。 。 内部文件,版权追溯 10 实验:测定电池的电动势和内阻
[学科素养与目标要求]
物理观念:知道测定电池的电动势和内阻的实验原理:闭合电路的欧姆定律.
科学探究:1.根据“伏安法”测电源电动势的原理,会选用实验器材、正确连接电路、规范实验操作.2.能进行分组、自主、合作探究,并对信息进行数据处理.
科学思维:1.会设计测电源电动势和内阻的“伏安法”、“安阻法”、“伏阻法”的电路图.2.111
会用U-I图象、-R图象、-图象处理数据,通过对比思维,掌握各个图象的斜率和截距
IUR的意义.
科学态度与责任:在实验过程中保持很好地交流、合作,准确记录数据,科学认真地进行数据处理.
一、测定电池电动势和内阻的实验方案设计
1.伏安法:由E=U+Ir知,只要测出U、I的两组数据,就可以列出两个关于E、r的方程,从而解出E、r,用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表,电路图如图1所示.
2.安阻法:由E=IR+Ir可知,只要能得到I、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表,电路图如图2所示.
图1 图2 图3
3.伏阻法:由E=U+r知,如果能得到U、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表,电路图如图3所示. 二、实验操作与实验数据的处理 1.实验步骤(以伏安法为例)
(1)电流表用0~0.6 A量程,电压表用0~3 V量程,按实验原理图连接好电路. (2)把滑动变阻器的滑片移到一端,使其接入电路中的阻值最大.
UR - 1 -
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显的示数,记录一组数据(I1、U1).用同样的方法测量几组I、U值. (4)断开开关,整理好器材.
(5)处理数据,用公式法和图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻. 2.实验数据的处理 (1)公式法
依次记录的多组数据(一般6组)如表所示:
实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A U/V
I1 U1 I2 U2 I3 U3 I4 U4 I5 U5 I6 U6 分别将1、4组,2、5组,3、6组联立方程组解出E1、r1,E2、r2,E3、r3,求出它们的平均值作为测量结果.
E1+E2+E3r1+r2+r3E=,r=. 3
3
(2)图象法
①根据多次测出的U、I值,作U-I图象;
②将图线两侧延长,纵轴截距点意味着断路情况,它的数值就是电池电动势E; ③横轴截距点(路端电压U=0)意味着短路情况,它的数值就是短路电流; ④图线斜率的绝对值等于电池的内阻r,即r=?
Er?ΔU?=E,如图4所示.
??ΔI?I短
图4
3.注意事项
(1)为使电池的路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表. (2)实验中不能将电流调得过大,读数要快,读完后立即切断电源,防止干电池大电流放电时内阻r出现明显变化.
(3)若干电池的路端电压变化不很明显,作图象时,纵轴单位可取得小一些,且纵轴起点可不从零开始.
如图5所示,此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E,但图线与横轴交点不再是短路电流,ΔU内阻要在直线上取较远的两点用r=||求出.
ΔI - 2 -
图5
一、伏安法测电动势和内阻
例1 (2018·山东潍坊市高一下期末)用如图6所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻.除开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
图6
电流表(量程0~0.6 A,0~3 A) 电压表(量程0~3 V,0~15 V)
滑动变阻器R1(阻值范围0~20 Ω,额定电流2 A) 滑动变阻器R2(阻值范围0~100 Ω,额定电流1 A)
(1)为提高测量精度,电流表应选用的量程是 A,电压表应选用的量程是 V;为多测量几组数据,滑动变阻器应选用 (填写滑动变阻器符号);
(2)实验开始前,滑动变阻器的滑动触头P应移到 端(选填“a”或“b”); (3)改变滑动变阻器R的阻值,测出6组U和I的值如下表所示.其中5组数据的对应点已经标在图7的坐标纸上,请在坐标纸上标出第二组数据的对应点,并画出U-I图线.
序号 电压U/V 电流I/A 1 1.35 0.120 2 1.30 0.140 3 1.25 0.240 4 1.20 0.300 5 1.15 0.360 6 1.10 0.420 - 3 -
图7
(4)由图象求得电池的电动势E= V,内阻r= Ω(保留到小数点后两位) 答案 (1)0~0.6 0~3 R1 (2)a (3)如图所示
(4)1.45 0.84(0.83~0.85均可) 二、伏阻法和安阻法测电动势和内电阻 1.伏阻法
(1)电路图:如图8所示 (2)实验原理:E=U+r (3)数据处理
URUE=U+r??R①计算法:?UE=U+r??R1
1
122
2
②图象法:由E=U+r得:
11r111r1
=+·,故-图象的斜率k=,纵轴截距为,如图9所示.
URUEER
UREE- 4 -
图8 图9
2.安阻法
(1)电路图:如图10所示. (2)实验原理:E=IR+Ir.
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(京津琼鲁专用)2018_2019学年高中物理第二章恒定电流10实验:测定电池的电动势和内阻学案新人教版必修2
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