高考物理一轮复习第8章恒定电流实验0测定电源的电动势和内阻课件新人教版.ppt

恒定电流 第八章 实验十测定电源的电动势和内阻 基础知识梳理 一 实验目的1 掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法 2 掌握用图象处理实验数据的方法 3 掌握实物图连接的技巧 二 实验原理如图甲所示 改变R的阻值 从电压表和电流表中读出几组I U值 利用闭合电路的欧姆定律求出几组E r值 最后分别算出它们的平均值 此外还可以用图象法来处理数据 即在坐标纸上以I为横坐标 U为纵坐标 用测出的几组I U值画出U I图象 图乙所得直线跟纵轴交点即为 的值 图象的斜率的绝对值即为 的值 电动势 内阻r 三 实验器材电压表 电流表 滑动变阻器 干电池 电键 导线 四 实验步骤1 选择好电流表 电压表量程 按图甲连接好电路 2 把变阻器的滑动片移到一端 使接入电路的阻值最大 3 闭合电键 调节变阻器 使电流表有明显示数 记录一组数据 I1 U1 用同样的方法测量几组I U值 4 断开电键时 整理器材 5 处理数据 用公式法和图象法求出电动势和内阻的值 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 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 因此实验中不要将I调得过大 读数要快 每次读完立即断电 3 测出不少于6组I U数据 且变化范围要大些 用方程组求解时 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 分别求出E r值再求平均值 4 画U I图象时 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不考虑 以减小偶然误差 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集中在上部 呈现下部分大面积空间得不到利用 为此 可使纵坐标不从零开始 如图所示 把坐标的比例放大 可使结果的误差减小 此时图象与横轴交点不表示短路电流 仍可用r U I 计算出电池的内阻r 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 2 若采用如图甲所示的电路 IA为电源电流真实值 理论上有E U UA IAr 其中UA不可知 而造成误差 而且电流表示数越大 UA越大 当电流为零时 UA 0 电压为准确值 等于E 七 其他方案设计以上测量方法一般称为伏安法 测电源的电动势和内阻还有以下几种方法 1 安阻法用一个电流表和电阻箱测量 电路如图甲所示 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 核心考点突破 例1 教材原型实验 考点一 2 闭合开关S前 应先将实物图中的滑动变阻器的滑片移到最 填 左 或 右 端 电路中定值电阻R0的作用是 3 闭合开关S 调节滑动变阻器的滑片 测出多组电流表和电压表的值 作出的U I图象如图丙所示 则电池的电动势E V 电池的内阻r 4 本实验由于存在系统误差 使得电动势的测量值比真实值 填 大 或 小 电池内阻的测量值比真实值 填 大 或 小 左 保护电路 3 8 0 5 小 小 答案 1 如图甲所示 4 将保护电阻等效到电池的内阻 电压表所测电压为路端电压 题图甲中电流表采用内接法 故电流表所测电流偏小 作出U I图线的测量图线和实际图线 虚线表示实际图线 如图乙所示 从图线可看出 电动势和内阻的测量值均小于真实值 类题演练1 1 请你解答下列问题 图乙所示电阻箱的读数为 图丙所示的电压表示数为 V 由此可算出定值电阻R1的阻值为 结果保留三位有效数字 20 0 2 80 5 45 2 86 0 264 例2 实验拓展创新 考点二 1 器材 毫安表的内阻为150 满偏电流为3mA R1和R2为定值电阻 R1 850 若使用a和b两个接线柱 电压表量程为15V 则定值电阻R2 电流表A 量程0 6A 内阻约0 2 两个滑动变阻器 最大阻值分别为10 和800 应选最大阻值为 的滑动变阻器 2 实验步骤 按照原理图连接电路 开关S2拨向c 将滑动变阻器R的滑片移动到最左端 闭合开关S1 多次调节滑动变阻器的滑片 记下相应的电流表的示数I1和毫安表的示数I2 4000 10 3 数据处理 利用实验测得的数据作出图乙所示的I2 I1图象 由图象得干电池的电动势E V 内阻r 计算结果均保留两位小数 4 小牛同学认为 可以在作图象的时候以I2为纵轴 I1 I2 为横轴 这样可以从理论上消除由于电压表分流带来的系统误差 请你从实际测量的角度评价一下这样做有无实际意义 已知电流表A的刻度盘上最小一格是0 02A 答案 4 见解析 1 47 1 46 1 48 0 85 0 81 0 87 4 改装后的电压表内阻为1000 流过电压表的电流I2 I1 故考虑总电流时可忽略I2 且由于电流表刻度盘上最小一格是0 02A 所以10mA数量级为估读值 1mA数量级对于电流表没有意义 而毫安表本身的读数在1mA左右 所以计算 I2 I1 没有必要 从有效数字的角度来讲这样做没有意义 类题演练2 b 1 3 排除故障后