知識點:
實驗原理:根據歐姆閉路定理,設計如右圖所示電路,改變電阻盒R的阻值,測量多組不同的R、I值,得到實驗數據。
數據處理:可同時建立方程,通過公式法和平均值法求出電池的電動勢和內阻。 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勢E,縱向截距的絕對值為電源的電阻r(不包括電壓表的電阻),橫向截距的絕對值為電源的電阻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): 轉換而來。 由圖可知:圖形的斜率是電源電動勢E的倒數,縱向截距為b=,則r=bE,橫向截距的絕對值為電源。 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、用電流表和內阻盒測定電池電動勢和內阻(伏阻法)
實驗原理:由閉路歐姆定理
,設計如圖所示的電路,改變電阻盒R的阻值,測量幾組不同的R和U值,得到實驗數據。
數據處理:可同時建立方程,通過公式法和平均值法求出電池的電動勢和內阻。 還可以畫一個圖像,如下圖所示,根據修改: 由圖像可知,圖形縱截距的倒數就是電源的電動勢,圖形的橫截距是電源的電阻,圖形的斜率,現在。此方法E測試
3.用兩個電流表測量電池的電動勢和電阻(捕獲的電壓)
如圖所示,假設當開關K接觸1時,電流表V1的讀數為U0; 當與2接觸時,電流表V1和V2的讀數分別為U1和U2,根據歐姆定理E=U0+U0r/R1,E=U1+U2+U1r/R1可得:
采用該方法測得的電源電動勢和電阻不存在系統偏差。
4、借助兩個電壓表測定電池電動勢和電阻(安培法)
實驗原理:檢測電路如下圖所示。 當開關閉合時,測量兩個電壓表的讀數。 調節滑動變阻器改變R,測量多組不同電壓值,獲得實驗數據。 數據處理:聯立方程組,借助公式法和平均值法求出電池的電動勢和內阻。
5、最大功率法
實驗原理:如圖所示,R0為固定阻值,從小值逐漸增大變阻器阻值,記錄兩個電流表示數。 根據圖像。 當功率通過圖像達到最大值時,滿足ie:,滿足ie:。
視頻教學:
實踐:
1、“用電壓表和電流表測量電池的電動勢和內阻”的實驗中。
(1)配備以下設備
A。 干電池1節 B.滑動變阻器(0~20Ω) C.滑動變阻器(0~1kΩ) D.電流表(0~3V) E.電壓表(0~0.6A)
F。 電壓表(0~3A) G.若干開關及電線
其中,應選用滑動變阻器,應選用電壓表。 (只需填寫設備前的序列號)
(2)為了盡量減少實驗偏差,請在實線框內畫出實驗最合理的電路圖。
(3) 同事根據實驗數據繪制的UI圖像如圖所示。 由圖可知,電池的電動勢為V,內阻為Ω。
【高考題群】
2. (2014·福建)課題組利用伏安法測量了電池組的電動勢和電阻。 表A、V為標準電流表,E為待測電池組,S為開關,R為滑動變阻器,R為固定內阻,標稱值為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,則應并聯一個阻值為Ω(保留一位小數)的固定電阻。 取內阻R1;
②根據圖A,用劃線代替導線將圖B連接成完整的電路;
③ 實驗數據如下表所示:
團隊在“研究勻變直線運動”實驗中采用估計加速度的方法(逐步法)來估計電池組的電阻r=Ω(保留小數點后兩位); 所展示的主要優點是__。
④ 在上述實驗的基礎上,為了探究圖A電路中各元件的實際電阻對測試結果的影響,團隊使用了電動勢和電阻已知的標準電池組,發現:電動勢檢測值與已知值幾乎相同,但電阻檢測值總是太大。 如果檢測過程正確的話,電阻檢測值總是偏大的原因是。 (填寫選項前的字母)【來源:學#科#網】
A.電流表電阻的影響
B、滑動變阻器最大阻值太小
C。 R1的實際阻值小于估計值
D. R的實際阻值大于標稱值
3.(2014·全國)現在需要檢測某個電源的電動勢和電阻。 可以使用的設備有:電阻為1.00Ω的電壓表A; 電流表V; 固定值未知的內阻R1、R2、R3、R4、R5; 開關S; 電線 1 一端帶有蟒蛇夾 P,其他電線一些。 同事設計的檢測電路如圖(a)所示。
(1) 根據圖(a),畫出實物圖(b)中的連接線,并標記導線1及其P端子。
(2)測試時,改變蟒蛇夾P的位置,將R1、R2、R3、R4、R5依次串聯到電路中,記錄相應的電流表示值U和電壓表示值I。數據如圖所示如下表所示。 根據表中數據電阻的測量教學設計,補全圖(c)坐標紙上缺失的數據點,并繪制UI圖形線。
(3)根據UI圖計算電源的電動勢E=,電阻r=Ω。 (保留2位有效數字)
4.(2014·課程標準省)借助圖(a)所示電路,可以檢測電源的電動勢和電阻。 所用實驗設備為:
待測電源、內阻盒R(最大阻值999.9Ω)、內阻R(阻值3.0Ω)、內阻R1(阻值3.0Ω)、電壓表A(阻值200mA,阻值RA=6.0Ω)、開關S 。
實驗步驟如下:
①將內阻盒阻值調至最大,閉合開關S;
②調節電阻盒數次,記下電壓表的指示I和內阻盒對應的阻值R; 【來源:】
③ 以1I為縱坐標,R為橫坐標,繪制1I-R圖(用直線擬合);
④計算直線的斜率k和橫軸上的截距b。
回答下列問題:
(1) 用E和r分別表示電源的電動勢和電阻,則1I與R的關系為:
(2)實驗所得部分數據如下表所示。 當電阻R=3.0Ω時,電壓表的讀數如圖(b)所示。 閱讀數據,完成下表。 答案:①、②。
圖(二)
(3) 補全圖(c)坐標紙上缺失的數據點并繪制圖形,根據圖形求得斜率k=-1Ω-1,截距b=-1。
(4) 根據圖表求出電源的電動勢E=,電阻r=Ω。
講義:
學習案例:
【教學目標】
(一)知識與技能
1.了解并掌握測量電池電動勢和電阻的原理和實驗技巧。
2.學會用圖像方法處理實驗數據。
(二)流程與技巧
通過設計電路和選擇儀器來拓寬您的思維。 養成規范實驗、科學合理處理數據的習慣。
(3) 情感、態度和價值觀
使中學生了解和掌握運用實驗方法處理數學問題的基本程序和技能,培養中學生的觀察能力、思維能力和操作能力
【教學重點與難點】
1.掌握用電壓表、電流表測量電源電動勢和電阻的方法
2. 學習借助圖像處理數據
【教學用品】
干電池一節、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關、電線數條、多媒體、實體投影儀
【教學流程】
1. 實驗原理
1、實驗依據:
2. 實驗電路
分析兩個電路的區別
【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,實際測得的電阻相當于電壓表與電源之間串聯的總電阻,但由于電壓表的阻值較小且與電源的阻值接近,所以相對偏差較大; 而左圖中電流表的電阻很大,其分流效應可以忽略不計,偏差也很小。 因此,我們選擇左圖作為實驗電路。
2. 實驗操作
【例1】測量電源電動勢和內阻的實驗電路如右圖所示,回答下列問題:
(1) 現有以下設備:
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。 滑動變阻器(0~10Ω) G.滑動變阻器(0~1750Ω)
其中,應選電壓表,應選電壓表,應選滑動變阻器(填寫字母代碼)
【分析】
1、電流表阻值的選擇必須滿足安全性和準確性兩個方面
2、本實驗中,干電池大電流放電時,電動勢會明顯增大,電阻會明顯下降。 即使在實驗中,電壓也不要超過0.5A
3、滑動變阻器的選擇需要考慮設計電路所需的最大電阻
(2)如圖所示,在閉合開關之前,應將滑動變阻器的滑動頭P置于
【分析】開關閉合前,滑動變阻器必須處于最大值
(3)根據上述要求,完成一側的物理連接圖
【總結】連接物理對象時需要考慮以下幾個方面:
1、電流表阻值的選擇
2、電流表、電壓表的正負極不能接反。
3、電壓表不能直接接電源正負極
3. 數據處理
一、計算方法
實驗測量多個組 (U, I),并求解聯立多項式
2、圖像法
(1) 圖形橫軸的截距就是電源的電動勢
(2) 圖形的斜率即為電源的電阻
【實施例2】實驗過程中通過測試得到的數據如下表所示,請將其放在圖c的方格紙上
畫出UI圖。通過圖形可以得到電源的電動勢
是,內阻是。
【總結】結合上述問題,說明以下三點:
(1)如何連接直線(2)圖像橫軸的截距和斜率的含義(3)坐標原點處當前不為0
4. 擴展
1、電源電阻太小時會出現什么情況,以及解決辦法
【例3】同事想測試電動勢略大于3V的直流電源的電動勢和電阻。 實驗示意圖如下圖所示。 按照原理圖連接好線路后進行測試,測得6組數據記錄如下表所示。 :
(1)從上表可以看出,目前代表數沒有發生明顯變化。 嘗試分析出現這些情況的原因。
【分析】用電壓表示法測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,說明Ir的變化很小電阻的測量教學設計,有兩種可能:I的變化不顯著,r太小。 從給出的數據分析,應該是電源電阻太小。
(2)思考:給定的電源電阻太小怎么辦?
【分析】
【總結】通過這道題,你應該了解到兩點:
(1)電源電阻太小會出現什么情況:路端電流變化不大
(2)如果電源電阻太小,可在其上串聯一個固定內阻,測得的電阻為電源電阻和固定內阻的總阻值。
2. 原則的變體
其他檢測方法:
(1)原理公式:E=IR+Ir
(2)兩電路圖等效,檢測偏差較大
(1) 原理公式: (2) 兩幅電路圖等效,檢測偏差小
【例4】同事用電流表和內阻盒測量干電池的電動勢和電阻。 所使用的設備還包括一個定值內阻(R0=5Ω)、兩個開關和幾根電線。 實驗示意圖如圖14(a)所示。
(1) 請完成以下主要實驗步驟;
A、檢查并調整電流表指針為零; 調節電阻盒,顯示如圖14(c)所示,讀取內阻值;
B、閉合開關s1,斷開開關s2,電流表讀數為1.49V;
C、打開開關s2,電流表讀數為1.16V; 關閉開關s1。
(2)利用測量數據估算干電池的內阻(估算結果保留兩位有效數字)。
【總結】無論電路圖如何變化,掌握最基本的原理公式:E=U+Ir,并從這個原理公式出發進行分析。