2022-2023学年新教材高中物理第12章电能能量守恒定律3实验：电池的电动势和内阻的测量课件新人教版必修第三册

1、第十二章电能能量守恒定律3实验：电池的电动势和内阻的测量课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升目标体系构建1了解并掌握测量电池的电动势和内阻的原理和实验方法。2学习用图像法处理实验数据。3会对测量误差进行分析，了解测量中减小误差的方法。【学习目标】【思维脉络】课前预习反馈 闭合电路的欧姆定律。知识点 1实验原理知识点 2测电源E、r的几种方法与电路连接图I1rU2U2I1rI2R2知识点 3测量数据的处理方法2图像法以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据，在坐标系中描点，此时可大致看到，UI图像是一条斜向下的直线。如图所示。纵轴的截距等于电源的_

2、E；横轴的截距等于外电路短路时的电流I 0_。电动势电源的内阻预习自测判一判(1)在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显。()(2)在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载。()(3)用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，偶然误差主要来源于电压表、电流表的读数以及作UI图线时描点不准确。()选一选如图所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内电阻的电路。电路中R1、R2为已知阻值的电阻。下列说法中正确的是()A只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻B只有乙同学设计的电

3、路能测出电源的电动势和内电阻C只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻D三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻D想一想某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为020 ，连接电路的实物图如图所示。请指出该学生接线中的错误和不规范的做法。答案：滑动变阻器不起变阻作用；电流表正负接线柱接错；开关不能控制电压表，电路无法断开。解析：由图中接线可知，滑动变阻器连成定值电阻起不到变阻作用，电流表正、负接线柱接错；电压表始终有读数，开关不能控制电压表，电压表接线应接到开关外侧。课内互动探究一、器材准备被测电源(如干电池、水果电池等)、电流表、电压表、滑动变阻器

4、、开关和导线。二、操作过程1确定电流表、电压表的量程，按图所示电路把器材连接好，如图所示。2把变阻器的滑动片移到最左端使阻值最大。3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记录几组I和U的值。并填入下表：4断开开关，整理好器材。5以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/ VU1U2U3U4U5U62图像法把测出的多组U、I值，在UI图中描点画图像，使UI图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两

5、侧，如图所示，由UEIr可知：四、误差分析(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作UI图像时描点不准确。(2)系统误差：主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些。U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在UI坐标系中表示出来，如图所示，可见E测E真，r测”“”或“”)。引起该实验系统误差的主要原因是_。B1.51.0电压表有分流作用解析：(1)由题图甲可知电压表正接线柱与电流表正接线柱相连，负接线柱与滑动变阻器的下接线柱相连；由题图乙可以看出电源为一节干电池，故电压表选择03 V量程，故连接方式如下图。

6、(2)为保护电路，闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处，即滑片位于B处。2(2021广州市荔湾区高二上学期期末)利用图甲所示电路测定一节干电池的电动势和内电阻，定值电阻R02.0 。(1)某实验得到的部分数据如下表所示，序号为2的电压表、电流表的示数如图所示，请读出数据，完成下表。答：_，_。对点训练序号123456U/ V1.321.020.780.600.42I/A0.060.180.240.300.361.140.12(2)在如图丙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k_V/A(保留两位有效数字)。(3)根据图线求得干电池的电动势E_ V，内电阻r_(保留两位有效数字)。

7、3.01.501.0解析：(1)一节干电池的电动势约为1.5 V，所以电压表量程为03 V，根据乙图可知，电压表示数U1.14 V，定值电阻R02.0 ，由表格数据可知电流表选量程00.6 A，根据乙图可知，电流表示数I0.12 A。(2)根据描点法做出图像，如图所示：(3)由得出的电源UI图像可知，图像与纵轴交点坐标值是1.50，则电源电动势E1.50 V，电源内阻：rkR03.0 2.0 1.0 。核心素养提升测电源电动势和内阻的其他方法小明同学看到一个纽扣锂电池标称电动势为3 V，内阻约1 k。为了较准确地测定其电动势和内阻，除待测电池外，还备有如下器材：A电压表V1：量程为03 V，内

8、阻很大B电压表V2：量程为04 V，内阻很大C电流表A1：量程为03 A，内阻约10 D电流表A2：量程为00.6 A，内阻约2 案例 1E定值电阻R1：1 kF定值电阻R2：50 kG滑动变阻器R3：050 H滑动变阻器R4：05 kI开关、导线若干(1)要求测量尽可能准确，则电表应选用_、_；定值电阻选用_；滑动变阻器选用_。(填器材符号)V1V2R1R4(2)在虚线框中画出实验电路图。答案：见解析图(3)用图像处理数据，应作_图像。(用测量物理量的符号表示)U2U1解析：(1)(2)由题意可知，电池的内阻较大，故最大电流约几毫安，给定的电流表量程过大，无法进行测量，故采用电压表V1与R1

9、并联测量电流；因电池内阻较大，故应使用总阻值较大的滑动变阻器R4控制电路中的电流，使用V2测量路端电压，则实验电路图如图所示。2安安法(两只电流表)所用器材为电流表G(内阻为Rg)和电流表A，滑动变阻器R，定值电阻R0，由闭合电路欧姆定律EUIr可知，只要能测出两组路端电压和电流即可，但题目中只给出两个电流表，其中一个电流表G的内阻已知，可以把内阻已知的电流表和定值电阻R0串联改装成一个电压表。实验电路图如图所示。图甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图。S为开关，R为滑动变阻器，定值电阻R1和A1内阻之和为10 000 (比电池内阻和滑动变阻器的总电阻大得多)，A

10、2为理想电流表。(1)按电路原理图在图乙实物图上连线。案例 2(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至_(填“a端”“中央”或“b端”)。(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2。多次改变滑动端c的位置，得到的数据如下表所示。在图丙所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1I2图线。b端I1/mA0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2/mA48040032023214068(4)利用所得图线求得电池的电动势E_V，内阻r_。(结果均保留两位小数)(5)该电路中电源输出的短路电流Im_A。(结果

11、保留两位小数)解析：(1)实物图连接如图1所示。(2)实验前滑动变阻器接入电路的阻值应最大，故应将滑动变阻器的滑动端c移动至b端。1.500.632.38(3)I1I2图线如图2所示。课堂达标检测1(2021广东东莞东华中学高二上学期期中)用电流表和电压表测定干电池的电动势和内阻的实验中，有两种电路可供选择，若所测干电池内阻较小，为减小内阻测量的误差，实验电路应选择_(选填“甲”或“乙”)图所示电路，若根据某次实验记录数据画出的UI图像如图丙所示，下列关于这个图像的说法正确的是_。答案：甲AD2(2021山东省济南市高三模拟)某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其他器材有：A电压表V：03 V15 VB电流表A：00.6 A3 AC变阻器R1：(20 ，1 A)D变阻器R2：(1 000 ，0.1 A)E开关S和导线若干(1)实验中电压表应选用的量程为_(填“03 V”或“015 V”)；电流表应选用的量程为_(填“00.6 A”或“03 A”)；变阻器应选用_；(2)根据实验要求连接实物电路图；(3)实验测得的6组数据已在UI图中标出，如图所示，请你根据数据点位置完成UI图线，并由图线求出该电池的电动势E_