第3节 测量电源的电动势和内电阻课标课标 定位 学习习目标标：1.理解并掌握测测定电电源的电动势电动势 与内电电阻的原理 2掌握该实验该实验 的方法并学会用“代数法”和 “图图象法”处处理实验实验 数据 3通过对实验过对实验 数据的收集、处处理培养学生 应应用数学方法处处理物理问题问题 的能力 重点难难点：1.测测量电电源电动势电动势 和内电电阻的原 理及实验实验 器材的使用 2实验实验 数据的处处理是难难点核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第3节测量 电源 的电 动势 和内 电阻课前自主学案课前自主学案一、实验实验 原理 伏安法测电测电 源电动势电动势 和内电电阻 1原理：E_. 2电电路图图：如图图431所示UIr图图4313方法：只要能测测出_和_的两组组数据， 就可以列出关于E、r的两个方程，从中解出E 、r. 二、实验实验 器材 干电电池、_、_、_、 开关、导线导线 三、实验实验 步骤骤 1确定_表、_的量程，按照电电路图图 连连接好电电路，且使滑动变动变 阻器阻值值滑到_ UI电电流表电压电压 表滑动变动变 阻器电电流电压电压 最大www.3edu.net2闭闭合开关，调节调节 滑动变动变 阻器，使电电流表和电压电压 表有明显显的读读数，记录记录 一组组_、_值值3用同样样的方法，多测测几组组U、I值值4断开开关，整理好器材5利用代数法或图图象法进进行数据处处理UIEU1I1rU2I2r2图图象法：以纵轴纵轴 表示路端电压电压 ，横轴轴表示 总电总电 流，建立直角坐标标系，将所测测多组组相应应 的U、I值进值进 行描点，然后用平滑的曲线线将各点 连连接起来由UEIr知，UI图图象是一条斜 向下的直线线，如图图432所示，直线线与纵轴纵轴 的交点表示电电源_，与横轴轴交点表示 电电源的_ (数轴轴刻度从零开始)，图图 线线斜率的绝对值绝对值 代表电电源_.电动势电动势 E 短路电电流I0 内阻r图图432核心要点突破一、误误差分析1偶然误误差(1)由读读数误误差和电电表线线性不良引起误误差(2)由于导线导线 与电电池接触不好造成电电池内阻不稳稳定(3)用图图象法求E和r时时，作图图不准产产生误误差对对此也可由电电路来解释释：若把图图甲中的R和电电 流表看成外电电路，则电压则电压 表可看成内电电路的 一部分，故实测实测 出的是电电池和电压电压 表这这个整 体等效的r和E.电压电压 表和电电池并联联，故等效内 阻r小于电电池内阻r真，r测测r真外电电路断开时时 ab两点间电压间电压 Uab即等效电动势电动势 E，此时电压时电压 表构成回路，故UabE真，即E测测E真图图433即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 1下列给给出多种用伏安法测电测电 池的电动势电动势 和 内电电阻的数据，处处理方法既能减小偶然误误差， 又直观观、简简便的是( ) A测测出两组组I，U的数据，代入方程EU1 I1r和EU2I2r，求出E和r B多测测几组组I，U的数据，求出几组组E、r，最 后分别别求出其平均值值 C测测出多组组I，U的数据，画出UI图图象，再 根据图图象求出E、rD多测测几组组I，U的数据，分别别求出I和U的平均值值，用电压电压 表测测出断路时时的路端电压电压 即为为电动势电动势 E，再用闭闭合电电路欧姆定律求出电电池内电电阻r解析：选选C.图图象法处处理实验实验 数据，能减小偶然误误差，而且又直观观、形象，故选项选项 C正确二、实验实验 中应应注意的问题问题 1为为了使电电池的路端电压变电压变 化明显显，电电池的 内阻宜大些(可选选用旧的干电电池) 2电电池在大电电流放电时电时 极化现现象较严较严 重，电电 动势动势 E会明显显下降，内阻r会明显显增大，故长长 时间时间 放电电不宜超过过0.3 A，短时间时间 放电电不宜超 过过0.5 A因此，实验实验 中不要将I调调得过过大，读读 电电表要快，每次读读完后应应立即断电电；即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 2用伏安法测测量电电源电动势电动势 和内电电阻的实验实验 中，下列注意事项项中正确的是( ) A应选应选 用新的干电电池作为为被测电测电 源，以使电电 压压表的示数变变化比较较明显显 B应选应选 用内阻较较小的电压电压 表和电电流表 C移动动滑动变动变 阻器的滑片时时，不能使滑动变动变 阻器短路，以免造成电电源过载过载 D根据实验记录实验记录 的数据作UI图线时图线时 ，应应 使所有的点画一条线线，不能画直线时线时 ，可画折 线线解析：选选C.为为了能更好的测测出电电源内电电阻，应应用电电阻较较大的旧电电池，故A错错，由实验实验 中的注意事项项知，电压电压 表电电阻越大越好，故B错错选项选项 C正确D错误错误 测测量电电源的电动势电动势 及内阻的实验电实验电 路如 图图434甲所示图图乙中给给出的器材有：待测测 的电电源(电动势约为电动势约为 4 V，内阻约为约为 2 )，电压电压 表(内阻很大，有5 V、15 V两个量程)，电电流表( 内阻不计计，有0.1 A、1 A两个量程)，滑动变动变 阻 器(阻值值范围围010 )，开关，另有导线导线 若干 试试按照甲图图中的电电路在乙图图中画出连线连线 ，将器 材连连接成实验电实验电 路(要求正确选择电选择电 表量程，以 保证仪证仪 器的安全并使测测量有尽可能高的精确度) 课堂互动讲练仪器选择及电路连接例例1 1乙甲图图434图图435【答案】 见见精讲讲精析【方法总结总结 】 对实验对实验 的处处理要把握三原则则：(1)仪仪表安全原则则；(2)实验实验 操作方便原则则；(3)数据处处理准确原则则用电电流表和电压电压 表测测定电电池的电动势电动势 E和内电电阻r，所用的电电路如图图436所示， 一位同学测测得的6组组数据如下表中所示实验数据的处理例例2 2组别组别I/AU/V 10.121.37 20.201.32 30.311.24 40.321.18 50.501.10 60.571.05图图436(1)试试根据这这些数据在图图中作出UI图线图线 图图437(2)根据图线图线 得出电电池的电动势电动势 E_ V，根据图线图线 得出的电电池内阻r_ .(3)若不作出图线图线 ，只选选用其中两组组U和I的数据，可利用公式EU1I1r1和EU2I2r2算出，这这样样做可能得出误误差很大的结结果，选选用第_组组和第_组组数据，求得E和r误误差最大【精讲讲精析】 (1)描点作图图，舍去第四组组数 对应对应 的点图线图线 如图图438所示图图438选选用第3组组和第4组组数据求得的E和r误误差最大不需 要利用所给给的6组组数据分别进别进 行计计算，利用作图图就 可看出这这一点选选用这这两组组数据求E和r，相当于过过 图图中3和4两点作一直线线，利用此直线线求出E和r，而 此直线线与所画的直线线偏离最大，实际实际 上，第4组组数 据不合理，已经经排除 【答案】 见见精讲讲精析 【方法总结总结 】 作图线时应图线时应 把个别别不合理的数据排 除，由直线线与纵轴纵轴 的交点可读读出电动势电动势 E1.45 V ，再读读出直线线与横轴轴的交点的坐标标(U，I)，连连同得 出的E值值代入EUIr中可得出内阻，即求直线线的 斜率切记记不要把图线图线 与I轴轴的交点当作短路电电流 给给你一个电电阻箱、一个电压电压 表、开关及 导线导线 等，如何根据闭闭合电电路的欧姆定律测测出 一节节旧干电电池的电动势电动势 和内阻创新实验例例3 3图图439(1)画出实验电实验电 路原理图图； (2)实验过实验过 程中，将电电阻箱拨拨到4.5 时时，电压电压 表读读数为为0.90 V；若将电电阻箱拨拨到图图439 甲所示的_ 时时，电压电压 表的读读数如图图 乙所示，是_ V. (3)根据以上实验实验 数据，可以算出该节该节 干电电池 的电动势电动势 E_ V，r_ .www.aaaxk.com【精讲讲精析】 (1)如果给给出电压电压 表、电电阻箱 、开关和导线导线 ，也能测测出一个电电池的电动势电动势 和内阻，其实验实验 原理图图如图图4310所示；图图4310(2)电电阻箱上电电阻值值的大小是把面板上指示的所有电电阻相加，所以图图439甲中电电阻箱的电电阻值值是110 ；实验实验 是测测一节节干电电池的电动势电动势和内阻，所以图图439乙中电压电压 表所用量程应应是03 V，指示的电压应该电压应该 是1.1 V；【答案】 (1)如图图4310所示 (2)110 1.1 (3)1.11 1.05变变式训练训练 在测测定电电池的电动势电动势 和内电电阻的 实验实验 中，待测电测电 池、开关和导线导线 ，配合下列 哪组仪组仪 器，可以达到实验实验 目的( ) 一只电电流表和一个电电阻箱 一只电电流表、一只电压电压 表和一个滑动变动变 阻 器 一只电压电压 表和一个滑动变动变 阻器 一只电电流表和一个滑动变动变 阻器 A B C D解析：选选A.采用选项选项 ，原理：EI1R1I1r，EI2R2I2r联联立可求得采用选项选项，原理EU1I1r，EU2I2r联联立可求得采用、选项时选项时 利用的滑动变动变 阻器因不知其阻值值，所以无法求得www.3edu.net