編號(hào):45高三物理(理)第=page1*2-11頁(yè)(共4頁(yè))高三物理(理)第=page1*22頁(yè)(共4頁(yè))必修3第十二章電能能量守恒定律8.5測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻學(xué)案45姓名_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1、識(shí)記實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理。2、描述實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理。3、說(shuō)出誤差來(lái)源和注意事項(xiàng)。4、再認(rèn)伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。5、再認(rèn)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的其他方法。6、識(shí)別實(shí)驗(yàn)的遷移。拓展和創(chuàng)新。【復(fù)習(xí)重點(diǎn)】用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)；2、用其他方法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)；3、實(shí)驗(yàn)遷移創(chuàng)新【復(fù)習(xí)難點(diǎn)】誤差分析；2、實(shí)驗(yàn)遷移創(chuàng)新。易錯(cuò)易混點(diǎn)：注意在處理數(shù)據(jù)時(shí)圖象的兩個(gè)截距點(diǎn)均是無(wú)法用實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)到的，是利用得到的圖線向兩側(cè)合理外推得到的；由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對(duì)值就較??；為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開(kāi)始，計(jì)算r時(shí)選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求得；注意產(chǎn)生誤差有系統(tǒng)誤差，也有偶然誤差，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要盡可能使實(shí)驗(yàn)更精確，應(yīng)選取合理的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)時(shí)電流表采用外接法?！局R(shí)點(diǎn)歸納】知識(shí)點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。知識(shí)點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)原理1．用電壓表、電流表、可變電阻(如滑動(dòng)變阻器)測(cè)量。如圖甲所示：測(cè)出兩組U、I值，就能算出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。原理公式：E＝U＋I(xiàn)r。2．用電流表、電阻箱測(cè)量。如圖乙所示：測(cè)出兩組I、R值，就能算出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。原理公式：E＝I(R＋r)。3．用電壓表、電阻箱測(cè)量。如圖丙所示：測(cè)出兩組U、R值，就能算出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。原理公式：E＝U＋eq\f(U,R)r。下面以圖甲所示的方法介紹實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。知識(shí)點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)器材電池(待測(cè)電源)，電壓表，電流表，滑動(dòng)變阻器，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線，坐標(biāo)紙。知識(shí)點(diǎn)4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大的一端。3．閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(cè)量并記錄幾組電壓、電流值。4．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材。5．?dāng)?shù)據(jù)處理：在坐標(biāo)紙上作U－I圖線，求出E、r。知識(shí)點(diǎn)5數(shù)據(jù)處理1．公式法：原則上，利用兩組U、I數(shù)據(jù)，根據(jù)公式E＝U＋I(xiàn)r便可得到E、r，但這樣誤差較大，為減小誤差，可測(cè)多次求平均值。2．圖象法：將多組U、I數(shù)據(jù)描在坐標(biāo)紙上，利用圖線求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。(1)圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，橫坐標(biāo)是干路電流，根據(jù)U＝E－Ir，圖線是向下傾斜的直線。(2)電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的U－I圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，才有I和U的變化。(3)實(shí)驗(yàn)中至少得到5組以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)在坐標(biāo)紙上擬合出一條直線。要使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，且分布在直線兩側(cè)的點(diǎn)個(gè)數(shù)大致相等。(4)將圖線延長(zhǎng)，縱軸截距點(diǎn)意味著斷路情況，它的數(shù)值就等于電動(dòng)勢(shì)。橫軸截距點(diǎn)(路端電壓U＝0)意味著短路情況，它的數(shù)值等于短路電流。知識(shí)點(diǎn)6注意事項(xiàng)1．實(shí)驗(yàn)電路圖：電流表和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)后與電壓表并聯(lián)。2．電流表一般選0～0.6A擋，電壓表一般選0～3V擋。3．電流不能過(guò)大，一般小于0.5A。4．由于電池內(nèi)阻一般較小，為使電壓表讀數(shù)有明顯變化，可采用內(nèi)阻較大的舊電池，或給電池串聯(lián)一個(gè)定值電阻R0，測(cè)出等效內(nèi)阻后再減掉R0即可。知識(shí)點(diǎn)7誤差分析1．系統(tǒng)誤差：由于電壓表分流，電流表讀數(shù)略小于干路總電流，使E、r測(cè)量值均小于真實(shí)值。2．偶然誤差：讀數(shù)或作圖不準(zhǔn)確會(huì)產(chǎn)生偶然誤差。考點(diǎn)一、伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻學(xué)法指導(dǎo)：掌握用伏安法測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法?！镜淅?】用實(shí)驗(yàn)測(cè)一電池的內(nèi)阻r和一待測(cè)電阻的阻值Rx。已知電池的電動(dòng)勢(shì)約6V，電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻阻值都為數(shù)十歐。可選用的實(shí)驗(yàn)器材有：電流表A1(量程0～30mA)；電流表A2(量程0～100mA)；電壓表V(量程0～6V)；滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～5Ω)；滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～300Ω開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干條。某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：①設(shè)計(jì)如圖甲所示的電路圖，正確連接電路。②將R的阻值調(diào)到最大，閉合開(kāi)關(guān)，逐次調(diào)小R的阻值，測(cè)出多組U和I的值，并記錄。以U為縱軸，I為橫軸，得到如圖乙所示的圖線。③斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將Rx改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變。重復(fù)②的步驟，得到另一條U－I圖線，圖線與橫軸I的交點(diǎn)坐標(biāo)為(I0,0)，與縱軸U的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0，U0)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)電流表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________。(2)由圖乙的圖線，得電源內(nèi)阻r＝________Ω。(3)用I0、U0和r表示待測(cè)電阻的關(guān)系式Rx＝________，代入數(shù)值可得Rx。(4)若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，滑動(dòng)變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到同一位置，兩種情況相比，電流表示數(shù)變化范圍________，電壓表示數(shù)變化范圍________。(均填“相同”或“不同”)考點(diǎn)二、測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的其他方法學(xué)法指導(dǎo)：記住課本上的測(cè)金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)原理和步驟【典例2】某同學(xué)為了測(cè)量一節(jié)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，從實(shí)驗(yàn)室找到以下器材：一個(gè)滿偏電流為100μA、內(nèi)阻為2500Ω的表頭，一個(gè)開(kāi)關(guān)，兩個(gè)電阻箱(0～999.9Ω)和若干導(dǎo)線。(1)由于表頭量程偏小，該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為50mA的電流表，則應(yīng)將表頭與電阻箱________(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)，并將該電阻箱阻值調(diào)為_(kāi)_______Ω。(2)接著該同學(xué)用改裝的電流表對(duì)電池的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，通過(guò)改變電阻R測(cè)相應(yīng)的電流I，且作相關(guān)計(jì)算后一并記錄如下表：123456R/Ω95.075.055.045.035.025.0I/mA15.018.724.829.536.048.0IR/V1.421.401.361.331.261.20(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，圖中已描繪出四個(gè)點(diǎn)，將5、6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖乙中，描繪IR－I圖線。(4)根據(jù)圖線可得電池的電動(dòng)勢(shì)E是_____V，內(nèi)阻r是_____Ω?！局R(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)建】一．測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的其他方法1.實(shí)驗(yàn)方法、方案的拓展.2粗測(cè)法：用一只電壓表粗測(cè)電動(dòng)勢(shì)，直接將電壓表接在電源兩端，所測(cè)值近似認(rèn)為是電源電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)U＝eq\f(ERV,RV＋r)≈E，需滿足RV?r.二.誤差分析1．偶然誤差(1)由于讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差．(2)用圖象法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成誤差．(3)測(cè)量過(guò)程中通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或電流過(guò)大，都會(huì)引起E、r變化．2．系統(tǒng)誤差由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差．(1)如圖甲所示，在理論上E＝U＋(IV＋I(xiàn)A)r，其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)確的電源兩端電壓．而實(shí)驗(yàn)中忽略了通過(guò)電壓表的電流IV而形成誤差，而且電壓表示數(shù)越大，IV越大．結(jié)論：①當(dāng)電壓表示數(shù)為零時(shí)，IV＝0，IA＝I短，短路電流測(cè)量值＝真實(shí)值；②E測(cè)<E真；③因?yàn)閞測(cè)＝eq\f(E測(cè),I短)，所以r測(cè)<r真．從電路的角度看，電壓表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分，故實(shí)際測(cè)出的是電池和電壓表這一整體的等效內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)(r測(cè)和E測(cè))，如圖乙所示，因?yàn)殡妷罕砗碗姵夭⒙?lián)，所以r測(cè)小于電池內(nèi)阻r真，因?yàn)橥怆娮鑂斷開(kāi)時(shí)，a、b兩點(diǎn)間電壓Uab等于電動(dòng)勢(shì)E測(cè)，此時(shí)電源與電壓表構(gòu)成回路，所以Uab<E真，即E測(cè)<E真．(2)若采用如圖丙所示的電路，IA為電源電流真實(shí)值，理論上有E＝U＋UA＋I(xiàn)Ar，其中UA不可知，而造成誤差，而且電流表示數(shù)越大，UA越大，當(dāng)電流為零時(shí)，UA＝0，電壓為準(zhǔn)確值，等于E.結(jié)論：①E為真實(shí)值；②I短測(cè)<I短真；③因?yàn)閞測(cè)＝eq\f(E,I短測(cè))，所以r測(cè)>r真，r測(cè)為r真和RA的串聯(lián)值，由于通常情況下電池的內(nèi)阻較小，所以這時(shí)r測(cè)的測(cè)量誤差非常大．【訓(xùn)練檢測(cè)】某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的電路測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。其中電流表A1的內(nèi)阻r1＝1.0kΩ，電阻R1＝9.0kΩ，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個(gè)R0＝3.0Ω的電阻。(1)按圖示電路進(jìn)行連接后，發(fā)現(xiàn)aa′、bb′和cc′三條導(dǎo)線中，混進(jìn)了一條內(nèi)部斷開(kāi)的導(dǎo)線。為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開(kāi)的，將開(kāi)關(guān)S閉合，用多用電表的電壓擋先測(cè)量a、b′間電壓，讀數(shù)不為零，再測(cè)量a、a′間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是________導(dǎo)線斷開(kāi)；若讀數(shù)為零，則一定是________導(dǎo)線斷開(kāi)。(2)排除故障后，該小組順利完成實(shí)驗(yàn)。通過(guò)多次改變滑動(dòng)變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖象如圖。由I1—I2圖象得到電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________，內(nèi)阻r＝________Ω。2.根據(jù)閉合電路歐姆定律，用圖甲所示電路可以測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。圖中R0是定值電阻，通過(guò)改變R的阻值，測(cè)出R0兩端的對(duì)應(yīng)電壓U12，對(duì)所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在eq\f(1,U12)－R坐標(biāo)系中描出坐標(biāo)點(diǎn)，如圖乙所示。已知R0＝150Ω，請(qǐng)完成以下數(shù)據(jù)分析和處理。(1)圖乙中電阻為_(kāi)_______Ω的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)剔除。(2)在圖乙坐標(biāo)紙上畫(huà)出eq\f(1,U12)－R關(guān)系圖線。(3)圖線的斜率是________(V－1·Ω－1)，由此可得電池電動(dòng)勢(shì)E＝________V。3．[實(shí)驗(yàn)原理與誤差分析]在測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的實(shí)驗(yàn)中，小明設(shè)計(jì)了如圖3甲所示的實(shí)驗(yàn)電路．(1)根據(jù)圖甲實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)?jiān)趫D乙中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路的連接．(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)先將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至________(選填“a”或“b”)端．(3)合上開(kāi)關(guān)S1，S2接圖甲中的1位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)；S2改接圖甲中的2位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，再記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)．在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別描點(diǎn)作出電壓表示數(shù)U和