测电池的电动势和内阻

2.10 实验:测定电池的电动势和内阻导学案

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学习目标

1.知道测量电源电动势和内阻的实验原理,进一步感受电源路端电压随电流变化的关系。

2.学会根据图象合理外推进行数据处理的方法。

3.尝试分析电源电动势和内阻的测量中的误差,了解测量中减小误差的方法。 4.培养仔细观察、真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质。

一知识体系梳理 1.实验原理

(1)如图甲所示,根据关系式E=U+Ir,可以用电压表、电流表加上一个可以改变的电阻器测定电源的电动势和内阻。 (2)如图乙所示,根据关系式E=IR+Ir,可以用电流表、电阻箱测定电源电动势和内阻。 (3)如图丙所示,根据关系式E= ,可以用电压表、电阻箱测定电源电动势和内阻。

甲 乙 丙

2.实验方法

(1)把较粗的铜丝和铁丝相隔几毫米插入马铃薯或苹果中,就制成了一个水果电池,其中铜丝是电池的正 极,铁丝是⑨负 极。

(2)实验时改变电阻,可以获得多组电压值和电流值,并记录在表中。

(3)用水果电池做实验的优点是它的内阻较大,容易测量,缺点是内阻容易发生变化,测量前要做好充分准备,使测量尽量迅速。

3.数据处理

(1)解方程组法:用两 组数据分别代入关系式E=U+Ir中,解方程组就可以算出电动势和内阻,此法的优点是方法简单,但误差较大。

(2)图象法:以I为横坐标、U为纵坐标建立坐标系,根据所测量的多组数据画出U-I图象,由函数式U=-rI+E可知图象纵轴的截距为电动势,横轴的截距为短路电流,由关系式r= 可以求出电源的内阻。

二重点难点探究

主题1:实验原理

阅读教材中“实验原理”标题下面的内容,回答下列问题。

(1)讨论根据闭合电路欧姆定律如何求一个电源的电动势和内阻。

(2)如何测出一节干电池的电动势和内阻?需要什么仪器,采用什么样的电路图?原理是什么?

主题2:实验方法(重点探究)

阅读教材中“实验方法”标题下面的内容,回答下列问题。

(1)教材中介绍用水果电池做实验,这样选择的优点是什么?如果实验中用干电池来代替水果电池,是选择新一些的电池好还是旧一些的电池好?为什么?实验中应注意什么问题?

(2)简要写出实验步骤。

主题3:实验数据处理

阅读教材中“数据处理”相关内容,回答下列问题。

(1)利用解方程组的方法求解E和r有什么优点和缺点? (2)电池的U-I图象的截距、斜率分别表示什么物理量?

(3)画U-I图象时,纵轴可以不从零开始,如图所示。通过此图如何得出E和r?

三基础智能检测

1.图甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘,当用“-”和“0.6”两接线柱时,能测量的最大电流是 A,对应刻度盘上每一小格代表 A,图中指针示数为 A。

图乙为学生实验用的有两个量程的电压表刻度盘,当使用较小量程时,测量电压最大值不得超过 V,每小格表示 V,图中指针示数为 V。

2.下列给出多种用伏安法测电池电动势和内阻的数据处理方法,其中既能减小偶然误差,又直观、简便的是( )。

A.测出两组I、U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r,求出E和r B.多测几组I、U的数据,求出几组E、r,最后分别求出其平均值 C.测出多组I、U的数据,画出U-I图象,再根据图象求出E、r

D.多测几组I、U的数据,分别求出I和U的平均值,用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E,再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r

3.图示是根据某次实验记录的数据所画出的U-I 图象,下列关于这个图象的说法正确的是( )。

A.纵轴截距表示电源的电动势,即E=3 V B.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6 A

C.根据r=,计算出待测电源内阻为5 Ω D.根据r=||,计算出待测电源内阻为1 Ω

4.欲测定电池的电动势和内阻,除待测电池、开关和导线外,配合下列仪器,可以达到实验目的的是( )。

A.一只电压表和一个电阻箱

B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器 C.一只电流表和一个电阻箱

D.一只电流表和一个滑动变阻器

拓展一、实验数据的处理

1.用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图甲所示,一位同学测得的6组数据如下表所示。

组别 1 2 3 4 5 6 电流I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 电压U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (1)试根据这些数据在图乙中画出U-I图线。

(2)根据图线求出电池的电动势E= V,电池的内阻r= Ω。

(3)若不画出图线,只选用其中两组U和I的数据,用公式E=U+Ir列方程求E和r,这样做可能得出误差很大的结果,其中选用第 组和第 组的数据,求得的E和r误差最大。 拓展二、对实验原理的理解及实验设计

2.在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,备有下列器材: A.待测干电池(电动势约为1.5 V,内阻小于1.0 Ω)

B.电流表C.电流表

(满偏电流Ig=3 mA,内阻Rg=10 Ω) (0~0.6 A,内阻0.1 Ω)

甲 乙

D.滑动变阻器R1(0~20 Ω,10 A) E.滑动变阻器R2(0~200 Ω,1 A) F.定值电阻R0(990 Ω) G.开关和导线若干

(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了图甲中的a、b两个参考实验电路。其中合理的是图 所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选 (填写器材的字母代号)。 (2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理实验电路,利用测出的数据绘出的I1-I2图线(I1为电流表的示数),则由图线可得被测电池的电动势E= V,内阻r= Ω。

的示数,I2为电流表