（人教版）选修3-1物理 2.10《实验 测定电池的电动势和内阻》ppt课件

（人教版）选修3-1物理 2.10《实验 测定电池的电动势和内阻》ppt课件内容摘要：

1、第 10节 实验：测定电池的电动势和内阻 1 理解实验原理 ， 会分析实验误差 2 会用图象法处理数据 ， 并从图象上求出电源的电动势和内电阻 3 能根据此实验的原理和方法设计出其他测量电动势和内阻的方法 一 、 实验原理 根据闭合电路欧姆定律可以有下面三种方案求出电池的电动势和内阻 方案 1. 伏安法测电动势 E 和内电阻 r (1) 如图甲所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组 I 和 U 的值，由 U E 得： E I 1 U 2 I 2 U 1I 1 I 2， r U 2 U 1I 1 I 2. (2) 为减小误差，至少测出六组 U 和 I 值，且变化范围要大些，然后在 2、 U I 图中描点作图，由图线纵截距和斜率找出 E 、 rr | U | I |，如图乙 方案 2. 用电流表、电阻箱测电动势 E 和内电阻 r 由闭合电路的欧姆定律得： E I ( R r ) 用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组 R 、 I 数据，就可以列出两个关于 E 、 r 的方程： E r ) E r ) 联立就可以解出结果，实验电路如图所示 方案 3. 用电压表、电阻箱测电动势 E 和内电阻 r 由闭合电路的欧姆定律得： E U 过改变电路中的电阻，测出两组 U 、 R 数据，就可以列出两个关于 E 、 r 的方程： E U 1 U 1 E U 2 U 2 联立就 3、可以解出结果 ， 实验电路如图所示 二 、 实验器材 在不同的方案中需要的实验器材略有不同 ， 分别如下： 方案 1： 待测电池一节 ， 电流表 、 电压表各一个 ， 滑动变阻器一个 ， 开关一个 ， 导线若干 方案 2： 待测电池一节 ， 电流表一个 ， 电阻箱一个 ，开关一个 ， 导线若干 方案 3： 待测电池一节 ， 电压表一个 ， 电阻箱一个 ，开关一个 ， 导线若干 三 、 实验步骤 (以方案 1为例 ) 1 电流表用 量程 ， 电压表用 3 2 把滑动变阻器滑片移到使电阻最大的一端 3 闭合开关 ， 调节变阻器 ， 使电流表有明显的示数 ， 记录一组数据 (I， U)， 填入下面的 4、表格 ， 用同样的方法测量几组 I， 填入表格 3 闭合开关 ， 调节变阻器 ， 使电流表有明显的示数 ， 记录一组数据 (I， U)， 填入下面的表格 ， 用同样的方法测量几组 I， 填入表格 整理好器材 次数 1 2 3 4 5 6 I(A) U(V) 四 、 数据处理 1 公式法： 把测量的几组数据分别代入 E U 然后两个方程为一组 ， 解方程求出几组 E、 最后对 E、 2 图象法 (1)以 根据几组 I、 (2)用直尺画一条直线 ， 使尽量多的点落在这条直线上 ， 不在直线上的点 ， 能大致均衡地分布在直线两侧； (3) 如图所示： 图线与纵轴交点为 E . 图线与横轴交点为 I 5、短 图线的斜率表示 r . 五 、 误差分析 1 偶然误差 主要来源于电压表和电流表的读数以及作 2 系统误差 (1)电流表相对于待测电阻 (电源内阻 )外接 (如图 1所示 ) 产生原因：由于电压表分流 电流表示数 I 小于电池的输出电流 I 真 I 真 I U 越大， 测量值与真实值的大小比较：测量值和真实值的关系可用图 2 表示实测的图线为 经过 B ，可看出 斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于 A B ，即实测的 E 和 r 都小于真实值 (2)电流表相对于待测电阻 (电源内阻 )内接 (如图 3所示 ) 产生原因：由于电流表的分压作用 ， 使得电压表的读数比电源的路端电压小 ， 电流表 6、测得的电流等于流过电源的电流 ， 所以在流过电流相同的情况下 ， 测量值和真实值的大小比较：依照分析可绘制出图 4图线 ， 可以从图线的意义得 综合上述 ， 任一种电路都存在系统误差 ， 若电源内阻较小时 ， 不能采用图 3中的测量电路 ， 尽管电动势的测量值准确 ， 但内阻的测量误差很大 ， 因此要选用图 1中的测量电路 六 、 注意事项 1 为了使电池的路端电压变化明显 ， 电池的内阻宜大些 ， 宜选用旧电池和内阻较大的电压表 2 电池在大电流放电时极化现象较严重 ， 电动势 内阻 故长时间放电电流不宜超过 ， 短时间放电电流不宜超过 因此实验中不宜将 读电表的示数要快 ， 每次读完后应立 7、即断电 3 当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取的小一些，且纵轴起点可不从零开始 如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势 E ，但图线与横轴交点不再是短路电流，求内阻时要在直线上取相隔较远的两点，用 r 求出 4 为了提高测量的精确度 ， 在实验中 I、 计算 E、 2、 2的差值要大一些 5 用伏安法测电动势 可以设计成两种电路 如图所示 ， 在实验中我们选择甲图的原因有：依据闭合电路的欧姆定律 E U 在实验中需要测路端电压 ， 可以看出 ， 甲图中由于电压表的分流作用 ， 使电流表测得的不是真实的电源中的电流；乙图中由于电流表的分压作用 ， 电压表测得的不是真实 8、的路端电压 这两个电路都存在系统误差 ， 由于电流表的电阻和电源的内阻差不多大 ， 则乙图测量的电源内阻阻值和真实值相差太大 故电流表的分压作用不能忽略 ， 所以选用甲图电路较好 6 仪器的选择 (1)电流表量程的选择：量程要大于电源允许通过的最大电流 ， 对于电池来讲允许通过的最大电流是 故需要选 0 (2)电压表量程的选择：量程要大于电源电动势 ， 对一节干电池来讲 ， 电压表量程在大于 的前提下越小越好 (3)滑动变阻器的选择：滑动变阻器的最大电阻为待测电阻的几倍时较好 ， 在该实验中因电源内阻比较小 ， 故滑动变阻器选择较小一点的即可 (2015邯郸联考 )用如图甲所示的电路测量一节蓄 9、电池的电动势和内电阻 蓄电池的电动势约为 2 V， 内电阻很小 除蓄电池 、 开关 、 导线外可供使用的实验器材还有： A 电压表 V (量程 3 V) B 电流表 程 ) C 电流表 程 3 A) 题 型 1 仪器选择及实验数据的处理 D 定值电阻 值 4 ， 额定功率 4 W) E 滑动变阻器 R(阻值范围 0 20 ， 额定电流 1 A) (1)电流表应选 _(填器材前的字母代号 ) (2)将图乙中的实物按图甲的电路连线 (3)根据实验数据作出 图丙 )， 则蓄电池的电动势 E _V， 内阻 r _. 【解析】 (1) 蓄电池电动势为 2 V ，定值电阻 R 0 为 4 ，则通过电路 的 10、最大电流 I m ，电流表选择 A 1 . (2) 按照电路图连接实物图如下： (3)根据闭合电路欧姆定律 U E 纵轴截距表示电动势 ， E ， r . 【 答案 】 (1)B (2)见解析 (3) 方法总结 】 (1)实验仪器的选取 测一节干电池的电动势和内电阻 ， 电压表应选择 3 般通过干电池的电流不能过大 ， 电池在大电流时电动势会明显下降 ， 内电阻 因此电流表应选择 挡；电池应选择废旧干电池 ， 此时电池内阻大 ， 路端电压变化范围大；为使滑动变阻器调节方便 ， 滑动变阻器选择最大阻值 10 左右的电阻 (2)实验数据的处理 在用 防止直接用纵坐标值与横坐标值 (截距 )求电阻而 11、出错 图线斜率的绝对值为电源的内阻 图象中图线与 题 型 2 实验原理及方法创新 利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材为： 干电池：电动势约 ，符号 电压表：量程 1 V ，内阻 ，符号 电流表：量程为 1 A ，符号 滑动变阻器：最大阻值 10 ，符号 电阻箱：最大阻值 99 9 ，符号 单刀单掷开关 1 个，符号 导线若干 (1)设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内 要求在图中标出电压表 、 电流表的接线柱的正负 (2)为了满足本实验要求并保证实验的精确度 ， 电压表量程应扩大为原量程的 _倍 ， 电阻箱的阻值应为_ . 【 解析 】 (1)电源电动势为 ， 而电压表最大量程为 1 V， 需将电压表扩大量程再用 ， 故电压表应与电阻箱串联使用 ， 设计电路如图所示 【 答案 】 (1)如解析中图所示 (2)2 2) 为保证实验精确度，应将电压表量程扩大为 2 V ，即原来的 2 倍，由 2 R 可知， R R V . 【 方法总结 】 本实验利用伏安法测电动势和内阻 ， 但在电压表或电流表量程不满足测量要求时 ， 需创新设计实验 ， 将电压表或电流表扩大量程 ， 其基本原理仍是闭合电路欧姆定律。