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第十二章 电能 能量守恒定律
第3节 实验：电池电动势和内阻的测量
我们已经会用伏安法测量灯泡的电阻。
电池的内阻又该怎样测量？
旧干电池的内阻相对较大，
可以用来完成本次测量。
1. 能根据闭合电路的欧姆定律确定直接测量的物理量。
2. 能正确选择量程、连接电路，安全获得多组对应读数。
3. 能根据实验记录作图，用截距和斜率求电动势与内阻。
4. 能说明主要操作误差，完整表达本组实验的测量结果。
一、形成测量方案
1. 把未知参数转化为可测量量
一节使用过的干电池，配以电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线。
思考：直接读出什么量，才能间接求出两个参数？
直接测量路端电压U和外电路电流I。
利用，改变负载，测得不同状态的数据。
一、形成测量方案
2. 由不同负载下的数据建立方程
对同一电池，在测量期间把E、r看作不变。
改变滑动变阻器，测得两组不同的U、I。
联立可求E、r；实际应测多组数据，减小单次读数波动对结果的影响。
一、形成测量方案
3. 先确定测量对象，再确定接法
A
V
S
R
思考：电压表测哪两点间的电压？
电流表是否直接测得电池总电流？
V测电池两端的路端电压；A测外支路电流。
当V的分流影响很小时，以A的示数近似代替总电流。
一、形成测量方案
4. 为一节干电池选择合适量程
电流表：0～0.6 A。
电压表：0～3 V。
滑动变阻器：最大阻值10～20 Ω。
另需干电池、开关和导线。
归纳：量程既要保证安全，也要使读数足够清楚；并非选得越大越好。
二、实施实验与记录
1. 对照原理图完成实物连线
接线时先断开开关。
逐一核对电表量程、
正负接线柱和滑动
变阻器接入的两端。
电流表串联、电压表并联；滑动变阻器使用一个上接线柱和一个下接线柱。
二、实施实验与记录
2. 确保接入电阻最大，再通电
观察原实物图中的滑片位置。
思考：为什么开始时要让接入电阻最大？
使初始电流较小，避免电表过载。
不要把滑动变阻器调到接入电阻为零而使电池短路。
二、实施实验与记录
3. 观察调节、读数和断电顺序
视频
观察：怎样改变负载？何时读取两表的示数？
二、实施实验与记录
4. 调节一次，记录一对读数
改变滑片位置，使电流表有明显而不过量程的示数。
记录同一状态的I、U，再改变滑片位置。
取得不少于6组数据，每次读数后及时断电。
不同负载形成不同状态；读数要成对。
不长时间通电，不把电流调得过大。
二、实施实验与记录
5. 用真实记录支撑测量结果
实验序号 1 2 3 4 5 6
I/A
U/V
把本组的实际示数填入表格，不预填统一数值。
测量结束：断开开关，整理器材；保留原始记录。
二、实施实验与记录
6. 在原实验题图中练习读数
部分连线如图1，导线a端应接哪一个接线柱？正确连接后，图2中电压表的示数是多少？
接B；电压表读数为1.20 V。
三、处理数据与交流
1. 描点后拟合，不逐点折线连接
以I为横坐标、U为纵坐标，标明单位。让图线尽可能反映各测量点的总体趋势，
未在线上的点大致均衡地分布在直线两侧。
归纳：。
纵截距对应E；斜率的绝对值对应r。
三、处理数据与交流
2. 对七组原测量点作图
图3中已给出7组测量点。用作图法求干电池的E、r，结果均保留两位小数。
按测量点拟合直线，不能机械地连接相邻点。
三、处理数据与交流
3. 写出带单位的实验结果
从纵截距读E，选拟合直线上
相距较远的两点求斜率。
三、处理数据与交流
4. 在新电池组图线中求参数
某小组用废旧电池组完成测量，
所得图线如图。
求电池组的电动势与内阻，
结果保留两位有效数字。
，。
三、处理数据与交流
5. 根据实验过程提出改进
读数与描点不准确，会使实验点分散。长时间通电、电流过大，会使电池状态改变。电压表分流也会影响测量模型。
多测并合理拟合；读数后及时断电。电表内阻的影响不能只靠增加测量次数消除。
1. 用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，实验中可供选择的电压表有两个，量程分别为A（0~2V）、B（0~5V），滑动变阻器两个，规格分别为C（0~1000Ω）、D（0~20Ω），应选用的电压表和滑动变阻器分别为（　　）
A. A，C
B. A，D
C. B，C
D. B，D
答案：B
2. 用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中错误的是 ( )
A. 应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显
B. 移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
C. 根据实验记录的数据作U-I图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧
D.出于安全的考虑，在选择电表时，量程越大越好
答案：D
3. 如图所示，甲图中直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的U-I图像。用此电源与电阻R连接成如图乙所示闭合电路。根据甲图中的直线Ⅰ，求出电源的电动势和内阻分别是（ ）
A. 3 V，0.5 Ω
B. 3 V，1 Ω
C. 2 V，1 Ω
D. 2 V，0.5 Ω
答案：A
4. 如图所示，某同学用图示电路测量电源的电动势和内电阻。为减小实验的系统误差，可采用的方法是（　　）
A. 用内阻小的电压表
B. 用内阻大的电压表
C. 用内阻小的电流表
D. 用内阻大的电流表
答案：B
一、实验思路
闭合电路的欧姆定律：
实验器材；实验步骤。
二、数据分析
公式法：求多组数据的平均值。
图像法：。
三、误差分析
偶然误差：电表读数、描点；系统误差：电压表分流。

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