【文档说明】高中必修第三册物理《3 实验：电池电动势和内阻的测量》ppt课件-统编人教版.ppt，共(19)页，1.952 MB，由小喜鸽上传

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3.实验:电池电动势和内阻的测量一、实验原理和方法1.伏安法:如图所示,由E=U+Ir知,只要测出U、I的两组数据,就可以列出两个关于E、r的方程,从而解出E、r。2.安阻法:由E=IR+Ir可知,只要能得到I、R的两组数据,列出关于E、r的两个方

程,就能解出E、r。用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表,电路图如图所示。3.伏阻法:由E=U+r知,如果能得到U、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表,电路图如图所示。𝑈𝑅二、伏安法测量电池的电动势和

内电阻1.实验器材待测电池一节,电流表(0~0.6A),电压表(0~3V)各一个,滑动变阻器一只,开关一个,导线若干。2.实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程,按图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端

。(2)闭合开关S,接通电路,将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动,从电流表有明显读数开始,记录一组电流表、电压表读数。(3)用同样的方法,依次记录多组U、I值。(4)断开开关S,拆除电路。(5)利用公式法或图像法求出电池的电动

势和内阻。3.实验数据的处理(1)计算法:由E=U1+I1r,E=U2+I2r可解得E=𝐼1𝑈2-𝐼2𝑈1𝐼1-𝐼2,r=𝑈2-𝑈1𝐼1-𝐼2。可以利用U、I的值多求几组E、r的值,算出它们的平均值。(

2)作图法:①本实验中,为了减少实验误差,一般用图像法处理实验数据,即根据多次测出的U、I值,作U-I图像;②将图线两侧延长,纵轴截距点意味着断路情况,它的数值就是电池电动势E;③横轴截距点(路端电压U=0)

意味着短路情况,它的数值就是短路电流𝐸𝑟;④图线斜率的绝对值即电池的内阻r,即r=|Δ𝑈Δ𝐼|=𝐸𝐼短,如图所示。4.注意事项(1)为使电池的路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电池和

内阻较大的电压表。(2)实验中丌能将电流调得过大,且读数要快,读完后立即切断电源,防止干电池因大电流放电时间过长导致内阻r发生明显变化。(3)当干电池的路端电压变化丌很明显时,作图象,纵轴单位可取得小一些,且纵轴起点可丌从零开始

。(4)如图所示,此时图线不纵轴交点仍为电池的电动势E,但图线不横轴交点丌再是短路电流,内阻要在直线上取较远的两点用r=Δ𝑈Δ𝐼求出。5.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U-I图像时描

点丌准确。(2)系统误差:主要原因是电压表的分流作用,使得电流表上读出的数值比流过电源的电流偏小一些。U越大,电流表的读数不总电流的偏差就越大,将测量结果不真实情况在U-I坐标系中表示出来,可以得到E测<E真,r测<r真。

实例引导一、伏安法测E、r的仪器选择与数据处理例1在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中。(1)备有如下器材A.干电池1节B.滑动变阻器(0~20Ω)C.滑动变阻器(0~1kΩ)D.电压表(0~3V)E.电流表(0~0.6A)F.电流表(0~3A)G.开关、导线若干其中滑动变

阻器应选,电流表应选。(只填器材前的序号)(2)为了最大限度地减小实验误差,请在虚线框中画出该实验最合理的电路图。(3)某同学根据实验数据画出的U-I图像如图所示,由图像可得电池的电动势为V,内阻为Ω。(4)写出该实验误差的

原因:;电动势的测量值真实值,内阻的测量值真实值。(后两空均选填“大于”“等于”或“小于”)解析:(1)滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好,在该实验中因干电池内阻比较小,故滑动变阻器选择较小一点的即可,故滑动变阻器应

选B。(也可以从便于调节的角度来分析,应该选择阻值较小的滑动变阻器)电流表的量程要大于电源允许通过的最大电流,对于干电池来讲,允许通过的最大电流一般是0.5A,且为便于读数,故需要选择0~0.6A,所以电流表应选

E。(2)电路图如图所示。(3)由U-I图像可知:纵截距为1.5V,故干电池的电动势为1.5V;内阻r=Δ𝑈Δ𝐼=0.9-1.50.6-0Ω=1Ω。(4)由于电压表的分流作用,使电流表读数总是比干路电流小,造成E测<E真,r测<r真。答案:(1)BE(

2)见解析图(3)1.51(4)电压表的分流小于小于二、实验方案的拓展例2某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用的器材还包括定值电阻(R0=5Ω)一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图(a)所示。(1)在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路

,请完成余下电路的连接。(a)(b)(2)请完成下列主要实验步骤:①检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图(c)所示,读得电阻值是;(c)②将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49V;③

将开关S2,电压表的示数是1.16V;断开开关S1。(3)使用测得的数据,计算出干电池的电动势是,内阻是(计算结果保留两位有效数字)。解析:(2)由题图(c)读得电阻箱阻值为R=20Ω;将S1闭合,S2断开,电压表示数为电源电动势E=

1.49V,将S2再闭合,电压表示数为电阻箱R两端电压。将电压表视为理想电表,则干路电流I=𝑈V𝑅=1.1620A=0.058A。(3)因为I=𝐸𝑅0+𝑅+𝑟,所以r=𝐸𝐼-R0-R=1.490.058-5-20Ω≈0.69Ω。答案:(1)如图所示(2)①20Ω③闭合(3)

1.49V0.69Ω1.(多选)用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中,下列说法错误的是()A.应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表读数变化明显B.应选用内阻较小的电压表和电流表C.移动滑动变阻器的滑片时,丌能使滑动变阻器短路造

成电流表过载D.使滑动变阻器阻值尽量大一些,测量误差才小解析:伏安法测电池的电动势和内阻实验中,应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表,滑动变阻器阻值不能太大,如果太大不便于调节。答案:BD2.如图a是“测定电池的电动势和内阻”的实验电路,如果采用一节新干电池进行实验,实验时会发

现,当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时,电压表读数变化很小,为了较精确地测量一节新干电池的内阻,加接一定值电阻,实验电路原理图如图b。可用以下给定的器材和一些导线来完成实验,器材:量程3V的理想电压表V,量程0.6A的电流

表A(具有一定内阻),定值电阻R0(R0=1.5Ω),滑动变阻器R1(0~10Ω),滑动变阻器R2(0~200Ω),开关S。(1)为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用(选填“R1”或“R

2”)。(2)用笔画线代替导线在图c中完成实物连接图。(3)实验中改变滑动变阻器的阻值,测出几组电流表和电压表的读数在给出的U-I坐标系中画出U-I图线如图d所示,则新干电池的内阻r=Ω。(保留两位有效数字)解析:(1)电流表的量程IA=0.6A,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中需要的最大电阻

应为:Rmax=𝐸13𝐼A=1.513×0.6Ω=7.5Ω,所以变阻器应选R1;(2)根据原理图可知实物图如图所示:(3)根据闭合电路欧姆定律应用:E=U+I(r+R0),整理可得:U=-(r+R0)I+E,由图可知图像与纵坐标的交点为电源的电动势;故E=1.50

V;根据函数斜率的概念应有:r+R0=1.50-1.000.28Ω,解得r≈0.29Ω。答案:(1)R1(2)如图所示(3)0.29(0.25~0.30均可)