高中物理 实验 测电源电动势和内阻课件 粤教版选修31.ppt

第二章电路实验 测电源电动势和内阻 栏目链接 1 掌握测量电源电动势和内阻的原理 2 能够画出测电源电动势和内阻的原理图 并能连好实物图 3 能够运用 代数法 和 图象法 处理实验数据 栏目链接 栏目链接 1 实验目的 测定电源的电动势和内阻 2 实验原理 1 图1中 电源电动势e 内电阻r 路端电压u 电流i的关系可写为e 2 图2中 电源电动势e 内电阻r 电流i 电阻r的关系可写为e 3 图3中 电源e 内电阻r 路端电压u 电阻r的关系可写为e u ir i r r 栏目链接 图1图2 图3 栏目链接 栏目链接 考点一实验原理和实物连线 用电压表 电流表 可变电阻 如滑动变阻器 测量电源电动势和内阻 原理 e u ir 对于给定的电源 e和r是一定的 由闭合电路可知 i和u都随负载电阻r的变化而变化 在图1的实验电路中 改变r的阻值 可以测出两组i和u的数据 然后代入闭合电路欧姆定律e u ir可得方程组e u1 i1r e u2 i2r 栏目链接 解此方程组 可得电动势和内阻的测量值 栏目链接 例1测量电源的电动势e及内阻r e 3v r约为1 5 器材 量程为3v的理想电压表 量程为0 5a的电流表 具有一定的内阻 滑动变阻器 开关s 导线若干 1 画出实验电路原理图 图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出 2 根据电路图将图4的仪器连成实验电路图 栏目链接 3 实验中 当电流表读数为时i1 电压表读数为u1 当电流表读数为i2时 电压表读数为u2 则可以求出e r 用i1 i2 u1 u2及r表示 图4 栏目链接 解析 1 设计实验电路原理图如图5所示 2 如图6所示 3 由闭合电路欧姆定律e u ir可知 只要能测出两组路端电压和电流即可 由e u1 i1r e u2 i2r 可得 图5 栏目链接 图6答案 1 2 见解析图 3 栏目链接 练习 1 某学生用电流表和电压表测量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 20 连接电路的实物图如图所示 栏目链接 练习 1 多选 该学生接线中错误的和不规范的做法是 a 滑动变阻器不起变阻作用b 电流表的接线有错c 电压表量程选用不当d 电压表的接线不妥 栏目链接 练习 2 画出这个实验的正确电路图 答案 1 abcd 2 略 栏目链接 考点二仪器选择 1 电压表和电流表 在满足所测电流 电压 不超过电流表 电压表 量程的情况下 尽量选择小量程的电表 以提高测量的精确度 减小误差 2 滑动变阻器 在本实验中滑动变阻器一般采用限流接法 由于中学实验所用电源电动势一般较小 所以选择阻值较小的变阻器有利于测量i和u 栏目链接 练习 2 在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中 1 移动滑动变阻器的滑动头应特别注意防止 2 现备有以下器材 a 干电池1个b 滑动变阻器 0 50 c 滑动变阻器 0 1750 d 电压表 0 3v 栏目链接 练习 e 电压表 0 15v f 电流表 0 0 6a g 电流表 0 3a 其中滑动变阻器应选 电流表应选 电压表应选 栏目链接 练习 解析 在使用滑动变阻器时容易因滑动过快而将滑片滑出 与金属接触 从而造成短路 因为待测电源电动势约为1 5v 所以电压表选用0 3v的量程 干电池的允许电流一般在0 5a左右 所以电流表应选用0 0 6a的量程 滑动变阻器一般采用限流接法 为了方便调节 要选阻值稍小的滑动变阻器 注意开关闭合前 要使滑动变阻器接入电路的阻值尽量大些 保护电流表以防烧毁 答案 1 短路 2 bfd 栏目链接 考点三数据处理 1 计算法 用伏安法测电源e和r 对于给定的电源 e和r是一定的 在下图的实验电路中 改变r的阻值 可以测出多组i和u值 代入u e ir可分别得到 栏目链接 e u1 i1r e u2 i2r e u3 i3r 以上方程两两组成方程组 可求得多组e r值 为减小误差取其平均值作为电池的电动势和内阻的大小 2 图象法 栏目链接 由u e ir说明u和i是一次函数关系 所以可在u i坐标平面内描出各组u i对应的点 然后通过这些点画一直线 如上图所示 直线与纵轴交点的纵坐标就是电池的电动势的大小e 直线与横轴交点的坐标就是电池的短路电流i0 图线斜率的绝对值为电源内阻r的大小 但要注意 有时纵轴起点不是零 这时图线与横轴的交点不是短路电流 图线斜率的绝对值仍是内阻值 与纵轴的交点坐标值仍为电源电动势值 栏目链接 例如 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 如图乙所示 把坐标的比例放大 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 另外 计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点 计算出电池的内阻r 栏目链接 例2在 用电流表和电压表测电池的电动势和内阻 的实验中 提供的器材有 a 干电池一节b 电流表 量程0 6a c 电压表 量程3v d 电键s和若干导线e 滑动变阻器r1 最大阻值20 允许最大电流1a f 滑动变阻器r2 最大阻值300 允许最大电流0 5a 栏目链接 g 滑动变阻器r3 最大阻值1000 允许最大电流0 1a 1 按如图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻 滑动变阻器应选 填写代号 为使测量尽可能精确 将如图乙所示的实物图连接成实验电路 已连接了部分线 要求变阻器的滑动触头滑至最右端时 其使用电阻值最大 2 实验步骤 栏目链接 按实验要求连接好电路 闭合电键前把变阻器的滑动触头滑至一端 使接入电路的阻值最大 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 栏目链接 3 将实验测得的数据标在如图丙所示的坐标图中 请作出u i图线 由此求得待测电池的电动势e v 内阻r 结果保留三位有效数字 图甲图乙 栏目链接 图丙 栏目链接 解析 1 因为电源电动势比较小 为了方便调节 减小误差 应尽量选择阻值较小的滑动变阻器 所以选e 该问考查了滑动变阻器的限流接法 特别要注意的是滑片在右边时电阻最大 2 该问考查的是实验步骤 3 u和i是一次函数关系 所以各组u i对应的点 应在同一直线上 所以在作图时要使尽可能多的点在直线上 栏目链接 答案 1 e 或r1 如图1所示 2 电流表电流表电压表 3 如图2所示1 501 88 e 1 47 1 50v r 1 80 1 88 均算对 图1图2 栏目链接 考点四其他方法测电源电动势e和内阻r 1 在本实验数据处理中 图象法比计算法更直观 更容易发现偶然误差并进行纠正 如例题2 因此在实验中多采取图象法处理数据 2 除了用电压表 电流表 可变电阻 如滑动变阻器 测量电源e和r外 通常还可以采用以下常用的方法 栏目链接 方法一 用电流表 电阻箱测量 实验电路如图所示 改变电阻箱的阻值 记录r与i 应用e i1 r1 r e i2 r2 r 求出 栏目链接 方法二 用电压表 电阻箱测量 实验电路如图所示 改变电阻箱的阻值 记录r与u 应用 栏目链接 练习 3 测电源的电动势和内阻 1 测定电源的电动势和内阻的方法有多种 下面四组器材中 能测定一未知电源的电动势和内阻的是 a 一只电压表v 一只电流表a 一只滑动变阻器r0和开关k 导线若干b 一只电压表v 一只滑动变阻器r0和开关k 导线若干c 一只电流表a 一只滑动变阻器r0和开关k 导线若干 栏目链接 练习 d 一只电流表a 一只电阻箱r和开关k 导线若干 2 请你在虚线框内 利用 1 中的一组器材 画出能测量一节干电池的电动势和内阻的电路原理图 标明器材符号 并简要说明测量原理和计算方程式 栏目链接 解析 在测电源的电动势和内阻实验中 除了最常用的伏安法 电压表 电流表和滑动变阻器 外 通常还会用到安阻法 电流表 电阻箱 伏阻法 电压表 电阻箱 等效法等 所以a d正确 选择a 则实验电路如图 1 根据闭合电路欧姆定律e u ir