知识点:
实验原理:根据欧姆闭路定理,设计如右图所示电路,改变电阻盒R的阻值,测量多组不同的R、I值,得到实验数据。
数据处理:可同时建立方程,通过公式法和平均值法求出电池的电动势和内阻。 还可以绘制图像,如上图所示,按照修改:。 由图可知:图形的斜率就是电源的电动势E,纵向截距的绝对值为电源的电阻r(不包括电压表的电阻),横向截距的绝对值为电源的电阻r(不包括电压表的电阻)。图的截距为 。 您还可以绘制图像,如上图所示,由 E=I(R+r): 转换而来。 由图可知:图形的斜率是电源电动势E的倒数,纵向截距为b=,则r=bE,横向截距的绝对值为电源。 在此方法中, = E为真,>r为真。
可以记录在这里(分压大r,E相等,音译:分压大师一流)
2、用电流表和内阻盒测定电池电动势和内阻(伏阻法)
实验原理:由闭路欧姆定理
,设计如图所示的电路,改变电阻盒R的阻值,测量几组不同的R和U值,得到实验数据。
数据处理:可同时建立方程,通过公式法和平均值法求出电池的电动势和内阻。 还可以画一个图像,如下图所示,根据修改: 由图像可知,图形纵截距的倒数就是电源的电动势,图形的横截距是电源的电阻,图形的斜率,现在。此方法E测试
3.用两个电流表测量电池的电动势和电阻(捕获的电压)
如图所示,假设当开关K接触1时,电流表V1的读数为U0; 当与2接触时,电流表V1和V2的读数分别为U1和U2,根据欧姆定理E=U0+U0r/R1,E=U1+U2+U1r/R1可得:
采用该方法测得的电源电动势和电阻不存在系统偏差。
4、借助两个电压表测定电池电动势和电阻(安培法)
实验原理:检测电路如下图所示。 当开关闭合时,测量两个电压表的读数。 调节滑动变阻器改变R,测量多组不同电压值,获得实验数据。 数据处理:联立方程组,借助公式法和平均值法求出电池的电动势和内阻。
5、最大功率法
实验原理:如图所示,R0为固定阻值,从小值逐渐增大变阻器阻值,记录两个电流表示数。 根据图像。 当功率通过图像达到最大值时,满足ie:,满足ie:。
视频教学:
实践:
1、“用电压表和电流表测量电池的电动势和内阻”的实验中。
(1)配备以下设备
A。 干电池1节 B.滑动变阻器(0~20Ω) C.滑动变阻器(0~1kΩ) D.电流表(0~3V) E.电压表(0~0.6A)
F。 电压表(0~3A) G.若干开关及电线
其中,应选用滑动变阻器,应选用电压表。 (只需填写设备前的序列号)
(2)为了尽量减少实验偏差,请在实线框内画出实验最合理的电路图。
(3) 同事根据实验数据绘制的UI图像如图所示。 由图可知,电池的电动势为V,内阻为Ω。
【高考题群】
2. (2014·福建)课题组利用伏安法测量了电池组的电动势和电阻。 表A、V为标准电流表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R为固定内阻,标称值为4.0Ω。
①已知灵敏电压表G的满偏电压Ig为100μA,电阻rg为2.0kΩ。 如果安装后电压表的满偏电压为200mA,则应并联一个阻值为Ω(保留一位小数)的固定电阻。 取内阻R1;
②根据图A,用划线代替导线将图B连接成完整的电路;
③ 实验数据如下表所示:
团队在“研究匀变直线运动”实验中采用估计加速度的方法(逐步法)来估计电池组的电阻r=Ω(保留小数点后两位); 所展示的主要优点是__。
④ 在上述实验的基础上,为了探究图A电路中各元件的实际电阻对测试结果的影响,团队使用了电动势和电阻已知的标准电池组,发现:电动势检测值与已知值几乎相同,但电阻检测值总是太大。 如果检测过程正确的话,电阻检测值总是偏大的原因是。 (填写选项前的字母)【来源:学#科#网】
A.电流表电阻的影响
B、滑动变阻器最大阻值太小
C。 R1的实际阻值小于估计值
D. R的实际阻值大于标称值
3.(2014·全国)现在需要检测某个电源的电动势和电阻。 可以使用的设备有:电阻为1.00Ω的电压表A; 电流表V; 固定值未知的内阻R1、R2、R3、R4、R5; 开关S; 电线 1 一端带有蟒蛇夹 P,其他电线一些。 同事设计的检测电路如图(a)所示。
(1) 根据图(a),画出实物图(b)中的连接线,并标记导线1及其P端子。
(2)测试时,改变蟒蛇夹P的位置,将R1、R2、R3、R4、R5依次串联到电路中,记录相应的电流表示值U和电压表示值I。数据如图所示如下表所示。 根据表中数据电阻的测量教学设计,补全图(c)坐标纸上缺失的数据点,并绘制UI图形线。
(3)根据UI图计算电源的电动势E=,电阻r=Ω。 (保留2位有效数字)
4.(2014·课程标准省)借助图(a)所示电路,可以检测电源的电动势和电阻。 所用实验设备为:
待测电源、内阻盒R(最大阻值999.9Ω)、内阻R(阻值3.0Ω)、内阻R1(阻值3.0Ω)、电压表A(阻值200mA,阻值RA=6.0Ω)、开关S 。
实验步骤如下:
①将内阻盒阻值调至最大,闭合开关S;
②调节电阻盒数次,记下电压表的指示I和内阻盒对应的阻值R; 【来源:】
③ 以1I为纵坐标,R为横坐标,绘制1I-R图(用直线拟合);
④计算直线的斜率k和横轴上的截距b。
回答下列问题:
(1) 用E和r分别表示电源的电动势和电阻,则1I与R的关系为:
(2)实验所得部分数据如下表所示。 当电阻R=3.0Ω时,电压表的读数如图(b)所示。 阅读数据,完成下表。 答案:①、②。
图(二)
(3) 补全图(c)坐标纸上缺失的数据点并绘制图形,根据图形求得斜率k=-1Ω-1,截距b=-1。
(4) 根据图表求出电源的电动势E=,电阻r=Ω。
讲义:
学习案例:
【教学目标】
(一)知识与技能
1.了解并掌握测量电池电动势和电阻的原理和实验技巧。
2.学会用图像方法处理实验数据。
(二)流程与技巧
通过设计电路和选择仪器来拓宽您的思维。 养成规范实验、科学合理处理数据的习惯。
(3) 情感、态度和价值观
使中学生了解和掌握运用实验方法处理数学问题的基本程序和技能,培养中学生的观察能力、思维能力和操作能力
【教学重点与难点】
1.掌握用电压表、电流表测量电源电动势和电阻的方法
2. 学习借助图像处理数据
【教学用品】
干电池一节、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、电线数条、多媒体、实体投影仪
【教学流程】
1. 实验原理
1、实验依据:
2. 实验电路
分析两个电路的区别
【分析】左图中,偏差是电流表分流造成的,下图中,偏差是电压表分压造成的。 下图中,实际测得的电阻相当于电压表与电源之间串联的总电阻,但由于电压表的阻值较小且与电源的阻值接近,所以相对偏差较大; 而左图中电流表的电阻很大,其分流效应可以忽略不计,偏差也很小。 因此,我们选择左图作为实验电路。
2. 实验操作
【例1】测量电源电动势和内阻的实验电路如右图所示,回答下列问题:
(1) 现有以下设备:
A.干电池1块
B. 电流表(0~3V) C. 电流表(0~15V)
D. 电压表(0~0.6A) E.电压表(0~3A)
F。 滑动变阻器(0~10Ω) G.滑动变阻器(0~1750Ω)
其中,应选电压表,应选电压表,应选滑动变阻器(填写字母代码)
【分析】
1、电流表阻值的选择必须满足安全性和准确性两个方面
2、本实验中,干电池大电流放电时,电动势会明显增大,电阻会明显下降。 即使在实验中,电压也不要超过0.5A
3、滑动变阻器的选择需要考虑设计电路所需的最大电阻
(2)如图所示,在闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑动头P置于
【分析】开关闭合前,滑动变阻器必须处于最大值
(3)根据上述要求,完成一侧的物理连接图
【总结】连接物理对象时需要考虑以下几个方面:
1、电流表阻值的选择
2、电流表、电压表的正负极不能接反。
3、电压表不能直接接电源正负极
3. 数据处理
一、计算方法
实验测量多个组 (U, I),并求解联立多项式
2、图像法
(1) 图形横轴的截距就是电源的电动势
(2) 图形的斜率即为电源的电阻
【实施例2】实验过程中通过测试得到的数据如下表所示,请将其放在图c的方格纸上
画出UI图。通过图形可以得到电源的电动势
是,内阻是。
【总结】结合上述问题,说明以下三点:
(1)如何连接直线(2)图像横轴的截距和斜率的含义(3)坐标原点处当前不为0
4. 扩展
1、电源电阻太小时会出现什么情况,以及解决办法
【例3】同事想测试电动势略大于3V的直流电源的电动势和电阻。 实验示意图如下图所示。 按照原理图连接好线路后进行测试,测得6组数据记录如下表所示。 :
(1)从上表可以看出,目前代表数没有发生明显变化。 尝试分析出现这些情况的原因。
【分析】用电压表示法测得的电流就是路端电流。 从原理上看:U=E-Ir,如果U的变化太小,说明Ir的变化很小电阻的测量教学设计,有两种可能:I的变化不显着,r太小。 从给出的数据分析,应该是电源电阻太小。
(2)思考:给定的电源电阻太小怎么办?
【分析】
【总结】通过这道题,你应该了解到两点:
(1)电源电阻太小会出现什么情况:路端电流变化不大
(2)如果电源电阻太小,可在其上串联一个固定内阻,测得的电阻为电源电阻和固定内阻的总阻值。
2. 原则的变体
其他检测方法:
(1)原理公式:E=IR+Ir
(2)两电路图等效,检测偏差较大
(1) 原理公式: (2) 两幅电路图等效,检测偏差小
【例4】同事用电流表和内阻盒测量干电池的电动势和电阻。 所使用的设备还包括一个定值内阻(R0=5Ω)、两个开关和几根电线。 实验示意图如图14(a)所示。
(1) 请完成以下主要实验步骤;
A、检查并调整电流表指针为零; 调节电阻盒,显示如图14(c)所示,读取内阻值;
B、闭合开关s1,断开开关s2,电流表读数为1.49V;
C、打开开关s2,电流表读数为1.16V; 关闭开关s1。
(2)利用测量数据估算干电池的内阻(估算结果保留两位有效数字)。
【总结】无论电路图如何变化,掌握最基本的原理公式:E=U+Ir,并从这个原理公式出发进行分析。