追蹤高考新熱點賞析創(chuàng)新思維美

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1、追蹤高考新熱點，賞析創(chuàng)新思維美——測電源電動勢和內(nèi)阻實驗方法歸類例析電學(xué)實驗成為當(dāng)今高考實驗題首選素材已是不爭的事實．測定電源電動勢和內(nèi)阻是高中物理學(xué)生分組實驗中的重要實驗之一．最近十年的高考中，本實驗命題數(shù)至少高達(dá)9道，足見其重要性，可以說本實驗既是一個長線的又是一個熱點的問題．教材中測定電源電動勢和內(nèi)阻的實驗是運用電流表和電壓表等實驗器材完成的．而2006年教育部考試中心頒發(fā)的《物理考試大綱》將原“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻”改為“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”．雖然只刪減幾個字，但這預(yù)示高考中該實驗的方法不再

2、拘泥于課本，要創(chuàng)新、要多樣化．這對我們的能力要求將更高．下面我們就將中學(xué)階段完成這一實驗的多種方法加以歸類例析，其中有基本的方法，更有創(chuàng)新的方法，從中可以欣賞到創(chuàng)新思維的美妙！一、伏安法（U-I法）這是課本上提供的常規(guī)方法，基本原理是利用全電路歐姆定律，即U=E-Ir，測出路端電壓及電路中的總電流，用解方程組的辦法求出電動勢和內(nèi)阻．原理圖如圖1所示，實驗基本器材為電壓表和電流表．改變不同的R值，即可測出兩組不同的U和I的數(shù)據(jù)，有E=U1+I1r①，E=U2+I2r②由①②式得：E=，r=．多測幾組U、I數(shù)據(jù)，分別求出每組測

3、量數(shù)據(jù)對應(yīng)的E，r值，最后求出平均值．還可以用圖象確定電池的電動勢和內(nèi)電阻．由U=E-Ir知，對于確定的電池，E，r為定值，U是I的一次函數(shù)，U與I的對應(yīng)關(guān)系圖象是一條直線．其圖象持點有：①當(dāng)I=0時，U=E，這就是說，當(dāng)外電路斷路時，路端電壓等于電源電動勢．所以反映在U-I圖線上是圖線在縱軸U上的截距(等于電源的電動勢E)．如圖2．②當(dāng)R=0時，U=0，這時I=I短=．即是，當(dāng)電源短路時，路端電壓為零．這時電路中的電流并不是無窮大，而是等于短路電路I短．反映在U-I圖線上是圖線在橫軸I上的截距(等于I短)，如圖2所示．根

4、據(jù)I短=，可知r=．這樣，從圖中求出E和I短，就能計算出r．對于r=，對比圖線可以看出，實際上就是U-I圖線斜率的大小(斜率取絕對值)．所以求電源內(nèi)阻r變成了求圖線斜率的大?。捎趯嶋H實驗中數(shù)據(jù)采集范圍的限制以及作圖的規(guī)范，使得這個實驗的U-I圖線的縱軸起點一般并不是零，因為若不這樣取法將會使全圖的下半部變?yōu)榭瞻?，圖線只集中在圖的上面的部分，它既不符合作圖要求，又難找出圖線與橫軸的關(guān)系．一般說來縱軸的起點要視電壓的實驗值(最小值)而定，但圖線與橫軸的交點不再是短路電流了．常在這里設(shè)考點，值得引起注意．這樣一來就不能從圖線上

5、得到短路電流I短．在這種情況下一般是從圖線上任取兩點A、B，利用A、B兩點的數(shù)值求得圖線的斜率以獲得電源電阻r的值．如圖3所示．r的數(shù)值應(yīng)是r=當(dāng)然，也可以是r=其中U0是縱軸的起點值，I0是此時橫軸的截距．注意，這里的I0并不是短路電流I短．【例1】在做測量干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗時，備有下列器材供選用：A．干電池一節(jié)(電動勢約1.5V)B．直流電流表(量程0~0.6~3A，0.6A擋內(nèi)阻0.10，3A擋內(nèi)阻0.025)C．直流電壓表(量程0~3~15V，3V擋內(nèi)阻5k，15V擋內(nèi)阻25k)D．滑動變阻器(阻值范圍0

6、~15，允許最大電流1A)E．滑動變阻器(阻值范圍0~1000，允許最大電流0.5A)F．開關(guān)G．導(dǎo)線若干根H．電池夾(1)將按本實驗要求選定的器材(系統(tǒng)誤差較小)，在下圖4所示的實物圖上連線．(2)如圖5所示，電流表指針停止在下圖(1)所示位置，量程取0.6A擋時讀數(shù)為______；量程取3A擋時讀數(shù)為_______．電壓表指針停在圖(2)所示位置，量程取3V擋時讀數(shù)為______；取量程為15V擋時讀數(shù)為______．圖6(3)根據(jù)實驗記錄，畫出的U-I圖象如圖6所示，可得待測電池的內(nèi)電阻r為_______W．【解析】

7、本例是典型的U-I法測電源電動勢和內(nèi)電阻，且運用圖象處理數(shù)據(jù)．(1)連接圖如圖7所示．圖7由于電路中的電壓為1.5V，電路中的電流不超過0.6A，因此，電壓表應(yīng)選0~3V量程，電流表應(yīng)選擇0~0.6A量程．為了使電流值可調(diào)范圍大一些，滑動變阻器應(yīng)選擇0~15W，為了減小誤差，采用電流表內(nèi)接法．(2)電流表讀數(shù)在0.6A擋時，I=0.280A，在3A擋時，I=1.40A，電壓表讀數(shù)在3V擋時，U=1.30V，在15V擋時，U=6.50V．組別I(A)U(V)10.121.3720.201.3230.311.2440.321.

8、1850.501.1060.571.05(3)r==W=0.69W．【點評】本例采用的是電流表內(nèi)接的U-I法，但有系統(tǒng)誤差，如圖8所示，這是由于電壓表的分流IV，使電流表示值I小于電池的輸出電流I真，I真=I+IV，而IV=，顯見U越大IV越大，只有短路時U=0才有I真=I=I短，即B點，它們的關(guān)系可用