（必修3）12.3 实验：电池电动势和内阻的测量（导学案3）

skybamboo · 发表于 8 小时前

12.3实验：电池电动势和内阻的测量
【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1】实验思路

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。

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：

写出求解电源电动势E、内电阻r的方程：

为解出E、r，至少需要几组数值：

为减小测量带来的偶然误差，可以采取的方法是：

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：

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？

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？

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？

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】

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（）
A．Ea＞Eb 、ra＞rb B．Ea＞Eb 、ra＜rb

C．Ea＜Eb 、ra＞rb D．Ea＜Eb 、ra＜rb
2. 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：

	1	2	3	4	5	6
U/V	1.42	1.36	1.08	1.21	1.14	1.07
I/A	0.04	0.08	0.12	0.16	0.20	0.24

⑴ 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。
⑵ 在右图给出的U－I坐标系中用给出的数据画出U－I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。
⑶ 求得电动势E=______V，内阻r=_____Ω．（均保留3位有效数字）。
【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U—I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E＝3.0V
B．横轴的截距表示电源的短路电流，即I短＝0.6A
C．电源的内阻r＝5Ω
D．电源的内阻r＝1.0Ω
2．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U－I图线，由此图线求得的电源电动势E＝_______V，内电阻r＝_______Ω。（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、ｒ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<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>=10<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>的定值电阻两端的电压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/Ω
1	400.0	350.0	300.0	250.0	200.0
2	80.0	70.0	60.0	50.0	40.

（3）根据实验数据描点，绘出的<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>图象是一条直线．若直线的斜率为k，在<Object: word/embeddings/oleObject4.bin>坐标轴上的截距为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<Object: word/embeddings/oleObject5.bin>-40<Object: word/embeddings/oleObject6.bin>的电流表一个，定值电阻R1=150<Object: word/embeddings/oleObject7.bin>，定值电阻R2=100<Object: word/embeddings/oleObject8.bin>，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：
① 干电池E（电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0<Object: word/embeddings/oleObject9.bin>）
② 电压表V（0~15V）
③ 电流表A（0~0.6A、内阻0.5<Object: word/embeddings/oleObject10.bin>）
④ 电流表G（满偏电流3mA、内阻Rg=10<Object: word/embeddings/oleObject11.bin>）
⑤ 滑动变阻器R1（0~10<Object: word/embeddings/oleObject12.bin>、10A）
⑥ 滑动变阻器R2（0~100<Object: word/embeddings/oleObject13.bin>、1A）
⑦ 定值电阻R3=990<Object: word/embeddings/oleObject14.bin>

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）；

⑵ 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。
⑶ 上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1—I2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 =<Object: word/embeddings/oleObject15.bin>。

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