、A测外支路电流时，总电流与A读数有何区别？电压表内阻增大，影响如何变化？
五、随堂检测
1. 在测定电池电动势和内阻的实验中，为使实验效果明显且不损坏仪器，最合适的电源是（　　）
A.内阻较大的普通干电池
B.内阻较小的普通蓄电池
C.小型交流发电机
D.小型直流发电机
2. 伏安法实验中，既能减小偶然误差，又直观、简便的数据处理方法是（　　）
A.只测两组U、I，联立求E、r
B.测多组U、I，求几组E、r后取平均
C.测多组U、I，画U-I图像求E、r
D.分别求I、U平均值，测开路电压后求r
3. 伏安法测干电池参数，调节滑变使电流逐渐接近满偏，电压变化范围仍很小。主要原因是（　　）
A.电压表分流
B.干电池内阻较小
C.滑动变阻器最大阻值较小
D.电流表内阻较小
4. （多选）测量电源参数时，关于实验误差，正确的是（　　）
A.由读数引起的误差属于偶然误差
B.图像法可以减小系统误差
C.电压表内阻引起的误差属于系统误差
D.电压表内阻越大，其引起的误差越大
六、整理与自评
按方案、操作、数据、图像、结果与误差整理本次实验。检查是否有原始记录、单位、合理取点和安全操作证据。
附：答案与解析
二、任务一
1. ，两种相互独立状态可联立求E、r，实际多测以减小偶然误差。安阻法；伏阻法，电阻箱给出可读R。
2. V测端电压，A测外支路电流。电流表串联、电压表并联；由预计范围选量程且正入负出；接线断开开关，滑片置于接入电阻最大端。
三、任务二
先断开接线并复查，再闭合调节，稳定后同步记录U、I；改变负载获取至少6组；不超过量程，及时断开。长时间通电会导致电池状态变化。原始记录应据实际实验填写，不存在预先统一的实测答案。
四、任务三
1. ，纵截距为E，斜率为 r；直线两侧尽量均匀分布数据点，不逐点折线连接。，远点减小相对读图误差。
2. 示例合理拟合约、，合理作图可有小幅差异。纵轴起点非零时，图纸横轴不是U=0，不能把交点当短路电流；仍用实际电压刻度求截距及斜率。
3. 读数、描点随机偏差是偶然误差，多测拟合可减小；电表内阻形成系统误差，不能靠重复测量消除。V跨电源时电源总电流大于A读数，V内阻越大分流越小；对应、。
五、随堂检测
1. A。内阻较大的普通干电池能产生较明显的路端电压变化，符合本实验器材及安全要求。
2. C。图像法综合多组数据，减小偶然误差，且直观简便；它不能消除电表内阻导致的系统误差。
3. B。同一电流变化下，内阻较小，内压降变化小，路端电压变化也小。
4. AC。读数误差属偶然误差，电表内阻影响是系统误差。图像法减小偶然误差，不减小该系统误差；电压表内阻越大，分流通常越小。
六、整理与自评
整理应包含测量量与电路、实际操作和记录、拟合图像、带单位的参数、误差及改进。没有实际操作时只完成方案与示例处理，不冒充本组实测。

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