。 。 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.
- 5 -
(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
