公开课PPT《实验测定电池的电动势和内阻》(新人教版选修)

1、欢迎各位老师莅临指导欢迎各位老师莅临指导安徽省阜阳市颍州区红旗中学安徽省阜阳市颍州区红旗中学物理教研组物理教研组 李铁马李铁马测定电源的电动势和内阻的误差分析及变式1 1、基本原理基本原理 2 2、实验基本电路、实验基本电路 ：路端电压：路端电压只要测出几组（至少两组）只要测出几组（至少两组）U U、I I值就可求出值就可求出E E、r r闭合电路的欧姆定律：闭合电路的欧姆定律：r rAV乙：通过电源的电流：通过电源的电流RVAS 以实验电路甲进行原理分析。根据闭合电路欧姆定律：以实验电路甲进行原理分析。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示本实验电

2、路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差，的分流引起的。为了减小这个系统误差， 滑动变阻器滑动变阻器R的阻值应的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。（用图像法分析误差）（用图像法分析误差）为了减小偶然误差为了减小偶然误差,要多做几次实验要多做几次实验,多取几组数据多取几组数据,然然后利用后利用U-I 图象处理实验数据图象处理实验数据.将点描好后将点描好后,用直尺画一条直线用直尺画一条直线,使尽使尽可

3、能多的点落在这条直线上可能多的点落在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等而且在直线两侧的点数大致相等.这条这条直线代表的直线代表的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小.I/AU/V00.2 0.4 0.63.02.01.0 这条直线在这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势轴上的截距就是被测电源电动势E (对应的对应的I=0) ,斜率的绝对值就是被测电源的内阻斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。（。（结果存在系统误差结果存在系统误差）特别要注意：有时纵坐标的特别要注意：有时纵坐标的起始点不是起始点不是0，求内阻的一般，求内阻的一般式应

4、该是式应该是 r=|U/I |。3 3、系统误差原因分析、系统误差原因分析r 测测 r真真 AV甲AV乙E测测 E真真E测测 = E真真1U.2U-.真真E测测EIU1VI2VI1I2I1U.2U.测测EIU1AU2AU1I2I真真真真测测rRvRvrr真真真真测测ErRvRvEARrr测测真真测测EE 4 4、实验数据处理、实验数据处理2121211IIIUUIE 把所测量的数据代入把所测量的数据代入U = U = E EIr Ir， 计算出计算出 ， 21121IIUUr 同理，把其它几组同理，把其它几组 r r2 2、r r3 3、E E2 2、E E3 3算出来，算出来， 用公式，用公

5、式， 即为所测电源的电动势和内阻。即为所测电源的电动势和内阻。3EEEE3213rrrr321 平均值法平均值法I/AU/V0.10.20.30.40.51.11.21.41.3丙1.5U/V00.51.01.5I/A0.10.20.30.40.5*甲I/A乙0.51.01.5U/V0.20.30.40.500.1 图象法图象法小试牛刀小试牛刀：05年南通质量检测一年南通质量检测一12、 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约内阻约1，电压电压表表(0-3V,3k),电流表电流

6、表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有滑动变阻器有R1(10 2A)和和 R2(100 0.1A)各一只各一只;(1)实验中滑动变阻器应选用实验中滑动变阻器应选用 (选填选填R1或或R2).(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的得到如图丙所示的U-I图线图线,由图线可较准确求出该电源电动势由图线可较准确求出该电源电动势E= V; 内阻内阻r= .1.50 0.1 0.2 0.3 0.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VVA图甲图甲图乙图乙R11.50图

7、线的斜率为图线的斜率为0.7/0.37=1.85 r=1.85-RA=0.85 0.85 某同学在实验室先后完成下面二个实验：某同学在实验室先后完成下面二个实验：测定一节干电池的电动势和内电阻；测定一节干电池的电动势和内电阻；描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线(1)用实验测量得到数据作出用实验测量得到数据作出U一一I图线如图中图线如图中a线线, 实验所测干电池的实验所测干电池的电动势为电动势为 V,内电阻为内电阻为 .05年徐州市第二次质量检测年徐州市第二次质量检测12、 00.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Va1.500.75(

8、2)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误为减小实验误差差,方便调节方便调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材中选取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上并将它们的编号填在横线上.应选取的电路是应选取的电路是 ,滑动变阻器应选取滑动变阻器应选取 E总阻值总阻值15，最大允许电流最大允许电流2A的滑动变阻器的滑动变阻器F总阻值总阻值200，最大允许电流最大允许电流2A的滑动变阻器的滑动变阻器G总阻值总阻值1000，最大允许电流最大允许电流1A的滑动变阻器的滑动变阻器SVARLE rVAE r

9、SVAE rSVARLE r SABCDCE上页上页下页下页(3)将实验中得到的数据在实验中同一将实验中得到的数据在实验中同一U-I坐标系坐标系内描点作图，得到如图所示的图线内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验如果将实验中的电池与实验中的小灯泡组成闭合回路，此时小中的电池与实验中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为灯泡的实际功率为 ，若将两节与实验中相同的干电池串联后与该小若将两节与实验中相同的干电池串联后与该小 灯泡组成闭合回路，灯泡组成闭合回路，则此时小灯泡的则此时小灯泡的电压为电压为 ，实际功率为实际功率为 . 00.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52

10、.02.53.0I/AU/Vab解：解：P1=0.601.20=0.72W 0.720.02W画出这时的画出这时的U-I图线如图图线如图c示示c0.850.88VP2=0.881.40=1.23W1.21.3W题目题目上页上页二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式变式一实验中除了待测电池和电键导线外只有电阻箱和电流表，变式一实验中除了待测电池和电键导线外只有电阻箱和电流表， 测定电源的电动势和内电阻。如何测？测定电源的电动势和内电阻。如何测？（1 1）电路如图所示：）电路如图所示：A（2 2）主要步骤）主要步骤改变电阻箱阻值改变电阻箱阻值R R，测出对应的

11、电流，测出对应的电流I I由（由（E=IE=I1 1R R1 1+I +I1 1r r， E=IE=I2 2R R2 2+I +I2 2r r） 得：得： 211221II)R(RIIE211122IIRIRIr若能测出多组若能测出多组I I、R R值，以值，以R R为纵坐标，为纵坐标， 为横坐标，作出为横坐标，作出 图象，由于图象，由于 ，可知这条图线是直线，直线在纵轴的截距是可知这条图线是直线，直线在纵轴的截距是r r，图线的斜率是，图线的斜率是E E。I1I1RrIER1/IR-r（3）某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组）某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势的电动势

12、E和内阻和内阻r。根据实验数据绘出如下图所示的根据实验数据绘出如下图所示的小试牛刀：小试牛刀：2006年天津理综卷年天津理综卷22(3)、R1/I图线，其中图线，其中R为电阻箱读数，为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到为电流表读数，由此可以得到E V，r 。ARE rS103.01.0 2.0202468/A1IR/解：解： E=I(R+r） R= E/I - r在在R1/I图线中，图线中，斜率等于电动势的数值，斜率等于电动势的数值， E=(10+0.9)/3.8=2.9V截距的绝对值等于内阻的数值截距的绝对值等于内阻的数值, r=0.92.90.9变式二实验中除了待测电源和电键导线外，

13、只有电阻箱和电压变式二实验中除了待测电源和电键导线外，只有电阻箱和电压 表，如何测？表，如何测？ （1 1）电路如图所示）电路如图所示V（2 2）主要步骤）主要步骤 改变电阻箱阻值改变电阻箱阻值R R，测出对应，测出对应的电压的电压U U由由 ， 求出电源的电动势和内阻求出电源的电动势和内阻rRUUE111rRUUE222变式三今有一个阻值为变式三今有一个阻值为55的定值电阻，一个理想电压表的定值电阻，一个理想电压表( (量程大量程大于电源电动势于电源电动势) )，开关及导线若干，能否测电源电动势和，开关及导线若干，能否测电源电动势和 内阻？内阻？（2 2）主要步骤：）主要步骤：（3 3）电源

14、电动势和内阻：）电源电动势和内阻：RUUUr221闭合闭合K K1 1 、 K K2 2 ，记下电压表读数记下电压表读数U U2 2（1 1）电路如图所示：）电路如图所示： 断开断开K K2 2、闭合、闭合K K1 1，记下电压表读数记下电压表读数U U1 1E=U1变式四今有一个阻值为变式四今有一个阻值为1010的定值电阻，一个电压表，开关和导线若干，电压的定值电阻，一个电压表，开关和导线若干，电压表表盘上有刻度但无刻度值。请设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电表表盘上有刻度但无刻度值。请设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。

15、压表内阻很大，电压表量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。要求：要求： 画出实验电路图画出实验电路图 简要写出完成接线后的实验步骤简要写出完成接线后的实验步骤 写出需测量的量，计算电源内阻的表达式写出需测量的量，计算电源内阻的表达式 （1 1）电路如图所示：）电路如图所示： （2 2）主要步骤：）主要步骤：断开断开K K2 2、闭合、闭合K K1 1，记下电压表偏转格数记下电压表偏转格数N N1 1 闭合闭合K K1 1 、 K K2 2 ，记下电压表偏转格数记下电压表偏转格数N N2 2 （3 3）电源内阻：）电源内阻：221221NNN10RNNNr 变式五有两只伏特表变式五有两只伏特表V1

16、V1和和V2V2，量程已知，内阻不知，另有一干电池，它的，量程已知，内阻不知，另有一干电池，它的内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特表，电键和连接导线若干，要求内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特表，电键和连接导线若干，要求通过测量计算出干电池的电动势（已知电动势不超过伏特表的量程）通过测量计算出干电池的电动势（已知电动势不超过伏特表的量程）要求：要求： 画出测量时所用的电路图画出测量时所用的电路图 以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式 （1 1）电路如图所示：）电路如图所示：S1V1S2V2（2 2）主要步骤：）主要步骤：闭合闭合S1S

17、1、S2S2，记下，记下V1V1的读数的读数U1U1，则则 rRUUEV111由上两式可得：由上两式可得： 1121UUUUE闭合闭合S1S1、断开、断开S2S2，记下，记下V1V1的读数的读数V2V2的读数的读数U2U2，则，则 rRUUUEV11211UAV（一）（一）AV（二）（二）变式六变式六. . 判断下列电路能否测电源电动势和内阻判断下列电路能否测电源电动势和内阻 （电表都是理想电表）（电表都是理想电表）AV（三）（三） 已知电阻AV（四）（四） 已知电阻变式七测量电源变式七测量电源B B的电动势的电动势E E及电阻及电阻r r（E E约为约为4.5V4.5V，r r约为约为1.51.5） 器材：量程器材：量程3V3V的理想电压表、量程的理想电压表、量程0.5A0.5A的电流表（具有一定内的电流表（具有一定内 阻）、固定电阻阻）、固定电阻R=4R=4、电键、电键K K、滑线变阻器、滑线变阻器RR、导线若干、导线若干要求：要求： 画出实验电路原理图（图中各元件需用