高考物理总复习 第九章 第5课 实验 测定电源的电动势和内阻课件.ppt

第二单元实验与探究第5课实验 测定电源的电动势和内阻 第九章电路 知能要求与高考展望 1 能掌握测定电源电动势和内电阻的常规方法和创新方案 2 高考命题涉及设计 操作和数据分析 误差分析等 课前自修 1 实验器材被测干电池 电流表 电压表 滑动变阻器 开关和导线若干 2 实验原理本实验的依据是闭合电路的欧姆定律 实验电路如图甲所示 改变滑动变阻器的阻值 从电流表 电压表中读出2组u i值 由u e ir可得e r 为了减小误差 实验中至少测出6组u i 且变化范围要大些 然后在u i图中描点画直线 如图乙所示 所得直线跟纵轴的交点即为电动势的值e 图线斜率的绝对值即为电源内阻的值r 3 注意事项 1 选用旧电池 为了使电路的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 可选用已使用过一段时间的1号干电池 2 电流不要过大 读数要快 干电池在大电流放电时 电动势e会明显下降 内阻r会明显增大 故长时间放电不宜超过0 3a 短时间放电不宜超过0 5a 因此 实验中不要将i调得过大 读电表要快 每次读完立即断电 3 计算法求e r 要测出不少于6组i u数据 且变化范围要大些 用方程组求解时 测出的i u数据中 第1和第4为一组 第2和第5为一组 第3和第6为一组 分别解出e r值再求平均值 4 合理选择标度 干电池内阻较小时 u的变化较小 此时 坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况 使下部大面积空间得不到利用 为此 可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始 横坐标i必须从零开始 如图乙所示 并且把纵坐标的比例放大 可使结果的误差减小 此时图线与横轴交点不表示短路电流而图线与纵轴的截距仍为电动势 要在直线上任取两个相距较远的点 用r 计算出电池的内阻r 重难突破 1 测量电源电动势和内阻的新方法 1 利用电阻箱和电流表测定电源的电动势e和内阻r 电路图如图所示 原理 改变电阻箱的阻值 记录r与i 应用解得e r为了准确可多测几组数据 求平均值 也可以用图象处理 误差为e测 e真 r测 r真 2 利用电阻箱和电压表测定电源的电动势e和内阻r 电路图如图所示 原理 改变电阻箱阻值 记录r与u 应用解得e r为了准确可多测几组数据 求平均值 也可以用图象处理 误差为e测 e真 r测 r真 题型探究 题型一 仪器选择及连接 实验操作 数据处理及误差分析 例1 在 用伏安法测电池的电动势和内电阻 的实验中 提供的器材有 a 一节干电池eb 电流表a 量程0 6a c 电压表v 量程3v d 滑动变阻器r1 最大阻值10 允许最大电流1a e 滑动变阻器r2 最大阻值100 允许最大电流0 2a f 电键s 导线若干 1 按如图 a 所示电路测量干电池的电动势和内阻 滑动变阻器应选 填序号 为使测量尽可能精确 用笔画线代替导线将如图 b 所示的实物图连接成实验电路 要求滑动变阻器的触头滑至 端时 使电阻值最大 2 实验步骤 按实验要求连接好电路 闭合电键 调节滑动变阻器 使 的指针有明显偏转 读取 和 的示数 用同样方法测量多组数据 断开电键 整理好器材 数据处理 3 实验测得的数据已描点在图 c 中 请作出u i图线 并由此求得待测电池的电动势e v 内电阻r 结果保留小数点后2位 这两个值与真实值相比均 填 偏小 或 偏大 解析 1 滑动变阻器不能选择大电阻 一是不易调节 二是耐流太小 在测定电源电动势和内阻的实验中 滑动变阻器起限流作用 其阻值不能太小 因一旦太小 电路电流过大 就会烧坏电池及电流表 故一开始要调至最大 实物连图如下图所示 则p应放于a端 2 电流表 电流表 电压表 3 作出u i图线如图所示 由图线可知 e 1 49v 而u 1 10v时 i 0 80a 根据闭合电路欧姆定律 有 e u ir 得 r 0 49 由于电流表分压的影响 使电动势与内电阻的测量值都偏小 答案 1 d 见解析a 2 电流表电流表电压表 3 图线见解析1 490 49 1 47 1 50 0 47 0 50均算对 偏小 方法点窍 伏安法是测定电源电动势和内电阻之本 画实验电路图 连实物图 填写操作步骤 重要物理量的测量 由u i图象提取正确的信息 通过规范的思维程序列式 转换 从而计算出电源的电动势和内电阻 这类题真正体现了面广 量多 考能力等高考实验要求 题型二 其他方法测电源的电动势和内阻 例2 小明要测定一电源的电动势e和内电阻r 实验器材有 一只dis电流传感器 可视为理想电流表 测得的电流用i表示 一只电阻箱 阻值用r表示 一只开关和导线若干 该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据 1 小明设计该实验的原理表达式是 用e r i r表示 2 小明在闭合开关之前 应先将电阻箱阻值调至 选填 最大值 最小值 或 任意值 在实验过程中 将电阻箱调至图乙所示位置 则此时电阻箱接入电路的阻值为 3 小明根据实验采集到的数据作出如图丙所示的 r图象 则由图象求得 该电源的电动势e v 内阻r 结果均保留两位有效数字 解析 1 在闭合电路中 e i r r几个量之间的关系是e i r r 2 为了整个电路的安全 开始时电流要小 即电阻箱电阻调到最大值 题图乙电阻箱读数为25 3 根据e i r r 推出 再结合 r图象可知 图线的斜率为 截距为 解得e 6 0v 5 8 6 2均可 r 2 4 2 3 2 5均可 答案 1 e i r r 2 最大值25 3 6 0 5 8 6 2均可 2 4 2 3 2 5均可 方法点窍 根据电路特点 有e i r r 推出 再结合 r图象可知 图线的斜率为 截距为 对于不熟悉的图象要列表达式求解 题型三 实验拓展探究 例3 2013 汕头模拟 某实验小组采用如图甲的电路测量规格为 6v 0 5a 的小型直流电动机中线圈的电阻 阻值约为几欧姆 r0为阻值3 0 的定值电阻 1 调节r时应控制电动机 填 转动 或 不转动 时读出电流表 电压表示数 2 若电压表示数是2 50v 电流表示数如图乙 读得电流表示数是 3 使用测得的数据 计算电动机线圈电阻为 该电动机正常工作时输出的机械功率为 w 计算结果保留两位有效数字 4 由于 填 电流表 或 电压表 内阻的影响 测得的电阻比实际值偏 填 大 或 小 解析 1 电动机不转动时 可看作是纯电阻电路 用伏安法即可测出其电阻值 2 0 6a量程的电流表可以精确到0 02a 估读到0 01a 3 由rm r0 计算得rm 2 0 电动机正常工作时机械功率p u额i额 i额2rm 2 5w 4 伏安法测电阻 利用电流表外接法引起误差的是电压表的分流 使被测电流偏大 电阻测量值偏小 答案 1 不转动 2 0 50a 3 2 02 5 4 电压表小 方法点窍 当电动机不运转时 电动机就是一个纯电阻 由电压表和电流表的示数可以求出其内阻 随堂训练 用如图甲所示的电路测定电池的电动势和内阻 根据测得的数据作出了如图乙所示的u i图象 由图可知 a 电池电动势的测量值是1 40vb 电池内阻的测量值是3 50 c 外电路发生短