实验测电源电动势和内阻中的创新思考

◆刘文乾 郑 超

(山东省沂南第一中学)

实验测电源电动势和内阻中的创新思考

◆刘文乾 郑 超

(山东省沂南第一中学)

测电源的电动势和内阻这一实验是近几年高考的热点，考查的形式种类繁多，但是万变不离其中，其实验原理都是闭合电路的欧姆定律。本文主要以伏阻法、安阻法、伏安法、伏伏法四种方法为例分析了不同方法的实验原理、数据处理、误差分析。列举的例题都具有较强的创新思想，也是学生的易错题，学生分析时往往会受到“思维定势”的影响。

实验 电动势和内阻 创新思考

测电源的电动势和内阻这一实验是近几年高考的热点，主要考查实验的原理、数据处理、误差分析。考查的的形式也多种多样，如：伏阻法、安阻法、伏安法、伏伏法等均有考查，考查的内容既源于教材，又高于教材，并且以创新型新思维方法。

一、伏阻法

(2)根据图线求得电源电动势E=_____V，内阻r=______Ω．

(3)用该种方法测电源电动势存在系统误差，产生系统误差的原因是_______．

分析：提到伏阻法，我们印象最深的就是用一个电压表和和一个电阻箱来测电源电动势和内阻，如图a所示。本实验在“伏阻法”的基础上进行改进，在电路中加入定值电阻R0，定值电阻在电路中一般起到保护电路的作用，无论把电压表并到R两端还是R0两端，都能很好的完成实验。电压表的分流作用是本实验的系统误差，如果不考虑电压表的分流作用，流过R0的电流即为流过电阻箱和内阻的电流。原理如下：

二、安阻法

①在虚线框内画出实验电路图．

②写出E、r的表达式，E=______，r=_______

分析：如果此题应用“伏阻法”，由例1可知，在处理实验数据建立坐标系时，应做1/U——1/R图像，而不是1/U——R图像，因此不符合题意，本题不能按照“伏阻法”来分析。本题的关键条件是“电压表内阻RV已知”，这一巧妙的条件可以把电压表当成“电流表”来用，这样一来，本题就可以转换成“安阻法”分析。实验原理图如图(1)所示。应提醒学生防止思维定势，从多角度分析问题，而不应该只看实验器材。

思维陷阱：只注重了实验器材，只看到了表面，而忽视了对实验数据的处理，如果本题没有明确给出横轴、纵轴所代表的物理量，那就可以按照如图(2)所示的实验电路来设计实验。

三、伏安法

例3：某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：

A.被测干电池一节

B.电流表A1：量程0～0.6A，内阻r =0.2Ω

C.电流表A2：量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω

D.电压表V1：量程0～3 V，内阻未知

E.电压表V2：量程0～15 V，内阻未知

F.滑动变阻器：0～10Ω，2 A

G.开关、导线若干

(1)伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。在上述器材中请选择适当的器材：A、__、___、F、H填写选项前的字母)；

(2)实验电路图应选择下图中的__________(填“甲”或“乙”)；

根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E=___V，内电阻r=Ω