高中物理测定电池的电动势和内阻

“测定电池的电动势和内阻”实验误差分析的另一种解法

“测定电池的电动势和内阻”实验是现行高中物理教本中的一个重要实验，也是该章的一个教学难点，其实验误差分析更是难中之难，学生往往不易掌握。贵刊1999年第三期第21页《“测定电池的电动势和内电阻”实验的误差分析》一文通过解方程方法严谨地计算出外电路“内”、“外”接法测量值与真实值之间的关系，但其过程计算量大而繁琐。该实验误差分析可由戴文宁定理对电路进行等效变换后，简明地计算出测量值与真实值的关系。但补充定理无疑超出中学大纲要求，也加重了学生学习的负担。本文从学生现有的数学技能用比较法对实验误差进行速解。解法如下：

设电动势真实值为ε/，测量值为ε，内阻真实值为r/，测量值为 r,安培表内阻为RA，伏特表内阻为Rv。

如图一所示为外电路“内接法”，则有：

??U?Ir1 …….……○

A

V ??U?(I?/UR)rV/

/?(1?r/R)U?IrV

图一 RR/VV/?r??U?I/RRVV/?r。。。。。。。。○r 。2

/

1、○2两式得： 比较○

??RRVV?r?/

/r?RRVV/?rr

如图二为外电路“外接法

2.9实验：测定电池的电动势和内阻

教学目标

一、知识与技能

1、理解闭合电路欧姆定律内容

2、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理，体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。 3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。

4、使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。 二、过程与方法

1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。 2、学会利用图线处理数据的方法。 三、情感态度与价值观

使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。

教学重点

利用图线处理数据

教学难点

如何利用图线得到结论以及实验误差的分析

教学工具

电池，电压表，电流表，滑线变阻器，开关，导线

教学方法

实验法，讲解法

教学过程

（一）引入新课

回顾上节所学内容，引入新内容

教师： 上堂课我们学习了闭合电路的欧姆定律，那么此定律文字怎么述？公式怎么写？ 学生： 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比，这就是闭合电路的欧姆定律。

提出问题：现在有一个干

学习资料

教学设计(二)

整体设计

教学目标

一、知识与技能

1．理解闭合电路欧姆定律内容。

2．理解测定电源的电动势和内阻的基本原理，体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。

3．用解析法和图象法求解电动势和内阻。

4．使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。

二、过程与方法

1．体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。

2．学会利用图线处理数据的方法。

三、情感态度与价值观

使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。

教学重点

利用图线处理数据

教学难点

如何利用图线得到结论以及实验误差的分析

教学工具

电池，电压表，电流表，滑动变阻器，开关，导线

教学方法

实验法，讲解法

教学过程

导入新课

回顾上节所学内容，引入新内容

教师：上堂课我们学习了闭合电路的欧姆定律，那么此定律文字怎么叙述？公式怎么写？

学生：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比，这就是闭合电路的欧姆定律。

提出问题：现在有一节干电池，要想测出其电动势和内电阻，你需要什么仪器，采用什么样的电路图，原

武安一中高二物理导学案（选修3-1） 时间：2010.08

2.9实验：测定电源电动势和内阻

【学习目标】

1、了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。 2、学习用图象法处理实验数据。 【重难点】

重点：掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。 难点：用图象法处理实验数据。 【合作探究】 1．实验原理：

（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。 如图1所示：

测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。 原理公式：_____________

（2）用电流表、电阻箱测量。如图2所示：

测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。 原理公式：_____________

（3）用电压表、电阻箱测量。如图3所示：

测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。

原理公式：_____________

这几种方法均可测量，下面我们以图1所示的方法介绍实验步骤和实验数据的处理方法。

2、电路选择及误差分析

图1：误差来源于电压表的分流作用

r1?RvrRv?rR?r E?E.

A V E r 图1

. . RV E r 图2

. A E1?Rvrr?Rv图2：误差来源于电流表的

武安一中高二物理导学案（选修3-1） 时间：2010.08

2.9实验：测定电源电动势和内阻

【学习目标】

1、了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。 2、学习用图象法处理实验数据。 【重难点】

重点：掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。 难点：用图象法处理实验数据。 【合作探究】 1．实验原理：

（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。 如图1所示：

测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。 原理公式：_____________

（2）用电流表、电阻箱测量。如图2所示：

测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。 原理公式：_____________

（3）用电压表、电阻箱测量。如图3所示：

测出两组_______值，就能算出电动势和内阻。

原理公式：_____________

这几种方法均可测量，下面我们以图1所示的方法介绍实验步骤和实验数据的处理方法。

2、电路选择及误差分析

图1：误差来源于电压表的分流作用

r1?RvrRv?rR?r E?E.

A V E r 图1

. . RV E r 图2

. A E1?Rvrr?Rv图2：误差来源于电流表的

原电池电动势的测定及其应用

【实验目的】

1、学会银电极和银-氯化银电极和盐桥的制备方法。 2、掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。 3、了解可逆电池电动势的应用

【预习要求】

1、了解银电极、银-氯化银电极的制备方法、标准电池级检流计使用时的注意事项及电位差计的简单原理。

2、掌握对消法原理和电池电动势的线路和操作方法。

【实验原理】

化学电池是由两个“半电池”即正负电极放在相应的电解质溶液中组成的。由不同的这样的电极可以组成若干个原电池。在电池反应过程中正极上起还原反应，负极上起氧化反应，而电池反应是这两个电极反应的总和。其电动势为组成该电池的两个半电池的电极电位的代数和。若知道了一个半电池的电极电位，通过测量这个电池电动势就可算出另外一个半电池的电极电位。所谓电极电位，它的真实含义是金属电极与接触溶液之间的电位差。它的绝对值至今也无法从实验上进行测定。在电化学中，电极电位是以一电极为标准而求出其他电极的相对值。现在国际上采用的标准电极是标准氢电极，即在aH??1时，PH2=1atm时被氢气所饱和的铂电极，它的电极电位规定为0，然后将其他待测的电极与其组成电池，这样测得电池的电动势即为被测电极的电极电位。由于氢电极使用起

实验十 电池电动势的测定

一、 目的要求

1、掌握对消法测定电动势的原理和方法，学习使用电位差计（SDC-Ⅰ精密数字电位差计）测量电池的电动势。2、学习制备电极、盐桥，组装电池。3、了解一些可逆电池电动势应用。 二、 实验原理

原电池由两个“半电池”（电极）组成一个电池，不同的半电池可以组成各种各样的原电池。当原电池处于平衡状态时，两极间的电位差为最大，这一最大电位差称为电池电动势，电池处于平衡状态的首要条件是两个电极间不能有电流通过，若有电流通过，电池的平衡状态就会被破坏，因此在测量电池电动势时，必须遵守两个电极间不能有电池通过或通过的电流为无限小这一条件。

因此，不能直接用电压表去测量电动势，电压表尽管内阻很大，但还不是无限大，当把它接在电池的两极间进行测量时，总有一定的电流通过电压表，同时两极间也有同样大小的电流通过。怎样使电池的两极间没有电流通过，测量电池电动势呢？可利用一个外加工作电池和待测电池并联，这样工作电池和待测电池的电动势方向相反，当它们数值相等时，二者相互对消，检流计中无电流通过，这时测出的两极间的电位差Δ?就等于电动势E，即为E=Δ?(Ⅰ→0)，对消法就是根据上述原理测定电池电动势的方法，其实验原理图如图一所示。

高三物理一轮复习《2.9 实验：测定电池的电动势和内阻》

‘

一、教材分析

“实验：测定电池的电动势和内阻”是人教版高中物理选修3-1第二章第九节的内容，它是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用，学生通过本节课的学习，既能巩固电学问题的分析思路，加深对闭合电路欧姆定律的理解，激发学生的学习兴趣，培养学生合作、探究、交流能力，具有很重要的实际意义。。 二、教学目标 一、知识与技能

1、理解闭合电路欧姆定律内容

2、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理，体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。 3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。

4、使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。 二、过程与方法

1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。 2、学会利用图线处理数据的方法。 三、情感态度与价值观

使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。

三、教学重点难点 重点：利用图线处理数据

难点：如何利用图线得到结论以及实验误差的分析

高二物理人教版选修3-1 2.10实验：测定电池的电动势和内阻

实验：测定电池的电动势和内阻

重/难点

重点：利用图线处理数据。

难点：如何利用图线得到结论以及实验误差的分析。

重/难点分析

重点分析：“实验：测定电池的电动势和内阻”是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用，学生通过本节课的学习，能巩固电学问题的分析思路，加深对闭合电路欧姆定律的理解，激发学生的学习兴趣，培养学生合作、探究、交流能力，具有很重要的实际意义。

难点分析：电源的电动势和内阻两点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得。

突破策略

提出问题：现在有一个干电池，要想测出其电动势和内电阻，你需要什么仪器，采用什么样的电路图，原理是什么？

学生讨论后，得到的大致答案为：由前面的闭合电路欧姆定律I=E/（r+R）1 / 8

高二物理人教版选修3-1 2.10实验：测定电池的电动势和内阻

可知E=I（R＋r），或E=U＋Ir，只需测出几组相应的数值便可得到，可以采用以下的电路图：

这几种方法均可测量，今天我们这节课选择用电流表电

例1 、在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内阻分别约为0.1Ω和3kΩ，滑动变阻器的最大阻值为20Ω， （1）画出试验所用的电路图

（2）根据所画的电路图连接实物图

（3）一位同学记录的6组数据见表.试根据这些数据在下图中画出U-I图线.根据图象估读出电池的电动势E= V，根据图象求出电池内阻r= Ω.

该试验所测定的电动势与真实值相比________(偏大、偏小、相等) 该试验所测定的内阻与真实值相比________(偏大、偏小、相等)

例3：已知太阳能电池组的电动势约为8V，短路电流约为4mA，为了精确测出它的电动势和内阻，除导线和开关外，可供选择的仪器有： A. 电流表, 量程5mA，内阻约10Ω B. 电流表, 量程20mA，内阻约4Ω C. 电压表, 量程5.0V，内阻约6kΩ D. 电压表, 量程15V，内阻约15kΩ E. 滑动变阻器电阻0～6 kΩ F. 滑动变阻器电阻0 ～50kΩ

(1) 为使实验尽可能方便、准确 ，应选用上述仪器中的 （用所给器材的代号填写）。 (2) 在虚线框内画出电路图。

(3)该电路