【课件】实验：测定电池的电动势和内阻(课件)（人教版2019必修第三册）

第十二章电能

能量守恒定律12.3实验：测定电池的电动势和内阻高中物理同步备课必修第三册目录contents伏安法0102伏阻法03安阻法04安安法05伏伏法2、电源电动势与内、外电压关系1、闭合电路欧姆定律EI短图象在横轴上的截距为短路电流I短（U=0）图象斜率的绝对值为电源内阻（I=0）I/AU/V0图象在纵轴上的截距为电源的电动势E由U=E-Ir可知，U是I的一次函数。知识回顾

电池已成为人类生活的亲密伙伴，生活中处处需要电池，新旧电池的主要不同是什么呢？电动势和内阻是电源的两个重要参量，若电池的电动势和内阻未知，我们该如何测量？有哪些测量方法呢？本节课我们就一起来探讨下电池的电动势和内阻的测量方法。新课导入(1)掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法.(2)学会用U-I图线处理数据的方法.实验目的AVKE,r伏安法01（1）

Ｕ：路端电压;

Ｉ：通过电源的电流;

E：待测电动势；r:待测内阻；（2）只要测出几组（至少两组）U、I值就可求出E、r闭合电路的欧姆定律：E=U1+I1rE=U2+I2r1、基本原理AVSE,r···电流表外接法AVSE,r···电流表内接法2、电路设计

通过改变多次滑动变阻器的阻值（外电阻），测出相应的外电压（伏特表读数）、电流（安培表读数），利用解方程的办法或图象法求得电动势E和内阻r。注意：这里“外接法”是相对于电源来说的，而不是滑动变阻器。电流表电压表滑动变阻器开关、导线及坐标纸、铅笔(选择量程接近电源电动势)选用阻值较小的,最大阻值10

~20Ω

被测电池（干电池）3、实验器材AVSR电流表外接法4、实物图连接2.把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端；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；4.断开开关，整理好器材；1.确定电流表、电压表的量程，按原理图连接电路；5、实验步骤AVSR方法一：公式法E=U2+I2rE=U1+I1rAVSR电流表外接法6、数据处理

改变R的值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解，多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值。注意：利用解方程组的方法求解E和r的优点是简单,缺点则是有可能产生较大的误差，因此一般采用图象法求解E和r。I短EU轴截距等于电动势E在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U、I值画出U-I图象。r是直线的斜率的绝对值短路电流纵坐标可以不从0开始EIr=短方法二：图像法1.电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处;2.使用内阻较大一些的旧电池。在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化.如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速;3.要测出不少于6组Ｉ、Ｕ数据，且变化范围要大一些;4.画Ｕ—Ｉ图线时，应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去;7、注意事项5.画U--I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始，（但横坐标必须从0开始)但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r;6.画U--I图线时，坐标轴的单位选择要恰当，使作出的图线基本充满整个区域为宜，不能使图线位于某一角上；7.使用U--I图线计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计算出电源的内阻r。8、实验视频拓展：伏安法系统误差分析（1）电压表内阻越大，电压表分流越小，系统误差越小。（2）电压表内阻已知，可求流过电压表的电流，可消除系统误差。1.误差来源：电压表分流。路端电压越大，电压表分流越多。U-I图像修正如图所示。电流表外接法AVSE,r···2.

E测<E真

r测<r真适用情况①内阻r很小(干电池)②滑动变阻器R阻值要小3.说明：方法一：U-I图像修正法①UIO测量值真实值电压表分流Iv1.误差来源：电流表表分压。通过电源的电流越大，电流表分压越多。U-I图像修正如图。2.AVSE,r···电流表内接法

E测=E真

r测>r真UIO测量值真实值适用情况①内阻r很大(水果电池)②滑动变阻器R阻值要大（1）电流表内阻越小，电流表分压越小，系统误差越小（2）电流表内阻已知，可求电流表两端电压，可消除系统误差。3.说明：方法一：U-I图像修正法②电流表分压UA不考虑电表影响考虑电表影响解得解得方法二：计算法（外接）①对比系数得：r测

<r真

E测<E真不考虑电表影响考虑电表影响r

测

=r+RA>r

E测=E解得解得AVSE,r···方法二：计算法（内接）②电流表内接法对比系数得：r测>r真

E测=E真AVS乙R方法二：计算法（内接）②——另解r

测

<rE测

<E把电源和电压表看成一个整体，这样测得的就是这个整体的路端电压和通过这个整体的电流，计算出的就是这个整体的电动势和这个整体的内电阻。这个整体的电动势相当于开路时电压表所分得的电压，整体的电阻相当于电源和电压表并联的阻值。即：电流表外接法AVSE,r···方法三：等效电源法①

把电流表和电源等效为一新电源，如图虚线框所示，这个等效电源的内阻r测为r和RA的串联总电阻，也就是测量值，即

E测

=E等效电源的电动势为电流表和电源串联后的路端电压，也就是测量值，即电流表内接法方法三：等效电源法②AVSE,r···基本电路误差分析

①原因:电压表分流②结果:E测<E真,r测<r真①原因:电流表分压②结果:E测=E真,r测>r真U-I斜率适用条件①内阻r很小(干电池)②滑动变阻器R阻值要小①内阻r很大(水果电池)②滑动变阻器R阻值要大与前面伏安法测电阻中讲的“大内偏大，小外偏小”也吻合。伏阻法2

采用一个电阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干,测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。原理：VE

rSR实验原理方法二:图象法误差来源：电压表的分流。电压表内阻已知，可消除系统误差。E测＜E真

r测＜r真方法一:公式法数据处理安阻法3

采用一个电阻箱、一块电流表、一个电键和导线若干,测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。原理：E=I（R+r)ASE,rR实验原理误差来源：电流表的分压。电流表内阻已知，可消除系统误差。E测=E真

r测>r真方法一:公式法方法二:图象法

E测=I1(R1+r)

E测=I2(R2+r)数据处理E测=I1（R1+r测）①E测=I2（R2+r测）②E真=I1（R1+RA+r真）

③

E真=I2（R2+RA+r真）④1.不考虑电流表内阻时，得出的是E，r的测量值2.考虑电流表内阻时，得出的是E，r的真实值结论：E测=

E真r测>r真ASE,rR误差分析安安法4

采用一个定值电阻、两块电流表、一个电键和导线若干,测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。原理：E=U+IrA2SE,rRA1A2SE,rRA1实验原理伏伏法5采用一个定值电阻、两块电压表、一个电键和导线若干,测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。原理：E=U+IrSE,rRV2V1SE,rRV2V1实验原理典例分析6【例题】在用电压表、电流表测两节干电池串联的电动势和内阻时，除备有被测电池、开关和足够的导线外，还备有下列仪器可供选择：A.电流表(0～0.6A)B.电流表(0～3A)C.电压表(0～3V)D.电压表(0～15V)E.滑动变阻器(20Ω，2A)F.滑动变阻器(1700Ω，0.3A)应该选用的仪器是__________(填器材前面的选项字母)。ACE【例题】一个学生利用实验方法测得数据,根据这些数据,画出了如图所示的U－I图象,从图中可得出电源电动势为______V，内阻为______Ω。2.92.6【例题】用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中错误的是()A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显B．移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载C．根据实验记录的数据作U-I图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧D.出于安全的考虑，在选择电表时，量程越大越好DErAR1R2【例题】如图示的电路中，R1

、R2为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值

真实值，内阻的测量值

真实值，产生误差的原因是

。等于大于电流表有内阻【例题】在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的（）A.一只电流表和一个滑动变阻器B.一只电流表和一只电压表C.一只电流表和一个电阻箱D.一只电压表和一个电阻箱CD【例题】如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是()

A.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值；

B.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；

C.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；

D.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；vA解：E=U+Ir，I=(IA+U/RV)，由于电压表的分流作用，对于每个电压值U1

，测得的电流IA小于总电流I1，U越大，IA跟I1相差越大，画出的图线应为实线所示：UIU1IAI1所以内电阻的测量值小于真实值。C【例题】在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，一位同学记录了6组数据(如下表)。(1)根据数据选定下列供选用仪器，并按本实验要求：电流表量程选________A，电压表量程选________V，滑动变阻器选________Ω。①干电池(E＝1.5V)；②直流电流表(0～0.60A挡，内阻0.1Ω)，(0～3.00A挡，内阻为0.02Ω)；③直流电压表(0～3.00V挡，内阻5kΩ)，(0～15.0V挡，内阻为25kΩ)；④滑动变阻器(0～10Ω，允许最大电流为1.00A)；⑤滑动变阻器(0～1000Ω，允许最大电流为0.60A)；⑥开关一个、导线若干。在图3-3甲实物图中按所选规格连线。(2)根据记录数据在图乙所示的坐标纸上作U－I图线，并根据图线求出E＝________，r＝________。0.603.000~101.45V0.70Ω开关未断开电阻箱的阻值为01.331.21.30~1.36均可1.0~1.4均可2.91.21.在测定电池的电动势和内阻的实验中，用待测电池、开关和导线，配合下列仪器可以达到的实验目的的是（）A.一只电流表和一个电阻箱B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器C.一只电压表和一个电阻箱D.一只电流表和一个滑动变阻器ABC小试牛刀2.用图所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1Ω，电压表(0─3V,3kΩ),电流表(0─0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有R1(10Ω，2A)和R2(100Ω，0.1A)各一只。(1)实验中滑动变阻器应选用

。(2)请用笔画线代替导线连接实验电路。(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U─I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E=

V;内阻r=

Ω。1.500.10.20.30.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VR11.500.85AV小试牛刀3.下图为测电源电动势和内阻电路，备有器材：一节待测干电池，电压表(0-3V)，电流表(0-0.6A，rA=1Ω)，滑动变阻器有R1(10Ω/2A)和R2(100Ω/0.1A)。(1)实验中滑动变阻器应选用

；(2)为使测量结果