選修3-1：實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻

1、第二章第二章 恒定電流恒定電流10.實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻 第二章第二章 恒定電流恒定電流 實驗目的實驗目的測定電池的電動勢和內(nèi)阻測定電池的電動勢和內(nèi)阻1掌握實驗電路、實驗的原理及實驗的方法掌握實驗電路、實驗的原理及實驗的方法2學會用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)學會用圖象法處理實驗數(shù)據(jù) 實驗原理實驗原理根據(jù)閉合電路歐姆定律的不同表達形式，可以采用下面根據(jù)閉合電路歐姆定律的不同表達形式，可以采用下面幾種不同的方法測幾種不同的方法測E和和r.第二章第二章 恒定電流恒定電流1.由由EUIr知，只要測出知，只要測出U、I的兩組數(shù)據(jù)，就可以列的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出兩個關(guān)于出兩個關(guān)

2、于E、r的方程，從而解出的方程，從而解出E、r，因此用電壓表、電，因此用電壓表、電流表加上一個可變電阻就能測流表加上一個可變電阻就能測E、r，電路圖如右圖所示，電路圖如右圖所示2由由EIRIr知，只要能得到知，只要能得到I、R的兩組數(shù)據(jù)，列出的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于關(guān)于E、r的兩個方程，從中解出的兩個方程，從中解出E、r，用的器材有電源、開，用的器材有電源、開關(guān)、電阻箱、電流表，電路圖如圖甲所示關(guān)、電阻箱、電流表，電路圖如圖甲所示第二章第二章 恒定電流恒定電流第二章第二章 恒定電流恒定電流 實驗器材實驗器材方案一方案一待測電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、待測電池、電壓表、電流表、滑動變阻器

3、、開關(guān)、導線若干導線若干方案二方案二 待測電池、電流表、電阻箱、開關(guān)、導線若干待測電池、電流表、電阻箱、開關(guān)、導線若干方案三方案三 待測電池、電壓表、電阻箱、開關(guān)、導線若干待測電池、電壓表、電阻箱、開關(guān)、導線若干第二章第二章 恒定電流恒定電流 實驗步驟實驗步驟(以方案一為例以方案一為例)1電流表用電流表用0.6 A量程，電壓表用量程，電壓表用3 V量程按右圖連接好量程按右圖連接好電路電路2把滑動變阻器滑片移到使電阻最大的一端把滑動變阻器滑片移到使電阻最大的一端3閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)記錄一組數(shù)據(jù)(I、U)，填入下面的

4、表格，填入下面的表格，第二章第二章 恒定電流恒定電流用同樣的方法測量幾組用同樣的方法測量幾組I，U值，填入表格值，填入表格4.斷開開關(guān)，整理好器材斷開開關(guān)，整理好器材次數(shù)次數(shù)123456I(A)U(V)第二章第二章 恒定電流恒定電流 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理依據(jù)以上實驗步驟測得數(shù)據(jù)，可以用以下兩種方法得到依據(jù)以上實驗步驟測得數(shù)據(jù)，可以用以下兩種方法得到結(jié)果結(jié)果1求平均值法求平均值法利用測得的利用測得的U、I值，求出值，求出E、r利用：利用：EU1I1r，EU2I2r求出求出E1、r1；利用：利用：EU3I3r，EU4I4r求出求出E2、r2；第二章第二章 恒定電流恒定電流利用：利用：EU5I5r、EU

5、6I6r求出求出E3、r3；算出它們的平均值算出它們的平均值第二章第二章 恒定電流恒定電流2圖象法圖象法(1)以以I為橫坐標，為橫坐標，U為縱坐標建立直角坐標系，根據(jù)幾為縱坐標建立直角坐標系，根據(jù)幾組組I、U的測量數(shù)據(jù)在坐標系中描點；的測量數(shù)據(jù)在坐標系中描點；(2)用直尺畫一條直線，使盡量多的點落在這條直線上，用直尺畫一條直線，使盡量多的點落在這條直線上，不在直線上的點，能大致均衡地分布在直線兩側(cè)；不在直線上的點，能大致均衡地分布在直線兩側(cè)；第二章第二章 恒定電流恒定電流【特別提醒】【特別提醒】如果實驗中選用電池的內(nèi)阻較小，則如果實驗中選用電池的內(nèi)阻較小，則U的變化較小，此時坐標圖中的數(shù)據(jù)點呈

6、下圖甲所示的狀況，的變化較小，此時坐標圖中的數(shù)據(jù)點呈下圖甲所示的狀況，下面大部分空間得不到利用，為此可使坐標軸不從零開始如下面大部分空間得不到利用，為此可使坐標軸不從零開始如下圖乙所示，把縱坐標的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小下圖乙所示，把縱坐標的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小些些第二章第二章 恒定電流恒定電流 誤差分析誤差分析1偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作作UI圖象時描點不很準確圖象時描點不很準確2系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差來源于未計入電壓表的分流，系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差來源于未計入電壓表的分流，近似地將電流表的示數(shù)看作干路電流，實際上電流表的示

7、數(shù)近似地將電流表的示數(shù)看作干路電流，實際上電流表的示數(shù)比干路電流略小，如下圖甲所示如果由實驗得到的數(shù)據(jù)作比干路電流略小，如下圖甲所示如果由實驗得到的數(shù)據(jù)作出如下圖乙中實線出如下圖乙中實線(a)所示的圖象，那么考慮到電壓表的分流所示的圖象，那么考慮到電壓表的分流后，得到的后，得到的UI圖象應是下圖乙中的虛線圖象應是下圖乙中的虛線(b)由此可見，由此可見，按甲圖所示的實驗電路測出的電源電動勢按甲圖所示的實驗電路測出的電源電動勢E測測E真真，電源內(nèi)，電源內(nèi)阻阻r測測r真真第二章第二章 恒定電流恒定電流甲乙甲乙第二章第二章 恒定電流恒定電流【特別提醒】【特別提醒】 (1)外電路短路時，上圖甲所示的實驗

8、外電路短路時，上圖甲所示的實驗電路中，電流表的示數(shù)電路中，電流表的示數(shù)(即干路電流的測量值即干路電流的測量值)I測測等于干路電等于干路電流的真實值，所以乙圖中流的真實值，所以乙圖中(a)、(b)兩圖線交于短路電流處兩圖線交于短路電流處(2)當路端電壓當路端電壓(即電壓表示數(shù)即電壓表示數(shù))為為U1時，由于電流表示數(shù)時，由于電流表示數(shù)I1測測小于干路電流小于干路電流I1真真，所以，所以(a)、(b)兩圖線出現(xiàn)了如乙圖所示兩圖線出現(xiàn)了如乙圖所示的差異的差異.第二章第二章 恒定電流恒定電流第二章第二章 恒定電流恒定電流為了測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)有下列器材：為了測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)有下列器

9、材：A6.3 V蓄電池；蓄電池；B干電池一節(jié)；干電池一節(jié)；C電壓表電壓表V(03 V15 V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為3 k，15 k)D電流表電流表A(00.6 A3 A，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為10 ，2 )；E電流表電流表G(滿偏電流滿偏電流3 mA，內(nèi)阻，內(nèi)阻Rg10 )；F變壓器；變壓器；第二章第二章 恒定電流恒定電流G滑動變阻器滑動變阻器(020 )；H滑動變阻器滑動變阻器(01 000 )；I電阻箱電阻箱(09 999 )；J開關(guān)、導線開關(guān)、導線(1)用電流表和電壓表測量干電池的電動勢和內(nèi)阻，應選用電流表和電壓表測量干電池的電動勢和內(nèi)阻，應選用的變阻器是用的變阻器是_(用代號回答用代號回答)

10、(2)根據(jù)實驗要求，用筆畫線代替導線在下圖上連線根據(jù)實驗要求，用筆畫線代替導線在下圖上連線第二章第二章 恒定電流恒定電流(3)某次實驗記錄如下表：某次實驗記錄如下表：根據(jù)表中數(shù)據(jù)在下面坐標圖上畫出根據(jù)表中數(shù)據(jù)在下面坐標圖上畫出UI圖線由圖可求圖線由圖可求得得E_V，r_.實驗次數(shù)實驗次數(shù)12345電流表示數(shù)電流表示數(shù)/A0.240.500.701.101.50電壓表示數(shù)電壓表示數(shù)/V1.301.100.950.600.30第二章第二章 恒定電流恒定電流(4)用你設計的電路做實驗，測得的電動勢與電池電動勢用你設計的電路做實驗，測得的電動勢與電池電動勢的真實值相比的真實值相比_(填填“偏大偏大”、

11、“偏小偏小”或或“相等相等”)；測得的內(nèi)阻與電池內(nèi)阻的真實值相比測得的內(nèi)阻與電池內(nèi)阻的真實值相比_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“相等相等”)(5)如果實驗中電壓表壞了，選用其他器材進行實驗，請如果實驗中電壓表壞了，選用其他器材進行實驗，請畫出相應的電路圖畫出相應的電路圖第二章第二章 恒定電流恒定電流解析：解析：(1)滑動變阻器作限流用，電路中的電流應較大，滑動變阻器作限流用，電路中的電流應較大，故滑動變阻器用阻值小的即可滿足實驗要求，故變阻器選故滑動變阻器用阻值小的即可滿足實驗要求，故變阻器選G.(2)如圖如圖(a)所示所示(3)描點作圖如圖描點作圖如圖(b)，圖線與縱軸的交點即為電源

12、的電，圖線與縱軸的交點即為電源的電動勢動勢E1.50 V第二章第二章 恒定電流恒定電流答案：答案：(1)G(2)見解析圖見解析圖(a)(3)見解析圖見解析圖(b)1.500.80(4)偏小偏小偏小偏小(5)見解析圖見解析圖(c)第二章第二章 恒定電流恒定電流某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池該同某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池該同學想測量一下這個電池的電動勢學想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)電阻和內(nèi)電阻r，但是從實驗室，但是從實驗室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為最大阻值為999.9 ，可當標，可當標準電阻用準電阻用)、一只電流表、一只電流表(量程

13、量程Ig0.6 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻rg0.1 )和若和若干導線干導線第二章第二章 恒定電流恒定電流(1)請根據(jù)測定電動勢請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)電阻和內(nèi)電阻r的要求，設計下圖甲的要求，設計下圖甲中器件的連接方式，畫線把它們連接起來中器件的連接方式，畫線把它們連接起來第二章第二章 恒定電流恒定電流第二章第二章 恒定電流恒定電流(3)在圖丙上把描繪出的坐標點連成圖線在圖丙上把描繪出的坐標點連成圖線(4)根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E_ V，內(nèi)電阻，內(nèi)電阻r_ .丙丙 第二章第二章 恒定電流恒定電流第二章第二章 恒定電流恒定電流第二章第二章 恒定電流

14、恒定電流答案：答案：(1)見圖見圖(2)見圖見圖(3)見圖見圖第二章第二章 恒定電流恒定電流第二章第二章 恒定電流恒定電流1欲測定電池的電動勢和內(nèi)阻，除待測電池、開關(guān)和欲測定電池的電動勢和內(nèi)阻，除待測電池、開關(guān)和導線外，配合下列哪些儀器，可以達到實驗目的導線外，配合下列哪些儀器，可以達到實驗目的()A一只電壓表和一個電阻箱一只電壓表和一個電阻箱B一只電流表、一只電壓表和一個滑動變阻器一只電流表、一只電壓表和一個滑動變阻器C一只電流表和一個電阻箱一只電流表和一個電阻箱D一只電流表和一個滑動變阻器一只電流表和一個滑動變阻器答案：答案：ABC第二章第二章 恒定電流恒定電流2(溫州高二檢測溫州高二檢測

15、)測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗電測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路和路和UI圖象如下，回答下列問題：圖象如下，回答下列問題：(1)如上圖甲所示，在閉合開關(guān)之前為防止電流表過載，如上圖甲所示，在閉合開關(guān)之前為防止電流表過載，滑動變阻器的滑動觸頭滑動變阻器的滑動觸頭P應放在應放在_端端(2)圖乙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖乙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的U I圖象由此可知被圖象由此可知被測電源的電動勢測電源的電動勢E_ V，內(nèi)電阻，內(nèi)電阻r_ .答案：答案：(1)a(2)1.51第二章第二章 恒定電流恒定電流3為了測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，在下圖給出為了測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，在下圖給出兩種實驗電路圖

16、，由于一般電池的內(nèi)阻較小兩種實驗電路圖，由于一般電池的內(nèi)阻較小(比電壓表的內(nèi)比電壓表的內(nèi)阻小得多，與電流表的內(nèi)阻相差不多阻小得多，與電流表的內(nèi)阻相差不多)所以為使測量結(jié)果所以為使測量結(jié)果比較準確，應選用圖比較準確，應選用圖_所示的電路所示的電路第二章第二章 恒定電流恒定電流若實驗臺上備有下列實驗器材：若實驗臺上備有下列實驗器材：A電流表電流表(00.6 A)B電流表電流表(03 A)C電壓表電壓表(03 V)D電壓表電壓表(015 V)E滑動變阻器滑動變阻器(1 750 ，0.3 A)F滑動變阻器滑動變阻器(10 ，2 A)G開關(guān)開關(guān)H導線導線應該選用的器材是應該選用的器材是_(填字母序號填字

17、母序號)第二章第二章 恒定電流恒定電流解析：解析：通過電池的電流不能太大通過電池的電流不能太大(1 A以下以下)，故電流表，故電流表選選A，由電源電動勢可以知道電壓表應選，由電源電動勢可以知道電壓表應選C，滑動變阻器，滑動變阻器E電電流太小，電阻太大，使用不方便，故選流太小，電阻太大，使用不方便，故選F.答案：答案：甲甲ACFGH第二章第二章 恒定電流恒定電流4有兩只電壓表和，量程已知，電阻未知另有一干有兩只電壓表和，量程已知，電阻未知另有一干電池，它的內(nèi)阻不能忽略，但不知等于多少，其電動勢數(shù)值電池，它的內(nèi)阻不能忽略，但不知等于多少，其電動勢數(shù)值不超出電壓表的量程，干電池不許拆開現(xiàn)給你上述兩只

18、電不超出電壓表的量程，干電池不許拆開現(xiàn)給你上述兩只電壓表、一個開關(guān)壓表、一個開關(guān)S和若干導線，請設計一個測量上述干電池和若干導線，請設計一個測量上述干電池電動勢電動勢E的實驗方案的實驗方案(1)畫出測量電路圖畫出測量電路圖(2)實驗中應測定的物理量是：實驗中應測定的物理量是：_(3)以測得的物理量為已知量，導出計算干電池電動勢的以測得的物理量為已知量，導出計算干電池電動勢的公式公式E_.第二章第二章 恒定電流恒定電流第二章第二章 恒定電流恒定電流5給你一個電壓表、一個電阻箱、開關(guān)及導線等，根給你一個電壓表、一個電阻箱、開關(guān)及導線等，根據(jù)閉合電路歐姆定律測出一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻據(jù)閉合電路歐

19、姆定律測出一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻(1)畫出電路圖畫出電路圖(2)實驗過程中，將電阻箱撥到實驗過程中，將電阻箱撥到45 時，電壓表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為0.90 V；若將電阻箱撥到如圖甲所示的；若將電阻箱撥到如圖甲所示的_ 時，電壓時，電壓表的讀數(shù)如圖乙所示，是表的讀數(shù)如圖乙所示，是_ V.第二章第二章 恒定電流恒定電流(3)根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，可以算出該節(jié)干電池的電動勢根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，可以算出該節(jié)干電池的電動勢E_ V.第二章第二章 恒定電流恒定電流解析：解析：測量電池的電動勢和內(nèi)阻，要依據(jù)閉合電路的測量電池的電動勢和內(nèi)阻，要依據(jù)閉合電路的歐姆定律歐姆定律EUIr，想辦法測出，想辦法測出U

20、、I，只有電壓表，可以，只有電壓表，可以結(jié)合電阻箱的阻值求出電流，兩次列方程便可求解結(jié)合電阻箱的阻值求出電流，兩次列方程便可求解第二章第二章 恒定電流恒定電流6如下圖所示的電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)如下圖所示的電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短阻電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻路，電路中用一個定值電阻R0起保護作用除電池、開關(guān)和起保護作用除電池、開關(guān)和導線外，可供使用的實驗器材還有：導線外，可供使用的實驗器材還有：(a)電流表電流表(量程量程0.6 A、3 A)；(b)電壓表電壓表(量程量程3 V、1

21、5 V)；(c)定值電阻定值電阻(阻值阻值1 、額定功率、額定功率5 W)；(d)定值電阻定值電阻(阻值阻值10 、額定功率、額定功率10 W)；(e)滑動變阻器滑動變阻器(阻值范圍阻值范圍010 、額定電流、額定電流2 A)(f)滑動變阻器滑動變阻器(阻值范圍阻值范圍0100 、額定電流、額定電流1 A)第二章第二章 恒定電流恒定電流那么那么(1)要正確完成實驗，電壓表的量程應選擇要正確完成實驗，電壓表的量程應選擇_ V，電流表的量程應選擇電流表的量程應選擇_ A；R0應選擇應選擇_ 的定的定值電阻，值電阻，R應選擇阻值范圍是應選擇阻值范圍是_ 的滑動變阻器的滑動變阻器(2)引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是_答案：答案：(1)30.61010(2)電壓表的分流電壓表的分流第二章第二章 恒定電流恒定電流7(江蘇單科江蘇單科)在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由于所用電壓表于所用電壓表(視為理想電壓表視為理想電壓表)的量程較小，某同學設計了的量程較小，某同學設計了如圖所示的實物電路如圖所示的實物電路第二章第二章 恒定電流恒定電流(1)實驗時，應先將電阻箱的電阻調(diào)到實驗時，應先將電阻箱的電阻調(diào)到_(選填選填“最大值最大值”、“最小值最小值”或或“任意值任意值”)(2)改變電阻箱的阻值改變電阻箱的阻值R，分別測