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    人教版高中物理选修3-1 - 10.实验:测定电池的电动势和内阻

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高中物理新人教版 选修3-1系列课件
第二章《恒定电流》
第九节 《实验:测定电池的 电动势和内阻》
教学目标
一、知识与技能
1、理解闭合电路欧姆定律内容
2、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理,体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。
3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。
4、使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法,并通过设计电路和选择仪器,开阔思路,激发兴趣。
二、过程与方法
1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。
2、学会利用图线处理数据的方法。
三、情感态度与价值观
使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能,具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神,培养学生观察能力、思维能力和操作能力,提高学生对物理学习的动机和兴趣。
教学重点
利用图线处理数据
教学难点
如何利用图线得到结论以及实验误差的分析
教学工具
电池,电压表,电流表,滑线变阻器,开关,导线
教学方法
实验法,讲解法
一、实验原理
1、U-I法:E=U+Ir
2、I-R法:E=IR+Ir
1、电路选择及误差分析
一般采用甲图电路误差较小
甲图:误差来源于电压表的分流作用
乙图:误差来源于电流表的分压作用
二、U-I法电路和器材的选择
适宜测小内阻电源
适宜测大内阻电源
2、器材选择:
安培表:
0~0.6A
伏特表:
0~3V
滑动变阻器:
阻值较小的,最大阻值10~20Ω
被测干电池:内阻较大
电键和导线
1、按原理图连接实物图
三、实验步骤
2、把变阻器的滑片移到一端使其阻值最大
3、闭合电键,调节变阻器,使电流表的读数有明显示数,记录一组电流表和电压表的示数,用同样的方法测量并记录几组U,I值
4、断开电键,整理好器材
方法一:公式法
改变R的阻值,从电流表和电压表中读取两组I、U的值,代入方程组联立求解,多测量几次I、U的值,算出E、r取平均值.
四、数据处理
E
I短
方法二:图象法
在坐标纸上以I为横坐标,U为纵坐标,用测出几组的U,I值画出U-I图像.
E
E等于U轴截距
r等于直线的斜率的绝对值
五、注意事项
1、本实验在电键闭合前,变阻器滑片应置于阻值最大位置处.
2、使用内阻较大一些的旧电池. 在实验中不要将电流调得太大,每次读完数后立即断电,以免使电动势和内阻发生变化.
3、要测出6组I、U数据,且变化范围要大一些.

4、画U-I图线时,应使图线通过尽可能多的点,并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧,个别偏离直线太远的点可舍去.
5、画U-I 图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当的值开始(但横坐标必须从0开始)这时图线与横轴的交点不再是短路电流,而图线与纵轴的截距仍为电动势E,图线的斜率的绝对值仍为内阻r.
设计测E、r的其它方法及误差分析
I-R法:
六、实验设计
U-R法:
例:有两只电压表A和B,量程已知,内阻不知等于多少;另有一节干电池,它的内阻不能忽略,但不知等于多少;只用这两只电压表,电键和一些连接用导线,能通过测量计算出这个电池的电动势(已知电动势不超过电压表的量程).
(1)画出你测量时所用的电路图;
(2)以测量的量作为已知量,导出电动势的式子.
[解](1)电路如图所示:
由上两式可得:
如果已知电压表的内阻,还可测r=?
1、用伏安法测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.应选用内阻较小的电压表和电流表
C.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
D.根据实验记录的数据作U一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
例题
B
2、下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法,其中既能减小偶然误差,又直观、简便的方法是 ( )
A.测出两组I、U的数据,代人方程组.:E=U1十I1r和E=U2十I2r,求出E和r
B.多测几组I、U的数据,求出几组E、r,最后分别求出其平均值
C.测出多组I、U的数据,画出U-I图象,再根据图象求E、r
D.多测出几组I、U数据,分别求出I和U的平均值,用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E,再用闭合电路欧姆定律求出内电阻。
C
3、测量电源B的电动势E及电阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω)
器材:量程3V的理想电压表、量程0.5A的电流表(具有一定内
阻)、固定电阻R=4Ω、电键K、滑线变阻器R′、导线若干
要求:① 画出实验电路原理图(图中各元件需用题目中给出的符
号或字母标出)
② 实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1,当电
流表读数为I2时,电压表读数为U2,
则可以求出E= ______________
r= ______________(用I1、I2、U1、U2及R表示)
(1)电路如图所示:
关键点:将R串入内阻,从而增大内阻值,使电压表有 较大读数变化,达到减小实验误差的目的。
再见