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1、高中物理高中物理选修选修31鲁科版鲁科版第四章第四章 闭合电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律和逻辑电路逻辑电路第四讲第四讲 测定电源的电动势和内阻测定电源的电动势和内阻目标定位目标定位测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻1.掌握实验目的、原理、步骤掌握实验目的、原理、步骤. 会用图像法处理实验数据的处理方法会用图像法处理实验数据的处理方法. 会进行误差分析会进行误差分析. 123目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习预习导学预习导学一、测量电源电动势和内电阻的原理一、测量电源电动势和内电阻的原理 改变滑动变阻器改变滑动变阻器 电压表电压表 电流表电流表 U I 二
2、、测量数据处理方法二、测量数据处理方法1. 滑动变阻器滑片滑动变阻器滑片 电压表电压表 电流表电流表 U I 测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻2. U I 电动势电动势E 电源的内阻电源的内阻目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义测电池电动势和内阻的实验方案有以下三种测电池电动势和内阻的实验方案有以下三种(以伏安法为例以伏安法为例)RVA测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻一、伏安法：一、伏安法：由由EUIr知知，只只要要测测出出U、I的的两两组组数数据据，就就可可以以列列出出两两个个关关于于E、r的的方方程程，从从而而解解出出E、
3、r，用用到到的的器器材材有有电电池池、开开关关、滑滑动变阻器、电压表、电流表，电路图如图所示动变阻器、电压表、电流表，电路图如图所示. (1)电流表用电流表用00.6 A量程，电压表用量程，电压表用0 3 V量程，按实验原理图连接好电路量程，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，使其阻把滑动变阻器的滑片移到一端，使其阻 值最大值最大 1. 实验步骤实验步骤(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录 一组数据一组数据(I1、U1)用同样的方法测量几组用同样的方法测量几组I、U值值 目标定位目标定位预习导学预习
4、导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义测电池电动势和内阻的实验方案有以下三种测电池电动势和内阻的实验方案有以下三种(以伏安法为例以伏安法为例)测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻1. 实验步骤实验步骤4断开开关，整理好器材断开开关，整理好器材 5处处理理数数据据，用用公公式式法法和和作作图图法法这这两两种种方方法法求求出出电电池池的的电电动动势和内阻势和内阻 1求平均值法：求平均值法： 可以利用可以利用U、I的值多求几组的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值的值，算出它们的平均值.由由EU1I1r，EU2I2r可解得可解得E ，r . 2. 实验数据的处理实验数据的处理
5、目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义2. 实验数据的处理实验数据的处理 本实验中，为了减少实验误差，一般用图象法处理实验数据，本实验中，为了减少实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据多次测出的即根据多次测出的U、I值，作值，作UI图象；图象； （2）作）作UI图象法图象法 将图线两侧延长，将图线两侧延长，纵轴截距纵轴截距点意味着断路情点意味着断路情况，它的数值就是电池况，它的数值就是电池电动势电动势E； 横轴截距横轴截距点点(路端电压路端电压U0)意味着短路意味着短路情况，它的数值就是情况，它的数值就是短路电流短路电流 ；图线斜率的绝对值即电池的
6、内阻图线斜率的绝对值即电池的内阻r，即，即r| | ，如图所示，如图所示. 测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义3. 注意事项注意事项（1）为为使使电电池池的的路路端端电电压压有有明明显显变变化化，应应选选取取内内阻阻较较大大的的旧旧干电池和内阻较大的电压表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）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切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化的明显变化 （3）当干电池的路端电压变化
7、不很明显时，作图象时，纵轴单）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位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始 （4）如图所示，此时图线与纵轴交点仍为）如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是，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短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r| |求出求出 没从没从0开始开始UI测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义4. 误差分析误差分析 （1）偶偶然然误误差差：主主要要
8、来来源源于于电电压压表表和和电电流流表表的的读读数数以以及及作作UI图象时描点不准确图象时描点不准确 （2）系统误差：主要原因是电压表的分流作用，使得电流表）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，电流表的读数与总越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在结果与真实情况在UI坐标坐标系中表示出来，可以得到系中表示出来，可以得到E测测E真真，r测测r真真 I/AE真真U/VI短短E测测UII测测测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻目标定位目标定位预习导学预
9、习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义二、安阻法：二、安阻法： 测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习 由由EIRIr可知，只要能得到可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有电池、开关、，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图所示电阻箱、电流表，电路图如图所示 三、伏阻法：三、伏阻法： 由由EUUr/R知，如果能得到知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于的两组数据，列出关于E、r的的两个方程，就能解出两个方程
10、，就能解出E、r，用到的，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图所示表，电路图如图所示 课堂讲义课堂讲义(1)备有如下器材备有如下器材A干电池干电池1节节B滑动变阻器滑动变阻器(020) C滑动变阻器滑动变阻器(01 k)D电压表电压表(03 V)E电流表电流表(00.6 A)F电流表电流表(03 A)G开关、导线若干开关、导线若干其中滑动变阻器应选其中滑动变阻器应选_，电流，电流表应选表应选_(只填器材前的序号只填器材前的序号) 内阻较小内阻较小 便于调节便于调节 B E (2)为了最大限度的减小实验误为了最大限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实
11、验差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图最合理的电路图(3)某同学根据实验数据画出的某同学根据实验数据画出的UI图象如图所示，由图象可图象如图所示，由图象可得电池的电动势为得电池的电动势为_ V，内，内电阻为电阻为_ .电动电动势势1.5 1 测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻例例1 在在“用电流表和电压表测用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻定电池的电动势和内电阻”的实的实验中验中一、伏安法测一、伏安法测一、伏安法测一、伏安法测E E、r r的仪器选择与实验原理的仪器选择与实验原理的仪器选择与实验原理的仪器选择与实验原理 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练
12、习对点练习课堂讲义课堂讲义例例2 用电流表和电压表测定电池的电动势用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻和内阻r，所用电路如图，所用电路如图a所示，一位同学测得的六组数据如下表所示所示，一位同学测得的六组数据如下表所示. (1)试根据这些数试根据这些数据在图据在图b中作出中作出UI图线图线 (2)根据图线求出根据图线求出电池的电动势电池的电动势E_V，电池，电池的内阻的内阻r_. E1.45V1.450.69测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻二、伏安法测电阻的数据处理二、伏安法测电阻的数据处理二、伏安法测电阻的数据处理二、伏安法测电阻的数据处理 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂
13、讲义课堂讲义对点练习对点练习课堂讲义课堂讲义例例3 某研究性学习小组利用如某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电图甲所示电路测量电池组的电动势动势E和内阻和内阻r。根据实验数据。根据实验数据绘出如图乙所示的绘出如图乙所示的R 图线，图线，其中其中R为电阻箱读数，为电阻箱读数，I为电流为电流表读数，由此可以得到表读数，由此可以得到E_，r_. 解析解析 EI(Rr) r0.9 2.9V 0.9测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻三、安阻法三、安阻法三、安阻法三、安阻法( (或伏阻法或伏阻法或伏阻法或伏阻法) )测测测测E E、r r的实验原理与数据处理的实验原理与数据处理的实验
14、原理与数据处理的实验原理与数据处理 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习对点练习对点练习 在做测干电池电动势和内阻在做测干电池电动势和内阻的实验时备有下列器材可供选的实验时备有下列器材可供选用用A干电池干电池(电动势约为电动势约为1.5 V)B直流电流表直流电流表(量程为量程为00.63 A，0.6 A挡内阻为挡内阻为0.10 ，3 A挡挡内阻为内阻为0.025 )C直流电压表直流电压表(量程为量程为0315 V，3 V挡内阻为挡内阻为5 k，15 V挡内挡内阻为阻为25 k)D滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围为阻值范围为015 ，允许最大电流为，允许最大电流为1 A
15、)E滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围为阻值范围为01 000 ，允许最大电流为，允许最大电流为0.5 A)F开关开关G导线若干导线若干H电池夹电池夹 测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻(1)将选定的器材按本实验要求将选定的器材按本实验要求的电路的电路(系统误差较小系统误差较小)给图所示给图所示的实物图连线的实物图连线 解析解析 只有只有1节节不易过大不易过大目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习对点练习对点练习 在做测干电池电动势和内阻在做测干电池电动势和内阻的实验时备有下列器材可供选的实验时备有下列器材可供选用用A干电池干电池(电动势约为电动势约为1.5 V
16、)B直流电流表直流电流表(量程为量程为00.63 A，0.6 A挡内阻为挡内阻为0.10 ，3 A挡挡内阻为内阻为0.025 )C直流电压表直流电压表(量程为量程为0315 V，3 V挡内阻为挡内阻为5 k，15 V挡内挡内阻为阻为25 k)D滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围为阻值范围为015 ，允许最大电流为，允许最大电流为1 A)E滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围为阻值范围为01 000 ，允许最大电流为，允许最大电流为0.5 A)F开关开关G导线若干导线若干H电池夹电池夹 测量电源的电动势和内阻测量电源的电动势和内阻(2)根据实验记录，画出的根据实验记录，画出的UI图像如图所示，可得待测电池图像如图所示，可得待测电池的内阻的内阻r_ . 只有只有1节节不易过大不易过大E1.5V1 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习再见再见
