鲁科版选修31 4.3测量电源的电动势和内电阻 课件（30张）.pptx

第3节测量电源的电动势和内电阻 一 实验原理1 原理图如图所示 2 实验原理改变滑动变阻器的阻值 测出至少两组i u数据 代入方程e u ir 可得到方程组 二 实验器材待测电池1节 滑动变阻器1只 0 10 电压表 0 3v 电流表 0 0 6a 开关1只 导线若干 三 实验步骤1 确定电流表 电压表的量程 按图所示把器材连接好 2 把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端 3 闭合开关 调节滑动变阻器 使电流表有明显示数 记录一组电流表和电压表的示数 用同样的方法测量并记录几组i和u的值 并填入预先设计的表格中 4 断开开关 整理好器材 四 数据处理1 代数法 利用所测u i值多求几组e和r的值 最后算出它们的平均值 2 图象法以纵轴表示路端电压 横轴表示总电流 建立直角坐标系 将所测多组相应的u i值进行描点 然后用平滑的曲线将各点连接起来 由u e ir知 u i图象是一条斜向下的直线 如图所示 1 直线与纵轴的交点表示电动势e 2 直线与横轴的交点表示短路电流i0 纵坐标从零开始 3 直线斜率的绝对值等于电源的内阻 五 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 宜选用旧电池和内阻较大的电压表 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 故长时间放电电流不宜超过0 3a 短时间放电电流不宜超过0 5a 因此实验中不宜将i调得过大 读电表的读数要快 每次读完后应立即断电 3 当干电池的路端电压变化不很明显时 作图象时 纵轴单位可取得小一些 且纵轴起点可不从零开始 如图所示 此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势e 但与横轴的交点不再表示短路电流 六 误差分析1 偶然误差 主要来源于电压表和电流表的读数以及作u i图象时描点不准确 2 系统误差 主要原因是未考虑电压表的分流作用 使得电流表上读出的数值比实际的总电流 即流过电源的电流 要小一些 u越大 电流表的读数与总电流的偏差就越大 将测量结果与真实情况在u i坐标系中表示出来 如图所示 可见e测 e真 r测 r真 一 实验原理与器材选择 例题1 用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验 供选用的器材有 a 电流表 量程0 0 6a ra 1 b 电流表 量程0 5a ra 0 6 c 电压表 量程0 3v rv 5k d 电压表 量程0 15v rv 10k e 滑动变阻器 0 10 额定电流1 5a f 滑动变阻器 0 2k 额定电流0 2a g 待测电源 一节一号干电池 开关 导线若干 1 实验中电流表应选用 电压表选用 滑动变阻器选用 用字母代号填写 2 引起该实验系统误差的主要原因是 解析 1 由于流过电源的电流不宜过大 若电流过大 电源会出现严重的极化现象 电动势和内阻都会有较大的变化 因此电流表应选0 0 6a量程 电源电动势只有1 5v 故电压表应选0 3v量程 为便于调节电路 应选0 10 滑动变阻器 2 系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的 该实验中的系统误差是由于电压表的分流作用造成电流表读数即测量值总是比干路中真实电流值小 造成e测 e真 r测 r真 答案 1 ace 2 电压表的分流作用 归纳总结选择实验仪器的三个原则 1 安全性原则 即一定要保证仪器的安全 对电表来讲不超量程 对滑动变阻器来讲不能超其额定电流 2 精确性原则 即要保证测量时读数精确 对电表来讲在不超量程的前提下 尽量选用小量程的 对欧姆表来讲尽量让指针指在中值刻度附近 3 方便性原则 此原则主要针对滑动变阻器来讲 在滑动变阻器分压式接法中 在安全的前提下选最大阻值小的要方便 在滑动变阻器限流式接法中 选比待测电阻大几倍的要方便 二 实验操作与数据处理 例题2 在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中 所用电流表和电压表的内阻分别为0 1 和1k 下面分别为实验原理图及所需的器件图 1 试在图中画出连线 将器件按原理图连接成实验电路 2 一位同学记录了6组实验数据 见表 试根据这些数据在下图中画出u i图线 根据图象读出电池的电动势e v 求出电池内阻r 解析 1 先将电源 开关 电流表 滑动变阻器按照一定顺序连接好 再将电压表并到滑动变阻器与电流表串联电路两端 实物连接如图 答案 1 见解析图 2 见解析图1 460 72 三 实验改进与创新 例题3 利用如图 a 所示电路 可以测量电源的电动势和内阻 所用的实验器材有 待测电源 电阻箱r 最大阻值999 9 电阻r0 阻值为3 0 电阻r1 阻值为3 0 电流表a 量程为200ma 内阻为ra 6 0 开关s 实验步骤如下 将电阻箱阻值调到最大 闭合开关s 多次调节电阻箱 记下电流表的示数i和电阻箱相应的阻值r 以为纵坐标 r为横坐标 作 r图线 用直线拟合 求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b 回答下列问题 1 分别用e和r表示电源的电动势和内阻 则与r的关系式为 2 实验得到的部分数据如下表所示 其中电阻r 3 0 时电流表的示数如图 b 所示 读出数据 完成下表 答 3 在图 c 的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图 根据图线求得斜率k a 1 1 截距b a 1 4 根据图线求得电源电动势e v 内阻r 2 0 110 9 09 3 见解析图1 0 或在0 96 1 04之间 6 0 或在5 9 6 1之间 4 3 0 或在2 7 3 3之间 1 0 或在0 6 1 4之间 归纳总结本题的实质是采用 安阻法 测电源的电动势和内阻 只是电路结构有所改进 只要根据闭合电路的欧姆定律确定的函数关系 即可由图象确定e r 1 2 3 1 实验器材选择 多选 用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中 下列说法正确的是 a 应选用旧的干电池作为被测电源 以使电压表读数变化明显b 应选用内阻较小的电压表和电流表c 移动滑动变阻器的滑片时 不能使滑动变阻器短路造成电流表过载d 使滑动变阻器阻值尽量大一些 测量误差才小解析 伏安法测电池的电动势和内阻实验中 应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表 滑动变阻器阻值不能太大 如果太大不便于调节 答案 ac 4 5 1 2 3 2 实验原理与设计 在测量电源电动势和内阻的实验中 电源的电动势约为6v 内阻约为0 5 电流表的内阻为0 5 电压表的内阻为6k 为了减小实验误差 应当采用的电路是 4 5 1 2 3 解析 电流表的内阻与电源的内阻差不多 采用电流表外接法 b图 测的实际上是电源内阻和电流表内阻之和 误差较大 故选a d图开关闭合时电流短路 c图无法测出电路电流 答案 a 4 5 1 2 3 3 实验数据处理 在 测量电源电动势和内电阻 的实验中 某同学根据实验数据 作出了正确的u i图象 如图所示 其中图线斜率绝对值的物理含义是 a 短路电流b 电源内阻c 电源电动势d 全电路电阻解析 由闭合电路欧姆定律e u i r 得u e i r 所以在u i图线中图线斜率表示电源内阻 故选项b正确 答案 b 4 5 1 2 4 5 3 4 器材选择与数据处理 用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻 1 从以下器材中选择代号为的器材完成测定工作 结果比较准确 a 单刀单掷开关b 量程0 0 3a 内阻约10 的电流表c 量程0 300 a 内阻约100 的电流表d 量程0 3a 内阻约10 的电流表e 量程0 3v 内阻约104 的电压表f 量程0 3v 内阻约103 的电压表g 量程0 30mv 内阻约103 的电压表h 阻值0 100 的滑动变阻器i 导线 1 2 4 5 3 2 如图为某同学根据自己设计的实验绘出的u i图线 由图线可求得被测电池的电动势e v 内阻r 1 2 4 5 3 解析 1 实验中 电流表应选内阻尽可能小的 考虑读数的准确性 选项a符合题意 电压表应选内阻大的 实验更准确 选项e符合题意 故实验所需器材为abehi 2 由图线可求得被测电池的电动势e 1 40v 答案 1 abehi 2 1 401 0 1 2 4 5 3 5 实验原理与实物连线 某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内电阻时 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 1 2 4 5 3 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 电流表接线有错c 电压表量程选用不当d 电压表接线不妥 2 在下面方框里画出这个实验的正确电路图 1 2 4 5 3 解析 1 在实物连线图中 滑动变阻器的两个固定端接入电路了 滑片没有接 所以移动变阻器滑片时 不会改变接入电路的电阻大小 变阻器不起变阻作用 选项a正确 直流电表只允许电流从电表的正接线柱流入 从负接线柱流出 图中电流表的正 负接线柱连接正确 所以