人教高二物理選修31課件第二章恒定電流第10節(jié)實(shí)驗(yàn)測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

1、第二章 恒定電流,第十節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,教材中提供了三種實(shí)驗(yàn)方法供教學(xué)選擇，但實(shí)驗(yàn)原理大致相同，教學(xué)中可以就第一種方法進(jìn)行詳細(xì)的分析，要讓學(xué)生理清電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻測(cè)量的思維線索。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以靈活地運(yùn)用閉合電路歐姆定律，對(duì)圖像法處理數(shù)據(jù)進(jìn)一步熟悉。教學(xué)內(nèi)容不只是給學(xué)生一種測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的方法，更重要的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生更好地理解電動(dòng)勢(shì)這一概念。,1. 理解測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)一步感受電源路端電壓隨電流的變化關(guān)系。 2. 體驗(yàn)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的探究過(guò)程，掌握實(shí)驗(yàn)方法。 3. 用解析法和圖像法求解電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，能對(duì)結(jié)果進(jìn)行誤差分析、了解減小誤差的方法。 重點(diǎn)

2、：探究測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理和方法，掌握其數(shù)據(jù)處理和誤差分析。 難點(diǎn)：電阻率的影響因素,實(shí)驗(yàn)電路連接，圖像法求解及誤差分析。,電池已成為人類生活的親密伙伴，生活中處處需要電池，新舊電池的主要不同是什么呢？如果我們想比較下它們的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的關(guān)系應(yīng)該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?本節(jié)課我們就一起來(lái)探討下電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量方法。,1. 給你一節(jié)使用過(guò)的干電池、一個(gè)滑動(dòng)變阻器、一塊安培表、一塊伏特表、一個(gè)開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干 , 如何測(cè)量這節(jié)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻？,原理：E = U + Ir,一、實(shí)驗(yàn)原理及電路,E = U1+ I1r,E = U2+ I2r,2. 給你一節(jié)使用過(guò)的干電池、一個(gè)變阻箱、一塊安培

3、表、一個(gè)開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干 , 如何測(cè)量這節(jié)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻？,E = I1 ( R1 + r ) E = I2 ( R2 + r ),原理: E = I ( R + r ),3. 給你一節(jié)使用過(guò)的干電池、一個(gè)變阻箱、一塊電壓表、一個(gè)電鍵和導(dǎo)線若干 , 如何測(cè)量這節(jié)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻？,電流表,電壓表,滑動(dòng)變阻器,開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線及坐標(biāo)紙、鉛筆,(選擇量程接近電源電動(dòng)勢(shì)),選用阻值較小的,最大阻值10 20,二、實(shí)驗(yàn)器材的選擇,以方案1為例,被測(cè)電池 （干電池）,兩圖中電壓表和電流表的測(cè)量值都是準(zhǔn)確的嗎？如果不是，哪么哪個(gè)表測(cè)量值準(zhǔn)確？哪個(gè)表測(cè)量值有誤差？誤差是偏大還是偏?。?因?yàn)榇郎y(cè)部分（電池）的電

4、阻是小電阻，故采用電流表外接法（相對(duì)待測(cè)部分）誤差會(huì)小些，即甲圖。,1. 確定電流表和電壓表的量程，按圖示電路把器材連好。,三、實(shí)驗(yàn)步驟,2. 把滑動(dòng)變動(dòng)器的滑片移到一端使其阻值最大。 3. 閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯讀數(shù)， 記錄一組電流電壓值，用同樣的方法測(cè)量并記錄幾組 U、 I 值。 4. 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材。 5. 數(shù)據(jù)處理：用原理中的方法計(jì)算或畫圖線算 E 和 r。,通過(guò)視頻，觀看測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程。,例 1. 在用電壓表、電流表測(cè)兩節(jié)干電池串聯(lián)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí) ，除備有被測(cè)電池 、開(kāi)關(guān)和足夠的導(dǎo)線外 ，還備有下列儀器可供選擇： A. 電流表(00.6 A)

5、 B. 電流表(03 A) C. 電壓表(03 V) D. 電壓表(015 V) E. 滑動(dòng)變阻器(20 ，2 A) F. 滑動(dòng)變阻器(1700 ，0.3 A) 應(yīng)該選用的儀器是 _ (填器材前面的選項(xiàng)字母)。,ACE,四、數(shù)據(jù)處理,方法一：公式法,改變 R 的阻值，從電流表和電壓表中讀取兩組 I、U的值，代入方程組聯(lián)立求解，多測(cè)量幾次 I、U 的值，算出 E、r 取平均值。,方法二：圖象法,在坐標(biāo)紙上以 I 軸為橫坐標(biāo)，U 為縱坐標(biāo)，用測(cè)出幾組的 U，I 值畫出 UI 圖象。 所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì) E 的值，圖線的斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)阻的值。,通過(guò)視頻，了解數(shù)據(jù)處理辦法中的圖象法的作

6、圖過(guò)程和注意要點(diǎn)。,例2. 一個(gè)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得數(shù)據(jù) ，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，畫出了如圖所示的 UI 圖象 ，從圖中可得出電源電動(dòng)勢(shì)為 _V，內(nèi)阻為_(kāi)。,2.9,2.6,1. 測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差 。由于電壓表的分流 ，據(jù)此作出如圖乙所示的真實(shí)和測(cè)量的 UI 圖線 ，由圖不難看出 ，E、r 的測(cè)量值均小于真實(shí)值，r測(cè) r真、E測(cè) E真 。,五、誤差分析,2. 電壓表和電流表讀數(shù)時(shí)會(huì)造成偶然誤差。用作圖法求 E、r 時(shí)，作圖不準(zhǔn)確造成偶然誤差。,測(cè)量值,真實(shí)值,I真 = I測(cè) + Iv,E r,六、注意事項(xiàng),1. 為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應(yīng)大些(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的干電池)。 2.

7、 電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì) E 會(huì)明顯下降，內(nèi)阻 r 會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過(guò) 0.3 A，短時(shí)間放電不宜超過(guò) 0.5 A，因此，實(shí)驗(yàn)中不要將 R 調(diào)得過(guò)小，讀電表示數(shù)要快，每次讀完應(yīng)立即斷電。 3. 測(cè)出不少于 6 組 I、U 數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些。用方程組求解，要將測(cè)出的 I、U 數(shù)據(jù)中，第 1 和第 4 為一組，第 2和第 5 為一組，第 3 和第 6 為一組，分別解出 E、r 值，再求平均值 4. 計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用公式計(jì)算出電源的內(nèi)阻 r。,5. 干電池內(nèi)阻較小時(shí)，U 的變化較小，此時(shí)，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如下圖甲所示的狀況，使下部大

8、面積空間得不到利用。為此，可使縱坐標(biāo)不從零開(kāi)始而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開(kāi)始(橫坐標(biāo) I 必須從零開(kāi)始)，如圖乙所示，并且把縱坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小。此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動(dòng)勢(shì)要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用 r | U/I |求電池的內(nèi)阻 r。,6. 畫 UI 圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè) ，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。這樣可使偶然誤差得到部分抵消，提高精確度。,等效電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻：,兩端有源網(wǎng)絡(luò)可等效為一個(gè)電源，電源的電動(dòng)勢(shì)為兩端開(kāi)路時(shí)的電壓，電源的內(nèi)阻為從電源兩端看的內(nèi)電阻。,情況1：把圖甲的電路

9、等效為圖乙的電源,等效電源法,E = E r = r + R,情況2：把圖丙的電路等效為圖丁的電源：,R,例3. 如圖是測(cè)量電源內(nèi)電阻的電路，下列關(guān)于誤差的說(shuō)法，正確的是 ( ) A .由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測(cè)量值小于真實(shí) 值 B. 由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測(cè)量值大于真實(shí)值 C. 由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值 D. 由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測(cè)量值大于真實(shí)值,解析： E = U + Ir ， I = ( IA + U/ RV ) ，由于電壓表的分流作用，對(duì)于每個(gè)電壓值 U1 ，測(cè)得的電流 IA小于總電流 I1，U 越大，I A 跟 I1 相差越大，

10、畫出的圖線應(yīng)為實(shí)線所示：,所以內(nèi)電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值。,測(cè)量值,真實(shí)值,答案：C,測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)原理 原理 1：用伏安法測(cè) E、r 原理 2：用電流表和電阻箱測(cè) E、r 原理 3：用電壓表和電阻箱測(cè) E、r 試驗(yàn)方法 要點(diǎn)：熟悉實(shí)驗(yàn)所用的器材，會(huì)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)原理選擇不同的實(shí)驗(yàn)器材，并按照合理規(guī)范的步驟進(jìn)行操作。 3. 數(shù)據(jù)處理（伏安法）：平均值法、圖象法,ABC,1. 在測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中 ，用待測(cè)電池、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線 ，配合下列儀器可以達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵?） A. 一只電流表和一個(gè)電阻箱 B. 一只電流表、一只電壓表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器 C. 一只電壓表和一個(gè)電阻箱 D. 一只電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器,2. 用圖所示的電路測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，已知干電池的電動(dòng)勢(shì)約為 1.5 V，內(nèi)阻約 1 ，電壓表 ( 0 3 V , 3 k ) , 電流表 (0 0.6 A , 1.0 ) , 滑動(dòng)變阻器有 R1 (10 ，2 A ) 和 R2 (