学生实验教案2

10.实验：测定电池的电动势和内阻

【摘要】掌握用伏安法、安阻法和伏阻法测电源电动势和内阻，理论分析、图像法及等效电源法进行误差分析。

关键词：实验原理

实验方法

数据处理

教学目标：

(1) 知道测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流变化的关系。

(2) 学会根据图象合理外推进行数据处理的方法。

(3) 尝试分析电源电动势和内阻的测量误差，了解测量中减小误差的方法。

(4) 培养仔细观察，真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质。

课时安排

2课时

教学过程：

一、实验目的

1．掌握用电压表和电流表测量电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律．

2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法．

二、实验原理

根据闭合电路欧姆定律可以有下面三种思路求出电池的电动势和内阻。

思路1 伏安法测电动势E和内电阻r

(1)如图甲所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组I和U的值，由U＝E－Ir可得：

E＝I1U2－I2U1U2－U1，r＝。

I1－I2I1－I2

(2)为减小误差，至少测出六组U和I值，且变化范围要大些，然后在坐标系中作U­I图，由图线纵截距和斜率找出E、r(r＝|ΔU|)，如图乙。

|ΔI|思路2 用电流表、电阻箱测电动势E和内电阻r

由闭合电路的欧姆定律得：E＝I(R＋r)

用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组R、I数据，就可以列出两个关于E、r的方程：

E＝I1(R1＋r) E＝I2(R2＋r)

联立就可以解出结果，实验电路如图所示。

思路3 用电压表、电阻箱测电动势E和内电阻r

由闭合电路的欧姆定律得：E＝U＋Ur

R用电压表测得路端电压，通过改变电路中的电阻，测出两组U、R数据，就可以列出两个关于E、r的方程：

E＝U1＋U1rU2r

E＝U2＋

R1R2

联立就可以解出结果，实验电路如图所示。

三、实验器材

在不同的思路中需要的实验器材略有不同，分别如下：

思路1 待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干。

思路2 待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干。

思路3 待测电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干。

四、实验步骤（思路1）

1．电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验原理图连接好实物电路．

2．把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端．

3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数．记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I、U值，并填入表格中．

第1组

第2组

第3组

第4组

第5组

第6组

U/V I/A

4.断开开关，拆除电路，整理好器材．

五、数据处理

1．列多个方程组求解，再求E、r的平均值．

2．用作图法处理数据，如图所示．

(1)图线与纵轴交点为E. (2)图线与横轴交点为I短＝. Δ(3)图线的斜率的绝对值表示

r＝Δ六、误差分析

1．偶然误差

(1)电表读数不准引起误差．

(2)图象法求E和r时作图不准确．

2．系统误差

理论分析

(1)相对于电源内阻而言，采取电流表外接法，由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小． ErU. I

(2)相对于电源内阻而言，采取电流表内接法，由于电流表分压，造成内阻的测量值偏大．

图像法分析

等效电源法分析

七、注意事项

1．为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．

2．电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快．每次读数后立即断开电源．

3．要测出不少于6组的(U，I)数据，且变化范围要大些．

4．若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，Δ内阻应根据r＝ΔU确定．

I5．相对于电源内阻而言，电流表要外接(因为r很小)．

实验视频观看

板书设计：

10.实验：测定电池的电动势和内阻

一、实验目的

二、实验原理

思路1 伏安法测电动势E和内电阻r

闭合电路的欧姆定律：U＝E－Ir

思路2 用电流表、电阻箱测电动势E和内电阻r

闭合电路的欧姆定律：E＝I(R＋r)

思路3 用电压表、电阻箱测电动势E和内电阻r

闭合电路的欧姆定律：E＝U＋Ur

R

三、实验器材

四、实验步骤（思路1）

五、数据处理

六、误差分析

1．偶然误差

(1)电表读数不准引起误差．

(2)图象法求E和r时作图不准确．

2．系统误差

理论分析

图像法分析

等效电源法分析

七、注意事项

作业布置：

练习册（P47练习）