物理實(shí)用課件選修31人教全國通用第二章恒定電流10實(shí)驗(yàn)測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.pptx

10實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,第二章恒定電流,學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理，會(huì)設(shè)計(jì)測量電動(dòng)勢和內(nèi)阻的電路.2.掌握實(shí)驗(yàn)的方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法.,內(nèi)容索引,技能儲(chǔ)備明確原理提煉方法,題型演練學(xué)以致用實(shí)訓(xùn)演練,達(dá)標(biāo)檢測檢測評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān),技能儲(chǔ)備,圖2,一、測定電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)1.伏安法：由EUIr知，只要測出U、I的數(shù)據(jù)，就可以列出兩個(gè)關(guān)于E、r的方程，從而解出E、r，用到的器材有、，電路圖如圖1所示.2.安阻法：由EIRIr可知，只要能得到的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器材有、，電路圖如圖2所示.,圖1,兩組,電池,開關(guān),滑動(dòng)變阻器,電壓表,電流表,I、R,電池,開關(guān),電阻箱,電流表,3.伏阻法：由EUr知，如果能得到的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器材是、，電路圖如圖3所示.,圖3,U、R,電池,開關(guān),電阻箱,電壓表,二、實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理1.實(shí)驗(yàn)步驟(以伏安法為例)(1)電流表用00.6A量程，電壓表用03V量程，按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路.(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端，使其接入電路中的阻值最大.(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1).用同樣的方法測量幾組I、U值.(4)斷開開關(guān)，整理好器材.(5)處理數(shù)據(jù)，用公式法和圖象法這兩種方法求出電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.,2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理(1)公式法依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)如表所示：,分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值作為測量結(jié)果.,(2)圖象法根據(jù)多次測出的U、I值，作UI圖象；將圖線兩側(cè)延長，縱軸截距點(diǎn)意味著斷路情況，它的數(shù)值就是電池電動(dòng)勢E；橫軸截距點(diǎn)(路端電壓U0)意味著短路情況，它的數(shù)值就是短路電流；圖線斜率的絕對(duì)值等于電池的內(nèi)阻r，即r，如圖4所示.,圖4,3.注意事項(xiàng)(1)為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表.(2)實(shí)驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過大，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時(shí)內(nèi)阻r的明顯變化.(3)當(dāng)干電池的路端電壓變化不很明顯時(shí)，作圖象時(shí)，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點(diǎn)可不從零開始.,如圖5所示，此時(shí)圖線與縱軸交點(diǎn)仍為電池的電動(dòng)勢E，但圖線與橫軸交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線上取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)用r求出.,圖5,4.誤差分析(1)偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作UI圖象時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確.(2)系統(tǒng)誤差：主要原因是電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比流過電源的電流偏小一些.U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大，將測量結(jié)果與真實(shí)情況在UI坐標(biāo)系中表示出來，如圖6所示，可見E測E真，r測r真.,圖6,題型演練,解析如果用乙電路，誤差來源于電流表的分壓，測量時(shí)將電流表內(nèi)阻當(dāng)成電源內(nèi)阻的一部分，而電流表內(nèi)阻與電源內(nèi)阻很接近，故電源內(nèi)阻測量誤差大，用甲電路，誤差來源于電壓表的分流，因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的電阻，故電壓表分流很小.測量引起的誤差小，故選擇甲電路圖；,例1利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻.要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差.(1)應(yīng)該選擇的實(shí)驗(yàn)電路是圖7中的_(填“甲”或“乙”).,一、伏安法測電動(dòng)勢和內(nèi)阻,答案,解析,圖7,甲,(2)現(xiàn)有電流表(00.6A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干，以及以下器材：A.電壓表(015V)B.電壓表(03V)C.滑動(dòng)變阻器(010)D.滑動(dòng)變阻器(0500)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用_；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_.(選填相應(yīng)器材前的字母),答案,解析,解析電源電動(dòng)勢為1.5V，因此電壓表量程選擇3V，故選B；為使電流表有較大角度的偏轉(zhuǎn)，需選用全阻值小的滑動(dòng)變阻器，故選C.,B,C,選擇儀器時(shí)注意掌握的原則1.安全性原則，即一定要保證儀器的安全，對(duì)電表來講不超量程，對(duì)滑動(dòng)變阻器來講不能超其額定電流.2.精確性原則，即要保證測量時(shí)讀數(shù)精確，對(duì)電表來講在不超量程的前提下，盡量選用小量程的，對(duì)歐姆表來講盡量讓指針指在中值刻度附近.3.方便性原則，此原則主要針對(duì)滑動(dòng)變阻器來講，在滑動(dòng)變阻器控制電路時(shí)，電路的電壓、電流的變化范圍要盡可能大，以便獲取多組測量值.,例2在用電流表和電壓表測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電流表和電壓表的內(nèi)阻分別為0.1和1k，如圖8為實(shí)驗(yàn)原理圖及所需器材圖.,答案,解析,圖8,(1)在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線將器件按原理圖連接成實(shí)驗(yàn)電路.,答案見解析圖甲,解析按照實(shí)驗(yàn)原理圖將實(shí)物圖連接起來，如圖甲所示.,(2)一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見下表：,答案,解析,試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖9中畫出UI圖象，根據(jù)圖象讀出電池的電動(dòng)勢E_V，求出電池內(nèi)阻r_.,圖9,1.46(1.451.47),0.71(0.690.73),答案見解析圖乙,解析根據(jù)U、I數(shù)據(jù)，在UI坐標(biāo)系中找點(diǎn)描跡，如圖乙所示，然后連線并將直線延長，交U軸于U11.46V，此即為電源電動(dòng)勢；,由閉合電路歐姆定律得,1.伏阻法(1)電路圖：如圖10所示,二、伏阻法和安阻法測電動(dòng)勢和內(nèi)電阻,圖10,(2)實(shí)驗(yàn)原理：EU,由圖象的斜率和截距求解.,圖11,2.安阻法(1)電路圖：如圖12所示.,(2)實(shí)驗(yàn)原理：EIRIr.,圖12,圖13,(3)數(shù)據(jù)處理計(jì)算法：由解方程組求得E，r.,由圖象的斜率和截距求解.,(1)本實(shí)驗(yàn)中的R0應(yīng)選_(填字母).A.10B.50C.150D.500,例3有一特殊電池，它的電動(dòng)勢約為9V，內(nèi)阻約為40，已知該電池允許輸出的最大電流為50mA.為了測定這個(gè)電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖14甲所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖中電流表的內(nèi)阻RA5，R為電阻箱，阻值范圍0999.9，R0為定值電阻，對(duì)電源起保護(hù)作用.,圖14,C,答案,解析,解析當(dāng)電阻箱接入電路的阻值為零時(shí)，電路中的電流不能超過50mA，即電路中電阻的最小值約為180，除去電源內(nèi)阻約為40、圖中電流表的內(nèi)阻RA5，C選項(xiàng)最為合適.,解析由U外EIr得I(R0RRA)EIr，變形得,(2)該同學(xué)接入符合要求的R0后，閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電流表的示數(shù)，記錄多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖線，則根據(jù)圖線可求得該電池的電動(dòng)勢E_V，內(nèi)阻r_.,答案,解析,10,45,結(jié)合題圖可得E10V，r45.,達(dá)標(biāo)檢測,1.(實(shí)物連線)(多選)某學(xué)生用電流表和電壓表測干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí)，所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為020，連接電路的實(shí)物圖如圖15所示.圖中接線錯(cuò)誤或不妥的是A.滑動(dòng)變阻器不起變阻作用B.電流表接線有錯(cuò)C.電壓表量程選用不當(dāng)D.電壓表接線不妥,1,2,答案,解析,圖15,解析變阻器要起到變阻作用，接入電路的兩根導(dǎo)線一條接在上面的金屬桿一端，另一條接在下面的接線柱上；電表接入電路，選好量程后，還應(yīng)注意正、負(fù)接線柱，圖中電流表接法不對(duì)；在實(shí)驗(yàn)中電壓表不應(yīng)并聯(lián)在電源兩端，因?yàn)殚_關(guān)斷開后，電壓表仍有讀數(shù).,1,2,2.(實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理)如圖16a是“測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)電路，如果采用一節(jié)新干電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，電壓表讀數(shù)變化很小，為了較精確地測量一節(jié)新干電池的內(nèi)阻，加接一定值電阻，實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖b.可用以下給定的器材和一些導(dǎo)線來完成實(shí)驗(yàn)，器材：量程3V的理想電壓表V，量程0.6A的電流表A(具有一定內(nèi)阻)，定值電阻R0(R01.5)，滑動(dòng)變阻器R1(010)，滑動(dòng)變阻器R2(0200)，開關(guān)S.,1,2,圖16,(1)為方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行