10實驗：測定電池的電動勢和內阻

10 實 驗 ： 測 定 電 池 的 電 動 勢 和 內 阻U I第 二 章 恒 定 電 流 1.理 解 測 定 電 源 的 電 動 勢 和 內 電 阻 的 基 本 原 理 ；2.通 過 設 計 電 路 和 選 擇 儀 器 ， 掌 握 利 用 測 量 電 池 電動 勢 和 內 電 阻 的 方 法 ， 體 驗 實 驗 探 究 過 程 ；3.會 用 公 式 法 和 圖 像 法 求 解 電 動 勢 和 內 阻 ； （ 重 點 ）4.會 分 析 本 實 驗 的 測 量 誤 差 ， 了 解 減 小 誤 差 的 方 法 。（ 難 點 ） （ 一 ） 預 習 檢 查 答 疑 釋 惑 1. 電 流 表 的 量 程 一 般 有 兩 種 0 0.6A， 0 3A； 電壓 表 的 量 程 一 般 有 兩 種 0 3V， 0 15V。 如 圖 所示 ： 因 為 量 程 不 一 樣 ， 每 一 小 格 所 代 表 的 電 壓 、 電 流值 不 一 樣 。 上 圖 中 電 流 表 0 0.6A的 讀 數 是 ( )。電 壓 表 0 3V的 讀 數 是 ( )。 2.電 流 表 的 內 接 法 和 外 接 法 的 比 較 ： 回 答 下 列 表 格 中 的 ？接 法 ？ ？電 路 圖誤 差 原因 ？U 測 Ux UA ？I測 Ix IV （ 一 ） 預 習 檢 查 答 疑 釋 惑 3.下 圖 是 測 定 金 屬 的 電 阻 率 的 實 物 連 線 圖 ：電 流 表 是 內 接 法 是 外 接 法 ？ 滑 動 變 阻 器 是 限 流 式接 法 還 是 分 壓 式 接 法 ？ 研 究 小 燈 泡 的 伏 安 特 性 實驗 呢 ？（ 一 ） 預 習 檢 查 答 疑 釋 惑 問 題 思 考 1： 給 你 一 節(jié) 使 用 過 的 干 電 池 、 一 個 滑 動變 阻 器 、 一 個 電 流 表 、 一 個 電 壓 表 、 一 個 電 鍵 和 導線 若 干 ,如 何 測 量 這 節(jié) 電 池 的 電 動 勢 和 內 阻 ?問 題 思 考 2： 如 果 把 問 題 1中 的 電 壓 表 換 成 電 阻 箱 ，其 他 不 變 ， 該 怎 樣 測 量 干 電 池 的 電 動 勢 和 內 阻 呢 ？問 題 思 考 3： 若 是 把 問 題 1中 的 電 流 表 換 成 電 阻 箱 ，其 他 不 變 ， 又 該 怎 樣 測 量 干 電 池 的 電 動 勢 和 內 阻 呢 ？ 1 12 2E U IrE U I r 1 2 2 11 22 11 2I U I UE I IU Ur I I 1. U-I法 ： E=U+IrAVSR一 、 實 驗 原 理（ 三 ） 合 作 探 究 精 講 點 撥 2. I-R法 ： E=I（ R+r）3. U-R法 ： ARSVRS 二 、 實 驗 方 法 和 步 驟（ 二 ） 實 驗 步 驟 ：1.恰 當 選 擇 實 驗 器 材 ,連 接 好 實 物 圖 。（ 一 ） 水 果 電 池 內 阻 較 大 ， 易 測 量內 阻 易 變 化缺 點 ：優(yōu) 點 ： AVSR 2.把 變 阻 器 的 滑 片 移 到 電 阻 值 最 大 的 一 端 。3.閉 合 開 關 ， 調 節(jié) 變 阻 器 ， 使 電 流 表 有 明 顯示 數 ， 記 錄 一 組 電 流 表 和 電 壓 表 的 示 數 ， 用同 樣 的 方 法 測 量 并 記 錄 六 組 U、 I值 。4.斷 開 開 關 ， 整 理 好 器 材 。 方 法 一 ： 公 式 法 改 變 R的 值 ， 從 電 流 表 和 電 壓 表 中 讀 取 兩組 I、 U的 值 ， 代 入 方 程 組 聯 立 求 解 ， 多 測 量幾 次 I、 U的 值 ， 算 出 E、 r取 平 均 值 。 1 1 2 2E U I rE U I r 1 2 2 11 22 11 2I U I UE I IU Ur I I 三 、 數 據 處 理 E I短方 法 二 ： 圖 像 法 在 坐 標 紙 上 以 為 橫 坐 標 ， 為 縱 坐 標 ， 用 測 出 的 幾 組 、 值 畫 出 圖 像 。所 得 直 線 跟 縱 軸 的 交 點 即為 電 動 勢 E的 值 ， 圖 線 的斜 率 的 絕 對 值 即 為 內 阻 的阻 值 。 Ur k I思 考 ： 考 慮 電 壓 表 的 分 流 作 用 ， 大 致 畫 出 U-I的 真 實 圖 線 。 (1)如 果 使 用 的 是 水 果 電 池 ， 它 的 內 阻 雖 然 較 大 ， 但 不夠 穩(wěn) 定 ， 測 量 前 要 做 好 充 分 的 準 備 ， 測 量 盡 量 迅 速 。 如果 使 用 干 電 池 ， 則 選 擇 內 阻 大 些 的 、 已 使 用 過 的 電 池 。(2)不 要 將 I調 得 過 大 ， 每 次 讀 完 U、 I讀 數 立 即 斷 電 。(3)畫 U-I圖 線 時 ， 縱 軸 的 刻 度 可 以 不 從 零 開 始 ,而 是 根據 測 得 的 數 據 從 某 一 恰 當 的 值 開 始 (但 橫 坐 標 必 須 從 0開始 ),這 時 圖 線 與 橫 軸 的 交 點 不 再 是 短 路 電 流 ， 而 圖 線 與縱 軸 的 截 距 仍 為 電 動 勢 E， 圖 線 的 斜 率 的 絕 對 值 仍 為 內阻 r。 【 實 驗 注 意 事 項 】 四 誤 差 分 析1.偶 然 誤 差 :主 要 來 源 于 電 壓 表 和 電 流 表 的 讀 數 以 及作 U-I圖 像 時 描 點 不 是 很 準 確 。2.系 統(tǒng) 誤 差 :系 統(tǒng) 誤 差 來 源 于 未 計 電 壓 表 分 流 ,近 似地 將 電 流 表 的 示 數 看 作 干 路 電 流 。 實 際 上 電 流 表的 示 數 比 干 路 電 流 略 小 。 怎 樣 理 解 ？ 系 統(tǒng) 誤 差 分 析 ： 如 果 由 實 驗 得 到 的 數 據 作 出 左 圖 中 實線 (a)所 示 的 圖 像 ， 那 么 考 慮 到 電 壓 表 的 分 流 后 ,得 到的 U-I圖 像 應 是 圖 中 的 虛 線 (b),由 此 可 見 ,按 右 圖 所 示的 實 驗 電 路 測 出 的 電 源 電 動 勢 E測 E真 ,電 源 內 電 阻 r測 rVRVUAIVUE )( )( rRIUE AAV 1.用 伏 安 法 測 定 電 池 的 電 動 勢 和 內 電 阻 的 實 驗 中 ， 下 列 注意 事 項 中 錯 誤 的 是 ( )A 應 選 用 舊 的 干 電 池 作 為 被 測 電 源 ， 以 使 電 壓 表 示 數 的變 化 比 較 明 顯B 移 動 變 阻 器 的 觸 頭 時 ， 不 能 使 滑 動 變 阻 器 短 路 造 成 電流 表 過 載C 根 據 實 驗 記 錄 的 數 據 作 U-I圖 像 時 ， 應 通 過 盡 可 能 多 的點 畫 一 條 直 線 ， 并 使 不 在 直 線 上 的 點 大 致 均 勻 分 布 在 直 線兩 側D.出 于 安 全 的 考 慮 ， 在 選 擇 電 表 時 ， 量 程 越 大 越 好D（ 四 ） 當 堂 檢 測 反 思 總 結 E r AR1 R22.如 圖 所 示 的 電 路 中 ， R1、 R2為 標 準 電 阻 ， 測 定 電 源的 電 動 勢 和 內 阻 時 ， 如 果 偶 然 誤 差 可 以 忽 略 不 計 ， 則電 動 勢 的 測 量 值 真 實 值 ， 內 阻 的 測 量值 ， 產 生 誤 差 的 原 因 是 。等 于偏 大 電 流 表 有 內 阻（ 四 ） 當 堂 檢 測 反 思 總 結 3.有 兩 只 電 壓 表 A和 B， 量 程 已 知 ， 內 阻 不知 等 于 多 少 ； 另 有 一 節(jié) 干 電 池 ， 它 的 內 阻不 能 忽 略 ， 但 不 知 等 于 多 少 ； 只 用 這 兩 只電 壓 表 ， 電 鍵 和 導 線 若 干 ， 能 通 過 測 量 計算 出 這 個 電 池 的 電 動 勢 （ 已 知 電 動 勢 不 超過 電 壓 表 的 量 程 ） 。（ 1） 畫 出 你 測 量 時 所 用 的 電 路 圖（ 2） 以 測 量 的 量 作 為 已 知 量 ， 導 出 電 動 勢的 式 子 。（ 四 ） 當 堂 檢 測 反 思 總 結 解 ： （ 1） 電 路 如 圖 所 示 ：（ 2） 閉 合 S2： rRUUE V 111斷 開 S2： rRUUUE V 1121由 上 兩 式 可 得 ： 11 21 UU UUE 思 考 :如 果 已 知 電 壓 表 的 內 阻 ， 還 可 測 r = ? （ 四 ） 當 堂 檢 測 反 思 總 結 4.在 本 節(jié) 實 驗 中 ， 一 位 同 學 記 錄 了 如 下 表 數 據 次 數物 理 量 1 2 3 4 5 6電 流 I(A) 0.12 0.20 0.31 0.32 0.44 0.57電 壓 U(V) 1.37 1.32 1.24 1.18 1.13 1.05（ 四 ） 當 堂 檢 測 反 思 總 結 (1)根 據 數 據 選 定 下 列 供 選 用 儀 器 的 量 程 ： 直 流 電 流 表 (0 0.6 A擋 )， (0 3 A擋 )； 直 流 電 壓 表 (0 3 V擋 )， (0 15 V擋 )； 滑 動 變 阻 器 (0 10 ， 允 許 最 大 電 流 為 1.00 A)； 滑 動 變 阻 器 (0 1 000 ， 允 許 最 大 電 流 為 0.60 A)。（ 四 ） 當 堂 檢 測 反 思 總 結 (2)根 據 數 據 在 下 列 所 給 的 坐 標 紙 上 作 U I圖 線 ，并 根 據 圖 線 求 出 E和 r。0（ 四 ） 當 堂 檢 測 反 思 總 結 【 解 析 】 (1)根 據 記 錄 數 據 和 電 流 、 電 壓 有 效 數字 位 數 ， 電 流 表 選 0.6 A量 程 ， 電 壓 表 選 3V量 程 ，變 阻 器 選 擇 0 10 。(2)U-I圖 像 如 圖 ， 由 圖 線 知 E=1.45V（ 四 ） 當 堂 檢 測 反 思 總 結 像 （ 五 ） 發(fā) 導 學 案 布 置 作 業(yè) 1.寫 好 實 驗 報 告 ， 完 成 課 本 “ 問 題 與練 習 ” 1-3題 。 2.全 面 總 結 整 理 做 過 的 四 個 電 學 實 驗 ：（ 1） 測 定 金 屬 的 電 阻 率 （ 同 時 練 習 使用 螺 旋 測 微 器 ） ；（ 2） 描 繪 小 電 珠 的 伏 安 特 性 曲 線 ；（ 3） 測 定 電 源 的 電 動 勢 和 內 電 阻 ；（ 4） 練 習 使 用 多 用 電 表 。