12.3实验：电池电动势和内阻的测量 导学案-（2019）新人教版高中物理必修第三册.rar

12.3 实验：电池电动势和内阻的测量实验：电池电动势和内阻的测量 【学习目标学习目标】1知道测量电源电动势和内电阻的实验原理，学会科学处理实验数据的方法公式法和图像法2了解实验中的误差来源，了解用不同方法测量得出结果 E 和 r 的误差分析【质疑提升质疑提升 1】实验思路实验思路1. 电动势和内阻是电源的重要参量，根据闭合电路欧姆定律，由多种方法可以测定电池的电动势和内阻。请你思考并提出一两种实验设计方案。2. 如图所示，电源、滑动电阻器、电键构成闭合电路，当改变滑动电阻器的阻值时，可用电压表测量路端电压 U 和电流 I 的多组不同数值，试根据闭合电路欧姆定律：（1）写出求解电源电动势 E、内电阻 r 的方程： （2）为解出 E、r，至少需要几组数值： （3）为减小测量带来的偶然误差，可以采取的方法是：3. 误差分析：由实际电表和理想电表的差别，分析如图 1 所示电路，思考下面的问题：（1）I 电压表测量的路端电压 U、电流表测量的干路电流 I 是否存在系统误差？为什么？（2）结合电压表、电流表的测量值和路端电压、干路电流真实值的大小关系，思考：图 2 中 U、I 的测量值图线，U、I 的真实值图线应怎样？进而分析电动势、内阻的测量值和真实值之间的大小关系？（3） 如果采用图 3 所示的测量电路，试分析该电路的系统误差？图 14. 图 5 中，电源、电阻箱、电压表、电键构成闭合电路，试根据闭合电路欧姆定律分析，该电路是否可以测出电源电动势 E 和内电阻 r？如可以测出，需要测出哪些物理量？其原理式？5. 图 6 中，电源、电阻箱、电流表、电键构成闭合电路，试根据闭合电路欧姆定律分析，该电路是否可以测出电源电动势 E 和内电阻 r？如可以测出，需要测出哪些物理量？其原理式？【学以致用学以致用】1. 用电压表、电流表测定 a、b 两节干电池的电动势 Ea、Eb和内电阻 ra、rb时，画出的图线如图所示，则由此图线可知（ ）AEaEb 、rarb BEaEb 、rarb CEaEb 、rarb DEaEb 、rarb2. 在测定电源电动势和内阻的实验中某同学所用电路如图所示，测得的数据如下：123456U/V1.421.361.081.211.141.07I/A0.040.080.120.160.200.24图 6图 5 实验误差分系统误差和偶然误差两种。该实验的系统误差主要是由_电压表分流_引起的。用画 U-I 图线求电动势和内阻的优点在于可以尽量减小实验的_偶然_误差。 在右图给出的 UI 坐标系中用给出的数据画出 UI 图线（横、纵坐标的起点已经规定好） ，从图象中可以发现该同学记录的第_3_组数据有误。 求得电动势 E=_1.50_V，内阻 r=_1.78_ （均保留3 位有效数字） 。【核心素养专练核心素养专练】1 如图所示是根据某次实验记录的数据画出的 UI 图线，关于此图线，下列的说法中正确的是（ ）A纵轴的截距表示电源的电动势，即 E3.0VB横轴的截距表示电源的短路电流，即 I短0.6AC电源的内阻 r5D电源的内阻 r1.02用电流表和电压表测干电池的电动势和内电阻，提供的器材如图所示。（1）用实线代表导线把图甲所示的实物连接成测量电路。 （两节干电池串联作为电源，图中有部分线路已连接好）（2） 图乙中的 6 个点表示实验中测得的 6 组电流 I、电压 U 的值，按照这些实验值作出UI 图线，由此图线求得的电源电动势 E_3.00_V，内电阻r_0.77_。 （结果保留两位小数） 3如图实物分别为开关，两个电池串联的电源，电压表，电阻箱，还有导线若干（图中未画出）。现用这些器材来测量电源的电动势E 和内电阻 r。（1）在上面右边线框内画出实验电路图并按电路图在实物图上连接导线。（2）若要测得 E、的值，电阻箱至少需取_个不同数值。（3）若电压表每个分度表示的电压值未知，但指针偏转角度与电压表两端电压成正比，能否用此电路测量 E?答：_否_能否用此电路测？答：_能_。4在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路。（1）实验时，应先将电阻箱的电阻调到 。 （选填“最大值”、 “最小值”或“任意值”）（2）改变电阻箱的阻值 R，分别测出阻值=10的定0R值电阻两 端的电压 U，下列两组 R 的取值方案中，比较合理的方案是 。 （选填“1”或“2”）方案编号电阻箱的阻值 R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.（3）根据实验数据描点，绘出的图象是一条直线若直线的斜率为 k，在坐标1RU1U轴上的截距为 b，则该电源的电动势 E= ，内阻 r= 01kR0Rkb。 （用 k、b 和 R0表示）5. 现有器材：量程为 10.0mA、内阻约 30-40的电流表一个，定值电阻 R1=150，定值电阻 R2=100，单刀单掷开关 K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约 1.5V）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为 E= ，式中12221IIRII各直接测得量的意义是： I1为两电阻串联时电流表读数、I为接入电阻 R1时电流表读数、 。 6. 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材： 干电池 E（电动势约为 1.5V、内电阻大约为 1.0） 电压表 V（015V） 电流表 A（00.6A、内阻 0.5） 电流表 G（满偏电流 3mA、内阻 Rg=10） 滑动变阻器 R1（010、10A） 滑动变阻器 R2（0100、1A） 定值电阻 R3=990 开关、导线若干1 为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是_（填写字母代号） ； 请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号。 上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的 I1I2图线（I1为电流表 G 的示数，I2为电流表 A 的示数） ，由图线可求得被测电池的电动势 E = 1.46 V，内电阻 r = 0.35 。改装表为电压表。电流表和电源直接串联。据斜率求出的电源内阻需减电流表内阻。 12.3 实验：电池电动势和内阻的测量实验：电池电动势和内阻的测量 【学习目标学习目标】1知道测量电源电动势和内电阻的实验原理，学会科学处理实验数据的方法公式法和图像法2了解实验中的误差来源，了解用不同方法测量得出结果 E 和 r 的误差分析【质疑提升质疑提升 1】实验思路实验思路1. 电动势和内阻是电源的重要参量，根据闭合电路欧姆定律，由多种方法可以测定电池的电动势和内阻。请你思考并提出一两种实验设计方案。2. 如图所示，电源、滑动电阻器、电键构成闭合电路，当改变滑动电阻器的阻值时，可用电压表测量路端电压 U 和电流 I 的多组不同数值，试根据闭合电路欧姆定律：（1）写出求解电源电动势 E、内电阻 r 的方程： （2）为解出 E、r，至少需要几组数值： （3）为减小测量带来的偶然误差，可以采取的方法是：3. 误差分析：由实际电表和理想电表的差别，分析如图 1 所示电路，思考下面的问题：（1）I 电压表测量的路端电压 U、电流表测量的干路电流 I 是否存在系统误差？为什么？（2）结合电压表、电流表的测量值和路端电压、干路电流真实值的大小关系，思考：图 2 中 U、I 的测量值图线，U、I 的真实值图线应怎样？进而分析电动势、内阻的测量值和真实值之间的大小关系？（3） 如果采用图 3 所示的测量电路，试分析该电路的系统误差？图 14. 图 5 中，电源、电阻箱、电压表、电键构成闭合电路，试根据闭合电路欧姆定律分析，该电路是否可以测出电源电动势 E 和内电阻 r？如可以测出，需要测出哪些物理量？其原理式？5. 图 6 中，电源、电阻箱、电流表、电键构成闭合电路，试根据闭合电路欧姆定律分析，该电路是否可以测出电源电动势 E 和内电阻 r？如可以测出，需要测出哪些物理量？其原理式？【学以致用学以致用】1. 用电压表、电流表测定 a、b 两节干电池的电动势 Ea、Eb和内电阻 ra、rb时，画出的图线如图所示，则由此图线可知（ ）AEaEb 、rarb BEaEb 、rarb CEaEb 、rarb DEaEb 、rarb2. 在测定电源电动势和内阻的实验中某同学所用电路如图所示，测得的数据如下：123456U/V1.421.361.081.211.141.07I/A0.040.080.120.160.200.24图 6图 5 实验误差分系统误差和偶然误差两种。该实验的系统误差主要是由_引起的。用画 U-I 图线求电动势和内阻的优点在于可以尽量减小实验的_误差。 在右图给出的 UI 坐标系中用给出的数据画出 UI 图线（横、纵坐标的起点已经规定好） ，从图象中可以发现该同学记录的第_组数据有误。 求得电动势 E=_V，内阻 r=_ （均保留 3 位有效数字） 。【核心素养专练核心素养专练】1 如图所示是根据某次实验记录的数据画出的 UI 图线，关于此图线，下列的说法中正确的是（ ）A纵轴的截距表示电源的电动势，即 E3.0VB横轴的截距表示电源的短路电流，即 I短0.6AC电源的内阻 r5D电源的内阻 r1.02用电流表和电压表测干电池的电动势和内电阻，提供的器材如图所示。（1）用实线代表导线把图甲所示的实物连接成测量电路。 （两节干电池串联作为电源，图中有部分线路已连接好）（2） 图乙中的 6 个点表示实验中测得的 6 组电流 I、电压 U 的值，按照这些实验值作出UI 图线，由此图线求得的电源电动势 E_V，内电阻 r_。 （结果保留两位小数） 3如图实物分别为开关，两个电池串联的电源，电压表，电阻箱，还有导线若干（图中未画出）。现用这些器材来测量电源的电动势E 和内电阻 r。（1）在上面右边线框内画出实验电路图并按电路图在实物图上连接导线。（2）若要测得 E、的值，电阻箱至少需取_个不同数值。（3）若电压表每个分度表示的电压值未知，但指针偏转角度与电压表两端电压成正比，能否用此电路测量 E?答：_能否用此电路测 r？答：_。4在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路。（1）实验时，应先将电阻箱的电阻调到 。 （选填“最大值”、 “最小值”或“任意值”）（2）改变电阻箱的阻值 R，分别测出阻值=10的定0R值电阻两 端的电压 U，下列两组 R 的取值方案中，比较合理的方案是 。 （选填“1”或“2”）方案编号电阻箱的阻值 R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.（3）根据实验数据描点，绘出的图象是一条直线若直线的斜率为 k，在坐标1RU1U轴上的截距为 b，则该电源的电动势 E= ，内阻 r= 。 （用 k、b和 R0表示）5. 现有器材：量程为 10.0mA、内阻约 30-40的电流表一个，定值电阻 R1=150，定值电阻 R2=100，单刀单掷开关 K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约 1.5V）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为 E= ，式中各直接测得量的意义是： 。 6. 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材： 干电池 E（电动势约为 1.5V、内电阻大约为 1.0） 电压表 V（015V） 电流表 A（00.6A、内阻 0.5） 电流表 G（满偏电流 3mA、内阻 Rg=10） 滑动变阻器 R1（010、10A） 滑动变阻器 R2（0100、1A） 定值电阻 R3=990 开关、导线若干1 为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是_（填写字母代号） ； 请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号。 上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的 I1I2图线（I1为电流表 G 的示数，I2为电流表 A 的示数） ，由图线可求得被测电池的电动势 E = V，内电阻 r = 。