高中物理实验报告集锦10科学测量：电源的电动势和内阻-高中物理实验报告集锦学案

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姓名:________班级:___年级___班 实验时间:_______
（一）实验名称:测定电源的电动势和内阻
（二）实验目的:
1.掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法.
2.学会用图象法求电源的电动势和内阻.
（三）实验器材:
电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等.
（四）实验原理:
由闭合电路欧姆定律有E=U+Ir，改变R阻值，测出两组U、I值，解方程组即可解出E和r。
为减小偶然误差，可测多组U、I值，求出多个E、r值，然后求E、r的平均值。或根据测
出的多组U、I值，画U-I图象，由图线的纵截距和斜率的绝对值找出E、r。
实验电路图：
（五）实验步骤：
1、电流表用0. 6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路.
2、把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端.
3、闭合开关，调节变阻器，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
出多组I、U值.填入表格中.
4、断开开关，拆除电路，整理好器材.
（六）实验数据记录表格：
实验数据图象：
（七）实验注意事项：
1、为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池).
2、要测出不少于6组的(I, U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值.
3、干电池在大电流放电时极化现象严重，电动势E会下降，内阻r会增大，故每次读完数立即断电。
4、画U-I图线时，应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。
5、由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，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).但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻.
（八）实验误差分析：
1.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.
(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1——由于电压表分流作用影响而导致的误差.
电路图如下图甲所示，在理论上E=U+ (IA+IV) r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压.而实验中忽略了通过电压表的电流Iv而形成误差.
电压表示数为零时，Iv=0, IA=I短，短路
当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，短路电流测量值＝真实值． E测2.系统误差2——由于电流表分压作用影响而导致的误差.
电路图如下图左所示。
若采用如右图所示的电路，IA为电源电流真实值，理论上有E＝U＋UA＋IAr，其中UA不可知，而造成误差，当电流为零时，UA＝0，电压为准确值，等于E．
①E为真实值． ②I短测r真，r测为r真和RA的串联值，由于通常情况下电池的内阻较小，所以这时r测的测量误差非常大
九、物理学科素养提升
1.能提出并准确表述在实验中可能遇到的物理问题；
2.能制定实验方案，设计实验步骤；
3.能用电流表、电压表测量电流、电压；
4.能注意实验安全；
5.能用作图方法分析实验数据，测得电源的电动势和内阻
6.能撰写完整的实验报告，在报告中能呈现设计的实验步骤、实验表格，以及数据分析过程和实验结论；
7.能有针对性地反思交流过程与结果；
8.注意提升实验数据读取能力、 联系实际的能力及交流讨论能力。
例题1.2021高考全国乙卷第10题.
一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势E（约）和内阻r（小于）。图中电压表量程为，内阻：定值电阻；电阻箱R，最大阻值为；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：
（1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路电阻值可以选___________（填“5.0”或“15.0”）；
（2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；
（3）根据图（a）所示电路，用R、、、E和r表示，得___________；
（4）利用测量数据，做图线，如图（b）所示：
（5）通过图（b）可得___________V（保留2位小数），___________（保留1位小数）；
（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为，由此产生的误差为___________%。
例题2. 2021高考湖南卷（全国新高考1卷）第12题.
某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为）、一个电流表（内阻为）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：
（1）将器材如图（a）连接：
（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________端（填“a”或“b”）；
（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角和电流表示数，得到多组数据；
（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为，与纵轴截距为，设单位角度对应电阻丝的阻值为，该电池电动势和内阻可表示为___________，___________（用、、、、表示）
（5）为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值。利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图__________（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；
（6）利用测出的，可得该电池的电动势和内阻。