《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