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昭通2020名師助考?丨秒測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻,輕松搞定物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)

 2020-05-31 21:57  來源:@昭通日報(bào)

一年一季的高考終將如期而至!所有高三學(xué)子都在全力復(fù)習(xí),緊張備考中。作為物理科目的復(fù)習(xí),每個(gè)部分的學(xué)習(xí)方式都有所不同。但到了最后階段都建議同學(xué)們還是應(yīng)該回歸基礎(chǔ)。從最原始的原理出發(fā),從最原始的模型擴(kuò)展,從最基礎(chǔ)的知識深入。電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高考物理中必考的一個(gè)內(nèi)容。高考對這部分的考查看似簡單,但得分率卻很低。同學(xué)們在復(fù)習(xí)這塊的時(shí)候,也往往只會機(jī)械式的做題,題做得多卻并不得法。那么,如何才能提高物理實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)效率呢?在此,我就以電學(xué)實(shí)驗(yàn) “測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻”為例,為廣大考生準(zhǔn)備了點(diǎn)干貨,希望可以幫到同學(xué)們。

一、回歸課本(伏安法)

在我們課本上最原始的測電源電動(dòng)勢的電路圖如圖甲、乙所示:

1. 實(shí)驗(yàn)步驟:(1)按照電路圖連接電路,連接過程開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài),然后把滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大。(2)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片,讀出多組U、I值。(3)記錄數(shù)據(jù),列表,以U為縱軸,I為橫軸建立坐標(biāo)系,描點(diǎn)作圖,利用圖像的斜率和截距求出電動(dòng)勢和內(nèi)阻。

2. 實(shí)驗(yàn)原理:根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U外+Ir得:U外=E-Ir其中斜率為r,縱軸的截距為E。

3.注意事項(xiàng):(1)為了使電池的路端電壓變化明顯,可選使用了一段時(shí)間的干電池,(2)每次讀完電表示數(shù)后立即斷電;(3)所測數(shù)據(jù)應(yīng)不少于6組;(4)描點(diǎn)作圖時(shí)讓盡可能多的點(diǎn)落在直線上,不在直線上的點(diǎn)也要均勻分布在直線兩側(cè),誤差較大的點(diǎn)舍去。

4.誤差分析:因?yàn)閷?shí)際電路中的電壓表內(nèi)阻并不是無窮大,電流表內(nèi)阻也并非為零,所以因電表內(nèi)阻的原因會給測量結(jié)果帶來誤差。如:(1)采用圖甲連接方式時(shí)相對電源內(nèi)阻來說,電流表外接。其中電壓表所測電壓為路端電壓,而我們把電流表所測電流作為干路電流,相對實(shí)際干路電流則是偏小了,因?yàn)殡妷罕碓诖穗娐分杏蟹至鞯淖饔谩<凑鎸?shí)值I干=IA+IV。而當(dāng)U為零時(shí),電壓表不再分流,此時(shí)IV =0,I干=IA假設(shè)經(jīng)實(shí)際操作后得到右圖的坐標(biāo)圖。由分析圖像可知,E測

(2)而采用圖乙連接方式時(shí),相對電源內(nèi)阻來說,電流表內(nèi)接。其中電流表所測電流為干路電流,而電壓表所測電壓作為路端電壓則是偏小了,因?yàn)殡娏鞅碓诖穗娐分杏蟹謮旱淖饔谩<凑鎸?shí)值U路=UA+UV。而當(dāng)I為零時(shí),電流表不再分壓,此時(shí)UA =0,U路=UA假設(shè)經(jīng)實(shí)際操作后得到下圖的坐標(biāo)圖,由分析圖像可知,E測=E真,r測>r真。此處可記做(分壓大r,E相等,諧音:分壓高人一等)。

但,實(shí)際我們在考試的時(shí)候遇到的并不是最原始最常規(guī)的考查。可能會在原來的基礎(chǔ)上加入對電表改裝進(jìn)行考查。或?qū)㈦娏鞅砀难b成電壓表,或?qū)⑿×砍屉娏鞅頂U(kuò)展成大量程的電流表。這種情況下,題目往往會給出兩個(gè)不同量程的電流表,一個(gè)定值電阻;或者也有電壓表,也有更多的電流表,但是因?yàn)榱砍叹壒什荒苓x擇使用。此時(shí)相應(yīng)電路也會有所變化,如下圖:(其中電流表G內(nèi)阻、量程已知,定值電阻已知)

二、延伸拓展

除此之外,還可以脫離原始電路圖,用其他方式測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻。如:安阻法、伏阻法、伏伏法、安安法、最大功率法等。把這些方法進(jìn)行分析、歸納,如下:

1. 利用電流表和電阻箱測定電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻(安阻法)

實(shí)驗(yàn)原理:由閉合電路歐姆定律
,設(shè)計(jì)如下圖所示電路,改變電阻箱R的阻值,測得幾組不同的R、I值,獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理:可以聯(lián)立方程組,利用公式法和平均值法求出電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻。也可以畫出
圖象,如上圖所示,據(jù)
變形得:
由圖象可得:圖線斜率為電源的電動(dòng)勢E,縱截距的絕對值為電源的內(nèi)阻r(不計(jì)電流表內(nèi)阻),圖線橫截距為
還可以畫出
圖象,如上圖所示,由E=I(R+r)變形得:
由圖象可得:圖線斜率為電源的電動(dòng)勢E的倒數(shù),縱截距為b=
, 則r=bE,橫截距的絕對值為電源的內(nèi)阻。此法E測=E真,r測>r真。

此處可記做(分壓大r,E相等,諧音:分壓高人一等)

2.利用電壓表和電阻箱測定電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻(伏阻法)

實(shí)驗(yàn)原理:由閉合電路歐姆定律
,設(shè)計(jì)如圖所示電路,改變電阻箱R的阻值,測得幾組不同的R、U值,獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理:可以聯(lián)立方程組,利用公式法和平均值法求出電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻。也可以畫出
圖象,如右圖所示,據(jù)
變形得:
由圖象可得:圖線縱截距的倒數(shù)為電源的電動(dòng)勢,圖線橫截距倒數(shù)的絕對值為電源的內(nèi)阻,圖象的斜率
,即
此法E測此處可記做(分流小r,小E,諧音:分流小仁小義)

3.利用兩只電壓表測定電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻(伏伏法)

如圖,設(shè)當(dāng)開關(guān)K與1接觸時(shí),電壓表V1讀數(shù)為U0;當(dāng)與2接觸時(shí),電壓表V1、V2的讀數(shù)分別是U1、U2,由歐姆定律E=U0+U0r/R1,E=U1+U2+U1r/R1可得:

?

此法測得電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻均無系統(tǒng)誤差。

4.利用兩只電流表測定電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻(安安法)

實(shí)驗(yàn)原理:測量電路如右圖所示,閉合開關(guān)時(shí),測得兩電流表的示數(shù)分別為
,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變R,測得幾組不同的電流值,獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理:聯(lián)立方程組,利用公式法和平均值法求出電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻。

5.最大功率法

實(shí)驗(yàn)原理:如圖,R0為定值電阻,從小逐漸調(diào)大變阻器電阻,并記錄兩個(gè)電壓表示數(shù)。根據(jù)
圖像。通過圖像當(dāng)功率達(dá)到最大值時(shí),滿足?
即:
,且滿足
,即:?


三、總結(jié)

測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方法還有很多,但是所有的方法都離不開閉合電路歐姆定律和電路串并聯(lián)的基本原則,在數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)結(jié)合多種方式考慮。如:公式法、圖像法、平均值法等。其中在過去高考考察中,圖像法是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。其思路并不難:根據(jù)原始?xì)W姆定律公式或串并聯(lián)關(guān)系,列出表達(dá)式,整理成題中所給圖像的函數(shù)表達(dá)式,利用其斜率和截距求出相應(yīng)量即可!

以上是對電學(xué)實(shí)驗(yàn) “測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻” 知識點(diǎn)的歸納總結(jié)和擴(kuò)展,也是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種復(fù)習(xí)方式。其他的電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)可參考這部分進(jìn)行。也就是在復(fù)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)在掌握基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)電路圖、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)原理、注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)分析、誤差分析外還應(yīng)該多總結(jié)方法和技巧,靈活應(yīng)用,并學(xué)會知識的遷移及利用好數(shù)學(xué)工具。同時(shí),審題時(shí)候一定要細(xì)心,看清楚電表的內(nèi)阻是“約”還是“為”;看清楚電表量程,粗略估算電路電流和電壓,選擇合適的電表;看清楚要求填的是“序號”還是“符號”;是“表達(dá)式”還是“計(jì)算式”;看清楚所給函數(shù)圖像的坐標(biāo)軸及坐標(biāo)原點(diǎn);涉及讀數(shù)時(shí)注意“非1不估讀”的原則;以及注意題目中對單位和有效數(shù)字的要求

距離高考只有一個(gè)多月的時(shí)間,我們在緊張的備考中,要保持跟上老師的大節(jié)奏,還要有自己課后查缺補(bǔ)漏的小節(jié)奏。要向課堂要效率;向習(xí)題要正確率;向規(guī)范要分?jǐn)?shù);向細(xì)節(jié)要成績!時(shí)間緊,任務(wù)重。也許這也是到了最緊張、最困難的時(shí)候了,但這也正好是離成功最近的時(shí)候。越是這個(gè)時(shí)候,越應(yīng)該讓自己沉著冷靜,提高自信,克服焦慮,合理安排作息時(shí)間,專心致志的投入到學(xué)習(xí)中去;越是這個(gè)時(shí)候,越應(yīng)該努力堅(jiān)持,只有對目標(biāo)鍥而不舍地追求,才能迎來春色滿園。才能憑每日細(xì)小的進(jìn)步和成功去創(chuàng)造高考的輝煌!加油,同學(xué)們!

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審核:聶學(xué)虎   責(zé)任編輯:聶學(xué)虎
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