2021届高考物理人教版一轮创新教学案：实验专题11　第44讲　测定电源的电动势和内阻


第44讲　测定电源的电动势和内阻

基础命题点　课本原型实验


一、实验原理
闭合电路的欧姆定律
方案一：伏安法
(1)依据：E＝U＋Ir
(2)测量原理：如图1，改变滑动变阻器接入电路的阻值，测出两组I和U的值，利用闭合电路的欧姆定律列方程组可求出E、r。

方案二：安阻法
(1)依据：E＝IR＋Ir
(2)测量原理：如图2，改变电阻箱的阻值，测出两组I和R的值，利用闭合电路的欧姆定律列方程组可求出E、r。

方案三：伏阻法
(1)依据：E＝U＋r
(2)测量原理：如图3，改变电阻箱的阻值，测出两组U和R的值，利用闭合电路的欧姆定律列方程组可求出E、r。

二、实验器材
电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱、开关、导线、坐标纸、铅笔等。
三、实验步骤(方案一)
1．连接电路
估计路端电压和回路中的电流，选择合适量程的电压表和电流表，按图1连接好电路。
2．测量与记录
(1)把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端。
(2)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。

第1组
第2组
第3组
第4组
第5组
第6组
U/V






I/A






(3)断开开关、拆除电路、整理器材。
四、数据处理
方法一：列方程组求解电动势和内阻的大小(以方案一为例)
①　②　③
根据以上三组方程分别求出E、r，再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。
方法二：用图象法处理数据
(1)方案一：由E＝U＋Ir变形得U＝E－Ir。
在坐标纸上以路端电压U为纵轴、回路电流I为横轴建立U­I坐标系，在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，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值即是电源电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线斜率的绝对值即为电源的内阻r，即r＝＝。

(2)方案二：由E＝IR＋Ir变形得：＝·R＋。根据数据画出­R图象如图，则由图线的截距、斜率可求出E、r。

(3)方案三：由E＝U＋r变形得：＝＋·。根据数据画出­图象如图，则由图线的截距、斜率可求出E、r。

五、误差分析
1．偶然误差：读数不准引起误差；用图象法求E和r时，由于作图不准确造成误差。
2．系统误差：用伏安法测电源电动势和内阻的方法很简单，但系统误差较大，这主要是由于电压表和电流表内阻对测量结果的影响而造成的。用这种方法测电动势可供选择的电路有两种，如图甲、乙所示。

(1)若采用甲图电路，由于电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差越大。其U­I图象如图丙所示。
结论：E测