第3節(jié)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．理解并掌握測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻的原理。2．掌握該實(shí)驗(yàn)的方法并學(xué)會(huì)用“代數(shù)法”和“圖象法”處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3．通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、處理培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)方法處理物理問題的能力。重點(diǎn)難點(diǎn)：1．測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的原理及實(shí)驗(yàn)器材的使用。2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理是難點(diǎn)。

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第3節(jié)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、實(shí)驗(yàn)原理伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻1．原理：E＝__________。2．電路圖：如圖4－3－1所示。U＋I(xiàn)r圖4－3－13．方法：只要能測(cè)出____和___的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，從中解出E、r。二、實(shí)驗(yàn)器材干電池、_______、_______、___________、開關(guān)、導(dǎo)線。三、實(shí)驗(yàn)步驟1．確定_____表、_____的量程，按照電路圖連接好電路，且使滑動(dòng)變阻器阻值滑到____。UI電流表電壓表滑動(dòng)變阻器電流電壓最大2．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表和電壓表有明顯的讀數(shù)，記錄一組___、___值。3．用同樣的方法，多測(cè)幾組U、I值。4．?dāng)嚅_開關(guān)，整理好器材。5．利用代數(shù)法或圖象法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。UIE＝U1＋I(xiàn)1rU2＋I(xiàn)2r2．圖象法：以縱軸表示路端電壓，橫軸表示總電流，建立直角坐標(biāo)系，將所測(cè)多組相應(yīng)的U、I值進(jìn)行描點(diǎn)，然后用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來．由U＝E－Ir知，U－I圖象是一條斜向下的直線，如圖4－3－2所示，直線與縱軸的交點(diǎn)表示電源_________，與橫軸交點(diǎn)表示電源的____________

(數(shù)軸刻度從零開始)，圖線斜率的絕對(duì)值代表電源_________。電動(dòng)勢(shì)E短路電流I0內(nèi)阻r圖4－3－2核心要點(diǎn)突破一、誤差分析1．偶然誤差(1)由讀數(shù)誤差和電表線性不良引起誤差。(2)由于導(dǎo)線與電池接觸不好造成電池內(nèi)阻不穩(wěn)定。(3)用圖象法求E和r時(shí)，作圖不準(zhǔn)產(chǎn)生誤差。對(duì)此也可由電路來解釋：若把圖甲中的R和電流表看成外電路，則電壓表可看成內(nèi)電路的一部分，故實(shí)測(cè)出的是電池和電壓表這個(gè)整體等效的r和E。電壓表和電池并聯(lián)，故等效內(nèi)阻r小于電池內(nèi)阻r真，r測(cè)<r真．外電路斷開時(shí)。ab兩點(diǎn)間電壓Uab即等效電動(dòng)勢(shì)E，此時(shí)電壓表構(gòu)成回路，故Uab<E真，即E測(cè)<E真。圖4－3－3即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．下列給出多種用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)，處理方法既能減小偶然誤差，又直觀、簡(jiǎn)便的是(

)A．測(cè)出兩組I，U的數(shù)據(jù)，代入方程E＝U1＋I(xiàn)1r和E＝U2＋I(xiàn)2r，求出E和rB．多測(cè)幾組I，U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求出其平均值C．測(cè)出多組I，U的數(shù)據(jù)，畫出U－I圖象，再根據(jù)圖象求出E、rD。多測(cè)幾組I，U的數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測(cè)出斷路時(shí)的路端電壓即為電動(dòng)勢(shì)E，再用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)電阻r。解析：選C。圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能減小偶然誤差，而且又直觀、形象，故選項(xiàng)C正確。二、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題1．為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些。(可選用舊的干電池)2．電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過0.3A，短時(shí)間放電不宜超過0.5A．因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完后應(yīng)立即斷電；即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2．用伏安法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，下列注意事項(xiàng)中正確的是(

)A．應(yīng)選用新的干電池作為被測(cè)電源，以使電壓表的示數(shù)變化比較明顯B．應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路，以免造成電源過載D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作U－I圖線時(shí)，應(yīng)使所有的點(diǎn)畫一條線，不能畫直線時(shí)，可畫折線解析：選C。為了能更好的測(cè)出電源內(nèi)電阻，應(yīng)用電阻較大的舊電池，故A錯(cuò)，由實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)知，電壓表電阻越大越好，故B錯(cuò)．選項(xiàng)C正確。D錯(cuò)誤。

測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路如圖4－3－4甲所示。圖乙中給出的器材有：待測(cè)的電源(電動(dòng)勢(shì)約為4V，內(nèi)阻約為2Ω)，電壓表(內(nèi)阻很大，有5V、15V兩個(gè)量程)，電流表(內(nèi)阻不計(jì)，有0.1A、1A兩個(gè)量程)，滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～10Ω)，開關(guān)，另有導(dǎo)線若干。試按照甲圖中的電路在乙圖中畫出連線，將器材連接成實(shí)驗(yàn)電路(要求正確選擇電表量程，以保證儀器的安全并使測(cè)量有盡可能高的精確度)。課堂互動(dòng)講練類型一儀器選擇及電路連接例1乙甲圖4－3－4圖4－3－5答案：見精講精析。方法總結(jié)：對(duì)實(shí)驗(yàn)的處理要把握三原則：(1)儀表安全原則；(2)實(shí)驗(yàn)操作方便原則；(3)數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確原則。

用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，所用的電路如圖4－3－6所示，一位同學(xué)測(cè)得的6組數(shù)據(jù)如下表中所示。類型二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理例2組別I/AU/V10.121.3720.201.3230.311.2440.321.1850.501.1060.571.05圖4－3－6(1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中作出U－I圖線。圖4－3－7(2)根據(jù)圖線得出電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，根據(jù)圖線得出的電池內(nèi)阻r＝________Ω。(3)若不作出圖線，只選用其中兩組U和I的數(shù)據(jù)，可利用公式E＝U1＋I(xiàn)1r1和E＝U2＋I(xiàn)2r2算出，這樣做可能得出誤差很大的結(jié)果，選用第________組和第________組數(shù)據(jù)，求得E和r誤差最大。精講精析：(1)描點(diǎn)作圖，舍去第四組數(shù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。圖線如圖4－3－8所示。圖4－3－8選用第3組和第4組數(shù)據(jù)求得的E和r誤差最大．不需要利用所給的6組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計(jì)算，利用作圖就可看出這一點(diǎn)。選用這兩組數(shù)據(jù)求E和r，相當(dāng)于過圖中3和4兩點(diǎn)作一直線，利用此直線求出E和r，而此直線與所畫的直線偏離最大，實(shí)際上，第4組數(shù)據(jù)不合理，已經(jīng)排除。答案：見精講精析。方法總結(jié)：作圖線時(shí)應(yīng)把個(gè)別不合理的數(shù)據(jù)排除，由直線與縱軸的交點(diǎn)可讀出電動(dòng)勢(shì)E＝1.45V，再讀出直線與橫軸的交點(diǎn)的坐標(biāo)(U，I)，連同得出的E值代入E＝U＋I(xiàn)r中可得出內(nèi)阻，即求直線的斜率．切記不要把圖線與I軸的交點(diǎn)當(dāng)作短路電流。

給你一個(gè)電阻箱、一個(gè)電壓表、開關(guān)及導(dǎo)線等，如何根據(jù)閉合電路的歐姆定律測(cè)出一節(jié)舊干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。類型三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例3圖4－3－9(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖；(2)實(shí)驗(yàn)過程中，將電阻箱撥到4.5Ω時(shí)，電壓表讀數(shù)為0.90V；若將電阻箱撥到圖4－3－9甲所示的________Ω時(shí)，電壓表的讀數(shù)如圖乙所示，是________V。(3)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可