高中物理 测定电源电动势和内阻精品课件 新人教选修3

1、2021/8/11 星期三1实验 测定电源电动势和内阻2021/8/11 星期三2基础知识梳理【实验目的】1掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路欧姆定律2掌握用图象法求电动势和内阻的方法【实验原理】1实验依据：闭合电路欧姆定律2实验电路：如图1061所示3E和r的求解：由UEIr2021/8/11 星期三3基础知识梳理图10612021/8/11 星期三4基础知识梳理4作图法数据处理，如图1062所示：2021/8/11 星期三5基础知识梳理(1)图线与纵轴交点为E.图10622021/8/11 星期三6基础知识梳理【实验器材】电池(被测电源)、电压表、电流表、

2、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔【实验步骤】1电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图1061连接好电路2把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端2021/8/11 星期三7基础知识梳理3.闭合电键，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，用同样方法测量并记录几组I、U值，并填入表格中4断开开关，拆除电路，整理好器材2021/8/11 星期三8核心要点突破一、数据处理本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法.第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A2021/8/11 星期三9核心要点突破方法一取六组对应的U、I数据，数据满足的关系式U

3、1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小2021/8/11 星期三10核心要点突破方法二以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立UI坐标系，在坐标平面内描出各组(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率大小即为电池的2021/8/11 星期三11核心要点突破二、误差分析1由读数误差和电表线性不良引起误差2用图象法求E和r时，由于作图

4、不准确造成的误差3本实验采用的图1061所示的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流IV引起的，使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真因为I真I测IV，而IV2021/8/11 星期三12核心要点突破U/RV，U越大，IV越大，U趋近于零时IV也趋近于零所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小修正后的图线如图1063所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，r测r真、E测r真2021/8/11 星期三15核心要点突破图1064图10652021/8/11 星期三16核心要点突破三、注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内

5、阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池)2在实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，使得E、r明显变化2021/8/11 星期三17核心要点突破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和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均4在画UI图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差2021/8/11 星期三18核心要点突破5干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将

6、呈现如图1066甲所示的状况，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)，如图乙所示，并且把坐标的比例放大，可使结果的误差减小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，要在直线上任取两个相距较2021/8/11 星期三19核心要点突破图10662021/8/11 星期三20(2009年高考海南卷)图1067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的电路原理图图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和A1内阻之和为10000 (比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表高频考点例

7、析题型一 实验原理及数据处理例12021/8/11 星期三21高频考点例析(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线(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”)2021/8/11 星期三22高频考点例析图10672021/8/11 星期三23高频考点例析(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，得到的数据为I1(mA)0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2(mA)480400320232140682021/8/11 星期三24高频考点例析在图1

8、068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曲线(4)利用所得曲线求得电源的电动势E_V，内阻r_.(保留两位小数)(5)该电路中电源输出的短路电流Im_A.2021/8/11 星期三25高频考点例析图10682021/8/11 星期三26高频考点例析【解析】(2)接通开关前应使滑动变阻器接入电路时阻值最大，故应使移动端c移动至b端(4)由图乙知纵轴截距为0.149 mA，故电动势E100000.149103V1.49 V由2021/8/11 星期三27高频考点例析【答案】(1)连线如图1069甲所示(2)b端(3)如图1069乙所示(4)1.49(在1.481.50范

9、围内同样给分)0.60(在0.550.65范围内同样给分)(5)2.5(在2.32.7范围内同样给分)2021/8/11 星期三28高频考点例析图10692021/8/11 星期三29高频考点例析【规律总结】(1)连图时要按照电流方向依次把各元件连接起来，最后要将伏特表并联在电源两端，测路端电压(2)所画导线不能交叉，接线柱“”“”对应(3)画图象时要舍弃误差较大的点，不要将直线画成折线直线与横轴的交点不是短路点2021/8/11 星期三30(2009年高考北京理综卷)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(

10、最大阻值为999.9 ，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig0.6 A，内阻rg0.1 )和若干导线高频考点例析题型二 实验创新例22021/8/11 星期三31高频考点例析(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图10610甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来2021/8/11 星期三32高频考点例析图106102021/8/11 星期三33高频考点例析(2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录当电阻箱的阻值R2.6 时，其对应的电流表的示数如图乙所示处理实验数据时，2021/8/11 星期三34高频考点例析2021/8/11 星期三35高频考点

11、例析图106112021/8/11 星期三36高频考点例析(3)在图10611上把描绘出的坐标点连成图线(4)根据图10611描绘出的图线可得出这个电池的电动势E_V，内电阻r_.2021/8/11 星期三37高频考点例析图106122021/8/11 星期三38高频考点例析【解析】(1)先设计实验电路图，然后再根据电路图连线由欧姆定律EI(Rr)知，只要知道两组外电阻和电流值，就可以解出电源电动势和内阻因此，直接将可变电阻和电流表串联在电路中就行2021/8/11 星期三39高频考点例析(2)由电表可读出此时电流为0.50 A，则坐标为(2,2.6)再在坐标纸上描出该点(3)剔除明显有误差的点，将其他点用平滑的线连接起来，得到一条直线2021/8/11 星期三40