物理课件实验：测定电池的电动势和内阻

第二章恒定电流10实验：测定电池的电动势和内阻素养目标定位※※掌握测量电池电动势和内阻的原理和实验方法※了解实验中的误差来源，了解用不同方法测量得出结果E和r的误差分析素养思维脉络1课前预习反馈2课内互动探究3核心素养提升4课内随堂达标5课后课时作业课前预习反馈闭合电路的欧姆定律。知识点1实验原理知识点2测电源E、r的几种方法与电路连接图I1r

U2

U2

I1rI2R2

知识点3测量数据的处理方法2．图象法以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，在坐标系中描点，此时可大致看到，U－I图象是一条斜向下的直线。如图所示。电动势

电源的内阻

『判一判』(1)在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显。(

)(2)在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载。(

)(3)用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，偶然误差主要来源于电压表、电流表的读数以及作U－I图线时描点不准确。(

)思考辨析√

√

√

『选一选』如图所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内电阻的电路。电路中R1、R2为已知阻值的电阻。下列说法中正确的是(

)A．只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻B．只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻C．只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻D．三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻D

『想一想』某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0～20Ω，连接电路的实物图如图所示。请指出该学生接线中的错误和不规范的做法。答案：①滑动变阻器不起变阻作用；②电流表接线有错；③电压表接线不妥。解析：由图中接线可知，滑动变阻器连成定值电阻起不到变阻作用，电流表正、负接线柱接错；电压表始终有读数，开关不能控制电压表，电压表接线应接到开关外侧。课内互动探究一、器材准备被测电源(如干电池、水果电池等)、电流表、电压表、滑动变阻器、电键和导线。二、操作过程1．确定电流表、电压表的量程，按图所示电路把器材连接好，如图所示。2．把变阻器的滑动片移到最左端使阻值最大。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，用同样的方法测量并记录几组I和U的值。并填入下表：4．断开电键，整理好器材。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。实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U62．图象法把测出的多组U、I值，在U－I图中描点画图象，使U－I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：四、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U－I图象时描点不准确。(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U－I坐标系中表示出来，如图所示，可见E测<E真，r测<r真。五、注意事项在实验时应注意以下四点：1．电池应选使用过一段时间的半新电池，电流表一般选0～0.6A挡，电压表一般选0～3V挡。2．闭合开关前，一定把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。3．在电流表有明显示数且稳定后，再读出电压表读数U和电流表读数I。4．一般来说电池的电动势和内阻都随着使用时间的增长而变化，实验时不要长时间通电，只是在读数时让电路接通，其他时间要断开电路。

做“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验，可供选用的器材有：A．电流表(量程：0～0.6A

RA＝1Ω)B．电流表(量程：0～3A

RA＝0.6Ω)C．电压表(量程：0～3V

R

V＝5kΩ)D．电压表(量程：0～15V

R

V＝10kΩ)典例1E．滑动变阻器(阻值范围：0～10Ω额定电流：1.5A)F．滑动变阻器(阻值范围：0～2kΩ额定电流：0.2A)G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干(1)请画出能使本实验测量精确程度较高的实验电路图。(2)电路中电流表应选用______，电压表应选用______，滑动变阻器应选用______。(填字母代号)A

C

E

(3)如图甲所示为实验所需器材，请按电路图连接实物图。解题指导：(1)实验器材的选取应遵循安全、精确和操作方便的原则。本实验的误差主要来自电压表的分流。因此，本实验中滑动变阻器的选择原则是：阻值范围小而额定电流较大。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。电流表的选择需根据实验中电流大小的估算值来确定。(2)根据实验要求，先画出电路图，然后根据电路图连接实物图。解析：(1)电路如图乙所示(2)考虑到待测电源只有一节干电池，所以电压表应选C；实验中电流又不能太大，一般不超过0.5A，所以电流表应选A；滑动变阻器不能选择太大的阻值，从允许最大电流和减小实验误差来看，应选择电阻较小而额定电流较大的滑动变阻器E。(3)如图丙所示注意：闭合开关前，要使滑动变阻器接入电路的电阻最大，即滑到最左端。答案：(1)如图乙所示(3)如图丙所示〔对点训练1〕

用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5V，内电阻约1Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：A．电流表：量程0.6A，内电阻约1ΩB．电流表：量程3A，内电阻约0.2ΩC．电压表：量程3V，内电阻约30kΩD．电压表：量程6V，内电阻约60kΩE．滑动变阻器：0～1000Ω，额定电流0.5AF．滑动变阻器：0～20Ω，额定电流2A(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用______，电压表应选用______，滑动变阻器应选用________(均填仪器的字母代号)。(2)下图为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将______和______相连、______和______相连、______和______相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。A

D

F

a

d

c

g

f

h

解析：(1)此次实验电流表内阻对实验没有影响，选择小量程电流表，减小读数误差；串联电池的电动势约为4.5V，电压表应选择D项；接入电路中的电阻在满足要求的条件下不宜过大，容易调节，故滑动变阻器应选

F。(2)电压表的内阻相对滑动变阻器的内阻较大，流经电压表的电流可以忽略不计，所以选择电流表内接法，以减小误差。考点2实验数据处理

小明利用如图1所示的实验装置测量一节干电池的电动势和内阻。典例2(1)图中电流表的示数为__________A。(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：0.44

U(V)1.451.361.271.161.06I(A)0.120.200.280.360.44请根据表中的数据，在图2所示的方格纸上作出U－I图线。由图线求得：电动势E＝_________________________V；内阻r＝______________________Ω。(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合，其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为________________________________________________________________。解析：(1)电流表读数时注意量程和有效数字，电流表使用的量程为0～0.6A，所以电流表读数为0.44A。1.60(1.58～1.62都算对)

1.2(1.18～1.26都算对)

干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大

(2)画U－I图线时注意所描各点要均匀分布在线的两侧，并且纵坐标要从1V开始。U－I图线如图所示根据E＝U＋Ir，图象中纵截距为电动势，所以E＝1.60V(1.58～1.62都算对)，斜率为内阻，所以r＝1.2Ω(1.18～1.26都算对)。(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大。〔对点训练2〕

(2019·广州市荔湾区高二上学期期末)利用图甲所示电路测定一节干电池的电动势和内电阻，定值电阻R0＝2.0Ω。(1)某实验得到的部分数据如下表所示，序号为2的电压表、电流表的示数如图乙所示，请读出数据，完成下表。答：①____________，②____________。1.14

序号123456U/V1.32①1.020.780.600.42I/A0.06②0.180.240.300.360.12

(2)在上图丙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝__________V/A(保留两位有效数字)。(3)根据图线求得干电池的电动势E＝__________V，内电阻r＝__________Ω(保留两位有效数字)。解析：(1)一节干电池的电动势约为1.5V，所以电压表量程为0～3V，根据乙图可知，电压表示数U＝1.14V，定值电阻R0＝2.0Ω，电源内阻约为1Ω左右，所以电流表选量程0～0.6A，根据乙图可知，电流表示数I＝0.12A。3.0

1.5

1.0

核心素养提升1．实验原理实验电路如图所示。改变电阻箱的阻值，记录几组R和I，根据E＝I(R＋r)列方程组或利用图象法求解E、r。用电流表和电阻箱测E和r(安阻法)

某同学用电阻箱、多用电表、开关和导线测一节旧干电池的电动势和内阻。(1)他先用多用电表电压挡直接接在