12-3《实验电池电动势和内阻的测量》（课件）高二物理精讲练（人教版2019必修第三册）

12.3实验：电池电动势和内阻的测量高中物理

/人教版（2019）/必修三/第十二章目

录：01学习目标02新课导入03新课探究实验原理实验步骤数据处理误差分析注意事项

04课堂练习05小结导图06课后作业010203会设计测定电池电动势和内阻的电路图会选用实验器材、正确连接电路、规范实验操作04知道测定电池的电动势和内阻的实验原理体会图像法处理数据的优势，体会“化曲为直”的思想方法学习目标实验原理伏安法：由E＝U＋Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从而解出E、r，电路图如图所示。新知探究实验目的（1）理解测量电源的电动势和内阻的基本原理，体验测量电源的电动势和内阻的实验过程。（2）会用解析法和图像法求解电动势和内阻。（3）掌握利用仪器测量电源电动势和内阻的方法，并能设计简单的电路和选择仪器。新知探究实验器材待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干，坐标纸。新知探究实验步骤1.电流表用0～0.6A量程，电压表用0～3V量程，按实验原理图连接好电路。2.把滑动变阻器的滑片移到一端，使其阻值最大。3.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1)。用同样的方法测量几组I、U值。4.断开开关，整理好器材。5.处理数据，用解析法和作图法求出电池的电动势和内阻。新知探究数据处理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分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值

，

作为测量结果。新知探究数据处理2.图像法：把测出的多组U、I值，在U－I图中描点画图像，使U－I图像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：(1)纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流

。(2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻

。新知探究误差分析1.偶然误差:主要来源于电表的读数以及作U－I图像时描点不准确2.系统误差:由于电压表分流IV，使电流表示数I小于电池的输出电流I真。I真＝I＋IV，而

，U越大，IV越大，它们的关系可用图表示。实测的图线为AB，经过IV修正后的图线为A′B，可看出AB的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于A′B，即实测的E和r都小于真实值。新知探究注意事项1.选择仪器时应注意安全性：一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流。精确性：要保证测量时读数精确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的，对欧姆表来讲尽量让指针指在中值刻度附近方便性：主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器控制电路时，电路的电压、电流的变化范围要尽可能大，以便获取多组测量值。新知探究注意事项2.为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表。3.实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化。新知探究安阻法测电动势和内阻的数据处理方法将伏安法中的电压表换成电阻箱。公式法：根据E=Ir+IR,测出6组I、R数据，每2组数据列出一个方程组，求解出一组E、r值，再求出三组数据平均数。图像法：（1）由E＝I(R＋r)得

，

图像的斜率

，纵轴截距为

新知探究安阻法测电动势和内阻的数据处理方法图像法：（2）

，则该图像斜率为E，纵轴截距为－r。新知探究伏阻法测电动势和内阻的数据处理方法将伏安法中的电流表换成电阻箱。公式法：根据,测出6组U、R数据，每2组数据列出一个方程组，求解出一组E、r值，再求出三组数据平均数。图像法：由

得

，

图像的斜率

，纵轴截距为

新知探究1．在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中(1)备有如下器材：A．干电池1节

B．滑动变阻器(0～20Ω)C．滑动变阻器(0～1kΩ)

D．电压表(0～3V)E．电流表(0～0.6A)

F．电流表(0～3A)

G．开关、导线若干课堂练习其中滑动变阻器应选________，电流表应选________。(只填器材前的序号)(2)为了最大限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图________(3)某同学根据实验数据画出的U—I图象如图所示，由图象可得电池的电动势为________V，内电阻为________ΩBE1.50.83课堂练习【答案】B

E

1.5V

0.83Ω【详解】（1）[1][2]．实验中滑动变阻器应选阻值较小的B，电流表应选量程为0～0.6A的E

（2）[3]．电路如图；（3）[4][5]．由图象可得电池的电动势为E=1.5V，内电阻为：课堂练习2．某同学用如图甲所示的电路图“测定电源的电动势和内阻”。(1)在如图甲所示的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______端（选填“A”或“B”）。A课堂练习2．某同学用如图甲所示的电路图“测定电源的电动势和内阻”。(2)图乙是根据实验数据作出的图像，由图可知，电源的电动势______V，内电阻______Ω。(3)分析实验误差，考虑到电压表内阻对实验的影响，则电源电动势的测量值会______，内阻的测量值会______。（均选填“偏大”或“偏小”）1.51偏小偏小课堂练习【答案】A

1.5

1.0

偏小

偏小【详解】(1)[1]闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于A端。(2)[2][3]由图像可知，图像坐标的截距表示电源电动势，则有E=1.5V；图像的斜率的绝对值表示内阻，则有

。(3)[4][5]电压表的分流作用导致电动势和内阻的测量值均会偏小。课堂练习3．某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r．根据实验数据绘出如图乙所示的R－图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E＝______V，r＝______Ω。（保留一位有效数字）31课堂练习【答案】3.0

1.0【详解】由

得，

，则

图象的斜率即为电池组电动势的大小，即E=3.0V，图象纵轴截距的绝对值为电池组的内阻r=1.0Ω．课堂练习4．某研究性学习小组利用图所示的电路测量某电池的电动势E和内阻r。由于电池的内阻很小。因此在电路中接入了一个阻值为2Ω的定值电阻R0，闭合开关S，调节电阻箱的阻值，读出电压表相应的示数，得到了如下数据：电阻箱读数Ω40.0020.0012.008.006.005.00电压表示数V1.891.781.661.571.431.350.047①0.138②0.2380.270课堂练习(1)为了比较准确地得出实验结论，该小组的同学准备用图像来处理实验数据。图像的纵坐标表示电压表读数U，则图像的横坐标表示的物理量应该是______。(2)计算出表格中①②两处对应的物理量①______②______。(3)在图乙所示的图像中作图______，利用图像得出E=______V，r=______Ω。0.0890.1962.00.4课堂练习【详解】(1)[1]由闭合电路欧姆定律可得

；所以有

；显然，若用

作为图像的横坐标，可得一次函数，则图像是直线，图像与纵轴的交点表示电池的电动势，图像斜率的绝对值表示R0+r。(2)①②[2][3]根据表中实验数据，找出电压表示数U与所对应电阻的阻值R，由欧姆定律

；可求出相应的电流为；(3)[4]在图乙所示的图像中作图如图所示课堂练习[5]根据(2)中所得数据，在坐标系中描出对应的点，然后根据坐标系中的点