高考物理总复习 实验10 测定电源的电动势和内阻课件.ppt

实验十测定电源的电动势和内阻 一 实验目的1 用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻 2 进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解 3 进一步熟练掌握电压表和电流表的使用方法 二 实验原理1 实验依据 闭合电路的欧姆定律2 实验电路 如图1所示 图1 图2 特别提醒图线斜率的绝对值为电源内阻r的大小 当i 0时 u e 即图线与纵轴的交点坐标值 当u 0时 i为短路时的电流 即图线与横轴的交点坐标值 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的电动势值 三 实验器材电池 被测电源 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线 坐标纸 四 实验步骤1 连接电路电流表用0 6a量程 电压表用3v量程 按图1连接好电路 五 数据处理本实验中数据的处理方法 一是联立方程求解的公式法 二是描点画图法 方法一取六组对应的u i数据 数据满足的关系式u1 e i1r u2 e i2r u3 e i3r 让第1 第4式联立方程 第2 第5式联立方程 第3 第6式联立方程 这样解得三组e r 取其平均值作为电池的电动势e和内阻r的大小 六 误差分析1 偶然误差 1 由读数不准和电表线性不良引起误差 2 用图象法求e和r时 由于作图不准确造成的误差 3 测量过程中通电时间过长或电流过大 都会引起e r变化 2 系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差 1 如图3甲所示 在理论上e u iv ia r 其中电压表示数u是准确的电源两端电压 而实验中忽略了通过电压表的电流iv而形成误差 而且电压表示数越大 iv越大 图3 七 注意事项1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 选用已使用过一段时间的干电池 2 要测出不少于6组的 i u 数据 且变化范围要大些 然后用方程组求解 并求平均值 3 画u i图线时 由于读数的偶然误差 描出的点不在一条直线上 在作图时应使图线通过尽可能多的点 并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧 个别偏离直线太远的点可舍去 这样就可使偶然误差得到部分抵消 从而提高精确度 4 由于干电池的内阻较小 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 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 但这时图线和横轴的交点不再是短路电流 而图线与纵轴的截距仍为电源的电动势 图线斜率的绝对值仍为内电阻 八 实验改进测电源的电动势和内电阻的其他几种方法1 用一个电流表和电阻箱测量 电路如图5所示 测量原理为 e i1 r1 r e i2 r2 r 由此可求出e和r 此种方法使测得的电动势无偏差 但内阻偏大 例1某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻 使用的器材还包括定值电阻 r0 5 一个 开关两个 导线若干 实验原理图如图8 a 考点一对实验的理解与应用 在图8 b 的实物图中 已正确连接了部分电路 请完成余下电路的连接 图8 请完成下列主要实验步骤 a 检查并调节电压表指针指零 调节电阻箱 示数如图8 c 所示 读得电阻值是 b 将开关s1闭合 开关s2断开 电压表的示数是1 49v c 将开关s2 电压表的示数是1 16v 断开开关s1 使用测得的数据 计算出干电池的内阻是 计算结果保留两位有效数字 由于所用电压表不是理想电压表 所以测得的电动势比实际值偏 填 大 或 小 答案 见解析图 20 闭合 0 69 小 考点二实物连线及数据处理 伏安法测e和r 例2 2014 河源模拟 图9是利用两个电流表a1和a2测量干电池电动势e和内阻r的电路原理图 图中s为开关 r为滑动变阻器 固定电阻r1和电流表a1内阻r1之和为10000 比r和滑动变阻器的总电阻都大得多 a2为理想电流表 图9 1 按电路原理图在图10虚线框内各实物图之间画出连线 图10 解析本题主要考查了实物图连接 实验注意事项 数据处理 本实验是用两个电流表测电源电动势和内阻 实质是将电流表a1与一定值电阻串联 改装成电压表使用 1 实物连接如图所示 2 实验前应使滑动变阻器接入电路的电阻最大 因此应使滑片移到b端 3 作i1 i2图象如图所示 答案 1 见解析 2 b端 3 见解析 4 1 49 1 48 1 50 0 60 0 55 0 65 5 2 5 2 3 2 7 实物图连接的技巧实物图连接是一类考查学生实验技能和操作能力较为有效的题型 连线前一定要画出实验电路图 然后按图连线 且必须注意以下几点 1 连线不能交叉 2 必须把线接在接线柱上 3 电流应从电表正接线柱流入 从负接线柱流出 4 变阻器应处在有效控制状态 在实际操作中 画电路图时 各元件的相对位置应尽量与实物图相吻合 连实物图时 应先串后并 先连控制电路后连测量电路 要特别注意变阻器的分压连接 把变阻器的全电阻 开关 电源连成干路 取变阻器的部分电阻与测量电路并联即可 例3某研究性学习小组采用如图12所示的电路测量某干电池的电动势e和内阻r r为电阻箱 v为理想电压表 其量程略大于电池的电动势 实验中通过多次改变电阻箱的阻值r 从电压表上读出相应的示数u 该小组同学发现u与r不成线性关系 于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示 考点三测电动势和内阻的其他方法 图12 3 由图线可知 该干电池的电动势e v 内阻r 保留两位有效数字 图13 答案 1 3随电阻的减小路端电压应逐渐减小 2 见解析图 3 2 90 71 例4在测量电源的电动势和内阻的实验中 由于所用电压表 视为理想电压表 的量程较小 某同学设计了如图14所示的实物电路 图14 1 实验时 应先将电阻箱的电阻调到 填 最大值 最小值 或 任意值 2 改变电阻箱的阻值r 分别测出阻值r0 10 的定值电阻两端的电压u 下列两组r的取值方案中 比较合理的方案是 填 1 或 2 解析本题主要考查测量电源的电