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浅析创新实验题目——测水果电池的电源电动势和内阻

时间:2010-11-22


【实验平台】

浅析创新实验题目
——诩lJ‘‘水果电池”的电源电动势和内阻 郝志国 (河北省张家口市宣化区第一中学河北.张家口市075000)
摘要:“水果电池”实验,因制作简单,成本低廉,取材方便,现象直观成为中学电学部分学生探究实验的选题之 一。由于“水果电池”所具有的低电动势和大内阻的特点,“水果电池”相关实验题目越采越多的出现在高考物理实验 题库中。本文旨在浅析“水果电池”成为高考电学实验题目,尤其是新课标电学实验题目的合理性和必然性。希望对 “水果电池”相关题目研究起到抛砖引玉的作用。 关键词:创新实验;水果电池;电动势;内阻

“水果电池”实验是很好的设计性电学实验题材。设 计性电学实验题最富于变化,最能体现考生的实验创新 能力和思维的灵活性,从而为命题者提供了广阔的命题 空间。学生可以根据所给定的实验器材,将“水果电池” 实验设计成测电池的电动势和内阻实验。 接下来我以一例“水果电池”的相关实验题目来说 明。 例:测量“水果电池”的电动势和内电阻:将一铜片 和一锌片分别插入同一只苹果内,就构成了简单的“水 果电池”,其电动势约为1.5V,可是这种电池并不能点亮 额定电压为1.5V,额定电流为0.3A的手电筒上的小灯泡。 原因是流过小灯泡的电流太小了,经实验测得电流约为 3mA。现有下列器材:待测“水果电池”电流表;满偏电流 3mA,电阻约10Q;电压表:量程0一I.5V,电阻约1000Q; 滑动变阻器R1:0-30Q;滑动变阻器R2:0-3KQ以及开 关、导线等实验器材。 ①本实验中应该选用哪种规格的滑动变阻器?(填, 写仪器代号),并在下面虚线框中l田i出实验原理图

电流值的情况下,采用电流表外接的接法。

如图:“水果电池”和电流表可等效为一个电源,电 压表测的是等效电源的路端电压,电流表测的是等效电 源的总电流,故该电路测的是等效电源的电动势和内 阻。根据等效电源知识有:
E测=E真
r测=RA+r真>r真

在以上的分析过程中,学生要根据给定仪器的阻值 和电源内阻的关系及可能带来的各种后果来取舍,通过 权衡利弊,选出合适的器材,制定正确的接法。这就对学 生思维的灵活性有一定的要求,学生首先要知道在一般 测电源电动势中内接法相对误差小是因为电源的内阻 与电流表内阻接近,虽然外接法测得的电源电动势是准 确的,但是内阻的测量值会比真实值大的这个情况。而 同时正确分析出“水果电池”的内阻比较大,10fl的电流 表内阻和近500fl的电源内阻比相对误差还是比较小 的,所以正好采用外接法既可以保证电动势测量准确同 时又避免了外接法相对误差大的缺点。也就顺理成章得 出第二问结论:电动势的测量值等于真实值,电源内阻 的测量值由于计入了电流表的内阻而大于真实值。 从以上题目和相关分析我们可以发现“水果电池” 的大内阻特点给相关实验题目留下了很大的考察空间, 这就要求我们平时要加大对该类题目的深入研究,以便 应对越来越灵活的创新实验题目。
参考文献: [1]宋心琦.普通高中化学课程标准实验教科书:化学2(必修) [M].北京:人民教育出版社,2004.

②若不计测量中的偶然误差,用这种方法测量得出
的电动势和内电阻的值与真实值相比电动势E(填“偏 大”“相等”“偏小”),内电阻r(填“偏大”“相等”“偏小”)。 通过认真阅读题目,我们发现题目给出“水果电池” 的电源电动势约为1.5V,但是电流输出才3mA,其原因就 是该种电源内阻很大。粗略估算约为500fl。属于大内阻 小电动势的电源。这里要求学生掌握高中电学闭合电路 欧姆定律中电源电动势和内阻关系的基本知识,能够在 第一时间发现“水果电池”的特点,并在后面的分析和判 断中加以利用。 第一问选择滑阻,如果用0—301)的滑阻会使最小电 流仍为50mA,远超过电流表的满偏电流,用0—3KQ的滑 阻最小电流为0.5mA,所以要选用滑动变阻器R2。电路接 法就可以采用滑阻与电源的串联接法,由于电压表内阻 为1000Q,与滑阻的3000Q比较接近导致分流效果会比 较明显。而同时电流表的电阻为10Q,那么在保证电压 表测量值尽量接近路端电压同时电流表测量值为于路

[2]张大昌.普通高中物理课程标准(实验)简介[J].物理教师,
2002.(4).

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万方数据

浅析创新实验题目——测"水果电池"的电源电动势和内阻
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 郝志国 河北省张家口市宣化区第一中学,河北,张家口市,075000 教育教学论坛 JIAOYU JIAOXUE LUNTAN 2010,""(25) 0次

参考文献(2条) 1.宋心琦 普通高中化学课程标准实验教科书:化学2(必修) 2004 2.张大昌 普通高中物理课程标准(实验)简介 2002(4)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jyjxlt201025209.aspx 授权使用:复旦大学图书馆(fddxlwxsjc),授权号:bce7e664-2581-4120-a15c-9e2200f0577a 下载时间:2010年11月2日


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