2022人教版選修（3－1）《實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻》word學(xué)案1

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1、2022人教版選修（3－1）《實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻》word學(xué)案1 學(xué)習(xí)目標(biāo)： （一）知識(shí)與技能 1、了解并掌握測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的原理和實(shí)驗(yàn)方法。 2、學(xué)習(xí)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 （二）過程與方法 通過設(shè)計(jì)電路和選擇儀器，開闊思路，激發(fā)興趣。養(yǎng)成規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)并能科學(xué)、合理地處理數(shù)據(jù)的習(xí)慣。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 理解和掌握運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段處理物理問題的基本程序和技能，具備敢于質(zhì)疑的習(xí)慣、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度和不斷求索的精神，培養(yǎng)觀察能力、思維能力和操作能力，提高對(duì)物理學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和興趣。 學(xué)習(xí)重點(diǎn)： 掌握實(shí)驗(yàn)原理和方法，學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 學(xué)習(xí)難點(diǎn)： 用圖象法處理

2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 自主學(xué)習(xí)： 1.閉合電路歐姆定律的內(nèi)容 2.測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原來就是閉合電路歐姆定律，對(duì)于一個(gè)給定的電池，電動(dòng)勢和內(nèi)阻是一定的，由閉合電路歐姆定律可以寫出電源電動(dòng)勢E、內(nèi)電阻r與路端電壓U、電流I 的關(guān)系式，為 。根據(jù)這個(gè)關(guān)系式，你可以利用哪些實(shí)驗(yàn)器材來測定電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r？畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 3.根據(jù)閉合電路歐姆定律，可以寫出電源電動(dòng)勢E、內(nèi)電阻r與電路電流I 、電路外電阻R的關(guān)系式，為

3、 。根據(jù)這個(gè)關(guān)系式，你可以利用哪些實(shí)驗(yàn)器材來測定電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r？畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 同步導(dǎo)學(xué)： 1．實(shí)驗(yàn)原理： 由閉合電路的歐姆定律I＝E/（R＋r）可得：　U＝E－Ir，式中E、r為電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，在電路中不隨外電阻的變化而改變。當(dāng)外電阻R變化時(shí)，路端電壓U及電路中的電流I將發(fā)生改變。如改變外電阻，求得n組U、I值，即可由公式法或圖象法求得E、r。 2．實(shí)驗(yàn)器材： 本實(shí)驗(yàn)需要的實(shí)驗(yàn)器材有

4、 。 3．實(shí)驗(yàn)步驟： （1）確定電流表、電壓表的量程，按照電路原理圖把器材連接好。 （2）把滑動(dòng)變阻器滑片移到電阻最 的一端。 （3）閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電壓表和電流表的讀數(shù)，用同樣方法測量并記錄幾組I、U值。 （4）斷開電鍵，整理好器材。 （5）數(shù)據(jù)處理：在坐標(biāo)紙上作U－I圖，求出E、r 4．注意事項(xiàng)： （1）實(shí)驗(yàn)電路圖：安培表和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)后與伏特表并聯(lián)。 （2）安培表一般選0－0.6A檔，伏特表一般選0－3V檔。 （3）應(yīng)選用內(nèi)阻

5、 一些（用過一段時(shí)間）的干電池，在本實(shí)驗(yàn)中不要把電流調(diào)得過 ，每次讀完示數(shù)后立即斷電。 （4）在畫U-I圖象時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上，或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不予考慮。這樣，就可以使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。 （5）干電池內(nèi)阻較小時(shí)路端電壓U的變化也較小，即不會(huì)比電動(dòng)勢小很多。這時(shí)，在畫U-I圖線時(shí)，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始（橫坐標(biāo)I必須從零開始）。但這時(shí)圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是 電流，不過直線斜率的大小照樣還是電源的 。 5．誤差分析： 實(shí)驗(yàn)中的誤差屬于系統(tǒng)誤

6、差，因?yàn)殡妷罕淼? 作用 所以? I真=I測＋I(xiàn)V 即（I真-I測）↑，反映在圖線上： 當(dāng)U=0時(shí)，IV→0? I→I真 故r真＞r測? E真＞E測 例1 在用電流表和電壓表測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中,所用電流表和電壓表的內(nèi)阻分別為0.1Ω和1kΩ.下面分別為實(shí)驗(yàn)原理圖及所需的器件圖. （1）試在右上圖中畫出連線,將器件按原理圖連接成實(shí)驗(yàn)電路. （2）一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見表.試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在下圖中畫出U-I圖線.根據(jù)圖象讀出電池的電動(dòng)勢E=?????? V，根據(jù)圖象求出電池內(nèi)阻r=???????? Ω. I(A) 0.12 0.20

7、 0.31 0.32 0.50 0.57 U(V) 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 解析：（1）按照實(shí)物原理圖將實(shí)物連接如左下圖。 （2）根據(jù)表格中U、I數(shù)據(jù)，在方格紙U-I坐標(biāo)上找點(diǎn)描跡如右下圖，連直線時(shí)第四組數(shù)據(jù)(0.32A,1.18V)標(biāo)出的點(diǎn)應(yīng)該舍去不顧，然后將直線延長，交U軸于U1=1.46V（1.44～1.48也對(duì)），此即為電源電動(dòng)勢；交I軸于I=0.64A,注意此時(shí)U2=1.00V,由閉合電路歐姆定律得。測得（0.67～0.77也對(duì)）。 例2 用一只電流表和一只電壓表測電池電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)電路有如圖所示的甲、乙兩種

8、，采用甲圖測定E和r時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差主要是由于 ；采用乙圖測定E和r時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差主要是由于 ，為了減小上述系統(tǒng)誤差，當(dāng)R遠(yuǎn)小于RV時(shí)，應(yīng)采用 電路。 解析：采用甲圖時(shí)系統(tǒng)誤差主要是由于電壓表分流，這時(shí)電流表的示數(shù)比干路電流??；采用乙圖時(shí)系統(tǒng)誤差主要是由于電流表分壓，這時(shí)電壓表的示數(shù)比路端電壓小；當(dāng)R遠(yuǎn)小于RV時(shí)，應(yīng)采用圖甲電路 例3 有兩只電壓表A和B，量程已知，內(nèi)阻不知等于多少；另有一節(jié)干電池，它的內(nèi)阻不能忽略，但不知等于多少.只用這兩只電壓表、開關(guān)和一些連接用的導(dǎo)線，能通過測量計(jì)算這節(jié)電池的電動(dòng)勢(已知電動(dòng)勢不超出電壓表的量程，干電池

9、不許拆開).(1)畫出你測量時(shí)所用的電路圖；(2)以測得的量作為已知量，導(dǎo)出計(jì)算電動(dòng)勢的式子. 解析： 測量電路如圖所示. 設(shè)電壓表的內(nèi)阻為RA和RB，電池的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r. 先將電壓表A串聯(lián)接入電路中，記下其示數(shù)UA.根據(jù)歐姆定律，有E=UA＋ ① 然后,將電壓表A、B同時(shí)串聯(lián)接入電路中,記下兩表的示數(shù)UA′和UB,同理又有E=UA′＋UＢ＋ ② 將等效為一個(gè)未知量，從①和②式中消去，所以電源電動(dòng)勢為E= 同步檢測： 一、公共部分： 1.在《測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻》的實(shí)驗(yàn)中，待測電池、開關(guān)和導(dǎo)線配合下列哪些儀器.可以達(dá)到測定目的( ) A.一

10、只電流表和一只滑動(dòng)變阻器 B.一只電流表和一只電壓表 C.一只電流表和一只電阻箱 D.一只電壓表和一只電阻箱 2.下面給出多種用伏安法測電池電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理方法，其中既減小偶然誤差，又直觀、簡便的方法是 （ ） 　　A．測出兩組I，U的數(shù)據(jù)，代入方程組E=U1+I1r和E=U2+I2r中，即可求出E和r 　　B．多測幾組I，U的數(shù)據(jù)，求出幾組E，r，最后分別求出其平均值 　　C．測出多組I，U的數(shù)據(jù)，畫出U—I圖像，再根據(jù)圖像求E，r 　　D．多測出幾組I，U數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出開路時(shí)的路端電壓即為電壓勢E，再用閉合電路歐姆定律求出

11、內(nèi)電阻r 3.現(xiàn)有器材：量程為10.0mA、內(nèi)阻約30-40的電流表一個(gè)，定值電阻R1=150，定值電阻R2=100，單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。要求利用這些器材測量一干電池（電動(dòng)勢約1.5V）的電動(dòng)勢。 （1）按要求在實(shí)物圖上連線。 （2）用已知量和直接測得量表示的待測電動(dòng)勢的表達(dá)式為E= ，式中各直接測得量的意義是： . 二、選用部分： （一）基礎(chǔ)部分 1.用電壓表、

12、電流表測定a、b兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢Ea、Eb和內(nèi)電阻ra、rb時(shí)，畫出的圖線如圖所示，則( ) A、.Ea>Eb，ra>rb B、Ea>Eb，rarb D、Ea

13、5V） ③ 電流表A（0~0.6A、內(nèi)阻0.1） ④ 電流表G（滿偏電流3mA、內(nèi)阻Rg=10） ⑤ 滑動(dòng)變阻器R1（0~10、10A） ⑥ 滑動(dòng)變阻器R2（0~100、1A） ⑦ 定值電阻R3=990 ⑧ 開關(guān)、導(dǎo)線若干　 ⑴ 為了方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，其中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是_________（填寫字母代號(hào)）； ⑵ 請(qǐng)?jiān)诰€框內(nèi)畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖中標(biāo)上所選用器材的符號(hào)。 (3) 上圖為某一同學(xué)根據(jù)他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，繪出的

14、I1—I2圖線（I1為電流表G的示數(shù)，I2為電流表A的示數(shù)），由圖線可求得被測電池的電動(dòng)勢E =_____V，內(nèi)電阻r =_____。 4.在測定一節(jié)干電池(電動(dòng)勢約為1.5V，內(nèi)阻約為2W)的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，變阻器和電壓表各有兩個(gè)供選：A 電壓表量程為15V，B 電壓表量程為3V，A變阻器為(20W，3A)，B變阻器為(500W，0.2A)。 電壓表應(yīng)該選_______(填A(yù)或B)，這是因_______________________________________； 變阻器應(yīng)該選_______(填A(yù)或B)，這是因_________________________________

15、______。 5．將一銅片和一鋅片分別插入一個(gè)蘋果內(nèi)，就構(gòu)成了簡單的“水果電池”，其電動(dòng)勢約為1.5V?？墒沁@種電池并不能點(diǎn)亮手筒上額定電壓為1.5V、額定電流為0.3A的小燈泡，原因是通過小燈泡的電流太小了，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測得還不足3mA?，F(xiàn)使用量程合適的電壓表、電流表以及滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)器材，盡量精確地測定“水果電池”的電動(dòng)勢和內(nèi)阻． （1）請(qǐng)畫出應(yīng)采用的電路原理。 （2）滑動(dòng)變阻器有兩種規(guī)格：A（0～10Ω）、B（0～3kΩ）。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選用哪種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器?為什么? （3）在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)電壓表的示數(shù)U與電流表的示數(shù)I的值，經(jīng)描點(diǎn)、連線得到的U一I圖象如圖所示

16、。根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)，得到“水果電池”的電動(dòng)勢和內(nèi)阻分別為E=____V，r=___Ω。 （二）提高部分 1．某同學(xué)利用如圖（1）所示電路測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻．實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響很小，均可以忽略不計(jì)．閉合電鍵S后，變阻器的滑片P由變阻器的一端滑到另一端的過程中，兩電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化情況分別如圖（2）的U-I圖象中直線a、b所示． （1）若滑片P由變阻器的一端滑到另一端的過程中，電壓表的示數(shù)一直增大，可知滑動(dòng)端P由_____端滑到_______端；（用電路圖中的字母表示） （2）用畫線代表導(dǎo)線，將上面實(shí)物圖中各元件按圖（1）連接成實(shí)驗(yàn)電路； （3）通過分析可知，其中

17、圖（2）中圖線_______（填a或b）表示電壓表示數(shù)隨電流表A示數(shù)變化關(guān)系； （4）根據(jù)U－I圖象中坐標(biāo)軸所標(biāo)出的數(shù)據(jù)，可以求出電源電動(dòng)勢E＝________，內(nèi)阻r＝___________（用圖中給出的坐標(biāo)值表示）． （2） 圖9 （2） （2） （2） （2） （2） （2） （2） （2） 2.要求測量由2節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r（約幾歐），提供下列器材：電壓表V（量程3V，內(nèi)阻1kΩ）、電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻2kΩ）、電阻箱（0～9999Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。 某同學(xué)用量程為15 V的電壓表連接成如圖所示的電路，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

18、 （l）合上開關(guān)S，將電阻箱R阻值調(diào)到R1＝10Ω，讀得電壓表的讀數(shù)為U1 （2）將電阻箱R阻值調(diào)到R2＝20Ω，讀得電壓表的讀數(shù)為U2，由方程組U1＝ε－U1r/R1、U2＝ε－U2/R2 解出ε、r 為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，上述實(shí)驗(yàn)在選擇器材和實(shí)驗(yàn)步驟中，應(yīng)做哪些改進(jìn)？

19、 3.測量電源B的電動(dòng)勢E及內(nèi)阻r（E約為4.5V，r約為1.5Ω）。 器材：量程3V的理想電壓表，量程0.5A的電流表（具有一定內(nèi)阻），固定電阻R=4Ω，滑動(dòng)變阻器R′，開關(guān)S，導(dǎo)線若干。 ① 畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。圖中各無件需用題目中給出的符號(hào)或字母標(biāo)出。 ②實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2。則可以求出E= ，r= 。（用I1，I2，U1，U2及R表示） 第九節(jié) 《測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻》參考答案 自主學(xué)習(xí) 1、閉合電

20、路的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電子成反比。 2、 3、 4、 同步檢測 一、公共部分： 1、CD 2、C 3、（1）連圖：左圖只用R1接入電路；右圖用R1和R2串聯(lián)接入電路。 （2） R2 I1是外電阻為R1時(shí)的電流，I2是外電阻為R1和R2串聯(lián)時(shí)的電流 二、選用部分： （一）基礎(chǔ)部分 1、A 2、等于，大于電流表具有內(nèi)電阻 3、⑴R1； ⑵電路圖如右圖所示； ⑶1.47（1.46~1.48均可）；0.83 (0.81~0.85均可) 4、B，A電壓表的量程過大，誤差較大；A，B變阻器額定電流過小且調(diào)節(jié)不便。 5、（1）如右圖 （2）應(yīng)選0～10Ω的，因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器阻值太大不便調(diào)節(jié)。 （3）1.49；0.50 （二）提高部分 1、2．答案：（1）d，c； （2）如圖連接； （3）a； 2、應(yīng)選用量程為3V的電壓表． 改變電阻箱阻值R，讀取若干個(gè)U的值，由I＝U/R計(jì)算出電流的值，然后作出U－I圖線，得到ε、r。 3、①實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖。 ②