物理选修人教新课标测定电池的电动势和内阻课件(共34张PPT)

第二章恒定电流第十节实验：测定电池的电动势和内阻

第1页，共34页。第2页，共34页。一、实验目的1．掌握测量电源电动势和内阻的实验原理、实验电路和实验方法．2．学会用图象法处理实验数据．3．会对测量误差进行分析，了解测量中减小误差的方法．第3页，共34页。二、实验原理根据闭合电路欧姆定律可以有下面三种思路求出电池的电动势和内阻第4页，共34页。第5页，共34页。思路2.用电流表、电阻箱测电动势E和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得：E＝I(R＋r)用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组R、I数据，就可以列出两个关于E、r的方程：E＝I1(R1＋r)

E＝I2(R2＋r)联立解出结果，实验电路如图所示．第6页，共34页。2．学会用图象法处理实验数据．5．用伏安法测电动势E和内电阻r时，可以设计成两种电路．思路2：待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干．3A，短时间放电电流不宜超过0.4．断开开关S，拆除电路．(3)下表列出了某组同学测得的实验数据，其中有一组数据不符合读数要求，请将该组数据的序号填在横线上________；思路1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干．(4)描点作出图象，纵轴的截距为电动势，大小约为1.为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法：记录一组电流表、电压表读数．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<r真．(1)电流表量程的选择：量程要大于电源允许通过的最大电流，对于电池来讲允许通过的最大电流是0.根据闭合电路欧姆定律可以有下面三种思路求出电池的电动势和内阻为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法：G．开关一只，导线若干第7页，共34页。联立解出结果，实验电路如图所示．第8页，共34页。三、实验器材在不同的思路中需要的实验器材略有不同，分别如下：思路1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干．思路2：待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干．思路3：待测电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干．第9页，共34页。四、实验步骤1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端．第10页，共34页。2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始。记录一组电流表、电压表读数．3．同样的方法，依次记录多组U、I值．4．断开开关S，拆除电路．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．第11页，共34页。五、数据处理为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法：1．公式法利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示：实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U6第12页，共34页。第13页，共34页。A．一节待测干电池(内阻大于2Ω)(2)电压表量程的选择：量程要大于电源电动势，对一节干电池来讲，电压表量程在大于1.记录一组电流表、电压表读数．思路1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干．联立解出结果，实验电路如图所示．(4)描点作出图象，纵轴的截距为电动势，大小约为1.思路1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干．把测出的多组U、I值，在U­I图中描点画图象，使U­I图象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侧，如图所示，由U＝E－Ir可知：如图所示，在实验中我们选择甲图的原因有：依据闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir，在实验中需要测路端电压U和电源中的电流I，可以看出，甲图中由于电压表的分流作用，使电流表测得的不是真实的电源中的电流；联立解出结果，实验电路如图所示．联立解出结果，实验电路如图所示．思路1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干．3．同样的方法，依次记录多组U、I值．2．图象法把测出的多组U、I值，在U­I图中描点画图象，使U­I图象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侧，如图所示，由U＝E－Ir可知：第14页，共34页。第15页，共34页。六、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图象时描点不准确．第16页，共34页。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<r真．第17页，共34页。七、注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表．2．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0.3A，短时间放电电流不宜超过0.5A．因此实验中不宜将I调得过大，读电表的示数要快，每次读完后应立即断电．第18页，共34页。第19页，共34页。4．为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围要大一些，计算E、r时，U1和U2、I1和I2的差值要大一些．5．用伏安法测电动势E和内电阻r时，可以设计成两种电路．第20页，共34页。如图所示，在实验中我们选择甲图的原因有：依据闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir，在实验中需要测路端电压U和电源中的电流I，可以看出，甲图中由于电压表的分流作用，使电流表测得的不是真实的电源中的电流；乙图中由于电流表的分压作用，电压表测得的不是真实的路端电压．这两个电路都存在系统误差，由于电流表的电阻和电源的内阻差不多大，则乙图测量的电源内阻阻值和真实值相差太大．故电流表的分压作用不能忽略，所以选用甲图电路较好．第21页，共34页。6．仪器的选择(1)电流表量程的选择：量程要大于电源允许通过的最大电流，对于电池来讲允许通过的最大电流是0.5A．故需要选0～0.6A.(2)电压表量程的选择：量程要大于电源电动势，对一节干电池来讲，电压表量程在大于1.5V的前提下越小越好．(3)滑动变阻器的选择：滑动变阻器的最大电阻为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可．第22页，共34页。第23页，共34页。

实验室给出下列器材，请你完成一节干电池电动势和内阻的测定．A．一节待测干电池(内阻大于2Ω)B．电流表，量程0.6A，内阻5Ω左右C．电流表，量程1.5A，内阻0.5Ω左右D．电压表，量程2.0V，内阻5kΩ左右利用伏安法测E和r

第24页，共34页。E．滑动变阻器，最大阻值为100ΩF．滑动变阻器，最大阻值为10ΩG．开关一只，导线若干

(1)该实验所需器材________(填器材前面字母)；(2)请画出该实验电路图；第25页，共34页。(3)下表列出了某组同学测得的实验数据，其中有一组数据不符合读数要求，请将该组数据的序号填在横线上________；

组序123456U(V)1.371.321.241.201.101.05I(A)0.120.20.310.420.500.57第26页，共34页。(4)根据表中数据，在图中，作出U­I图线，并根据图线计算被测电池的电动势为________V，内电阻为________Ω.第27页，共34页。解析：(1)应用电压表和电流表测量干电池电动势和内阻，应选用电源A、电压表D、开关与导线G，根据表中数据或电路中的电阻计算，最大电流不超过0.6A，则电流表选B，滑动变阻器起限流作用，最大阻值与电路干路其他元件总电阻相当或大一点即可，则选F.(3)第2组数据中的电流值不符合有效数字位数．(4)描点作出图象，纵轴的截距为电动势，大小约为1.46V，图线的斜率为电源内阻，大小约为0.73Ω.第28页，共34页。答案：(1)ABDFG

(2)如图甲所示(3)2(4)如图乙所示1.46(1.45～1.47均正确)

0.73(0.70～0.75均正确)第29页，共34页。【题后总结】选取仪器时，本着电学实验中保证安全、测量精确、便于读数、操作简单的四个原则．电源的U­I图象中，与纵轴交点表示电动势大小，图线斜率的绝对值等于电源内阻