谈谈电动势测定电源电动势和内阻模型探究

摘 要：测定电源电动势和内阻是电学中的重要实验，是高考考查的重点和热点实验。通过对此实验模型的研究，让学生掌握最基本的模型原理，应对各种新颖的高考题；同时，通过对不同类型和例题的分析，探究学生对此模型的理解和应用，并期望学生能有针对性地对各种实验情境进行模型的构建，在构建的过程中，不断地进行思维，提升对知识的理解和领悟，从而避免在此实验的考查中丢分。
关键词：电源电动势；内阻；闭合电路欧姆定律；模型探究
测定电源电动势和内阻是电学中的重要实验，是高考考查的重点，同时也是高考中的热点实验，主要考查对该实验原理的理解，即用伏安法测电源的电动势和内阻。涉及实验步骤和误差分析的考查，即学会用U-I图象处理实验数据求出电源电动势E和内阻r，以及电表内阻对实验结果产生的影响的误差分析。同时，近些年实验考查重视学生对图象的理解，而本实验完全可以从多方面来综合考查知识的理解和学生的综合能力。此实验的高考命题已不局限于课本上的实验项目，更注重了考查学生对知识的迁移能力和创新思维能力。但是不论如何考查，却都离不开基本知识对应的模型，下面让我们一起来探究和学习如何利用基本的模型来解决实际的问题。

一、测定电源电动势和内阻的基本模型

用伏特表和安培表测量电池电动势和内阻，并利用图象法来处理数据是本实验的基本模型。

1.实验依据：闭合电路欧姆定律

2.实验电路：如图1所示

3.E和r的求解：由U=E-Ir得

4.作图法数据处理，如图2所示

5.误差分析

用伏安法测电源电动势和内阻的方法很简单，但系统误差较大，这主要是由于伏特表和安培表内阻对测量结果的影响而造成的。用这种方法测电动势可供选择的电路有两种，如图3甲、乙所示。
当用甲图时，考虑电表内阻，从电路上分析，可得：r测下面我们来利用基本的模型来测定摘自：毕业论文文献格式www.618jyw.com
电源电动势和内阻，并分析每种方法的原理及处理办法与模型的联系。

二、用一只电流表和一只电阻箱测量

[例1]在“测定电源电动势和内阻”的实验中，除待测电源（E、r），足够的连接导线外，实验室仅提供：一只量程合适的电流表A，一只电阻箱R，一个开关S。
（1）画出实验原理图；
（2）写出用测量值表示的电源电动势E和内阻r的表达式，并注明式中各物理量的含义。
解析：由模型原理E=U+Ir可知，在这第一类问题中，缺少的是用电压表测电压的一项，于是问题的关键就是解决U。而由欧姆定律得：U=IR，所以U的问题也就容易解决了。
（1）设计实验原理图如图4所示

四、用两只电压表测量

拓展：此类问题结合了电表的改装，这时，我们的思路就更开阔了，因为若是有两只电流表，那就可以结合一只定值电阻改装成电压表，进而解决模型原理E=U+Ir中的电压表测定的U的问题。同理，若是题目中只给两只电压表，那就可以结合一只定值电阻改装成电流表，进而解决模型E=U+Ir中的电流表测定I的问题，但是不管如何的思路，都离不开基本的模型原理E=U+Ir。
通过上面分析可知，对物理实验的解题过程，要重视实验原理和方法的迁移，学会用多种方法处理实验。更重要的是要掌握实验中的基本模型，这样才能以不变应万变。同时，作为教师，也要在平时的教学中，多归纳、多总结，加强模型教学，并不断地提高学生从物理情景建构物理模型的能力。
（作者单位 陕西师范大学锦园中学）