高中物理 2.10 实验 测定电池的电动势和内阻课件 新人教版选修31.ppt

10实验 测定电池的电动势和内阻 温故知新 实验目的 1 掌握测定电池的电动势和内电阻的方法 2 掌握用图象法求电动势和内电阻的方法 理解并掌握路端电压u与干路电流i的关系图象 即u i图象 与纵横坐标轴交点坐标的意义以及图象斜率的意义 精彩回眸 新知梳理 一 实验原理1 伏安法测电动势e和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得 e u ir用电压表测得路端电压 用电流表测干路中的电流 通过改变电路中的电阻 测出两组u i数据 就可以列出两个关于e r的方程 e u1 i1r e u2 i2r联立就可以解出结果 实验电路如图2 10 1所示 图2 10 1 2 用电流表 电阻箱测电动势e和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得 e i r r 用电流表测干路中的电流 通过改变电路中的电阻 测出两组r i数据 就可以列出两个关于e r的方程 e i1 r1 r e i2 r2 r 联立就可以解出结果 实验电路如图2 10 2所示 图2 10 2 3 用电压表 电阻箱测电动势e和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得 e u ur r用电压表测得路端电压 通过改变电路中的电阻 测出两组u r数据 就可以列出两个关于e r的方程 e u1 u1r r1e u2 u2r r2联立就可以解出结果 实验电路如图2 10 3所示 图2 10 3 二 实验步骤根据以上原理均可测得电源的电动势和内阻 下面我们以 伏安法测电动势和内阻 的实验原理介绍实验步骤 1 确定电流表 电压表的量程 按照电路原理图2 10 1把器材连接好 2 把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端 3 闭合电键 调节滑动变阻器 使电流表有明显示数 读出电压表示数u和电流表示数i 并填入事先绘制好的表格 4 多次改变滑片的位置 读出对应的多组数据 并一一填入表中 5 断开电键 整理好器材 三 注意事项在实验时应注意以下四点 1 电池应选使用过一段时间的半新电池 电流表一般选0 0 6a挡 电压表一般选0 3v挡 2 闭合开关前 一定把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端 3 在电流表有明显示数且稳定后 再读出电压表读数u和电流表读数i 4 一般来说电池的电动势和内阻都随着使用时间的增长而变化 实验时不要长时间通电 只是在读数时让电路接通 其他时间要断开电路 四 数据处理依据以上实验步骤测得数据 可以用以下两种方法得到结果 1 求平均值法利用测得的u i值 求出e r 利用 e u1 i1r e u2 i2r求出e1 r1 利用 e u3 i3r e u4 i4r求出e2 r2 利用 e u5 i5r e u6 i6r求出e3 r3 2 图象法可以用作图法来处理实验数据 求出e r的值 图2 10 4 在坐标纸上 i为横坐标 u为纵坐标 将测出的u i值对应在坐标中 画出u i图象 根据闭合电路的欧姆定律u e ir 可知u是i的一次函数 这个图象应该是一条直线 如图2 10 4所示 这条直线跟纵轴的交点表示电源电动势 这条直线的斜率的绝对值 即为内阻r的值 画u i图线时 要使较多的点落在直线上或使各点均匀落在直线的两侧 个别偏离较大的点舍去不予考虑 以减小偶然误差 本实验由于干电池内阻较小 路端电压u的变化也较小 这时画u i图线时纵轴的刻度可以不从零开始 但这时图线和横轴的交点不再是短路电流 典例精析 例1 在测定一节干电池 电动势约为1 5v 内阻约为2 的电动势和内阻的实验中 滑动变阻器和电压表各有两个供选 a 电压表量程为15v b 电压表量程为3v c 变阻器为 20 3a d 变阻器为 500 0 2a 1 电压表应该选 选填 a 或 b 这是因为 2 变阻器应选 选填 c 或 d 这是因为 解析 本题主要考查学生对电学仪器的选择 电学仪器的选择最主要的有两条原则 1 安全 即不能超量程 2 方便 即便于读数和调节 由于电源电动势约为1 5v 故选量程为0 3v的电压表 读数既准确 又方便 d滑动变阻器的额定电流太小 阻值大 调节不方便 故选c变阻器 答案 b读数既准确 又方便c滑动变阻器d的额定电流太小 最大阻值太大 调节不方便 例2 某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现 里面除了一节1 5v的干电池外 还有一个方形的电池 层叠电池 如图2 10 5所示 该同学想测量一下这个电池的电动势e和内电阻r 但是从实验室只借到一个开关 一个电阻箱 最大阻值为9 999 可当标准电阻用 一只电流表 两个量程 一个ig 0 6a 内阻rg 0 1 一个ig 3a 和若干导线 图2 10 5 1 请根据测定电动势e 内电阻r的要求 画出电路图 并按设计图把器件连接起来 2 接通开关 逐次改变电阻箱的阻值r 读出与r对应的电流表的示数i 填入下表 其中某次电阻箱的阻值r 2 6 时 其对应的电流表的示数如图2 10 6所示 请你读出并填在空格里 图2 10 6 答案 1 电路图和实物图的连接如图所示 注意电流表要连在0 6a的量程上 2 0 50 3 描点画图如图所示1 5 在1 46 1 54间取值均算对 0 3 在0 25 0 35间取值均算对 例3 2010 海南卷 某同学利用dis 定值电阻r0 电阻箱r1等实验器材测量电池a的电动势和内电阻 实验装置如图2 10 7所示 实验时多次改变电阻箱的阻值 记录外电路的总电阻阻值r 用电压传感器测得路端电压u 并在计算机上显示出如图2 10 8所示的1 u 1 r关系图线a 重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻 得到图2 10 8中的图b 图2 10 7图2 10 8 1 由图线a可知电池a的电动势ea v 内阻ra 2 若用同一个电阻r先后与电池a及电池b连接 则两电池的输出功率pa pb 填 大于 等于 或 小于 两电池的效率 a b 填 大于 等于 或 小于 答案 1 20 5 2 小于大于 实验电路的设计 例4 有两只电压表 量程已知 电阻未知 另有一干电池 它的内阻不能忽略 但不知等于多少 其电动势数值不超出电压表的量程 干电池不许拆开 现给你上述两只电压表 一个开关s 和若干导线 请设计一个测量上述干电池电动势e的实验方案 1 画出测量电路图 2 实验中应测定的物理量是 3