【測控指導(dǎo)】2015-2016學(xué)年高二物理人教版選修3-1課件：2.10_實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻_

1、-1-1010實驗實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻測定電池的電動勢和內(nèi)阻-2-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁-3-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁填一填一、實驗原理(見課本第70頁)1.用電壓表、電流表加上一個滑動變阻器,測定電源的電動勢和內(nèi)阻時的電路圖如圖所示。其計算式為E=U+Ir。2.用電流表、電阻箱測定電源的電動勢和內(nèi)阻時的電路圖如圖所示。其計算式為E=IR+Ir。-4-10實驗:測定電池的

2、電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁填一填3.用電壓表、電阻箱測定電源的電動勢和內(nèi)阻時的電路圖如圖所示。 -5-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁填一填二、數(shù)據(jù)處理方法(見課本第71頁)1.公式法:運用方程組求解E和r,為了減小實驗的偶然誤差,利用U和I值多求幾組E和r的值,算出它們的平均值。2.圖象法:對于E、r一定的電源,路端電壓U與通過干路的電流I所成的圖象應(yīng)該是一條直線,這條直線與縱軸的交點表示電源電動勢,與橫軸的

3、交點(原點電壓為零)表示短路電流,圖線的斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻。-6-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁問題導(dǎo)引名師精講典例剖析探究一名師精講典例剖析探究探究一伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻在中學(xué)電學(xué)實驗中,常用的測量儀器是電壓表、電流表、靈敏電流計、多用電表等。使用它們時一般要注意什么問題?如圖所示電表的讀數(shù)分別是多少?-7-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁問題導(dǎo)引名師精講

4、典例剖析探究一名師精講典例剖析-8-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁問題導(dǎo)引名師精講典例剖析探究一名師精講典例剖析-9-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析1.實驗器材待測電池一節(jié),電流表(00.6 A),電壓表(03 V)各一塊,滑動變阻器一只,開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。2.實驗步驟(1)確定電流表、電壓表的量程,按圖連接好電路,并將滑動變阻器的滑片移到使接入

5、電路的阻值為最大值的一端。(2)閉合開關(guān)S,接通電路,將滑動變阻器的滑片由一端向另一端移動,從電流表有明顯讀數(shù)開始,記錄一組電流表、電壓表讀數(shù)。(3)用同樣的方法,依次記錄多組U、I值。(4)斷開開關(guān)S,拆除電路。(5)利用公式法或圖象法求出電池的電動勢和內(nèi)阻。-10-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析【例題1】 在測定一節(jié)干電池(電動勢約為1.5 V,內(nèi)阻約為2 )的電動勢和內(nèi)阻的實驗中,滑動變阻器和電壓表各有兩個供選:A.電壓表量程為015 V;B

6、.電壓表量程為03 V;C.滑動變阻器規(guī)格為20 ,3 A;D.滑動變阻器規(guī)格為500 ,0.2 A。(1)電壓表應(yīng)該選(選填“A”或“B”),這是因為。 (2)滑動變阻器應(yīng)選(選填“C”或“D”),這是因為。 答案:(1)B由于電源電動勢約為1.5 V,故選量程為03 V的電壓表,讀數(shù)既準(zhǔn)確,又方便(2)CD滑動變阻器的額定電流太小,調(diào)節(jié)不方便,故選C滑動變阻器-11-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析-12-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZ

7、HIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析變式訓(xùn)練測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗電路和U-I圖象如下:請回答下列問題:(1)在閉合開關(guān)之前為防止電表過載,滑動變阻器的滑片P應(yīng)放在滑動變阻器(選填“a”或“b”)端。 -13-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析(2)現(xiàn)備有以下器材:A.干電池1個B.滑動變阻器(050 )C.電壓表(03 V)D.電壓表(0

8、15 V)E.電流表(00.6 A)F.電流表(03 A)其中電流表應(yīng)選,電壓表應(yīng)選。(填字母代號)(3)由U-I圖象可知這個干電池的電動勢E= V,內(nèi)阻r= 。 -14-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析解析:(1)該實驗所給電壓表量程大于被測電源電動勢(約1.5 V),故實驗中應(yīng)防止電流表過載,實驗中開關(guān)閉合前應(yīng)使滑動變阻器的阻值最大,滑片P應(yīng)在a端。(2)干電池的電動勢大約為1.5 V,電流不超過0.4 A,為了減小實驗誤差,應(yīng)選電表C和E。(3

9、)U-I圖象的縱軸截距等于電源電動勢,即E=1.5 V,U-I圖象的斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻,故答案:(1)a(2)EC(3)1.51-15-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析3.實驗數(shù)據(jù)的處理利用依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組),分別記錄如下表所示:-16-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析為減小測量誤差,本實

10、驗常選用以下兩種數(shù)據(jù)處理方法: -17-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析(2)圖象法:把測出的多組U、I值,在U-I圖中描點畫圖線,使U-I 圖線經(jīng)過大多數(shù)坐標(biāo)點或使各坐標(biāo)點大致均勻分布在圖線的兩側(cè),如圖所示,由U=E-Ir可知縱軸截距等于電源的電動勢E,原點電壓為0時,橫軸截距等于外電路短路時的電流直線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻若電源內(nèi)阻r=0(理想電源),則U=E。-18-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGT

11、ANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析4.實驗中的系統(tǒng)誤差(1)電流表相對于待測電阻(電源內(nèi)阻)外接(如圖甲所示)由于電壓表分流IV,使電流表示數(shù)I小于電池的輸出電流I真。I真=I+IV,而 ,U越大,IV越大,它們的關(guān)系可用圖乙表示。實測的圖線為AB,經(jīng)過IV修正后的圖線為AB,可看出AB的斜率絕對值和在縱軸上的截距小于AB,即實測的E和r都小于真實值。-19-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精

12、講典例剖析(2)電流表相對于待測電阻(電源內(nèi)阻)內(nèi)接(如圖甲所示)由于電流表的分壓作用,使得電壓表的讀數(shù)比電源的路端電壓小,電流表測得的電流等于流過電源的電流,所以在流過電流相同的情況下,U測r真。綜合上述,任一種電路都存在系統(tǒng)誤差,若電源內(nèi)阻較小時,不能采用(2)中的測量電路,盡管電動勢的測量值準(zhǔn)確,但內(nèi)阻的測量誤差很大,因此要選用(1)中的測量電路。-20-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析【例題2】 用電流表和電壓表測定電池的電動勢E和內(nèi)電阻r,

13、所用的電路圖如圖所示,一位同學(xué)測得的6組數(shù)據(jù)如下表所示。-21-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析 (1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中作出U-I圖線。(2)根據(jù)圖線得出電池的電動勢E=V,根據(jù)圖線得出電池的內(nèi)阻r=。 (3)若不作出圖線,只選用其中兩組U和I的數(shù)據(jù),可利用公式E=U1+I1r和E=U2+I2r算出,這樣做可能得出誤差很大的結(jié)果,選用第組和第組數(shù)據(jù),求得的E和r誤差最大。 -22-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)D

14、ANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析點撥:描點作圖的方法跟數(shù)學(xué)中的作圖法相同,由于物理中使用的數(shù)據(jù)是實驗測量數(shù)據(jù),存在誤差,因此所描的點并不嚴(yán)格地在一條直線上,作圖的原則是使直線盡可能過更多的點且不在直線上的點應(yīng)均勻分布在直線兩側(cè)。-23-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析解析:(1)描點作圖,舍去第四組數(shù)對應(yīng)的點,圖線如圖所示。(2)U軸上的截距等于被測量的電池的電動勢,由于

15、坐標(biāo)軸上的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確到小數(shù)點后兩位,所以我們讀出的數(shù)據(jù)以此作標(biāo)準(zhǔn)。從圖線上找出兩個點,第一個點是(0,1.45),第二個點是(0.50,1.10),由此得出電動勢E=1.45 V,內(nèi)阻為-24-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁探究一問題導(dǎo)引名師精講典例剖析名師精講典例剖析(3)由(1)中圖線知第4組數(shù)據(jù)偏離直線最遠(yuǎn),故選第3組和第4組數(shù)據(jù)求得的E和r的誤差最大。根據(jù)這兩組數(shù)據(jù)列出方程解得E=3.10 V,r=6.0 在判斷時不需要利用所給的6組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計算,通過圖象就可看出這一點。選用這兩組數(shù)

16、據(jù)求E和r,相當(dāng)于過圖中3和4兩點作一直線,并利用此直線求出E和r,而此直線與所畫的直線夾角最大。實際上,第4組數(shù)據(jù)不合理,已經(jīng)排除。答案:(1)如解析圖所示(2)1.450.70(3)34-25-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁1 2 31.在“用伏安法測電池的電動勢與內(nèi)阻”的實驗中,下列注意事項中錯誤的是()A.應(yīng)選用舊的干電池作為被測電源,使電壓表示數(shù)的變化比較明顯B.應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C.移動滑動變阻器的滑片時,不能使滑動變阻器短路造成電流表過載D.根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)作U-I

17、圖線時,應(yīng)通過盡可能多的點畫一條直線,并使不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側(cè)解析:實驗中選用的電壓表的內(nèi)阻應(yīng)盡可能地大,而電流表的內(nèi)阻則盡可能地小,故選項B錯誤;其他三個選項的內(nèi)容均為正確操作。答案:B-26-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁1 2 32.(多選)如圖是根據(jù)某次實驗記錄數(shù)據(jù)畫出的U-I圖象,下列關(guān)于這個圖象的說法中正確的是()A.縱軸截距表示待測電源的電動勢B.橫軸截距表示短路電流C.根據(jù) ,計算出待測電源內(nèi)阻為12 D.電流為0.3 A時的外電阻是18 -27-10實驗:測定

18、電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁1 2 3-28-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁1 2 33. (選做題)給你一個電阻箱、電壓表、開關(guān)及導(dǎo)線,如何根據(jù)閉合電路的歐姆定律測出一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻。(1)畫出電路圖。(2)實驗過程中,將電阻箱撥到4.5 時,電壓表讀數(shù)為0.90 V;若將電阻箱撥到如圖甲所示的 時,電壓表的讀數(shù)如圖乙所示是V。 -29-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁1 2 3(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E=V。 -30-10實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻XINZHIDAOXUE新知導(dǎo)學(xué)DANGTANGJIANCE當(dāng)堂檢測DAYIJIEHUO答疑解惑首頁1 2 3解析:本題考查實驗原理及數(shù)據(jù)處理。(1)根據(jù)閉合電路的歐姆定律E=U+Ir。當(dāng)外電路是純電阻電路時,上式也可寫成 。由此可見,如果沒有電流表,不能直接測得總電流I,也可以利用部分電路的歐姆定律,由 計算得到外電路的電流I。當(dāng)然此時必須外電