《2018高中物理 第2章 第10节 实验：测定电池的电动势和内阻课件 新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018高中物理 第2章 第10节 实验：测定电池的电动势和内阻课件 新人教版选修3-1（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 恒定电流,第十节 实验：测定电池的电动势和内阻,教材中提供了三种实验方法供教学选择，但实验原理大致相同，教学中可以就第一种方法进行详细的分析，要让学生理清电动势和内阻测量的思维线索。通过本节课的学习，学生可以灵活地运用闭合电路欧姆定律，对图像法处理数据进一步熟悉。教学内容不只是给学生一种测量电动势的方法，更重要的是通过实验使学生更好地理解电动势这一概念。,1. 理解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的变化关系。 2. 体验测量电源电动势和内阻的探究过程，掌握实验方法。 3. 用解析法和图像法求解电源电动势和内阻，能对结果进行误差分析、了解减小误差的方法。 重点
2、：探究测量电源电动势和内阻的原理和方法，掌握其数据处理和误差分析。 难点：电阻率的影响因素,实验电路连接，图像法求解及误差分析。,电池已成为人类生活的亲密伙伴，生活中处处需要电池，新旧电池的主要不同是什么呢？如果我们想比较下它们的电动势和内阻的关系应该如何设计实验呢？ 本节课我们就一起来探讨下电池的电动势和内阻的测量方法。,1. 给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块安培表、一块伏特表、一个开关和导线若干 , 如何测量这节电池的电动势和内阻？,原理：E = U + Ir,一、实验原理及电路,E = U1+ I1r,E = U2+ I2r,2. 给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块安培
3、表、一个开关和导线若干 , 如何测量这节电池的电动势和内阻？,E = I1 ( R1 + r ) E = I2 ( R2 + r ),原理: E = I ( R + r ),3. 给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干 , 如何测量这节电池的电动势和内阻？,电流表,电压表,滑动变阻器,开关、导线及坐标纸、铅笔,(选择量程接近电源电动势),选用阻值较小的,最大阻值10 20,二、实验器材的选择,以方案1为例,被测电池 （干电池）,两图中电压表和电流表的测量值都是准确的吗？如果不是，哪么哪个表测量值准确？哪个表测量值有误差？误差是偏大还是偏小？,因为待测部分（电池）的电
4、阻是小电阻，故采用电流表外接法（相对待测部分）误差会小些，即甲图。,1. 确定电流表和电压表的量程，按图示电路把器材连好。,三、实验步骤,2. 把滑动变动器的滑片移到一端使其阻值最大。 3. 闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显读数， 记录一组电流电压值，用同样的方法测量并记录几组 U、 I 值。 4. 断开开关，整理好器材。 5. 数据处理：用原理中的方法计算或画图线算 E 和 r。,例 1. 在用电压表、电流表测两节干电池串联的电动势和内阻时 ，除备有被测电池 、开关和足够的导线外 ，还备有下列仪器可供选择： A. 电流表(00.6 A) B. 电流表(03 A) C. 电压表(03 V)
5、 D. 电压表(015 V) E. 滑动变阻器(20 ，2 A) F. 滑动变阻器(1700 ，0.3 A) 应该选用的仪器是 _ (填器材前面的选项字母)。,ACE,四、数据处理,方法一：公式法,改变 R 的阻值，从电流表和电压表中读取两组 I、U的值，代入方程组联立求解，多测量几次 I、U 的值，算出 E、r 取平均值。,方法二：图象法,在坐标纸上以 I 轴为横坐标，U 为纵坐标，用测出几组的 U，I 值画出 UI 图象。 所得直线跟纵轴的交点即为电动势 E 的值，图线的斜率的绝对值即为内阻的值。,例2. 一个学生利用实验方法测得数据 ，根据这些数据，画出了如图所示的 UI 图象 ，从图中
6、可得出电源电动势为 _V，内阻为_。,2.9,2.6,1. 测量电路存在系统误差 。由于电压表的分流 ，据此作出如图乙所示的真实和测量的 UI 图线 ，由图不难看出 ，E、r 的测量值均小于真实值，r测 r真、E测 E真 。,五、误差分析,2. 电压表和电流表读数时会造成偶然误差。用作图法求 E、r 时，作图不准确造成偶然误差。,测量值,真实值,I真 = I测 + Iv,E r,六、注意事项,1. 为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些(选用已使用过一段时间的干电池)。 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
7、A，短时间放电不宜超过 0.5 A，因此，实验中不要将 R 调得过小，读电表示数要快，每次读完应立即断电。 3. 测出不少于 6 组 I、U 数据，且变化范围要大些。用方程组求解，要将测出的 I、U 数据中，第 1 和第 4 为一组，第 2和第 5 为一组，第 3 和第 6 为一组，分别解出 E、r 值，再求平均值 4. 计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计算出电源的内阻 r。,5. 干电池内阻较小时，U 的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如下图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用。为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标 I 必须从零开始)，如
8、图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势要在直线上任取两个相距较远的点，用 r | U/I |求电池的内阻 r。,6. 画 UI 图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧 ，个别偏离直线太远的点可舍去。这样可使偶然误差得到部分抵消，提高精确度。,等效电源的电动势和内阻：,两端有源网络可等效为一个电源，电源的电动势为两端开路时的电压，电源的内阻为从电源两端看的内电阻。,情况1：把图甲的电路等效为图乙的电源,等效电源法,E = E r = r + R,情况2：把图丙的电路等效为图丁的电源：,R,例3.
9、 如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是 ( ) A .由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实 值 B. 由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值 C. 由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值 D. 由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值,解析： E = U + Ir ， I = ( IA + U/ RV ) ，由于电压表的分流作用，对于每个电压值 U1 ，测得的电流 IA小于总电流 I1，U 越大，I A 跟 I1 相差越大， 画出的图线应为实线所示：,所以内电阻的测量值小于真实值。,测量值,真实值,答案：C,测定电池的电动势和内阻,实验
10、原理 原理 1：用伏安法测 E、r 原理 2：用电流表和电阻箱测 E、r 原理 3：用电压表和电阻箱测 E、r 试验方法 要点：熟悉实验所用的器材，会根据不同的实验原理选择不同的实验器材，并按照合理规范的步骤进行操作。 3. 数据处理（伏安法）：平均值法、图象法,ABC,1. 在测定电池的电动势和内阻的实验中 ，用待测电池、开关和导线 ，配合下列仪器可以达到的实验目的的是（ ） A. 一只电流表和一个电阻箱 B. 一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器 C. 一只电压表和一个电阻箱 D. 一只电流表和一个滑动变阻器,2. 用图所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为 1.5 V，内阻约 1 ，电压表 ( 0 3 V , 3 k ) , 电流表 (0 0.6 A , 1.0 ) , 滑动变阻器有 R1 (10 ，2 A ) 和 R2 ( 100 ， 0.1 A ) 各一只。 (1) 实验中滑动变阻器应选用 。 (2) 请用笔画线代替导线连接实验电路。 (3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的 U I 图线 , 由图线可较准确求出该电源电动势 E = V ; 内阻 r = 。,R1,1.50,0.85,
