用“两点一线”作图法分析伏安法测电动势和内阻实验误差

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  伏安法法测电动势和内阻是高考的重点和难点,而误差分析更是难点,教师难讲清楚,学生理解吃力,本文通过总结自己的一些教学方法,对这一难点进行突破。
  两点一线:“两点”两个真实值的点,“一线”是指真实线,“两点一线”作图法:找到两个真实值的点来确定真实线。
  一、伏安法测电动势和内阻实验原理
  闭合电路欧姆定律: E=U+Ir。
  二、实验电路图
  甲图相对电源属于电流表的外接 , 乙图相对于电源属于电流表的内接
  三、实验误差分析
  (一)计算法
  (1)计算法:(以电流表外接为例)
  设E和r为测量值,E1和r1为真实值
  由 E=U?+I?r和 E=U2+I2r
  解得E=(I2U1-I1U2)/(I2-I1)
  r=(U1-U2)/(I1-I2)
  若考虑电流表和电压表的内阻,对于图(1)有:
  E1 =U1+(I1+U1/RV)r1
  E1 =U2+(I2+U2/RV)r1
  解得: E1 =(I2U1-I1U2)/{(I2-I1)-(U1-U2)/RV)}
  r1 =(U1-U2)/{(I2-I1)-(U1-U2)/RV}
  比较得: E< E1 r < r1
  (二)两点一线作图法(特别推荐)
  说明:由闭合电路欧姆定律E=U+Ir 得:U=E-Ir,画出U-I图像,纵截距为电源电动势E,斜率的绝对值为电源的内阻。
  (三)电流表外接
  作圖步骤:
  1、建立U-I坐标,随意画一条测量线。
  2、找两个真实值的点:(1)判断误差产生的原因—电压表分流,所以当电压为零时就部分流,即电压为零的点真实值等于测量值,这里为第一个点;(2)而U测=U真,只是I测  3、连接两个真实值的点,就可以画出真实线,通过对测量线和真实线的比较,从U截距和斜率就能得出E测  (四)电流表内接
  作图步骤:
  1建立U-I坐标,随意画一条测量线。
  2、找两个真实值的点:(1)判断误差产生的原因—电流表分压,所以当电流为零时就部分流,即电流为零的点真实值等于测量值,这里为第一个点;(2)而 I测=I真,只是U测  3、连接两个真实值的点,就可以画出真实线,通过对测量线和真实线的比较,从U截距和斜率就能得出 E测=E真,r测>r真。
  四、拓展
  1.伏阻法
  由于伏阻法和电流表外接法产生误差的原因都是:电压表的分流,所以分析方法相同。
  作图步骤:
  1、建立U-I坐标,随意画一条测量线。
  2、找两个真实值的点:(1)判断误差产生的原因—电压表分流,所以当电压为零时就部分流,即电压为零的点真实值等于测量值,这里为第一个点;(2)而U测=U真,只是I测  3、连接两个真实值的点,就可以画出真实线,通过对测量线和真实线的比较,从U截距和斜率就能得出E测  2.安阻法
  由于安阻法和电流表内接法产生误差的原因都是:电流表的分压,所以分析方法相同。
  作图步骤:
  1、建立U-I坐标,随意画一条测量线。
  2、找两个真实值的点:(1)判断误差产生的原因—电流表分压,所以当电流为零时就部分流,即电流为零的点真实值等于测量值,这里为第一个点;(2)而 I测=I真,只是U測  3、连接两个真实值的点,就可以画出真实线,通过对测量线和真实线的比较,从U截距和斜率就能得出 E测=E真,r测>r真。
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