新教材粤教版必修第三册-第4章-第3节-测量电源的电动势和内阻-课件(56张)

1、第四章闭合电路第三节测量电源的电动势和内阻学习目标学法指导1.知道伏安法测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步理解电源路端电压随电流变化的关系2学会根据图像合理外推进行数据处理的方法3尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的办法1.在教师指导下制定实验方案，理解实验原理，掌握实验方法，分析实验误差2通过对实验数据的收集和处理，学会用“代数法”和“图像法”分析、处理实验数据，培养用数学方法处理物理问题、发现物理规律的能力3通过例题和习题，进一步提高分析求解电学实验问题的能力知识导图预习导学 | 新知领悟二、实验器材待测电池一节，电流表(00.6 A)、电压表(03 V)各一

2、块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干三、实验步骤1选定电流表、电压表的量程，按照电路图把器材连接好2把滑动变阻器的滑片移到电阻_的一端(图中_端)最大左3闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入绘制好的表格(如下表)4多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中.实验序号123456I/AU/V5.断开开关，整理好器材四、数据处理1公式法把测量的几组数据分别代入EUIr中，然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对E、r分别求_值作为测量结果2图像法(1)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

3、描点(2)用直尺画一条直线，使_的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线_平均尽量多两侧(3)如图所示：图线与纵轴交点为E.图线与横轴交点为I短_.图线的斜率表示r|_|.五、误差分析1偶然误差电表读数不准确；作图不准确等2系统误差(1)采用如上图甲所示电路(外接法相对电源)在理论上EU(IVIA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压实验中忽略了通过电压表的电流IV，从而形成误差(如上图乙中带箭头线段所示)，而且电压表示数越大，IV越大(2)采用如下图甲所示接法(内接法相对电源)IA为电源电流真实值，理论上有EUUAIAr，其中电流表两端的UA不可知，从而造成误差(如下图

4、乙中带箭头线段UA)，而且电流表示数越大，UA越大，当电流表示数为零时，UA0，电压表示数值为准确值，等于E.六、注意事项1器材或量程的选择(1)电池：为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池(2)电压表的量程：实验用的是一节干电池，因此电压表量程在大于1.5 V的前提下，越小越好，实验室中一般采用量程为03 V的电压表(3)电流表的量程：对于电池来讲允许通过的电流最大为0.5 A，故电流表的量程选00.6 A(4)滑动变阻器：干电池的内阻较小，为了获得变化明显的路端电压，滑动变阻器选择阻值较小一点的2电路的选择伏安法测电源电动势和内阻有两种接法，由于电流表

5、内阻与干电池内阻接近，所以电流表应采用外接法3实验操作电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超过0.5 A因此，实验中不要将I调得过大，读电表示数要快，每次读完后应立即断电4数据处理(1)当路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单位可以取得小一些，且纵轴起点不从零开始，把纵坐标的比例放大(2)画U-I图像时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度多维课堂 | 素养初培1实验中所用的电池选择新的好，还是旧一些好？为什

6、么？【答案】实验中所选用的电池应当旧一些好，这样的电池内阻较大，测量时相对误差较小实验原理的考查2为什么在实验中电流不宜过大，且通电时间不宜过长？【答案】电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电电流不宜超过0.3 A，短时间放电电流不宜超过0.5 A因此实验中不宜将I调得过大，读数时要快，每次读完后应立即断电3在利用解方程组求解E和r时，选取U和I时应注意什么？【答案】在计算E和r时，U1和U2，I1和I2的差值要大一些，这样可以减小误差4电阻的伏安特性曲线和电池的伏安特性曲线都是直线，它们有什么不同？为什么？【答案】电阻的伏安特性曲线中，U与I成正

7、比，前提是R为一定值，UIR即I-U图线是一条过原点的直线；而电池的I-U图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化，UEIr即U与I是线性关系精例1在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中，供选用的器材有：A电流表(量程：00.6 A，RA1 )B电流表(量程：03 A，RA0.6 )C电压表(量程：03 V，RV5 k)D电压表(量程：015 V，RV10 k)E滑动变阻器(010 ，额定电流1.5 A)F滑动变阻器(02 k，额定电流0.2 A)G待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干(1)请在题中虚线框中画出能提高本实验测量精确度的实验电路图(2)

8、电路中电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_(用字母代号填写)(3)如图所示为实验所需器材，请按原理图连接出正确的实验电路(4)引起该实验系统误差的主要原因是_.【答案】(1)如图甲(2)ACE(3)如图乙(4)电压表的分流作用【解析】(1)电路如图甲所示由于在如图所示的电路中只要电压表的内阻RVr，这种条件很容易实现，所以应选用该电路(2)考虑到待测电源只有一节干电池，所以电压表应选C；放电电流不能太大，一般不超过0.5 A，所以电流表应选A；变阻器不能选择太大的阻值，从调节方便来看，应选择电阻较小而额定电流较大的滑动变阻器E，故器材应选A、C、E.(3)如图乙所示注意闭合开关前

9、，要使滑动变阻器接入电路的电阻最大，即滑片应滑到最左端(4)该实验中的系统误差是由于电压表的分流作用使得电流表读数(即测量值)总是比干路中真实电流值小，造成E测E真，r测r真变式1某同学用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用的滑动变阻器的阻值范围为020 ，连接的实物电路图如图所示(1)该同学接线中错误的和不规范的做法是()A滑动变阻器不起变阻作用B电流表接线有错C电压表量程选用不当D电压表接线有错(2)请在虚线框内画出这个实验的正确电路图【答案】(1)ABCD(2)见解析图【解析】(1)滑动变阻器要起变阻的作用，必须使接入电路的两根导线一条接在下面的接线柱上，另一条接在上面的金属杆的

10、一端上，图中变阻器起不到变阻的作用；电流表和电压表接入电路时，选择好恰当的量程后，要特别注意“”“”接线柱是否正确，不然的话，极易损坏电表，图中电流表的“”“”接线柱错误；干电池组的电动势为3 V，电压表量程选03 V；电压表不能直接并联到电源两端，因为开关断开后，电压表仍有示数，且电压表“”“”接线柱有错故本题应选ABCD(2)电路图如图所示精例2给你一个电阻箱、电压表、开关及导线，如何根据闭合电路的欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻？请完成下列问题(1)请在虚线框内画出电路图实验数据及操作(2)实验过程中，将电阻箱拨到4.5 时，电压表读数为 0.90 V；若将电阻箱拨到如图甲所示的_

11、时，电压表的读数如图乙所示是_V.(3)根据以上实验数据，可以算出该节干电池的电动势E_V.【答案】(1)见解析图(2)1101.1(3)1.11变式2在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为1 k和0.1 ，如图甲所示为实验原理图及所需器件图(1)在图乙中画出连线，将元器件按原理图连接成实验电路(2)一位同学记录的6组数据如表，试根据这些数据在坐标系中画出U-I图像，根据图像读出电池的电动势E_V，求出电池内阻r_.组别123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05(3)若不作出图

12、线，只选用其中两组U和I的数据，用公式EUIr列方程求E和r，这样做可能得出的结果误差很大，其中选用第_组和第_组的数据，求得E和r误差最大【答案】(1)见解析(2)1.460.71(3)34【解析】(1)按照实验原理图将实物图连接起来，如图甲所示(3)由图线可以看出第4组数据点偏离直线最远，若取第3组和第4组数据列方程组求E和r，相当于过图中3和4两点作一直线求E和r，而此直线与所画的直线偏离最大，所以选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大1实验器材的选取应遵循安全、精确和操作方便的原则电压表的选择原则是在满足量程要求的前提下选取内阻较大的；电流表的选择根据电源和选用的滑动变阻器来确定2

13、连接实物电路图时应按照电路图先连干路、再连支路，即遵循“先串后并”的原则核心素养微专题奇特的电池世界上最小的电池可能是美国一所大学的化学家们新发明的一种电池，它的体积仅仅是人体红细胞的百分之一专家们认为，这种电池是迄今为止世界上最小的电池制造这种电池要在显微镜下才能进行首先把细胞般大小的电池装置涂附于炭精表面，材料有银和铜两种，在显微镜下看起来像一个个小圆柱当炭精上涂满了这些银的或铜的小圆柱后，再浸入稀释的硫酸铜电镀液中，铜圆柱溶解，而铜离子附着到银圆柱的表面这一反应过程可连续45分钟产生0.05毫伏的电压.【专练】有一特殊电池，它的电动势约为9 V，内阻约为40 ，已知该电池允许输出的最大电

14、流为50 mA为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电流表的内阻RA5 ，R为电阻箱，阻值范围为0999.9 ，R0为定值电阻，对电源起保护作用(1)本实验中的R0应选_(填字母)A10 B50 C150 D500 (2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势E_V，内阻r_ .【答案】(1)C(2)1045课堂小练 | 素养达成1(多选)某同学利用如图所示的电路做“测定电池的电动势和内阻”的实验，其中P、Q为电表，则()AP为电流表BP为电压表CQ为电压

15、表DQ为电流表【答案】AC【解析】P与滑动变阻器为串联关系，故P为电流表，Q并联在电源两端，故Q为电压表，故A、C正确，B、D错误2下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据处理方法，其中既能减小偶然误差，又直观、简便的是()A测出两组I、U的数据，代入方程组EU1I1r和EU2I2r，求出E和rB多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值C测出多组I、U的数据，画出U-I图像，再根据图像求出E、rD多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内电阻r【答案】C【解析】A中只测量两组数据求出E、r，偶然误差较大