【课堂新坐标】2016-2017学年高中物理沪科版课件 选修3-1 第四章 探究闭合电路欧姆定律 4

上一页返回首页下一页阶段1阶段2阶段3学业分层测评4.2测量电源的电动势和内阻上一页返回首页下一页阶段1——基础自主学习一、实验目的1．掌握测量电源电动势和内阻的实验原理、实验电路和实验方法．2．学会用图像法处理实验数据．二、实验器材待测电池，电压表(0～3V)，电流表(0～0.6A)，滑动变阻器(10Ω)，电键，导线．上一页返回首页下一页三、实验原理1．如图4­2­1甲所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组I和U的值，由U＝E－Ir可得：E＝I1U2－I2U1I1－I2，r＝U2－U1I1－I2.甲乙图4­2­1上一页返回首页下一页2．为减小误差，至少测出六组U和I值，且变化范围要大些，然后在U－I图中描点作图，由图线纵截距和斜率找出E、r(r＝|ΔU||ΔI|)如图4­2­1乙．上一页返回首页下一页阶段2——课堂疑难突破一、实验步骤1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端．图4­2­2上一页返回首页下一页2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数．3．同样的方法，依次记录多组U、I值．4．断开开关S，拆除电路．5．以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻．上一页返回首页下一页二、数据处理为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法：1．公式法利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录且如表所示：实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U6上一页返回首页下一页分别将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E＝E1＋E2＋E33，r＝r1＋r2＋r33作为测量结果．上一页返回首页下一页2．图像法把测出的多组U、I值，在U­I图中描点画图像，使U­I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图4­2­3所示，由U＝E－Ir可知：图4­2­3上一页返回首页下一页(1)纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流Im＝Er.(2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝|ΔUΔI|＝EIm.(3)若电源内阻r＝0(理想电源)，则U＝E.上一页返回首页下一页三、注意事项1．器材或量程的选择(1)电池：为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池．(2)电压表的量程：实验用的是一节干电池，因此电压表量程在大于1.5V的前提下，越小越好，实验室中一般采用量程为0～3V的电压表．(3)电流表的量程：对于电池来讲允许通过的电流最大为0.5A，故电流表的量程选0～0.6A的．(4)滑动变阻器：干电池的内阻较小，为了获得变化明显的路端电压，滑动变阻器选择阻值较小一点的．上一页返回首页下一页2．电路的选择伏安法测电源电动势和内阻有两种接法，由于电流表内阻与干电池内阻接近，所以电流表应采用内接法，即一般选择误差较小的甲电路图．甲乙图4­2­4上一页返回首页下一页3．实验操作电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A．因此，实验中不要将I调得过大，读电表示数要快，每次读完后应立即断电．4．数据处理(1)当路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单位可以取得小一些，且纵轴起点不从零开始，把纵坐标的比例放大．(2)画U­I图像时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑．这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度．上一页返回首页下一页阶段3——典例精析导悟实验探究1实验原理与误差分析[例1]在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中，供选用的器材有：A．电流表(量程：0～0.6A，RA＝1Ω)；B．电流表(量程：0～3A，RA＝0.6Ω)；C．电压表(量程：0～3V，RV＝5kΩ)；上一页返回首页下一页D．电压表(量程：0～15V，RV＝10kΩ)；E．滑动变阻器(0～10Ω，额定电流1.5A)；F．滑动变阻器(0～2kΩ，额定电流0.2A)；G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干．(1)请在题中虚线框中画出能使本实验测量精确程度高的实验电路．(2)电路中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用字母代号填写)上一页返回首页下一页(3)如图4­2­5所示为实验所需器材，请按原理图连接出正确的实验电路．图4­2­5(4)引起该实验系统误差的主要原因是__________________________________________________________.上一页返回首页下一页【解析】(1)电路如图所示．由于在如图所示的电路中只要电压表的内阻RV≫r，这种条件很容易实现，所以应选用该电路．上一页返回首页下一页(2)考虑到待测电源只有一节干电池，所以电压表应选C；放电电流又不能太大，一般不超过0.5A，所以电流表应选A；变阻器不能选择太大的阻值，从允许最大电流和减小实验误差来看，应选择电阻较小而额定电流较大的滑动变阻器E，故器材应选A、C、E.上一页返回首页下一页(3)如图所示：注意闭合开关前，要使滑动变阻器接入电路的电阻最大，即滑片应滑到最左端．上一页返回首页下一页(4)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，该实验中的系统误差是由于电压表的分流作用使得电流表读数(即测量值)总是比干路中真实电流值小，造成E测E真，r测r真．【答案】(1)见解析图(2)ACE(3)见解析图(4)电压表的分流作用上一页返回首页下一页实验探究2实验数据的处理(图像法)[例2](2014·全国卷Ⅰ)利用如图4­2­6(a)所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：(a)图4­2­6上一页返回首页下一页待测电源，电阻箱R(最大阻值999.9Ω)，电阻R0(阻值为3.0Ω)，电阻R1(阻值为3.0Ω)．电流表A(量程为200mA，内阻为RA＝6.0Ω)，开关S.实验步骤如下：①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；③以1I为纵坐标，R为横坐标，作1I­R图线(用直线拟合)；④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.上一页返回首页下一页回答下列问题：(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则1I与R的关系式为____________．(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0Ω时电流表的示数如图(b)所示，读出数据．完成下表．答：①________，②________.R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077I－1/A－16.998.00②10.011.011.913.0上一页返回首页下一页图4­2­6上一页返回首页下一页(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝________A－1Ω－1，截距b＝________A－1.(4)根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.【解析】(1)电流表电阻是R1的2倍，所以干路电流为3I，根据闭合电路欧姆定律E＝3I(r＋R0＋R)＋IRA，代入数据，化简得1I＝3ER＋3r＋15E.(2)电流表每小格表示4mA，因此电流表读数是0.110，倒数是9.09.上一页返回首页下一页(3)根据坐标纸上给出的点，画出一条直线，得出斜率k＝1.0A－1Ω－1，截距b＝6.0A－1.上一页返回首页下一页(4)斜率k＝3E，因此E＝3/k＝3.0V，截距b＝3r＋15E，r＝bE3－5＝1.0Ω.【答案】(1)1I＝3ER＋3r＋15E(2)0.110,9.09(3)见解析1.0(或在0.96～1.04之间)，6.0(或在5.9～6.1之间)(4)3.0(或在2.7～3.3之间)，1.0(或在0.6～1.4之间)上一页返回首页下一页学业分层测评(十五)点击图标进入…