2018-2019學年高中物理 第4章 探究閉合電路歐姆定律 4.2 測量電源的電動勢和內(nèi)阻學案 滬科版選修3-1.doc
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4.2 測量電源的電動勢和內(nèi)阻 [學習目標] 1.掌握測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗原理、實驗電路和實驗方法. 2.學會用圖像法處理實驗數(shù)據(jù),探究誤差產(chǎn)生的原因和減小誤差的方法. [知識探究] 一、實驗原理和方法 1.公式法:如圖421所示,由閉合電路的歐姆定律得E=U+Ir. 圖421 改變變阻器的阻值,從電流表、電壓表中讀出幾組U和I值,組成方程組可求解E、r. 2.圖像法:利用U=E-Ir,建立UI圖像,根據(jù)測得數(shù)據(jù)描點畫圖,利用圖線截距、斜率的意義求E、r. 二、實驗器材 待測電池,電壓表(0~3 V),電流表(0~0.6 A),滑動變阻器(10 Ω),開關,導線. 三、實驗步驟 1.確定電流表、電壓表的量程,按圖422連接好電路,并將滑動變阻器的滑片移到使接入電路的阻值為最大值的一端. 圖422 2.閉合開關S,接通電路,將滑動變阻器的滑片由一端向另一端移動,從電流表有明顯讀數(shù)開始,記錄一組電流表、電壓表讀數(shù). 3.同樣的方法,依次記錄多組U、I值. 4.斷開開關S,拆除電路. 5.以U為縱軸,I為橫軸,將記錄的電壓、電流標在坐標圖上,過這些點作一條直線,根據(jù)縱軸截距求出電動勢,根據(jù)斜率大小求出內(nèi)電阻. 四、數(shù)據(jù)處理 為減小測量誤差,本實驗常選用以下兩種數(shù)據(jù)處理方法: 1.公式法 利用依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組),分別記錄且如表所示: 實驗序號 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 分別將1、4組,2、5組,3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1,E2、r2,E3、r3,求出它們的平均值 E=,r=作為測量結(jié)果. 2.圖像法 把測出的多組U、I值,在UI圖中描點畫圖像,使UI圖像的直線經(jīng)過大多數(shù)坐標點或使各坐標點大致分布在直線的兩側(cè),如圖423所示,由U=E-Ir可知: 圖423 (1)縱軸截距等于電源的電動勢E,橫軸截距等于外電路短路時的電流Im=. (2)直線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻,即r=||=. (3)若電源內(nèi)阻r=0(理想電源),則U=E. 五、誤差分析 1.偶然誤差:主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作UI圖像時描點不準確. 2.系統(tǒng)誤差:主要原因是未考慮電壓表的分流作用,使得電流表上讀出的數(shù)值比實際的總電流(即流過電源的電流)要小一些.U越大,電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大,將測量結(jié)果與真實情況在UI坐標系中表示出來,如圖424所示,可見E測- 配套講稿:
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