2012《金榜夺冠》物理一轮第八章第三单元第5课时.ppt

高考总复习物理 第三单元 实验与探究 第5课时 实验：测定电源的电动势和内阻 选修3-1 第八章 电路 高考总复习物理 高考总复习物理 基础回顾 1实验目的 (1)掌握用电压表和电流表测 定电源电动势和内电阻的方法； 进一步理解闭合电路欧姆定律 (2)掌握用图象法求电源电动 势和内阻的方法 2实验原理 本实验的依据是闭合电路的欧姆定律，实验电路如右 图(甲)所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表 中读出2组U、I值，由UEIr可得 、 r .以上方法误差较大 高考总复习物理 为了减小误差，实验中至少测 出6组U、I，且变化范围要大些，然 后在U I图中描点画直线，所得直线 跟纵轴的交点即为电动势E值，图线 斜率的绝对值即为电源内阻r的值( 如右图 (乙)所示) 3实验器材 被测干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线 若干 高考总复习物理 4实验步骤 (1)电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图连接电路 (2)把滑动变阻器的滑片滑到使其接入电路的阻值最大的一 端闭合S，调节滑动变阻器，使两电表有较合适的示数，记录 一组数据(I，U)；再用同样方法测量几组(I，U)数据 (3)断开开关，整理好器材 (4)处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电源的电动 势和内阻 5注意事项 (1)为了使电池的两端电压变化明显，电池的内阻应选大些 的(选用已使用过一段时间的干电池) 高考总复习物理 (2)在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据 后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时严重极 化，使得E和r明显变化 (3)测出不少于6组(I，U)数据，且变化范围要大些， 用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的(I，U)数据 中，第1组和第4组为一组，第2组和第5组为一组，第3组 和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均 (4)在画U I图线时，要使尽可能多点落在这条直线上 ，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个 别离开直线较远的点，以减小偶然误差 高考总复习物理 要点深化 1UI 图线 (1)UI 图线的理解 UI 图线是根据实验数据画出的图线，由图线看出：电压随 电流的增大而减小原因是当滑动变阻器的电阻R变小时，电 路的电流I就增大，电源的内电压U内Ir就增大，由电源的外 电压U外(即电压表的示数)EU内，知外电压减小 (2)UI 图线坐标平移的理解 干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据 点将呈现如下左图所示的状况，使下部大面积空间得不到利用 为此，可使纵坐标不从零开始，而是根据测得的数据从某一 恰当值开始(横坐标I必须从零开始)，如下右图所示，并且把纵 坐标的比例放大，可使结果的误差减小 高考总复习物理 此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截 距仍为电动势计算内阻要在直线上任取两个相距较远的 点，用rtan 计算出电池的内阻r. 2两种测量电路误差分析的几种方法 高考总复习物理 在电源电动势和内阻测量中，到底选择上图(甲)来实 验还是选择上图(乙)来实验的误差较小？ 第一种实验电路(课本上的测量电路)如图(甲)所示 UEIr中的I是通过电源的电流，由于电压表分流IV， 使电流表示数I测小于电池的输出电流I真 因为，I真I测IV，而IV ，U越大，IV越大，U趋 于零时，IV也趋于零 所以，它们的关系可用 右图(a)表示，测量图线为AB ，真实图线为AB.由图线可 以看出r和E的测量值都小于 真实值，即r测r真(内阻测量误差非常大) 高考总复习物理 由于我们选择的电流表的内阻 略小于滑动变阻器的阻值，这样造 成其阻值与并联电路的电阻很接近 ，故本实验误差较大，通常不要选 择图乙的电路进行实验 电流表内接实验电路产生的相对误差也可以根据等效电源 的方法进行定量计算，电流表看成内电路的一部分如右图虚 线框所示，内阻的测量值，即等效电源的内阻为电源内阻和电 流表内阻之和r测r真RAr真，相对误差为 .因为RA与r真 接近甚至大于r真所以，相对误差很大，远远超出实验误差允 许范围，内阻的测量已没有意义当然，对于低压电源而内阻 值几千欧的电池(比如水果电池)而言，其相对误差则较小，这 时却要选择此实验电路了 高考总复习物理 3几种测量电源电动势和内阻 的新方法 (1)利用电阻箱和电流表测定电源 的电动势E和内阻r电路图如图所 示原理：改变电阻箱的阻值， 记录R与I. 为了准确可多测几组数据，求平均值，也可以用图象 处理，误差为E测E，r测r. 高考总复习物理 (2)利用电阻箱和电压表测定电源的 电动势E和内阻r 电路图如图所示 原理：改变电阻箱阻值，记录R与U. 为了准确可多测几组数据，求平均值，也可以用图 象处理，误差为E测E，r测r. 高考总复习物理 高考总复习物理 题型一 实验原理、数据处理及误差分析 (1)如图甲是“测定一节干电池的电动势和内阻”的实验 电路，如果采用新电池进行实验时会发现，当滑动变阻器在阻 值较大的范围内调节时，电压表的示数变化很小， 这是因为 _，从而影响测量值的精确性 (2)为了较精确地测量，可采用如图乙的实验电路，在电 源处串联一个定值电阻R0，除了解决以上的问题，还对 _和_具有保护作用 高考总复习物理 (3)根据图乙用笔画线代替导线在图丙中完成实物连接图 (4)实验中，改变滑动变阻器的阻值，测出当电流表读数为 I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为 U2.则新电池的电动势E_，内阻r_.(用I1、 I2、U1、U2和R0表示) 解析：在测定电源电动势和内阻的实验中，滑动变阻 器起限流作用，其总阻值不能太小因为一旦太小，电路电 流过大，就会烧坏电池及电流表这是要特别注意的而串 入的保护电阻若串联在电源处，则可等效于增大了电源的内 阻，即(rR0)这样在有两组数据时，根据闭合电路的欧姆 定律列式有：EU1I1(rR0) ，EU2I2(rR0) . 两式联立就能求出电源的电动势和内阻 高考总复习物理 答案： (1)新电池的内阻很小，内电路的电压变化很小，路端 电压也就变化很小 (2)电池 电流表 (3)如图所示： 高考总复习物理 题型训练 1在“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的 实验中，提供的器材有： A一节干电池E B电流表A(量程0.6 A) C电压表V(量程3 V) D滑动变阻器R1(最大阻值20 ，允许最大电流1 A) E滑动变阻器R2(最大阻值300 ，允许最大电流0.5 A) F电键S，导线若干 (1)按如图(a)所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动 变阻器应选_(填写器材代号) 高考总复习物理 为使测量尽可能 精确，用笔画线代替导 线将如图(b)所示的实物 图连接成实验电路(已连 接了部分线)，要求变阻 器的滑动触头滑至最右 端时，其使用电阻值最 大 (2)实验步骤： 按实验要求连接 好电路闭合电键前把 变阻器的滑动触头滑至 一端，使接入电路的阻 值最大 高考总复习物理 闭合电键，调节滑动变阻器，使_的指针 有明显偏转，读取_和_的示数用同样 方法测量多组数据 断开电键，整理好器材 数据处理 (3)将实验测得的数据标在如图(c)所示的坐标图中， 请作出UI图线，由此求得待测电池的电动势E _ V，内电阻r_ .(结果保留三位有效 数字) 1答案：(1)R1 如左下图所示 (2)电流表 电流表 电压表 高考总复习物理 (3)如右下图所示 E1.50 V，r1.88 .E：1.471.50 (V) r：1.80 1.88 均算对 高考总复习物理 题型二 几种测量电源电动势和内阻的新方法 某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻 ，实验室提供的实验器材如下： A待测的干电池E(电动势约为1.5 V，内电阻约 为2 ) B电压表V1(02 V，内阻RV14000 ) C电压表V2(02 V，内阻RV2约为3500 ) D电流表A(03 A，内阻0.1 ) E滑动变阻器R2(0200 ，允许最大电流1 A) F开关S1和S2，导线若干 高考总复习物理 该小组根据以上实 验器材设计了如右图所 示的电路来测量电源的 电动势和内阻 (1)请你根据实验电路补充完整主要的实验步骤： a闭合开关_和_，记下V1的读数U1； b闭合开关_，断开开关_，记下V1的读数U1 和V2的读数U2. (2)请你根据以上步骤记录的物理量和已知的物理量写出该 干电池的电动势和内阻的表达式E_；r_ 高考总复习物理 解析：闭合开关S1和S2，电压表V2被短路，根据闭合电路 的欧姆定律有： 闭合开关S1，断开开关S2，V1和V2串联，读数之和为U1 U2，以电压表确定电路的电流为 ，根据闭合电路的 欧姆定律有： 联立解得： r 答案：(1)S1 S2 S1 S2 （2） 点评：其实，像许多这样的实验题都已偏向于理论探 究了，思考的方式可以用解计算题的方法来分析、列式并 进行解答 高考总复习物理 题型训练 2利用如图所示电路可测量电池