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高中物理 2.10 测电源电动势和内阻学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP专享VIP免费

高中物理 2.10 测电源电动势和内阻学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案_第1页
高中物理 2.10 测电源电动势和内阻学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案_第2页
测电源电动势和内电阻一、实验目的1.掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法;进一步理解闭合电路的欧姆定律.2.掌握用图象法求电动势和内阻的方法.二、实验原理1.实验依据:闭合电路欧姆定律.2.实验电路:如图所示.(电流表内接法或外接法)3.E和r的求解:由U=E-Ir得:,解得:4.作图法数据处理,如图所示:(1)图线与纵轴交点为E.(2)图线与横轴交点为I短=.(3)图线的斜率表示r=||.三、实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔.四、实验步骤1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按图连接好电路.2.把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端.3.闭合电键,调节变阻器,使电流表有明显示数.记录一组电流表和电压表的示数,用同样方法测量并记录几组I、U值,并填入表格中.4.断开开关,拆除电路,整理好器材.五、数据处理本实验中数据的处理方法,一是联立方程求解的公式法,二是描点画图法.第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A法一:取六组对应的U、I数据,数据满足的关系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、U3=E-I3r…让第1式和第4式联立方程,第2式和第5式联立方程,第3式和第6式联立方程,这样解得三组E、r,取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小.法二:以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立UI坐标系,在坐标平面内描出各组(U,I)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线的斜率大小即为电池的内阻,即r=||.六、误差分析1.由读数误差和电表线性不良引起误差.2.用图象法求E和r时,由于作图不准确造成的误差.3.本实验若采用电流表内接法:存在系统误差,这是由于电压表的分流IV引起的,使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真.因为I真=I测+IV,而IV=U/RV,U越大,IV越大,U趋近于零时,IV也趋近于零.所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流,而图线与纵轴的交点为电动势的测量值,比真实值偏小.修正后的图线如图所示,显然,E、r的测量值都比真实值偏小,r测r真四、注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池).2.在实验中不要将I调得过大,每次读完U、I读数立即断电,以免干电池在大电流放电时极化现象过重,使得E、r明显变化(E减小、r增大).3.测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,类似于逐差法,要将测出的I、U数据中,第1和第4组为一组,第2和第5组为一组,第3和第6组为一组,分别解出E、r值再求平均值.4.在画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧,而不要顾及个别离开直线较远的点,以减小偶然误差.5.干电池内阻较小时,U的变化较小,此时,坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况,使下部大面积空间得不到利用,为此,可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始),如图乙所示,并且把坐标的比例放大,可使结果的误差减小.此时图线与横轴交点不表示短路电流,而图线与纵轴的截距仍为电动势,要在直线上任取两个相距较远的点,用r=||计算出电池的内阻r.五、实验创新1.安—阻法用一个电流表和电阻箱测量,电路如图,测量原理为:E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),由此可求出E和r,此种方法使测得的电动势无偏差,但内阻偏大.2.伏—阻法用一个电压表和电阻箱测量,电路如图,测量原理为:E=U1+r,E=U2+r,由此可求出r和E,此种方法测得的电动势和内阻均偏小.六、典型题分析题型一:器材选择和数据处理【例1】用如图所示电路测一节干电池的电动势E和内电阻r,所给的器材有:A.电压表V:0~3V和0~15V两个量程;B.电流表A:0~0.6A和0~3A1C.滑动变阻器R1(最大电阻为20Ω);D.滑动变阻器R2(最大电阻为100Ω...

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