2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第12章电能能量守恒定律第3节实验：电池电动势和内阻的测量(4)课件

测定电源的电动势和内阻●误差分析1.偶然误差(1)由于电表读数不准引起误差.(2)用图象法求E和r时,由于作图不准确造成的误差.(3)测量过程中通电时间过长或电流过大形成误差.2.系统误差(1)若采用(甲)图,其U-I图象如(乙)图所示.由于电压表的分流作用造成误差.类型一常规实验[例1]用如图所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材:待测电源(电动势约3V,内阻约2Ω),保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干.回答下列问题:(1)电压表最好选用

;电流表最好选用

.

A.电压表(0～3V,内阻约15kΩ)B.电压表(0～3V,内阻约3kΩ)C.电流表(0～200mA,内阻约2Ω)D.电流表(0～30mA,内阻约2Ω)

(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大,两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是

.

A.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱B.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k,a,R1,R2表示待测电源的电动势E和内阻r,其表达式分别为E=

,r=

.

答案:(1)A

C

(2)C

(3)ka

k-R2

[例2]在一次课外活动中,某物理兴趣小组为了测量由干电池组成的电源的电动势(约为3V)和内电阻,在实验室寻找到了下列器材:电压表V(量程0～15V,内阻约为15kΩ);电流表A1(量程0～0.6A,内阻约为1.0Ω);电流表A2(量程0～1mA,内阻为40Ω);电阻箱R1(阻值范围为0～9999Ω);滑动变阻器R2(阻值范围为0～20Ω,额定电流2A);导线、开关若干.答案:(1)A2串联2960

(2)见解析(3)2.85

2.50

(2)根据图(甲),用笔画线代替导线将图(乙)连接成完整电路.该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r=

Ω(保留两位小数);为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是

.

(4)该小组在前面实验的基础上,为探究图(甲)电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组,通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大.若测量过程无误,则内阻测量值总是偏大的原因是

.(填选项前的字母)

A.电压表内阻的影响B.滑动变阻器的最大阻值偏小C.R1的实际阻值比计算值偏小D.R0的实际阻值比标称值偏大答案:见解析2.在测定电源电动势和内电阻的实验中,实验室提供了合适的实验器材.答案:(1)①见解析②2.8

0.60(2)3.0

0.50类型二创新实验[例3]一同学测量某干电池的电动势和内阻.(1)如图(甲)所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处.①

;②

.

(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100mV的电压表并联在电流表的两端.调节电阻箱,当电流表的示数为0.33A时,电压表的指针位置如图(丙)所示,则该干电池的电动势应为

V;内阻应为

Ω.

解析:(1)在电学实验中,连接电路时应将开关断开,电阻箱的阻值调为最大,确保实验仪器、仪表的安全.答案:(1)①开关未断开②电阻箱阻值为零(2)图象见解析1.34(1.30～1.44都算对)

1.2(1.0～1.4都算对)(3)1.34[结果与(2)问中电动势一致]1.0[结果比(2)问中内阻小0.2]

[例4]某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻.A.待测干电池两节,每节电池电动势约为1.5V,内阻约几欧姆B.直流电压表V1,V2,量程均为3V,内阻均为3kΩC.定值电阻R0未知D.滑动变阻器R,最大阻值RmE.导线和开关

(1)根据如图(甲)所示的实物连接图,在图(乙)虚线框中画出相应的电路图.题组训练1.某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片、苹果制作了水果电池,他们想通过实验的方法测量这种电池的电动势E和内阻r.现有如下实验器材:多用电表一个;高阻值电阻箱R一个;保护电阻R0一只;导线、开关若干;(1)如图(甲),已知锌比铜活泼,所以锌片失电子作负极,铜片得电子作正极.为了估计此苹果电池的电动势,某同学直接使用多用电表直流电压挡测量,则应将红表笔与

(选填“铜”或“锌”)片连接.通过上网查看可知水果电池的内阻与水果的种类、两电极之间的距离及电极面积大小有关,一般在几百至几千欧姆之间.为了估测此苹果电池的内阻,

(选填“能”或“不能”)使用多用电表的欧姆挡进行初步测量.

2.某小组要测量电源的电动势E(约3V)、内电阻r(约1Ω)和电阻Rx(约5Ω)的阻值.已经提供的器材有:待测电源E,待测电阻Rx,电压表(量程1.5V,内阻RV=1500Ω),电阻箱R(0～99.99Ω),开关S1,单刀双掷开关