人教版高中物理必修三 （實驗：電池電動勢和內(nèi)阻的測量）新課件

第3節(jié)實驗：電池電動勢和內(nèi)阻的測量

核心素養(yǎng)物理觀念科學思維科學探究知道測定電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗原理：閉合電路的歐姆定律。1.會設計測定電池電動勢和內(nèi)阻的“伏安法”“伏阻法”“安阻法”的電路圖。2.體會圖像法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，體會“化曲為直”的思想方法。1.根據(jù)“伏安法”測定電池電動勢和內(nèi)阻的原理，會選用實驗器材、正確連接電路、規(guī)范實驗操作。2.能進行分組、自主合作探究，并對信息進行數(shù)據(jù)處理。知識點一電荷及起電方式一、實驗目的1.理解測量電源的電動勢和內(nèi)阻的基本原理，體驗測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗過程。2.會用解析法和圖像法求解電動勢和內(nèi)阻。3.掌握利用儀器測量電源電動勢和內(nèi)阻的方法，并能設計簡單的電路和選擇儀器。二、實驗方案設計1.伏安法：由E＝U＋Ir知，只要測出________的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出兩個關于E、r的方程，從而解出E、r，電路圖如圖所示。U、I2.安阻法：由E＝IR＋Ir可知，只要能得到______的兩組數(shù)據(jù)，列出關于E、r的兩個方程，就能解出E、r，電路圖如圖所示。U、RI、R三、實驗器材在不同的方案中需要的實驗器材略有不同，分別如下：方法1：待測電池一節(jié)，電流表、電壓表各一個，滑動變阻器一個，開關一個，導線若干，坐標紙。方法2：待測電池一節(jié)，電流表一個，電阻箱一個，開關一個，導線若干。方法3：待測電池一節(jié)，電壓表一個，電阻箱一個，開關一個，導線若干。四、實驗步驟(以方法1伏安法為例)1.電流表用0～0.6A量程，電壓表用0～3V量程，按實驗原理圖連接好電路。2.把滑動變阻器的滑片移到一端，使其阻值最大。3.閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器，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，整理好器材。5.處理數(shù)據(jù)，用解析法和作圖法求出電池的電動勢和內(nèi)阻。五、數(shù)據(jù)處理

為減小測量誤差，本實驗常選用以下兩種數(shù)據(jù)處理方法：1.公式法

利用依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)，分別記錄如表所示：實驗序號123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U62.圖像法把測出的多組U、I值，在U－I圖中描點畫圖像，使U－I圖像的直線經(jīng)過大多數(shù)坐標點或使各坐標點大致分布在直線的兩側(cè)，如圖所示，由U＝E－Ir可知：六、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U－I圖像時描點不準確。2.系統(tǒng)誤差七、注意事項1.為使電池的路端電壓有明顯變化，應選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表。2.實驗中不能將電流調(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內(nèi)阻r的明顯變化。4.為了提高測量的精確度，在實驗中I、U的變化范圍要大一些，計算E、r時，U1和U2、I1和I2的差值要大一些。[例1]“利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻”，要求盡量減小實驗誤差。 (1)應該選擇的實驗電路是圖中的________(填“甲”或“乙”)。核心要點伏安法測電動勢和內(nèi)阻實驗原理和儀器選擇(2)現(xiàn)有開關和導線若干，以及以下器材：A.電流表(0～0.6A)B.電流表(0～3A)C.電壓表(0～15V)D.電壓表(0～3V)E.滑動變阻器(0～10Ω)F.滑動變阻器(0～500Ω)實驗中電流表應選用________；電壓表應選用________________________；滑動變阻器應選用________。(選填相應器材前的字母)解析(1)如果用乙電路，誤差來源于電流表的分壓，測量時將電流表內(nèi)阻當成電源內(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，因為電壓表的內(nèi)阻遠大于滑動變阻器的電阻，故電壓表分流很小，測量引起的誤差小，故選擇甲電路圖。(2)電源電動勢為1.5V，因此電壓表量程選擇3V，故選D；因干電池允許通過的電流較小，電流表量程選擇0.6A，故選A；為使電流表有較大角度的偏轉(zhuǎn)，需選用全阻值小的滑動變阻器，故選E。答案(1)甲(2)A

D

E方法總結(jié)選擇儀器時注意掌握的原則1.安全性原則，即一定要保證儀器的安全，對電表來講不超量程，對滑動變阻器來講不能超其額定電流。2.精確性原則，即要保證測量時讀數(shù)精確，對電表來講在不超量程的前提下，盡量選用小量程的，對歐姆表來講盡量讓指針指在中值刻度附近。3.方便性原則，此原則主要針對滑動變阻器來講，在滑動變阻器控制電路時，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定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中。 (1)備有如下器材 A.干電池1節(jié) B.滑動變阻器(0～20Ω) C.滑動變阻器(0～1kΩ) D.電壓表(0～3V) E.電流表(0～0.6A) F.電流表(0～3A) G.開關、導線若干核心要點伏安法測電動勢和內(nèi)阻數(shù)據(jù)處理和誤差分析其中滑動變阻器應選________，電流表應選________。(只填器材前的序號)(2)為了最大限度的減小實驗誤差，請在虛線框中畫出該實驗最合理的電路圖。

(4)寫出該實驗誤差的原因：____________；電動勢的測量值________真實值，內(nèi)阻的測量值________真實值。(填“大于”“等于”或“小于”)(3)某同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的U－I圖像如圖所示，由圖像可得電池的電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω。解析(1)滑動變阻器的最大值一般為待測電阻的幾倍時較好，在該實驗中因干電池內(nèi)阻比較小，故滑動變阻器選擇較小一點的即可，故滑動變阻器應選B。(也可以從便于調(diào)節(jié)的角度來分析，應該選擇阻值較小的滑動變阻器。)電流表的量程要大于電源允許通過的最大電流，對于干電池來講允許通過的最大電流一般是0.5A，故需要選擇0～0.6A，所以電流表應選E。(2)電路圖如圖所示。(4)由于電壓表的分流作用，使電流表讀數(shù)總是比干路電流小，造成E測＜E真，r測＜r真。答案(1)B

E

(2)見解析圖(3)1.5

1(4)電壓表的分流小于小于[例3]一同學測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻。 (1)如圖所示是該同學正準備接入最后一根導線(圖中虛線所示)時的實驗電路。請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處______________；______________。核心要點安阻法測電動勢和內(nèi)阻實驗原理和數(shù)據(jù)處理由圖像可計算出該干電池的電動勢為________V(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)；內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。解析(1)在電學實驗中，連接電路時應將開關斷開，電阻箱的阻值調(diào)為最大，確保實驗儀器、儀表的安全。(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律，得E＝I(R＋r)描點連線后圖像如圖所示。根據(jù)圖像可知r＝1.2Ω，圖像的斜率為電動勢E，答案(1)開關未斷開電阻箱阻值為零(2)見解析圖1.33(1.30～1.36均可)

1.2(1.0～1.4均可)核心要點伏阻法測電動勢和內(nèi)阻的原理和數(shù)據(jù)處理(1)電路中定值電阻R0的作用是_________________________________________。(2)請根據(jù)圖甲電路，在圖乙中用筆畫線代替導線連接電路。(3)該同學調(diào)節(jié)電阻箱阻值R，讀出對應的電壓表示數(shù)U，得到兩組數(shù)據(jù)：R1＝2Ω時，U1＝2.37V，R2＝4Ω時，U2＝2.51V。由這兩組數(shù)據(jù)可求得電源的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)解析(1)若無R0存在，當R調(diào)節(jié)到0時，外電路短路，有燒壞電源的危險，故R0的作用是保護電源，防止短路。(2)如圖所示，注意電壓表量程選擇。(3)