1、-1-10 实验:测定电池的电动势和内阻-2-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 情境导入课程目标 1.知道测量电源电动势和内阻的实验原理,进一步感受电源路端电压随电流变化的关系.2.学会根据图象合理外推进行数据处理的方法.3.尝试分析电源电动势和内阻的测量误差,了解测量中减小误差的方法.4.培养仔细观察、真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质.-3-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDI
2、AN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 一、实验目的1.了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法.2.学习用图象法处理实验数据.-4-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 二、实验原理思路 1:伏安法测电动势 E 和内阻 r(实验电路如图所示)由闭合电路的欧姆定律得,E=U+Ir用电压表测得路端电压,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 U、I 数据,就可以列出两个关于 E、r 的方程:E=U1+I1r
3、E=U2+I2r联立就可以解出结果.-5-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 思路 2:用电流表、电阻箱测电动势 E 和内阻 r(实验电路如图所示)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=I1(R1+r);E=I2(R2+r)联立就可以解出结果.-6-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIA
4、N NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 思路 3:用电压表、电阻箱测电动势 E 和内阻 r(实验电路如图所示)由闭合电路的欧姆定律得:E=U+r-7-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 用电压表测得路端电压,通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=U1+1r1E=U2+2r2联立就可以解出结果.-8-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 JICHU ZHISHI基础知
5、识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 三、实验器材在不同的思路中需要的实验器材略有不同,分别如下:思路 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.思路 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.思路 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.-9-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 四、实验步骤根据以上原理均可
6、测得电源的电动势和内阻,下面我们以“伏安法测电动势和内阻”的实验原理介绍实验步骤.(1)确定电流表、电压表的量程,按照如图所示电路原理图把器材连接好.-10-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 四(2)把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端.(3)闭合电键,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数,读出电压表示数 U和电流表示数 I,并填入事先绘制好的表格.实验序号123456I/AU/V(4)多次改变滑片的位置,读出对应的多组数据,并一一填入表中.(5)断开电键,整理好
7、器材.三-11-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 1.数据处理依据以上实验步骤测得的数据,可以用以下两种方法得到结果.(1)公式法利用测得的 U、I 值,取两组数据,列出方程E=U1+I1rE=U2+I2r解得,E=12-211-2,r=1-22-1为减小试验误差,可多取几组数据,分别列若干组方程,求若干组 E 和 r,最后以电动势的平均值和内阻的平均值作为实验结果.-12-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JI
8、CHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习(2)图象法把测出的多组 U、I 值,在 U I 图中描点画图象,使 U I 图象的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧,如图所示,由 U=E-Ir可知:-13-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 纵轴截距等于电源的电动势 E,横轴截距等于外电路短路时的电流Im=.直线斜率的绝对值等于电源的内阻 r=|=m.若电源内阻 r=0(理想电源),则 U=E.-14-10 实验:测定电池 的电动势
9、和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 特别提醒画 U I 图线时,要使较多的点落在直线上或使各点均匀落在直线的两侧,个别偏离较大的点舍去不予考虑,以减小偶然误差.本实验由于干电池内阻较小,路端电压 U 的变化也较小,这时画 U I 图线时纵轴的刻度可以不从零开始,但这时图线和横轴的交点不再是短路电流.-15-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 2.误差分析-16-10 实验:测
10、定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习(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 图象时描点不准确.(2)系统误差:主要原因是未考虑电压表的分流作用,使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些.U 越大,电流表的读数与总电流的偏差就越大,将测量结果与真实情况在 U I 坐标系中表示出来,可以得到 E 测E 真,r 测r 真.-17-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础
11、知识 SUITANG LIANXI随堂练习 3.注意事项(1)为了使路端电压变化明显,电池的内阻应大些,可选用旧的干电池.(2)电池在大电流放电时极化现象较严重,电动势 E 会明显下降,内阻 r会明显增大,故长时间放电不宜超过 0.3 A,短时间放电不宜超过 0.5 A.因此,实验中不要将 I 调得过大,读电表示数要快,每次读完后应立即断电.(3)选用内阻适当大一些的电压表.(4)电压表、电流表应选择合适的量程,使测量时偏转角大些,以减小读数时的相对误差.(5)当路端电压变化不是很明显时,作图象时,纵轴单位可以取得小一些且纵轴起点可以不从零开始.(6)画 U I 图象时,要使较多的点落在这条直
12、线上或使各点均衡分布在直线的两侧,个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑.这样,就可使偶然误差得到部分抵消,从而提高精确度.-18-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习【例 1】(电路选择与图象处理)用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中,有两种电路可供选择,若所测干电池内阻较小,为减小内阻测量的误差,实验电路应选择图中的 (选填“甲”或“乙”)图,若根据某次实验记录数据画出的 U I 图象如图丙所示,下列关于这个图像的说法中正确的是 (多选).-19-10 实验:测
13、定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 A.纵轴截距表示待测电池的电动势,即 E=3 VB.横轴截距表示短路电流,即 I 短=0.6 AC.根据 r=短,计算出待测电池内阻为 5 D.根据 r=|,计算出待测电池内阻为 1.0-20-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 解析:所测干电池的内阻较小,电路图应设计为电流表相对于干电池的外接法,故应选甲电路图.U I 图
14、象的纵截距为 I=0 时的路端电压,其大小等于电动势,故 E=3.0 V,选项 A 正确;横轴截距表示路端电压为 2.4 V 时的电流,并非短路电流,选项 B 错误;U I 图象的斜率的绝对值表示电池内阻,故r=|=|2.4-3.00.6-0|=1.0,选项 C 错误,选项 D 正确.答案:甲 AD-21-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习【例 2】用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内阻 r,所用的电路如图所示,一位同学测得的 6 组数据如表所示.-22-10 实
15、验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 组别I/AU/V10.121.3720.201.3230.311.2440.321.1850.501.1060.571.05-23-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习(1)试根据这些数据在图中作出 U I 图线.(2)根据图线得出电池的电动势 E=V,根据图线得出的电池内阻r=.-24-10 实验:测定电池 的电动势和
16、内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习(3)若不作出图线,只选用其中两组 U 和 I 的数据,可利用公式E=U1+I1r1 和 E=U2+I2r2 算出,这样做可能得出误差很大的结果,选用第 组和第 组数据,求得的 E 和 r 误差最大.点拨:描点作图跟数学中的作图法相同,由于物理中使用的数据是实验测量,存在误差,所描的点并不严格地在一条直线上,作图的原则是该直线尽可能过更多的点,且其他点均匀分布在直线两侧.-25-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页
17、JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 解析:(1)描点作图,舍去第四组数对应的点.图线如图所示.-26-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习(2)U 轴上的截距等于被测量的电动势,由于坐标轴上的数据准确到小数点后两位,所以我们读出的数据以此作标准.从图线上找出两个点,第一个点是(0,1.45),第二个点是(0.50,1.10),由此得出电动势:E=1.45 V,内阻为:r=1.45-1.100.50=0.70.(3)第 3 组和第 4 组
18、数据.根据这两组数据列出方程 =1.24+0.31=1.18+0.32,解得:E=3.10 V,r=6.00.-27-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 选用第 3 组和第 4 组数据求得的 E 和 r 误差最大.不需要利用所给的 6组数据分别进行计算,利用作图就可看出这一点.选用这两组数据求 E 和 r,相当于过图中 3 和 4 两点作一直线,利用此直线求出 E 和 r,而此直线与所画的直线偏离最大,实际上,第 4 组数据不合理,已经排除.答案:(1)如解析图所示(2
19、)1.45 0.70(3)3 4-28-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 题后反思作图线时应把个别不合理的数据排除,由直线与纵轴的交点可读出电动势 E=1.45 V,再读出直线与横轴的交点的坐标(I,U),连同得出的 E 值代入 E=U+Ir 中可得出内阻,即直线的斜率.切记不要把图线与 I 轴的交点当做短路电流.-29-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIAN
20、XI随堂练习【例 3】(测定 E、r 的其他方法)在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学设计了如图所示的实物电路.-30-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习(1)实验时,应先将电阻箱的电阻调到 .(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)(2)改变电阻箱的阻值 R,分别测出阻值 R0=10 的定值电阻两端的电压 U,在下列两组 R 的取值方案中,比较合理的方案是 .(填“1”或“2”)方案编号电阻箱的阻值 R/1400.03
21、50.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点,绘出1 R 的图象是一条直线.若直线的斜率为 k,在1坐标轴上的截距为 b,则该电源的电动势 E=,内阻 r=(用 k、b 和 R0 表示).-31-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 解析:(1)为了保护电路及电表,防止电路中电流过大,所以实验前电阻箱应置于最大值.(2)通过试值法来说明理由.若 R=300,电流约为9300+10 A0.03 A;若R=60,电流约
22、为960+10 A0.13 A,后者电流读数大,误差小,应选 2.(3)电流 I=0,E=I(R+R0+r),解得,1=10R+1+0,1 R 图象的斜率k=10,截距 b=1+0,所以电动势 E=10,内阻 r=-R0.答案:(1)最大值(2)2(3)10 -R0-32-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 41.在“用伏安法测电池的电动势与内阻”的实验中,下列注意事项中错误的是()A.应选用旧的干电池作为被测电源,使电压表示数的变化比较明显B.应选用内阻较
23、小的电压表和电流表C.移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D.根据实验记录的数据作 U I 图线时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧解析:实验中选用的电压表的内阻应尽可能地大,而电流表的内阻则尽可能地小,故选项 B 错误;其他三个选项的内容均为正确操作.答案:B-33-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 42.(多选)如图所示是根据某次实验记录数据画出的 U I 图象,下列关于这个图象的说法中正确的
24、是()A.纵轴截距表示待测电源的电动势B.横轴截距表示短路电流C.根据 r=短,计算出待测电源内阻为 12 D.电流为 0.3 A 时的外电阻是 18-34-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4解析:图象与纵轴的交点,电流取值为 0,此时为断路状态,截距即等于电源电动势,选项 A 对;但图象与横轴的交点处,电压等于 5.0 V,所以 0.5 A 是路端电压为 5.0 V 时的电流,而不是短路电流,所以 B 错;根据 r=-得:r=2,所以 C 错;根据 R
25、=U/I=5.40.3=18,选项 D 对.答案:AD-35-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 43.在测定一节干电池(电动势约为 1.5 V,内阻约为 2)的电动势和内阻的实验中,变阻器和电压表各有两个供选:A 电压表量程为 15 V,B 电压表量程为3 V,C 变阻器为(20,3 A),D 变阻器为(500,0.2 A).电压表应该选 (选填“A”或“B”),这是因为 .变阻器应该选 (选填“C”或“D”),这是因为 .答案:B A 电压表量程过大,误
26、差较大 C D 变阻器额定电流过小且调节不便-36-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 44.用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,所用电流表和电压表的内阻分别为 0.1 和 1 k,如图为所需的器材.-37-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4(1)请把它们连成实验电路,注意两个电表要选用适当量程,并要
27、求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大.(2)一位同学记录的 6 组数据见下表,试根据这些数据画出 U I 图线,根据图线求出电池的电动势 E=V,内阻 r=.I/A0.120.200.310.400.500.57U/V1.371.321.241.161.191.05-38-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4解析:(1)用伏安法测电源电动势和内阻,则实验电路图为根据电路图按要求连实验实物图,如图所示.-39-10 实验:测定电池 的电动势和内阻 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1 2 3 4(2)根据测量数据在 U I 坐标系中描点作出 U I 图线,如图所示.根据纵轴上的截距可得 E=1.46 V,根据直线的斜率求得 r=0.77.答案:(1)见解析(2)1.46 0.77
