【测控指导】2015-2016学年高二物理人教版选修3-1课件：2.10_实验：测定电池的电动势和内阻_

1、-1-1010实验实验:测定电池的电动势和内阻测定电池的电动势和内阻-2-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页-3-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页填一填一、实验原理(见课本第70页)1.用电压表、电流表加上一个滑动变阻器,测定电源的电动势和内阻时的电路图如图所示。其计算式为E=U+Ir。2.用电流表、电阻箱测定电源的电动势和内阻时的电路图如图所示。其计算式为E=IR+Ir。-4-10实验:测定电池的

2、电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页填一填3.用电压表、电阻箱测定电源的电动势和内阻时的电路图如图所示。 -5-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页填一填二、数据处理方法(见课本第71页)1.公式法:运用方程组求解E和r,为了减小实验的偶然误差,利用U和I值多求几组E和r的值,算出它们的平均值。2.图象法:对于E、r一定的电源,路端电压U与通过干路的电流I所成的图象应该是一条直线,这条直线与纵轴的交点表示电源电动势,与横轴的

3、交点(原点电压为零)表示短路电流,图线的斜率的绝对值表示电源内阻。-6-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页问题导引名师精讲典例剖析探究一名师精讲典例剖析探究探究一伏安法测电池的电动势和内阻伏安法测电池的电动势和内阻在中学电学实验中,常用的测量仪器是电压表、电流表、灵敏电流计、多用电表等。使用它们时一般要注意什么问题?如图所示电表的读数分别是多少?-7-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页问题导引名师精讲

4、典例剖析探究一名师精讲典例剖析-8-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页问题导引名师精讲典例剖析探究一名师精讲典例剖析-9-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析1.实验器材待测电池一节,电流表(00.6 A),电压表(03 V)各一块,滑动变阻器一只,开关一个,导线若干。2.实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程,按图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片移到使接入

5、电路的阻值为最大值的一端。(2)闭合开关S,接通电路,将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动,从电流表有明显读数开始,记录一组电流表、电压表读数。(3)用同样的方法,依次记录多组U、I值。(4)断开开关S,拆除电路。(5)利用公式法或图象法求出电池的电动势和内阻。-10-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析【例题1】 在测定一节干电池(电动势约为1.5 V,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015 V;B

6、.电压表量程为03 V;C.滑动变阻器规格为20 ,3 A;D.滑动变阻器规格为500 ,0.2 A。(1)电压表应该选(选填“A”或“B”),这是因为。 (2)滑动变阻器应选(选填“C”或“D”),这是因为。 答案:(1)B由于电源电动势约为1.5 V,故选量程为03 V的电压表,读数既准确,又方便(2)CD滑动变阻器的额定电流太小,调节不方便,故选C滑动变阻器-11-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析-12-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZ

7、HIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析变式训练测定一节干电池的电动势和内阻的实验电路和U-I图象如下:请回答下列问题:(1)在闭合开关之前为防止电表过载,滑动变阻器的滑片P应放在滑动变阻器(选填“a”或“b”)端。 -13-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析(2)现备有以下器材:A.干电池1个B.滑动变阻器(050 )C.电压表(03 V)D.电压表(0

8、15 V)E.电流表(00.6 A)F.电流表(03 A)其中电流表应选,电压表应选。(填字母代号)(3)由U-I图象可知这个干电池的电动势E= V,内阻r= 。 -14-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析解析:(1)该实验所给电压表量程大于被测电源电动势(约1.5 V),故实验中应防止电流表过载,实验中开关闭合前应使滑动变阻器的阻值最大,滑片P应在a端。(2)干电池的电动势大约为1.5 V,电流不超过0.4 A,为了减小实验误差,应选电表C和E。(3

9、)U-I图象的纵轴截距等于电源电动势,即E=1.5 V,U-I图象的斜率的绝对值等于电源内阻,故答案:(1)a(2)EC(3)1.51-15-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析3.实验数据的处理利用依次记录的多组数据(一般6组),分别记录如下表所示:-16-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析为减小测量误差,本实

10、验常选用以下两种数据处理方法: -17-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析(2)图象法:把测出的多组U、I值,在U-I图中描点画图线,使U-I 图线经过大多数坐标点或使各坐标点大致均匀分布在图线的两侧,如图所示,由U=E-Ir可知纵轴截距等于电源的电动势E,原点电压为0时,横轴截距等于外电路短路时的电流直线斜率的绝对值等于电源的内阻若电源内阻r=0(理想电源),则U=E。-18-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGT

11、ANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析4.实验中的系统误差(1)电流表相对于待测电阻(电源内阻)外接(如图甲所示)由于电压表分流IV,使电流表示数I小于电池的输出电流I真。I真=I+IV,而 ,U越大,IV越大,它们的关系可用图乙表示。实测的图线为AB,经过IV修正后的图线为AB,可看出AB的斜率绝对值和在纵轴上的截距小于AB,即实测的E和r都小于真实值。-19-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精

12、讲典例剖析(2)电流表相对于待测电阻(电源内阻)内接(如图甲所示)由于电流表的分压作用,使得电压表的读数比电源的路端电压小,电流表测得的电流等于流过电源的电流,所以在流过电流相同的情况下,U测r真。综合上述,任一种电路都存在系统误差,若电源内阻较小时,不能采用(2)中的测量电路,尽管电动势的测量值准确,但内阻的测量误差很大,因此要选用(1)中的测量电路。-20-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析【例题2】 用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r,

13、所用的电路图如图所示,一位同学测得的6组数据如下表所示。-21-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析 (1)试根据这些数据在图中作出U-I图线。(2)根据图线得出电池的电动势E=V,根据图线得出电池的内阻r=。 (3)若不作出图线,只选用其中两组U和I的数据,可利用公式E=U1+I1r和E=U2+I2r算出,这样做可能得出误差很大的结果,选用第组和第组数据,求得的E和r误差最大。 -22-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学D

14、ANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析点拨:描点作图的方法跟数学中的作图法相同,由于物理中使用的数据是实验测量数据,存在误差,因此所描的点并不严格地在一条直线上,作图的原则是使直线尽可能过更多的点且不在直线上的点应均匀分布在直线两侧。-23-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析解析:(1)描点作图,舍去第四组数对应的点,图线如图所示。(2)U轴上的截距等于被测量的电池的电动势,由于

15、坐标轴上的数据准确到小数点后两位,所以我们读出的数据以此作标准。从图线上找出两个点,第一个点是(0,1.45),第二个点是(0.50,1.10),由此得出电动势E=1.45 V,内阻为-24-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页探究一问题导引名师精讲典例剖析名师精讲典例剖析(3)由(1)中图线知第4组数据偏离直线最远,故选第3组和第4组数据求得的E和r的误差最大。根据这两组数据列出方程解得E=3.10 V,r=6.0 在判断时不需要利用所给的6组数据分别进行计算,通过图象就可看出这一点。选用这两组数

16、据求E和r,相当于过图中3和4两点作一直线,并利用此直线求出E和r,而此直线与所画的直线夹角最大。实际上,第4组数据不合理,已经排除。答案:(1)如解析图所示(2)1.450.70(3)34-25-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页1 2 31.在“用伏安法测电池的电动势与内阻”的实验中,下列注意事项中错误的是()A.应选用旧的干电池作为被测电源,使电压表示数的变化比较明显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.根据实验记录的数据作U-I

17、图线时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧解析:实验中选用的电压表的内阻应尽可能地大,而电流表的内阻则尽可能地小,故选项B错误;其他三个选项的内容均为正确操作。答案:B-26-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页1 2 32.(多选)如图是根据某次实验记录数据画出的U-I图象,下列关于这个图象的说法中正确的是()A.纵轴截距表示待测电源的电动势B.横轴截距表示短路电流C.根据 ,计算出待测电源内阻为12 D.电流为0.3 A时的外电阻是18 -27-10实验:测定

18、电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页1 2 3-28-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页1 2 33. (选做题)给你一个电阻箱、电压表、开关及导线,如何根据闭合电路的欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻。(1)画出电路图。(2)实验过程中,将电阻箱拨到4.5 时,电压表读数为0.90 V;若将电阻箱拨到如图甲所示的 时,电压表的读数如图乙所示是V。 -29-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页1 2 3(3)根据以上实验数据,可以算出该节干电池的电动势E=V。 -30-10实验:测定电池的电动势和内阻XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测DAYIJIEHUO答疑解惑首页1 2 3解析:本题考查实验原理及数据处理。(1)根据闭合电路的欧姆定律E=U+Ir。当外电路是纯电阻电路时,上式也可写成 。由此可见,如果没有电流表,不能直接测得总电流I,也可以利用部分电路的欧姆定律,由 计算得到外电路的电流I。当然此时必须外电