2018高考物理异构异模复习考案撬分法课件：专题十二 实验与探究 12-2-9

4．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的电动 势，此时 U＝
撬法· 命题法 解题法
[考法综述]
本实验的数据处理和误差分析是本实验训练的重点， 也是难点。 在高考中有图象和函
数解析式相结合的趋势，在今后的高考中仍会坚持这一方向，这也体现出了用数学手段解决物理问题的一 种思路。所以在复习本实验中应重点掌握： 2 种方法——数据处理的两种方法 2 种分析——偶然误差与系统误差的分析 1 种思路——数学手段解决物理问题的思路
U1 U2 r，E＝U2＋ r， R1 R2
3．伏伏法：用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图 3 所示。测量方法为：断开 S，测得 V1、 V2 的示数分别为 U1、U2，此时，E＝U1＋U2＋ E＝U1′＋ U1′ r，解方程组可求得 E、r。 RV ERV ≈E，需满足 RV≫r。 RV＋r U1 r，RV 为 V1 的内阻；再闭合 S，V1 的示数为 U1′，此时 RV
四、测定电源的电动势和内阻的其他几种方法 1．安阻法：用一个电流表和电阻箱测量，电路如图 1 所示，测量原理为：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋ r)，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。
2．伏阻法：用一个电压表和电阻箱测量，电路如图 2 所示，测量原理为：E＝U1＋ 由此可求出 r 和 E，此种方法测得的电动势和内阻均偏小。
三、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．在实验时，电流不能过大，通电时间不能太长，以免对 E 与 r 产生较大影响。 3．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。 4．画 UI 图线时，由于读数的偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图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。这样就可使偶然误 差得到部分抵消，从而提高精确度。 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 UI 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)，但这时图线在横轴的截距不再是 短路电流，而在纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为电源的内阻。
结论：①当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I 短，短路电流测量值＝真实值； ②E 测＜E 真； ③因为 r 测＝ E测 ，所以 r 测＜r 真。从电路的角度看，电压表应看成内电路的一部分，故实际测出的是电 I短
池和电压表这一整体的等效内阻和电动势(r 测和 E 测)，如图乙所示，因为电压表和电池并联，所以 r 测小于 电池内阻 r 真，因为外电阻 R 断开时，a、b 两点间电压 Uab 等于电动势 E 测，此时电源与电压表构成回路， 所以 Uab＜E 真，即 E 测＜E 真。
方法二：图象法处理数据。 (1)在坐标纸上以路端电压 U 为纵轴、干路电流 I 为横轴建立 UI 坐标系。 (2)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。 (3)直线与纵轴交点的纵坐标值即为电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线斜率的绝对值即为 ΔU 电池的内阻 r 的大小，即 r＝ ΔI 。

二、误差分析 1．偶然误差 (1)由于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 由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。 (1)如图甲所示，在理论上 E＝U＋(IV＋IA)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，而且电压表示数越大，IV 越大。
专题十二
实验与探究
考点二
电学实验
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实验九
测定电源的电动势和内阻
撬点· 基础点 重难点
基础点 1.实验电路图与实物连接图
2．实验目的 (1)测定电源的电动势和内阻。 (2)加深对闭合电路欧姆定律的理解。
3．实验原理 (1)实验依据：闭合电路欧姆定律。 (2)E 和 r 的求解：由 U＝E－Ir 得
(2)若采用如图丙所示的电路，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，而且电流表示数越大，UA 越大，当电流为零时，UA＝0，电压为准确值，等于 E。
结论：①E 为真实值； ②I 短测＜I 短真； E ③因为 r 测＝ ，所以 r 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 I短测 时 r 测的测量误差非常大。
U1＝E－I1r ，解得 E、r。 U2＝E－I2r
(3)用作图法处理数据，如下图所示。
①图线与纵轴交点为 E； E ②图线与横轴交点为 I 短＝ r ； ΔU ③图线的斜率表示 r＝ ΔI 。

4．实验器材 电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 5．基本操作 (1)电流表用 0.6 A 的量程，电压表用 3 V 的量程，按实验原理图连接好电路。 (2)把变阻器的滑片移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)。用同样的方法再测量几组 I、 U 值，填入表格中。 (4)断开开关，拆除电路，整理好器材。
重难点 一、数据处理 设计表格，将测得的六组 U、I 值填入表格中。 第1组 U/V I/A 方法一：列方程组计算求解。 (1)联立六组对应的 U、I 数据，数据满足关系式 U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r„ (2)让第 1 式和第 4 式联立方程，第 2 பைடு நூலகம்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。 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组