實驗：電池電動勢和內(nèi)阻的測量

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1．知道測量電源，電動勢和內(nèi)阻的實驗原理，進一步感受電源路端電壓隨電流的

變化關(guān)系。

2．經(jīng)歷實驗過程，掌握實驗原理和方法，學(xué)會根據(jù)圖像合理外推進行數(shù)據(jù)處理的

方法。

3．嘗試進行電源電動勢和內(nèi)阻測量誤差的分析，了解測量中減小誤差的方法。

二、過程與方法

1．體驗設(shè)計測量電源的電動勢和內(nèi)阻實驗的電路、選擇實驗的儀器、連接實驗電

路，這些過程可以讓學(xué)生得到操作技能的訓(xùn)練。

2．實驗數(shù)據(jù)的采集、實驗數(shù)據(jù)的分析以及圖像法對實驗數(shù)據(jù)的處理，可以鍛煉學(xué)

生的思維方法。

三、情感、態(tài)度與價值觀

1．使學(xué)生理解和掌握基本的實驗手段和處理數(shù)據(jù)的基本過程和技能，嚴(yán)謹(jǐn)求實的

態(tài)度和不斷探索的精神。

2．培養(yǎng)仔細觀察，真實記錄實驗數(shù)據(jù)等良好的實驗習(xí)慣和實事求是的品質(zhì)。

3．提高學(xué)生的思維能力、操作能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生團隊合作、

探究、交流、動手處理問題的能力。

【教學(xué)重點】

掌握實驗原理和方法，學(xué)會處理實驗數(shù)據(jù)。只有掌握了原理和方法，才能加深對電

動勢和內(nèi)阻的理解。

【教學(xué)難點】

用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)、實驗誤差分析。圖像中的兩個截距點的處理辦法。

【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入

教師：我們的日常生活中，很多用電器都離不開電池，而電池的電動勢和內(nèi)阻是電

池的兩個最重要參數(shù)，要求學(xué)生根據(jù)閉合電路，歐姆定律的知識來設(shè)計電路，從而測出

電源的電動勢和內(nèi)阻，從而激發(fā)學(xué)生對所學(xué)知識的實際問題應(yīng)用的渴望和興趣。

二、新課教學(xué)

1．實驗方法：用伏安法測量

如圖所示，改變滑動變阻器的阻值，分別測量兩組U、I的值，則由閉合電路歐姆

定律可得：

2．?dāng)?shù)據(jù)記錄：

實驗次數(shù)123456

電壓U/V

電流I/A

3．?dāng)?shù)據(jù)處理：

方法一：解方程組法

?1=???1?

?2=???2?

?1?2??2?1

?=

?1??2

?2??1

?=12

方法二：?圖?象?法

軸截距等于電動勢

?是直線的斜率的絕對?值

?

4．注意事項：

（1）電壓表、電流表要選擇合適的量程，使測量時指針的偏角大一些，減小讀數(shù)

時的誤差。

（2）為了使電池的路端電壓變化較明顯，電池的內(nèi)阻宜大些。也可以將一個定值

電阻與電池串聯(lián)在一起作為電源，不過要注意測量結(jié)果減去定值電阻才是電池內(nèi)阻。

（3）干電池在大電流放電時，電動勢會明顯下降，內(nèi)阻會明顯增大，故在實驗中，

不要將電流調(diào)得過大，且讀取電表數(shù)據(jù)要快，每次讀完立即斷開電鍵。

（4）在畫?圖線（直線）時，要使盡可能多的點落在這條直線上，而且在直線

兩側(cè)的點數(shù)大致??相?等?，個別偏離直線較遠的點應(yīng)舍去。求r時選取直線上相距較遠的兩

點求斜率可以減小誤差。

（5）由于電池的內(nèi)阻r一般很小，得到的圖線斜率的絕對值就較小。為了使測量

結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開始，這時直線與橫軸的交點不再是短路電流，但

斜率的絕對值仍然還是電源的內(nèi)阻r。所以求內(nèi)阻的一般表達式應(yīng)該是=|Δ/Δ|。

（6）電阻的伏安特性曲線中，與成正比，前提是保持一定?。?????

補充：????????

電源的U-I圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，它反映的是：E、r不變，外電阻R改變，

電流I增大，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關(guān)系，U=E-Ir。

也就是說它所反映的是電源的性質(zhì)，所以也叫電源的外特性曲線。

5．誤差分析：

（1）偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作?圖象時描點不是很

準(zhǔn)確。????

（2）系統(tǒng)誤差：選用電路圖時，實驗電路中的電流表也有內(nèi)接法和外接法之分，

兩種方式測量都會帶來誤差。

內(nèi)接法（安培表內(nèi)接在并聯(lián)電路之內(nèi)的電路）

E測<E真，r測<r真

外接法（安培表外接在并聯(lián)電路之外的電路）

E測=E真，r測>r真

該電路適用于電源內(nèi)阻很大的情況。

要想測出電池的內(nèi)阻，如果采用外接法，將電流表的內(nèi)阻與電源的內(nèi)阻合并為

，則可以不計電流表的分壓作用。最后測到的結(jié)果是相當(dāng)?于電池內(nèi)阻與電??流表內(nèi)

?阻+的?總?和，而兩者相差又不太多，這樣一來誤差就會比較大。

所以?應(yīng)+采?用?內(nèi)接法。為了減小系統(tǒng)誤差，所選用的電壓表的內(nèi)阻應(yīng)該大一些。

三、變式應(yīng)用

變式一：用一只電流表和電阻箱測量

如圖所示，改變電阻箱R的阻值，測出不同阻值時對應(yīng)的電流表的示數(shù)，則由閉

合電路歐姆定律可得：

E=+r，E=+r

I1I2(R2R1)I2R2I1R1

E?1?1?1r?2?2?2

I1I2I1I2

變式二：用一只電壓表和電阻箱測量

如圖所示，改變電阻箱R的阻值，測出不同阻值時對應(yīng)的電壓表的示數(shù)，則由閉

合電路歐姆定律可得：

U1

EU1r

R1

U2

EU2r

R2

變式三：定值電阻和一個理想電壓表（量程大于電源電動勢）

?=?1

?1??2

?=?

?2

變式四：用兩只電壓表測量

如圖所示，閉合、，記下讀數(shù)，閉合、斷開，記下讀數(shù)，讀數(shù)

'

，則由閉合電路歐S姆1定S律2可得：V1?1S1S2V1?1V2

?2

?1

?=?1+?

??1

'

'?1