知識(shí)點(diǎn):
1.借助電壓表和內(nèi)阻盒測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和電阻(安培電阻法)
實(shí)驗(yàn)原理:根據(jù)歐姆閉路定理,設(shè)計(jì)如右圖所示電路,改變電阻盒R的阻值,測(cè)量多組不同的R、I值,得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理:可同時(shí)建立方程,通過(guò)公式法和平均值法求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。 還可以繪制圖像,如上圖所示,按照修改:。 由圖可知:圖形的斜率就是電源的電動(dòng)勢(shì)E,縱向截距的絕對(duì)值為電源的電阻r(不包括電壓表的電阻),橫向截距的絕對(duì)值為電源的電阻r(不包括電壓表的電阻)。圖的截距為 。 您還可以繪制圖像,如上圖所示,由 E=I(R+r): 轉(zhuǎn)換而來(lái)。 由圖可知:圖形的斜率是電源電動(dòng)勢(shì)E的倒數(shù),縱向截距為b=,則r=bE,橫向截距的絕對(duì)值為電源。 在此方法中, = E為真,>r為真。
可以記錄在這里(分壓大r,E相等,音譯:分壓大師一流)
2、用電流表和內(nèi)阻盒測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(伏阻法)
實(shí)驗(yàn)原理:由閉路歐姆定理
,設(shè)計(jì)如圖所示的電路,改變電阻盒R的阻值,測(cè)量幾組不同的R和U值,得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理:可同時(shí)建立方程,通過(guò)公式法和平均值法求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。 還可以畫(huà)一個(gè)圖像,如下圖所示,根據(jù)修改: 由圖像可知,圖形縱截距的倒數(shù)就是電源的電動(dòng)勢(shì),圖形的橫截距是電源的電阻,圖形的斜率,現(xiàn)在。此方法E測(cè)試
3.用兩個(gè)電流表測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和電阻(捕獲的電壓)
如圖所示,假設(shè)當(dāng)開(kāi)關(guān)K接觸1時(shí),電流表V1的讀數(shù)為U0; 當(dāng)與2接觸時(shí),電流表V1和V2的讀數(shù)分別為U1和U2,根據(jù)歐姆定理E=U0+U0r/R1,E=U1+U2+U1r/R1可得:
采用該方法測(cè)得的電源電動(dòng)勢(shì)和電阻不存在系統(tǒng)偏差。
4、借助兩個(gè)電壓表測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)和電阻(安培法)
實(shí)驗(yàn)原理:檢測(cè)電路如下圖所示。 當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),測(cè)量?jī)蓚€(gè)電壓表的讀數(shù)。 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變R,測(cè)量多組不同電壓值,獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)處理:聯(lián)立方程組,借助公式法和平均值法求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。
5、最大功率法
實(shí)驗(yàn)原理:如圖所示,R0為固定阻值,從小值逐漸增大變阻器阻值,記錄兩個(gè)電流表示數(shù)。 根據(jù)圖像。 當(dāng)功率通過(guò)圖像達(dá)到最大值時(shí),滿足ie:,滿足ie:。
視頻教學(xué):
實(shí)踐:
1、“用電壓表和電流表測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中。
(1)配備以下設(shè)備
A。 干電池1節(jié) B.滑動(dòng)變阻器(0~20Ω) C.滑動(dòng)變阻器(0~1kΩ) D.電流表(0~3V) E.電壓表(0~0.6A)
F。 電壓表(0~3A) G.若干開(kāi)關(guān)及電線
其中,應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器,應(yīng)選用電壓表。 (只需填寫(xiě)設(shè)備前的序列號(hào))
(2)為了盡量減少實(shí)驗(yàn)偏差,請(qǐng)?jiān)趯?shí)線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)最合理的電路圖。
(3) 同事根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的UI圖像如圖所示。 由圖可知,電池的電動(dòng)勢(shì)為V,內(nèi)阻為Ω。
【高考題群】
2. (2014·福建)課題組利用伏安法測(cè)量了電池組的電動(dòng)勢(shì)和電阻。 表A、V為標(biāo)準(zhǔn)電流表,E為待測(cè)電池組,S為開(kāi)關(guān),R為滑動(dòng)變阻器,R為固定內(nèi)阻,標(biāo)稱值為4.0Ω。
①已知靈敏電壓表G的滿偏電壓Ig為100μA,電阻rg為2.0kΩ。 如果安裝后電壓表的滿偏電壓為200mA,則應(yīng)并聯(lián)一個(gè)阻值為Ω(保留一位小數(shù))的固定電阻。 取內(nèi)阻R1;
②根據(jù)圖A,用劃線代替導(dǎo)線將圖B連接成完整的電路;
③ 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示:
團(tuán)隊(duì)在“研究勻變直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中采用估計(jì)加速度的方法(逐步法)來(lái)估計(jì)電池組的電阻r=Ω(保留小數(shù)點(diǎn)后兩位); 所展示的主要優(yōu)點(diǎn)是__。
④ 在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為了探究圖A電路中各元件的實(shí)際電阻對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,團(tuán)隊(duì)使用了電動(dòng)勢(shì)和電阻已知的標(biāo)準(zhǔn)電池組,發(fā)現(xiàn):電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)值與已知值幾乎相同,但電阻檢測(cè)值總是太大。 如果檢測(cè)過(guò)程正確的話,電阻檢測(cè)值總是偏大的原因是。 (填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)【來(lái)源:學(xué)#科#網(wǎng)】
A.電流表電阻的影響
B、滑動(dòng)變阻器最大阻值太小
C。 R1的實(shí)際阻值小于估計(jì)值
D. R的實(shí)際阻值大于標(biāo)稱值
3.(2014·全國(guó))現(xiàn)在需要檢測(cè)某個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)和電阻。 可以使用的設(shè)備有:電阻為1.00Ω的電壓表A; 電流表V; 固定值未知的內(nèi)阻R1、R2、R3、R4、R5; 開(kāi)關(guān)S; 電線 1 一端帶有蟒蛇夾 P,其他電線一些。 同事設(shè)計(jì)的檢測(cè)電路如圖(a)所示。
(1) 根據(jù)圖(a),畫(huà)出實(shí)物圖(b)中的連接線,并標(biāo)記導(dǎo)線1及其P端子。
(2)測(cè)試時(shí),改變蟒蛇夾P的位置,將R1、R2、R3、R4、R5依次串聯(lián)到電路中,記錄相應(yīng)的電流表示值U和電壓表示值I。數(shù)據(jù)如圖所示如下表所示。 根據(jù)表中數(shù)據(jù)電阻的測(cè)量教學(xué)設(shè)計(jì),補(bǔ)全圖(c)坐標(biāo)紙上缺失的數(shù)據(jù)點(diǎn),并繪制UI圖形線。
(3)根據(jù)UI圖計(jì)算電源的電動(dòng)勢(shì)E=,電阻r=Ω。 (保留2位有效數(shù)字)
4.(2014·課程標(biāo)準(zhǔn)省)借助圖(a)所示電路,可以檢測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和電阻。 所用實(shí)驗(yàn)設(shè)備為:
待測(cè)電源、內(nèi)阻盒R(最大阻值999.9Ω)、內(nèi)阻R(阻值3.0Ω)、內(nèi)阻R1(阻值3.0Ω)、電壓表A(阻值200mA,阻值RA=6.0Ω)、開(kāi)關(guān)S 。
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①將內(nèi)阻盒阻值調(diào)至最大,閉合開(kāi)關(guān)S;
②調(diào)節(jié)電阻盒數(shù)次,記下電壓表的指示I和內(nèi)阻盒對(duì)應(yīng)的阻值R; 【來(lái)源:】
③ 以1I為縱坐標(biāo),R為橫坐標(biāo),繪制1I-R圖(用直線擬合);
④計(jì)算直線的斜率k和橫軸上的截距b。
回答下列問(wèn)題:
(1) 用E和r分別表示電源的電動(dòng)勢(shì)和電阻,則1I與R的關(guān)系為:
(2)實(shí)驗(yàn)所得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示。 當(dāng)電阻R=3.0Ω時(shí),電壓表的讀數(shù)如圖(b)所示。 閱讀數(shù)據(jù),完成下表。 答案:①、②。
圖(二)
(3) 補(bǔ)全圖(c)坐標(biāo)紙上缺失的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪制圖形,根據(jù)圖形求得斜率k=-1Ω-1,截距b=-1。
(4) 根據(jù)圖表求出電源的電動(dòng)勢(shì)E=,電阻r=Ω。
講義:
學(xué)習(xí)案例:
【教學(xué)目標(biāo)】
(一)知識(shí)與技能
1.了解并掌握測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和電阻的原理和實(shí)驗(yàn)技巧。
2.學(xué)會(huì)用圖像方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(二)流程與技巧
通過(guò)設(shè)計(jì)電路和選擇儀器來(lái)拓寬您的思維。 養(yǎng)成規(guī)范實(shí)驗(yàn)、科學(xué)合理處理數(shù)據(jù)的習(xí)慣。
(3) 情感、態(tài)度和價(jià)值觀
使中學(xué)生了解和掌握運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法處理數(shù)學(xué)問(wèn)題的基本程序和技能,培養(yǎng)中學(xué)生的觀察能力、思維能力和操作能力
【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】
1.掌握用電壓表、電流表測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和電阻的方法
2. 學(xué)習(xí)借助圖像處理數(shù)據(jù)
【教學(xué)用品】
干電池一節(jié)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、電線數(shù)條、多媒體、實(shí)體投影儀
【教學(xué)流程】
1. 實(shí)驗(yàn)原理
1、實(shí)驗(yàn)依據(jù):
2. 實(shí)驗(yàn)電路
分析兩個(gè)電路的區(qū)別
【分析】左圖中,偏差是電流表分流造成的,下圖中,偏差是電壓表分壓造成的。 下圖中,實(shí)際測(cè)得的電阻相當(dāng)于電壓表與電源之間串聯(lián)的總電阻,但由于電壓表的阻值較小且與電源的阻值接近,所以相對(duì)偏差較大; 而左圖中電流表的電阻很大,其分流效應(yīng)可以忽略不計(jì),偏差也很小。 因此,我們選擇左圖作為實(shí)驗(yàn)電路。
2. 實(shí)驗(yàn)操作
【例1】測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路如右圖所示,回答下列問(wèn)題:
(1) 現(xiàn)有以下設(shè)備:
A.干電池1塊
B. 電流表(0~3V) C. 電流表(0~15V)
D. 電壓表(0~0.6A) E.電壓表(0~3A)
F。 滑動(dòng)變阻器(0~10Ω) G.滑動(dòng)變阻器(0~1750Ω)
其中,應(yīng)選電壓表,應(yīng)選電壓表,應(yīng)選滑動(dòng)變阻器(填寫(xiě)字母代碼)
【分析】
1、電流表阻值的選擇必須滿足安全性和準(zhǔn)確性兩個(gè)方面
2、本實(shí)驗(yàn)中,干電池大電流放電時(shí),電動(dòng)勢(shì)會(huì)明顯增大,電阻會(huì)明顯下降。 即使在實(shí)驗(yàn)中,電壓也不要超過(guò)0.5A
3、滑動(dòng)變阻器的選擇需要考慮設(shè)計(jì)電路所需的最大電阻
(2)如圖所示,在閉合開(kāi)關(guān)之前,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭P置于
【分析】開(kāi)關(guān)閉合前,滑動(dòng)變阻器必須處于最大值
(3)根據(jù)上述要求,完成一側(cè)的物理連接圖
【總結(jié)】連接物理對(duì)象時(shí)需要考慮以下幾個(gè)方面:
1、電流表阻值的選擇
2、電流表、電壓表的正負(fù)極不能接反。
3、電壓表不能直接接電源正負(fù)極
3. 數(shù)據(jù)處理
一、計(jì)算方法
實(shí)驗(yàn)測(cè)量多個(gè)組 (U, I),并求解聯(lián)立多項(xiàng)式
2、圖像法
(1) 圖形橫軸的截距就是電源的電動(dòng)勢(shì)
(2) 圖形的斜率即為電源的電阻
【實(shí)施例2】實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)如下表所示,請(qǐng)將其放在圖c的方格紙上
畫(huà)出UI圖。通過(guò)圖形可以得到電源的電動(dòng)勢(shì)
是,內(nèi)阻是。
【總結(jié)】結(jié)合上述問(wèn)題,說(shuō)明以下三點(diǎn):
(1)如何連接直線(2)圖像橫軸的截距和斜率的含義(3)坐標(biāo)原點(diǎn)處當(dāng)前不為0
4. 擴(kuò)展
1、電源電阻太小時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么情況,以及解決辦法
【例3】同事想測(cè)試電動(dòng)勢(shì)略大于3V的直流電源的電動(dòng)勢(shì)和電阻。 實(shí)驗(yàn)示意圖如下圖所示。 按照原理圖連接好線路后進(jìn)行測(cè)試,測(cè)得6組數(shù)據(jù)記錄如下表所示。 :
(1)從上表可以看出,目前代表數(shù)沒(méi)有發(fā)生明顯變化。 嘗試分析出現(xiàn)這些情況的原因。
【分析】用電壓表示法測(cè)得的電流就是路端電流。 從原理上看:U=E-Ir,如果U的變化太小,說(shuō)明Ir的變化很小電阻的測(cè)量教學(xué)設(shè)計(jì),有兩種可能:I的變化不顯著,r太小。 從給出的數(shù)據(jù)分析,應(yīng)該是電源電阻太小。
(2)思考:給定的電源電阻太小怎么辦?
【分析】
【總結(jié)】通過(guò)這道題,你應(yīng)該了解到兩點(diǎn):
(1)電源電阻太小會(huì)出現(xiàn)什么情況:路端電流變化不大
(2)如果電源電阻太小,可在其上串聯(lián)一個(gè)固定內(nèi)阻,測(cè)得的電阻為電源電阻和固定內(nèi)阻的總阻值。
2. 原則的變體
其他檢測(cè)方法:
(1)原理公式:E=IR+Ir
(2)兩電路圖等效,檢測(cè)偏差較大
(1) 原理公式: (2) 兩幅電路圖等效,檢測(cè)偏差小
【例4】同事用電流表和內(nèi)阻盒測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和電阻。 所使用的設(shè)備還包括一個(gè)定值內(nèi)阻(R0=5Ω)、兩個(gè)開(kāi)關(guān)和幾根電線。 實(shí)驗(yàn)示意圖如圖14(a)所示。
(1) 請(qǐng)完成以下主要實(shí)驗(yàn)步驟;
A、檢查并調(diào)整電流表指針為零; 調(diào)節(jié)電阻盒,顯示如圖14(c)所示,讀取內(nèi)阻值;
B、閉合開(kāi)關(guān)s1,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s2,電流表讀數(shù)為1.49V;
C、打開(kāi)開(kāi)關(guān)s2,電流表讀數(shù)為1.16V; 關(guān)閉開(kāi)關(guān)s1。
(2)利用測(cè)量數(shù)據(jù)估算干電池的內(nèi)阻(估算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
【總結(jié)】無(wú)論電路圖如何變化,掌握最基本的原理公式:E=U+Ir,并從這個(gè)原理公式出發(fā)進(jìn)行分析。