选修3-1实验：测定电池的电动势和内阻(含视频)（课堂PPT）

1、1010 实验：测定电池的电动势和内阻实验：测定电池的电动势和内阻U UI观看视频，思考观看视频，思考电源的电动势和电源的电动势和内阻是如何测量内阻是如何测量的？还有其他的的？还有其他的方法吗？方法吗？1.1.了解测定电源的电动势和内阻的实验原理。了解测定电源的电动势和内阻的实验原理。2.2.学会用图像进行数据处理的方法。学会用图像进行数据处理的方法。3.3.会分析本实验的测量误差，了解减小误差的方法。会分析本实验的测量误差，了解减小误差的方法。( (重点重点) )( (难点难点) )1.1. U-I法：法：E=U+Ir【探究：实验原理探究：实验原理】情景情景1 1：给你一节使用过的干电池、一

2、个滑动变阻器、给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一个电流表、一个电压表、一个开关和导线若干一个电流表、一个电压表、一个开关和导线若干, ,如如何测量这节电池的电动势和内阻何测量这节电池的电动势和内阻? ?2112211221IIUUrIIUIUIEE=U2+I2rE=U1+I1rAVSR R情景情景2 2：给你一节使用过的干电池、一个电流表、一个给你一节使用过的干电池、一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干电阻箱、一个开关和导线若干, ,如何测量这节电池的电如何测量这节电池的电动势和内阻动势和内阻? ?2.2.I-R法：法：E=IR+Ir3. U-R3. U-R法：法：UE = U+

3、rRV VR RS S情景情景3 3：给你一节使用过的干电池、一个电压表、一给你一节使用过的干电池、一个电压表、一个电阻箱、一个开关和导线若干个电阻箱、一个开关和导线若干, ,如何测量这节电池如何测量这节电池的电动势和内阻的电动势和内阻? ?一、器材选择：一、器材选择：电流表：电流表：0 00.6A0.6A电压表：电压表：0 03V3V滑动变阻器：阻值较小的滑动变阻器：阻值较小的, ,最大阻值最大阻值10102020被测干电池：内阻较大被测干电池：内阻较大开关和导线开关和导线AVSR1.1.恰当选择实验器材恰当选择实验器材, ,连接好实物图连接好实物图二、实验方法和步骤二、实验方法和步骤2.2

4、.把变阻器的滑片移到电阻值最大的一端。把变阻器的滑片移到电阻值最大的一端。3.3.闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录六组记录六组U U、I I值。值。4.4.断开开关，整理好器材。断开开关，整理好器材。方法一：公式法方法一：公式法改变改变R R的值，从电流表和电压表中读取两组的值，从电流表和电压表中读取两组I I、U U的的值，代入方程组联立求解，多测量几次值，代入方程组联立求解，多测量几次I I、U U的值，的值，算出算出E E、r r取平均值

5、。取平均值。 1122EUI rEUI r1221122112I UI UEIIUUrII三、数据处理三、数据处理E EI I短短方法二方法二: :图象法图象法EIr=短短EU U轴轴截截距距等等于于电电动动势势E E在坐标纸上以在坐标纸上以I I为横坐标，为横坐标，U U为纵坐标，为纵坐标，用测出几组的用测出几组的U U、I I值画出值画出U UI I图像。图像。R是直线的斜率的绝对值是直线的斜率的绝对值UrkI【实验注意事项实验注意事项】(1)(1)如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，但不够稳定，测量前要做

6、好充分的准备，测量尽量迅测量尽量迅速速。如果使用干电池，则选择内阻大些的、已使用过。如果使用干电池，则选择内阻大些的、已使用过的电池。的电池。(2)(2)不要将不要将I I调得过大，每次读完调得过大，每次读完U U、I I读数立即断电。读数立即断电。(3)(3)画画U-IU-I图线时，纵轴的刻度图线时，纵轴的刻度可以不从零开始可以不从零开始, ,而是而是根据测得的数据从某一恰当的值开始根据测得的数据从某一恰当的值开始( (但横坐标必须但横坐标必须从从0 0开始开始),),这时图线与横轴的交点不再是短路电流，这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与而图线与纵轴的截距仍为电动势纵轴的截距仍为电

7、动势E E，图线的斜率的绝，图线的斜率的绝对值仍为内阻对值仍为内阻r r。四四 误差分析误差分析1.1.偶然误差偶然误差: :主要来源于电压表和电流表的读数以及主要来源于电压表和电流表的读数以及作作U U- -I I图像时描点不是很准确。图像时描点不是很准确。2.2.系统误差系统误差: :系统误差来源于未计电压表分流系统误差来源于未计电压表分流, ,近似近似地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表的示数比干路电流略小。的示数比干路电流略小。怎样理解？怎样理解？系统误差分析：系统误差分析：如果由实验得到的数据作出甲图中实如果由实验得到的数据作出甲图中实

8、线线(a)(a)所示的图象，那么考虑到电压表的分流后所示的图象，那么考虑到电压表的分流后, ,得到得到的的UIUI图象应是图中的虚线图象应是图中的虚线(b),(b),由此可见由此可见, ,按乙图所示按乙图所示的实验电路测出的电源电动势的实验电路测出的电源电动势E E测测EE真真, ,电源内电阻电源内电阻r r测测 r r真真。甲甲乙乙说明说明: :外电路短路时外电路短路时, ,电流表的示数电流表的示数( (即干路电流的测量即干路电流的测量值值)I)I测测等于干路电流的真实值等于干路电流的真实值, ,所以图中所以图中(a)(b)(a)(b)两图两图线交于短路电流处。线交于短路电流处。当路端电压当

9、路端电压( (即电压表示数即电压表示数) )为为U U1 1时时, ,由于电流表示由于电流表示数数I I1 1测测小于干路电流小于干路电流I I1 1真真, ,所以所以(a)(b)(a)(b)两图线出现了两图线出现了甲图所示的差异。甲图所示的差异。1.1.用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，下列注用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中错误的是意事项中错误的是 ( )( )A A应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显变化比较明显B B移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电移动变阻器的触头时，不能使滑

10、动变阻器短路造成电流表过载流表过载C C根据实验记录的数据作根据实验记录的数据作U-IU-I图像时，应通过尽可能多的图像时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧两侧D.D.出于安全的考虑，在选择电表时，量程越大越好出于安全的考虑，在选择电表时，量程越大越好D D2.2.( (多选多选) )在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的 （ ）A. A. 一只电流表和一个滑动变阻器一只

11、电流表和一个滑动变阻器B. B. 一只电流表和一只电压表一只电流表和一只电压表C. C. 一只电流表和一个电阻箱一只电流表和一个电阻箱D. D. 一只电压表和一个电阻箱一只电压表和一个电阻箱ACDACDE rE rA AR R1 1 R R2 23.3.如图所示的电路中，如图所示的电路中，R R1 1、R R2 2为标准电阻，测定电源为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值电动势的测量值 真实值，内阻的测量真实值，内阻的测量值值 ，产生误差的原因是，产生误差的原因是 。等于等于偏大偏大电流表有内阻电流表有内阻

12、4.(20154.(2015江苏高考江苏高考) )小明利用如图所示的实验装置测量小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。一干电池的电动势和内阻。(1)(1)图中电流表的示数为图中电流表的示数为A A。 (2)(2)调节滑动变阻器调节滑动变阻器, ,电压表和电流表的示数记录如下电压表和电流表的示数记录如下: :请根据表中的数据请根据表中的数据, ,在方格纸上作出在方格纸上作出U-IU-I图线。图线。U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44由图线求得由图线求得: :电动势电动势E=E=V;V;内阻内阻r=r=。(3)(3)实验时实验

13、时, ,小明进行了多次测量小明进行了多次测量, ,花费了较长时间花费了较长时间, ,测量期间测量期间一直保持电路闭合。其实一直保持电路闭合。其实, ,从实验误差考虑从实验误差考虑, ,这样的操作不妥这样的操作不妥, ,因为因为_。【解析解析】(1)(1)电流表使用的量程为电流表使用的量程为0 00.6 A,0.6 A,所以电流表读数所以电流表读数为为0.44 A0.44 A。(2)(2)描点连线得到描点连线得到U-IU-I图像图像, ,如图所示如图所示根据根据E=U+Ir,E=U+Ir,图像中纵截距为电动势图像中纵截距为电动势, ,所以所以E=1.60 V(1.58E=1.60 V(1.581

14、.621.62都算对都算对),),斜率为内阻斜率为内阻, ,所以所以r=1.2(1.18r=1.2(1.181.261.26都算对都算对) )。(3)(3)干电池长时间使用后干电池长时间使用后, ,电动势和内阻会发生变化电动势和内阻会发生变化, ,导致实验导致实验误差增大。误差增大。答案答案:(1)0.44:(1)0.44(2)U-I(2)U-I图像见解析图像见解析1.60(1.581.60(1.581.621.62都算对都算对) )1.2(1.181.2(1.181.261.26都算对都算对) )(3)(3)干电池长时间使用后干电池长时间使用后, ,电动势和内阻会发生变化电动势和内阻会发生变

15、化, ,导致实验导致实验误差增大误差增大5.5.在本节实验中，一位同学记录了如下表数据在本节实验中，一位同学记录了如下表数据次数次数物理量物理量1 12 23 34 45 56 6电流电流I I(A)(A)0.120.12 0.200.20 0.310.31 0.320.32 0.440.44 0.570.57电压电压U U(V)(V)1.371.37 1.321.32 1.241.24 1.181.18 1.131.13 1.051.05(1)(1)根据数据选定下列供选用仪器的量程：根据数据选定下列供选用仪器的量程：直流电流表直流电流表(0(00.6 A0.6 A挡挡) )，(0(03 A3 A挡挡) )；直流电压表直流电压表(0(03 V3 V挡挡) )，(0(015 V15 V挡挡) )；滑动变阻器滑动变阻器(0(010 10 ，允许最大电流为，允许最大电流为1.00 A)1.00 A)；滑动变阻器滑动变阻器(0(01 000 1 000 ，允许最大电流为，允许最大电流为0.60 A)0.60 A)。(2)(2)根据数据在下列所给的坐标纸上作根据数据在下列所给的坐标纸上作U UI I图线，图线，并根据图线求出并根据图线求出E E和和r r。0 0【解题关键解题关键】U-IU-I图像的纵轴