(创新方案)高考物理一轮复习-实验九-测定电源的电动势和内阻理论指导-新人教版.doc
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1、【创新方案】2014年高考物理一轮复习 实验九 测定电源的电动势和内阻(1)掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法;进一步理解闭合电路欧姆定律。(2)掌握用图象法求电动势和内阻的方法。 (1)实验依据:闭合电路欧姆定律。(2)实验电路:如图实91所示。(3)E和r的求解:由UEIr图实91得:解得:图实92(4)作图法数据处理,如图实92所示:图线与纵轴交点为电动势E。图线与横轴交点为短路电流I短。图线的斜率的大小表示内阻r|。电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔。(1)电流表用0.6 A量程,电压表用3 V量程,按图实91所示连接好电路。(2)把滑
2、动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端。(3)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1)。用同样方法测量几组I、U值,填入表格中。第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A(4)断开开关,拆除电路,整理好器材。1公式法取上表六组对应的U、I数据,数据满足关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第1式和第4式联立方程,第2式和第5式联立方程,第3式和第6式联立方程,这样解得三组E、r,取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小。2描点法以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立UI坐标系,在坐标平面内描出各组(U,I)值所对应的点,然后尽量多地通
3、过这些点作一条直线,使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线的斜率大小即为电池的内阻r,即r|。(1)为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池)。(2)在实验中不要将I调得过大,每次读完U和I的数据后应立即断开电源,以免干电池在大电流放电时极化现象严重,使得E和r明显变化。(3)测出不少于6组I和U的数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,类似于逐差法,要将测出的UI数据中,第1和第4组为一组,第2和第5组为一组,第3和第6组为一组,分别解出E、r值再求平均值。(4)在画UI图线时,
4、要使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点应对称分布在直线两侧,不要顾及个别离开直线较远的点,以减小偶然误差。(5)干电池内阻较小时,U的变化较小,此时,坐标图中数据点将呈现如图实93甲所示的状况,使下部大面积空间得不到利用。为此,可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始),如图乙所示,并且把纵坐标的比例放大,可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流,而图线与纵轴的截距仍为电动势。要在直线上任取两个相距较远的点,用r计算出电池的内阻r。图实931偶然误差(1)由读数不准和电表线性不良引起误差。(2)用图象法求E和r时,由于作图不准确造成的误差
5、。(3)测量过程中通电时间过长或电流过大,都会引起E、r变化。2系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。(1)本实验采用如图实91所示电路,由于电压表的分流IV,使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真。因为I真I测IV,而IVU/RV,U越大,IV越大,U趋近于零时IV也趋近于零。所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流,而图线与纵轴的交点为电动势的测量值,比真实值偏小。修正后的图线如图实94所示,显然E、r的测量值都比真实值偏小,r测r真、E测r真。图实95以上测量方法一般称为伏安法,测电源的电动势和内阻还有以下几种方法:1安阻法用一个电流表和电阻箱测量,电路如图实96甲所示
6、,测量原理为:EI1(R1r),EI2(R2r),由此可求出E和r,此种方法使测得的电动势无偏差,但内阻偏大。图实962伏阻法用一个电压表和电阻箱测量,电路如图实96乙所示,测量原理为:EU1r,EU2r,由此可求出r和E,此种方法测得的电动势和内阻均偏小。3粗测法用一只电压表粗测电动势,直接将电压表接在电源两端,所测值近似认为是电源电动势,此时UE,需满足RVr。4.双伏法用两个电压表可测得电源的电动势,电路如图实97所示。测量方法为:断开S,测得V1、V2的示数分别为U1、U2,此时,EU1U2r,RV为V1的内阻;再闭合S,V1的示数为U1,此时EU1r,解方程组可求得E。图实97仪器选
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