高中物理 第2章 第10节 实验：测定电池的电动势和内阻课件 新人教版选修31.ppt

第二章恒定电流 第十节实验 测定电池的电动势和内阻 教材中提供了三种实验方法供教学选择 但实验原理大致相同 教学中可以就第一种方法进行详细的分析 要让学生理清电动势和内阻测量的思维线索 通过本节课的学习 学生可以灵活地运用闭合电路欧姆定律 对图像法处理数据进一步熟悉 教学内容不只是给学生一种测量电动势的方法 更重要的是通过实验使学生更好地理解电动势这一概念 1 理解测量电源电动势和内阻的实验原理 进一步感受电源路端电压随电流的变化关系 2 体验测量电源电动势和内阻的探究过程 掌握实验方法 3 用解析法和图像法求解电源电动势和内阻 能对结果进行误差分析 了解减小误差的方法 重点 探究测量电源电动势和内阻的原理和方法 掌握其数据处理和误差分析 难点 电阻率的影响因素 实验电路连接 图像法求解及误差分析 电池已成为人类生活的亲密伙伴 生活中处处需要电池 新旧电池的主要不同是什么呢 如果我们想比较下它们的电动势和内阻的关系应该如何设计实验呢 本节课我们就一起来探讨下电池的电动势和内阻的测量方法 1 给你一节使用过的干电池 一个滑动变阻器 一块安培表 一块伏特表 一个开关和导线若干 如何测量这节电池的电动势和内阻 原理 e u ir 一 实验原理及电路 e u1 i1r e u2 i2r 2 给你一节使用过的干电池 一个变阻箱 一块安培表 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 i1 r1 r e i2 r2 r 原理 e i r r 3 给你一节使用过的干电池 一个变阻箱 一块电压表 一个电键和导线若干 如何测量这节电池的电动势和内阻 电流表 电压表 滑动变阻器 开关 导线及坐标纸 铅笔 选择量程接近电源电动势 选用阻值较小的 最大阻值10 20 二 实验器材的选择 以方案1为例 被测电池 干电池 两图中电压表和电流表的测量值都是准确的吗 如果不是 哪么哪个表测量值准确 哪个表测量值有误差 误差是偏大还是偏小 因为待测部分 电池 的电阻是小电阻 故采用电流表外接法 相对待测部分 误差会小些 即甲图 1 确定电流表和电压表的量程 按图示电路把器材连好 三 实验步骤 2 把滑动变动器的滑片移到一端使其阻值最大 3 闭合开关 调节变阻器 使电流表有明显读数 记录一组电流电压值 用同样的方法测量并记录几组u i值 4 断开开关 整理好器材 5 数据处理 用原理中的方法计算或画图线算e和r 例1 在用电压表 电流表测两节干电池串联的电动势和内阻时 除备有被测电池 开关和足够的导线外 还备有下列仪器可供选择 a 电流表 0 0 6a b 电流表 0 3a c 电压表 0 3v d 电压表 0 15v e 滑动变阻器 20 2a f 滑动变阻器 1700 0 3a 应该选用的仪器是 填器材前面的选项字母 ace 四 数据处理 方法一 公式法 改变r的阻值 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 方法二 图象法 在坐标纸上以i轴为横坐标 u为纵坐标 用测出几组的u i值画出u i图象 所得直线跟纵轴的交点即为电动势e的值 图线的斜率的绝对值即为内阻的值 例2 一个学生利用实验方法测得数据 根据这些数据 画出了如图所示的u i图象 从图中可得出电源电动势为 v 内阻为 2 9 2 6 1 测量电路存在系统误差 由于电压表的分流 据此作出如图乙所示的真实和测量的u i图线 由图不难看出 e r的测量值均小于真实值 r测 r真 e测 e真 五 误差分析 2 电压表和电流表读数时会造成偶然误差 用作图法求e r时 作图不准确造成偶然误差 测量值 真实值 i真 i测 iv er 六 注意事项 1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻应大些 选用已使用过一段时间的干电池 2 电池在大电流放电时极化现象较严重 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r调得过小 读电表示数要快 每次读完应立即断电 3 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 要将测出的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 计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点 用公式计算出电源的内阻r 5 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下图甲所示的状况 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 u i 求电池的内阻r 6 画u i图线时 要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧 个别偏离直线太远的点可舍去 这样可使偶然误差得到部分抵消 提高精确度 等效电源的电动势和内阻 两端有源网络可等效为一个电源 电源的电动势为两端开路时的电压 电源的内阻为从电源两端看的内电阻 情况1 把图甲的电路等效为图乙的电源 等效电源法 e er r r 情况2 把图丙的电路等效为图丁的电源 r 例3 如图是测量电源内电阻的电路 下列关于误差的说法 正确的是 a 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值小于真实值b 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值大于真实值c 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值小于真实值d 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值大于真实值 解析 e u ir i ia u rv 由于电压表的分流作用 对于每个电压值u1 测得的电流ia小于总电流i1 u越大 ia跟i1相差越大 画出的图线应为实线所示 所以内电阻的测量值小于真实值 测量值 真实值 答案 c 测定电池的电动势和内阻 实验原理原理1 用伏安法测e r原理2 用电流表和电阻箱测e r原理3 用电压表和电阻箱测e r试验方法要点 熟悉实验所用的器材 会根据不同的实验原理选择不同的实验器材 并按照合理规范的步骤进行操作 3 数据处理 伏安法 平均值法 图象法 abc 1 在测定电池的电动势和内阻的实验中 用待测电池 开关和导线 配合下列仪器可以达到的实验目的的是 a 一只电流表和一个电阻箱b 一只电流表 一只电压表和一个滑动变阻器c 一只电压表和一个电阻箱d 一只电流表和一个滑动变阻器 2 用图所示的电路测定电源电动势和内阻 已知干电池的电动势约为1 5v 内阻约1 电压表 0 3v 3k 电流