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12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 学案
一、学习目标
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。
二、课前唤醒与情境
我们已经会用伏安法测灯泡的电阻。电池的内阻如何测量？直接可以读取什么量？
三、设计测量方案
一节旧干电池，配以电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线。写出依据，并说明为什么需要改变负载。
根据器材的量程、分度值及预计测量范围，写出你的选择。指出开关闭合前必须检查的项目。
四、实施实验与记录
对照原理图完成接线；观察原实验视频后，写出调节、读数、断电的操作顺序。
实验序号 1 2 3 4 5 6
I/A
U/V
在坐标纸上用本组实测数据作图。保留原始读数，注明电表量程和分度值；没有实测时不虚构数据。
五、典例研习：连线、读数与作图
在“测量干电池的电动势和内阻”实验中：
(1)部分连线如图1所示，导线a端应连接到__________(选填“A”“B”“C”或“D”)接线柱上。正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图2所示，其示数为__________V。
(2)测得的7组数据已标在如图3所示的U-I坐标系上，用作图法求干电池的电动势E=__________V和内阻r =__________Ω。(计算结果均保留2位小数)
独立检验：某小组对废旧电池组测量后得到下图。求电动势和内阻，结果保留两位有效数字。
六、随堂检测
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
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
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
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
七、实验交流与自评
你的报告能否同时提供电路、原始记录、拟合图线、带单位的结果和操作改进？写出最需要改进的一项及理由。
附：答案与解析
二、直接测量路端电压U和外支路电流I，结合闭合电路的欧姆定律间接测量电动势与内阻。
三、。在两种不同状态下可联立求两个未知参数，实际应测多组并作图以减小偶然误差。干电池可选0～0.6 A电流挡和0～3 V电压挡；滑动变阻器可取最大阻值10～20 Ω。
四、断开开关完成连接，检查正负接线柱、量程和变阻器接法；最大阻值起步，闭合后调节，同一状态读出对应U、I，读后及时断电。不少于6组，不超量程。原始记录没有统一数值答案。
2.(1)B　1.20　(2)1.50　1.04
【解析】(1)电压表应测量滑动变阻器接入电路中电阻丝两端的电压，开关应能控制电路，所以导线a端应连接到B接线柱上；干电池电动势约为1.5 V，电压表选择0~3 V量程，分度值为0.1 V，图2电压表示数为1.20 V。
(2)作出U-I图像如图所示。
根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir，可知U-I图像纵轴截距为电源电动势，可得E=1.50 V，直线斜率的绝对值等于电源内阻，则r= Ω=1.04 Ω。
独立检验：，；依据原图的纵截距和斜率。
1. B。一节干电池约1.5 V，0～2 V量程比0～5 V更适合；20 Ω变阻器比1000 Ω更便于调节。
2. D。量程必须覆盖待测范围，同时兼顾读数精度，并非越大越好。
3. A。原图直线Ⅰ的纵截距为3 V，斜率的绝对值为0.5 Ω。
4. B。在题图接法中，电压表分流是主要系统误差来源，使用内阻大的电压表可以减弱分流。
七、读数、描点的随机偏差可通过多次测量与合理拟合减小；电表内阻造成的系统偏差不能仅靠增加次数消除。应及时断电，避免电池状态明显改变。

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