《2019-2020学年高中物理 第二章 电路 实验：测量电源的电动势和内阻课件 粤教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理 第二章 电路 实验：测量电源的电动势和内阻课件 粤教版选修3-1（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验：测量电源的电动势和内阻,第二章 电 路,学科素养与目标要求,物理观念： 知道测定电源的电动势和内阻的实验原理，即闭合电路的欧姆定律. 科学探究： 1.根据“伏安法”测定电池电动势和内阻的原理，会选用实验器材、正确连接电路、规范实验操作. 2.能进行分组、自主合作探究，并对信息进行数据处理. 科学思维： 1.会设计测定电池电动势和内阻的“伏安法”“伏阻法”“安阻法”的电路图. 2.体会图象法处理数据的优点，体会“化曲为直”的思想方法.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,技能储备,达标检测,课时对点练,明确原理 提炼方法,检测评价 达标过关,注重双基 强化落实,题型演练,学以致用 实训演
2、练,技能储备,1.伏安法：由EUIr知，只要测出 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，用到的器材有 、 、 、 、 ，电路图如图1所示.,图1,一、测定电源电动势和内阻的实验方案设计,电池,U、I,开关,滑动变阻器,电压表,电流表,2.伏阻法：由EU r知，如果能得到 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 、 、 、 ，电路图如图2所示.,图2,电池,U、R,开关,电阻箱,电压表,3.安阻法：由EIRIr知，只要能得到 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 、 、 、 ，电路图如图3所示.,图3,电池,I、R,
3、开关,电阻箱,电流表,1.实验步骤(以伏安法为例) (1)电流表用00.6 A量程，电压表用03 V量程，按实验原理图连接好电路. (2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值 . (3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1).用同样的方法测量几组I、U值. (4)断开开关，整理好器材. (5)处理数据，用公式法或图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻.,二、实验操作与实验数据的处理,最大,2.实验数据的处理 (1)公式法 依次记录的多组数据(一般6组)如表所示：,分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，
4、求出它们的平均值作为测量结果.,(2)图象法 根据多次测出的U、I值，作UI图象； 将图线两侧延长，纵轴截距的数值就是电池 (横轴I从0开始)； 横轴截距(路端电压U0)的数值就是 ； 图线斜率的绝对值等于电池的 ，即r ，如图4所示.,电动势E,内阻r,图4,3.注意事项 (1)为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻 的旧干电池和内阻较大的电压表. (2)实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r出现明显变化. (3)当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始.,较大,如图5所示，此时图线与纵轴交点仍
5、为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r 求出.,图5,4.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UI图象时描点不准确. (2)系统误差：主要原因是电压表的 作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流偏 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UI坐标系中表示出来，如图6所示，可见E测 E真，r测 r真.,分流,小,图6,题型演练,一、伏安法测电动势和内阻,例1 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差.,图7,(1)应该选择的实验电路是图7中的_(填“甲”或“乙”).,
6、甲,解析 如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大，用甲电路，误差来源于电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小，测量引起的误差小，故选择甲电路图；,(2)现有开关和导线若干，以及以下器材： A.电流表(00.6 A) B.电流表(03 A) C.电压表(015 V) D.电压表(03 V) E.滑动变阻器(010 ) F.滑动变阻器(0500 ) 实验中电流表应选用_；电压表应选用_；滑动变阻器应选用_.(选填相应器材前的字母),A,D,E,解析 电源电动势为1.5 V，因此
7、电压表量程选择3 V，故选D； 电流表应选A； 为了使滑动变阻器滑片滑动时电流表有明显偏转，需选用最大阻值小的滑动变阻器，故选E.,选择仪器时注意掌握的原则 1.安全性原则，即一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流. 2.精确性原则，即要保证测量时读数精确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的. 3.方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器控制电路时，电路的电压、电流的变化范围要尽可能大，以便获取多组测量值.,例2 在用电流表和电压表测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8为实验原理图及所需
8、器材图.,图8,(1)在图中用笔画线代替导线将器件按原理图连接成实验电路.,答案 见解析图,解析 按照实验原理图将实物图连接起来，如图甲所示.,(2)一位同学记录的6组数据见下表：,图9,试根据这些数据在图9中画出UI图象，根据图象读出电池的电动势E _V，求出电池内阻r_.(结果保留两位小数),答案 见解析图,0.71(0.690.73均可),1.46(1.451.47均可),解析 根据U、I数据，在UI坐标系中找点描迹，如图乙所示，然后连线并将直线延长，交U轴于U11.46 V，此即为电源电动势；由闭合电路欧姆定律得r 0.71 .,学科素养 本题回顾了测定电池的电动势和内阻的实验原理，用
9、图象法处理数据，这体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.在实验过程中，学生之间需要合作、交流、处理数据，体现了“实验探究”的学科素养.在实验过程中保持很好地交流、合作，准确记录数据，认真进行数据处理，这又体现了“科学态度与责任”的学科素养.,二、伏阻法测电动势和内阻,1.电路图：如图10所示,图10,由图象的斜率和截距求解.,图11,例3 (2018菏泽市高二上期末)要测量一电源的电动势E(小于3 V)和内阻r(约1 )，现有下列器材：理想电压表 (3 V和15 V两个量程)、电阻箱R(0999.9 )、定值电阻R03 、开关和导线.某同学根据所给器材设计如下的实验电路： (1)电路中定
10、值电阻R0的作用是_.,保护电源，防止短路,解析 若无R0存在，当R调节到0时，外电路短路，有烧坏电源的危险，故R0的作用是保护电源，防止短路；,(2)请根据图12甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路.,答案 见解析图,解析 如图所示，注意电压表量程选择，开关置于干路；,图12,(3)该同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表示数U，得到两组数据：R12 时，U12.37 V，R24 时，U22.51 V.由这两组数据可求得电源的电动势E_V，内阻r_.(结果保留三位有效数字),2.94,解析 根据闭合电路欧姆定律，得,1.21,联立以上两式得E2.94 V，r1.21 .,三、安阻法测电动
11、势和内阻,1.电路图：如图13所示. 2.实验原理：EIRIr. 3.数据处理：,图13,由图象的斜率和截距求解.,图14,例4 一同学测量某干电池的电动势和内阻. (1)如图15所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处_；_.,开关未断开,解析 在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全.,图15,电阻箱阻值为零,(2)实验测得的电阻箱阻值R和理想电流表示数I，以及计算的 数据见下表：,图16,根据表中数据，在图16中的方格纸上作出R 关系图象. 由图象可计算出该干电池的电动势为_V (
12、结果保留三位有效数字)；内阻为_ (结果保留两位有效数字).,答案 见解析图,1.2(1.01.4均可),1.36(1.301.39均可),解析 根据闭合电路欧姆定律EI(Rr),描点连线后图象如图所示. 根据图象可知r1.2 . 图象的斜率为电动势E，,达标检测,1.(伏安法)(2018宜兴市高二期中)如图17(a)是“测定电源的电动势和内阻”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，为了较精确地测量该新干电池的内阻，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3 V的理想
13、电压表V，量程0.6 A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R0(R01.5 )，滑动变阻器R1(010 )，滑动变阻器R2(0200 )，开关S.,图17,1,2,3,(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_(填“R1”或“R2”)，在闭合开关前为防止电表过载，滑动变阻器触头应移至_端.(选填“左”或“右”),左,R1,1,2,3,(2)用笔画线代替导线在图(c)中完成实物连接图.,答案 如图所示,1,2,3,(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UI坐标系中画出UI图线如图(d)所示，则该新干电池的内阻r _ .(保留两位有效数字),0
14、.29(0.250.30均可),1,2,3,2.(安阻法)(2018重庆市高二上期末)某学习小组设计了如图18甲所示的电路测量电源电动势E和内阻r.实验器材有：待测电源，电流表A(量程为0.6 A，内阻不计)，电阻箱R，开关S，导线若干.闭合S，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应电流I，由测得的数据绘出了如图乙所示的 R图线，则电源电动势E_ V，内阻r_.,1.5,图18,3.0,1,2,3,1,2,3,3.(伏安法)(2018南阳市示范高中联谊学校高二上学期第二次月考)在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图19所示的实物电路.,图19,最大值,(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”),1,2,3,(2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R010 的定值电阻两端的电压U，下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是_.(选填“1”或“2”),2,1,2,3,(3)根据实验数据描点，绘出的 R图象是一条直线.若直线的斜率为k，在 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),1,2,3,课时对点练,一、选择题 1.(2018滨州市高一下期末)如图1所示，在测电源电动势和内阻的实验中，闭合开关S，改变滑动变阻器的阻值，读出电压表示数U和电流表示数I，下列
