由高考实验题谈“测定电池电动势和内阻”的教学|实验测定电池的电动势和内阻
时间：2019-02-02 03:20:18 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
从近几年高考实验题来看，并没有照搬课本中的实验，都是基于原有实验进行改编创新，侧重考查基本原理和基本实验技能，在平时教学中在搞清实验原理实验方法，仪器使用方法的基础上，引导学生有意识地进行创新是很有必要的，从而提高学生的创新意识和能力。本文结合测定电池电动势和内阻实验及情境变式进行深入探讨。（关于伏安测电阻的实验各种教学杂志报纸讨论得很多，这里就不在涉及，而关于此实验的讨论较少，电学实验又是高考必考实验，我在教学中作了初步整理供大家参考。）�
1 测定电池的电动势和内阻的基本原理�
测定电池的电动势和内阻的实验原理是闭合电路的欧姆定律。E=U+Ir如果测出U、I两组数据，就可以解出E和r。为了减小误差，根据U=E－Ir多测几组U和I的数据，在坐标中的描点作出U－I图象，图象为一条直线，这条直线与 U坐标轴的交点。表示I=0，属于断路,路端电压即为电源电动势E，直线与I坐标轴的交点为U=0，为短路的情况短路电流I0，r=EI0，可求出电源的内阻r。�
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2 测定电池的电动势和内阻实验常见变式�
2.1 增加保护电阻及仪器的选择�
例1 如图电路测一节蓄电池的电动势和内阻，因蓄电池的内阻非常小，为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个保护电阻R0，除蓄电池、开关、导线外，可供使用的实验器材还有：�
a.电流表（量程0.6A3A）�
b.电压表(量程 3V15V)�
c.定值电阻(阻值1 ,额定功率5W)�
d.定值电阻(阻值10 ,额定功率10W)��
e.滑动变阻器(阻值范围：0-10 ，额定电流2A)�
f.滑动变阻器（阻值范围0-200 ，额定电流1A）�
请选择电流表和电压表的量程，定值电阻和滑动变阻器，选用哪个？�
解析 一节蓄电池电动势为2V，电压表量程应选3V，定值选择阻值为1Ω的,若选择10Ω的则最大电流小于0.2A，安培表不论用哪个量程测量都不太准确，电路电流最大电流不超过2A，电流表的量程应选3A,电压表电流表读数最好在量程的12到13之间，根据控制最小电流的需要，滑动变阻器最大电阻不超过几欧？该电路中滑动变阻器应选阻值为0-10Ω的，滑动变阻器0-10Ω更易于调节在几欧范围的变化，且滑动变阻器0-200Ω，额定电流也不符合要求。
2.2 无电压表或电压表不适合的情况�
无电压表情况可由电阻箱和电流表配合，如图：�
E=IR+Ir 实质是用IR代替了原来的路端电压U。�
电压表如果不适合，可想到电压表的改装，或电流表改装为电压表。�
例2 在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中有下列器材：�
a.干电池（E约为1.5V，内阻约为1.0Ω）�
b.电压表V（0-15V）�
c.电流表A（0-0.6A，内阻0.1Ω）�
d.电流表G（满偏电流3mA，内阻Rg=10Ω）�
e.滑动变阻器R1（0-10Ω，10A）�
f.滑动变阻器R2（0-100Ω，1A）�
g.定值电阻R3=990Ω�
h.开关、导线若干�
为了方便准确地进行测量，请选择相关器材，并画出电路。�
解析 显然电压表量程太大不适合本次实验要求，本题提供了电流表和定值电阻（电阻箱也可以），可用电流表和定值电阻改装为电压表，如图：�
2.3 无电流表或电流表量程不适合�
无电流表情况下可考虑用电阻箱和电压表来测量，如图：�
E=U+URr 实质用UR代替原来的I�
例3 测量两节干电池串联而成的电池组的电动势，E和内阻r（几欧）有下列器材：�
a.电阻箱R1（0-9999Ω）�
b.电流表G（满偏3mA，内阻Rg=10Ω）�
c.电阻箱R2（0-9999）�
d.开关、导线若干�
解析 很显然该题中电流表量程太小，若用例2进行测量，路端电压变化太小，描点作图时数据点太密集，误差太大可以考虑将电流表G和电阻改装为量程为3V的电压表如图。�
2.4 将实验题和电路计算相结合�
根据闭合电路欧姆定律，列方和求解。�
例4 （2005年高考题）测量电源的电动势E及内阻r （E约为4.5V，r 约为1.5Ω）�
器材 量程3V的理想电压表，量程0.5A的电流表（具有一定内阻），固定电阻R=4Ω，滑动变阻器R0开关S、导线若干。�
（1）画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。�
（2）实验中，当电流表读数表读数为I1时，电压表读数为V1；当电流表读数为I2时，电压表读数为V2，则可求出E=_______;r=__________。（用I1、I2、U1、U2及R表示）�
解析 该题与课本实验的区别是电源电动势大于理想电压表的量程，题目中提供了一个阻值不大的固定电阻，这就很容易把情景变式题“迁移”到学过的实验上，把固定电阻接在电源的旁边，把它看成电源的内阻，如图连接电路，“路端”电压减小，通过计算电压表所测量的“外电压”符合量程要求。�
实验如图所示：��
E=U1+I1（R+r）�
E=U1+I2（R+r）�
E=I1U2-I2U1I1-I2，r=U2-U1I1-I2 -R�
高考中，实验命题的不再局限课本,利用规定的实验原理、方法、器材重新组合实验考题，同时编制简单的设计性的实验来考查独立解决问题的能力和迁移能力，有效地防止了一些学生不理解实验原理，不认真操作，而是“背”实验的现象发生，在教学中，要求学生必须掌握好物理实验的基本原理和基本技能，并能总结实验过程中应用到物理思想和实验方法，对每一个实验进行一系列的创新变化，提高学生实验考题的分析能力、解决能力。
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