【精准解析】高中物理粤教版选修3-1教师用书：第2章实验3　测量电源的电动势和内阻含解析

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实验 3　测量电源的电动势和内阻
[学习目标]　1.[科学探究]知道测量电源的电动势和内阻的实验原理，会设计
测量电动势和内阻的电路．　2.[科学探究]掌握实验的方法和实验数据处理的方法．
一、测定电池电动势和内阻的实验方案设计
1．伏安法
由E＝U＋Ir 知，只要测出 U、I的两组数据，就可以列出两个关于 E、r的
方程，从而解出 E、r，用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表，
电路图如图所示．
2．安阻法
由E＝IR＋Ir 可知，只要能得到 I、R的两组数据，列出关于 E、r的两个方
程，就能解出 E、r，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图所
示．
3．伏阻法
由E＝U＋
U
R
r知，如果能得到 U、R的两组数据，列出关于 E、r的两个方程，
就能解出 E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图所
示．
二、实验操作与实验数据的处理
1．实验步骤(以伏安法为例)
(1)电流表用 0～0.6 A 量程，电压表用 0～3 V 量程，按实验原理图连接好电
路．
(2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值最大．
(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、
U1).用同样的方法测量几组 I、U值．
(4)断开开关，整理好器材．
(5)处理数据，用公式法和图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻．
2．实验数据的处理
(1)公式法
依次记录的多组数据(一般 6组)如表所示：
实验序号
1
2
3
4
5
6
I/A
I1
I2
I3
I4
I5
I6
U/V
U1
U2
U3
U4
U5
U6
分别将 1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出 E1、r1，E2、r2，E3、r3，
求出它们的平均值作为测量结果．
E＝
E
1
E
2
E
3
3
，r＝
r
1
r
2
r
3
3
.
(2)图象法
①根据多次测出的 U、I值，作 UI图象；
②将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势 E；
③横轴截距点(路端电压 U＝0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流
E
r
；
④图线斜率的绝对值等于电池的内阻 r，即 r＝
|
Δ
U
Δ
I
|
＝
E
I
短
，如图所示．
3．注意事项
(1)为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大
的电压表．
(2)实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干
电池大电流放电时内阻 r的明显变化．
(3)当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，
且纵轴起点可不从零开始．
如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势 E，但图线与横轴交点不
再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用 r＝
|
Δ
U
Δ
I
|
求出．
【例 1】　在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中．
(1)备有如下器材
A．干电池 1节
B．滑动变阻器(0～20 Ω)
C．滑动变阻器(0～1 kΩ)
D．电压表(0～3 V)
E．电流表(0～0.6 A)
F．电流表(0～3 A)
G．开关、导线若干
其中滑动变阻器应选________，电流表应选________．(只填器材前的序号)
(2)为了最大限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路
图．
(3)某同学根据实验数据画出的 UI图象如图所示，由图象可得电池的电动势
为________V，内阻为________Ω.
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