实验测定电池的电动势和内阻ppt课件

10 实验：测定电池的电动势和内阻,1,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，如何测量电源的这两个参量呢？有哪些测量方法？分别需要什么器材？,2,1.了解测定电源的电动势和内阻的实验原理。 2.学会用图象进行数据处理的方法。 3.会分析本实验的测量误差，了解减小误差的方法。,(重点),(难点),3,1. U-I法：E=U+Ir,【探究：实验原理】,情景1：给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一个电流表、一个电压表、一个开关和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻?,E=U2+I2r,E=U1+I1r,方法一：伏安法测电动势和内阻,4,情景2：给你一节使用过的干电池、一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻?,2.I-R法：E=IR+Ir,方法二：用电流表、电阻箱测电动势E和内电阻r,5,3. U-R法：,情景3：给你一节使用过的干电池、一个电压表、一个电阻箱、一个开关和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻?,方法三：用电压表、电阻箱测电动势E和内电阻r,6,一、伏安法测电源电动势和内阻的器材选择：,电流表：00.6A,电压表：03V,滑动变阻器：阻值较小的,最大阻值1020,被测干电池：内阻较大,开关和导线,7,1.恰当选择实验器材,连接好实物图,二、实验方法和步骤,8,2.把变阻器的滑片移到电阻值最大的一端。 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六组U、I值。 4.断开开关，整理好器材。,9,方法一：公式法 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。,三、数据处理,10,E,I短,方法二:图象法,E,U 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,11,【实验注意事项】 (1)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。如果使用干电池，则选择内阻大些的、已使用过的电池。 (2)不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电。,12,(3)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),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。,13,14,四误差分析 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图象时描点不是很准确。 2.系统误差:系统误差来源于未计电压表分流,近似地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表的示数比干路电流略小。,怎样理解？,15,系统误差分析：如果由实验得到的数据作出甲图中实线(a)所示的图象，那么考虑到电压表的分流后,得到的U-I图象应是图中的虚线(b),由此可见,按乙图所示的实验电路测出的电源电动势E测E真,电源内电阻r测 r真。,甲,乙,16,说明: 外电路短路时,电流表的示数(即干路电流的测量值)I测等于干路电流的真实值,所以图中(a)(b)两图线交于短路电流处。 当路端电压(即电压表示数)为U1时,由于电流表示数I1测小于干路电流I1真,所以(a)(b)两图线出现了甲图所示的差异。,17,18,【对点训练】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0k,电阻R1=9.0k,为了方便读数和作图,给电池串联一个R0=3.0的电阻。通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据,作出图象如图所示。由I1-I2图象得到电池的电动势E= V,内阻r= 。,答案：1.41(1.361.44均可) 0.5(0.40.6均可),19,20,1.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,D,21,2.(多选)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,ACD,22,3.(2016四川高考)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2),保护电阻R1(阻值10)和R2(阻值5),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。 实验主要步骤: (1)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关。 (2)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I。 (3)以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位)。 (4)求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上 的截距a。 回答下列问题:,23,(1)电压表最好选用 ;电流表最好选用 。 A.电压表(03 V,内阻约15 k)B.电压表(03 V,内阻约3 k) C.电流表(0200 mA,内阻约2)D.电流表(030 mA,内阻约2) (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电阻丝两端接线柱 B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱 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和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式 E= ,r= ,代入数值可得E和r的测量值。,答案:(1)A C (2)C (3)ka k-R2,24,4.(2015江苏高考)小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。 (1)图中电流表的示数为 A。,25,(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下: 请根据表中的数据,在方格纸上作出U-I图线。,由图线求得:电动势E= V;内阻r= 。,26,(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)电流表使用的量程为00.6 A,所以电流表读数为0.44 A。 (2)描点连线得到U-I图线,如图所示,27,根据E=U+Ir,图象中纵截距为电动势,所以E=1.60 V(1.581.62都算对),斜率为内阻,所以 r=1.2(1.181.26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。 答案:(1)0.44 (2)U-I图象见解析 1.60(1.581.62都算对) 1.2(1.181.26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,28,5.在本节实验中，一位同学记录了如下表数据,29,(1)根据数据选定下列供选用仪器的量程： 直流电流表(00.6 A挡)，(03 A挡)； 直流电压表(03 V挡)，(015 V挡)； 滑动变阻器(010 ，允许最大电流为1.00 A)； 滑动变阻器(01 000 ，允许最大电流为 0.60 A)。,30,(2)根据数据在下列所给的坐标纸上作U-I图线， 并根据图线求出E和r。,0