物理选修粤教版第二章实验：测量电源的电动势和内阻课件

1、物理选修物理选修3-1粤教版课件粤教版课件特别策划特别策划( (二二) )实验：测量电源的电动势和内阻实验：测量电源的电动势和内阻1利用电流表和电压表测电池的电动势和内阻所依据的公式是_，需要测量的物理量有_EUIrU、I2用作图法求电池的电动势和内阻，作 UI 图象时，在坐标图上以_为横坐标，以_为纵坐标，作出图象后，把这条直线用虚线延长，这条直线与纵轴交点的物理意义是_，与横轴交点的物理意义是_，直线的斜率的物理意义是_由此可以看出，用图象法处理实验数据的优点是_，但要求在测量数据准确的基础上，作图象时必须严格认真，且使大多数的点在这一直线上，不在这一直线上的点大致均匀地分布在直线的两侧，

2、才能从图象中找出正确的结论和准确的答案I U电源电动势E 短路电流I斜率的大小等于电源内阻 减小实验中的偶然误差 3下图给出了测定一节干电池的电动势和内阻的实验电路图，由于一般电池的内阻较小(比电压表的内阻小得多，与电流表的内阻相差不多)，所以为使测量结果比较准确，应选用下列哪种电路()解析：图 A 的测量结果里，内阻包含电流表的内阻，误差太大，不合适；图 C 是伏安法测电阻 Rx，图 D 是测量小灯泡的电阻的，故只有 B 合适答案：B测量电源的电动势和内阻【实验目的】(1)进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用(2)学会用伏安法测电池的电动势和内阻(3)学会利用图象处理实验数据【实验器材

3、】待测电池、电流表(00.6 A)、电压表(03 V)、滑动变阻器、开关、导线若干【实验步骤】(1)确定电流表、电压表的量程，按电路图把器材连接好(2)将滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路部分的电阻值最大(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显读数，记录一组电流表和电压表的读数(4)用同样方法，再次测量并记录几组 U、I 值(5)断开开关，整理好器材(6)根据测量的数据描绘 UI 图线，所得图线的延长线与 U 轴交点即为电源的电动势 E，图线斜率的绝对值即为电池的内阻 r.图 T22EU1I1r EU2I2r【误差分析】造成误差的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

4、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；作图不准确也会造成偶然误差采用图 T24 电路时有 E 测E 真，r 测r真，UI 图象如图 T25 所示图 T24图 T25【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 1 号干电池或水果电池)(2)由于干电池在大电流放电时极化现象严重，电动势会明显下降，内阻 r 会明显增大，故实验中不能将电流调得过大(长时间放电不宜超过 0.3 A，短时间放电不宜超过 0.5 A)，且读数要快，读完后立即切断电源；水果电池的内阻变化也比较明显，测量前应做好充分准备，测量尽量迅

5、速，在内阻发生较大变化之前结束测量U I 求出(横坐标必须从零开始)(3)实验中 U 取值不能太小，一般不得小于 1 V，测得的 U、I 值不少于 5 组，且变化范围要大一些，解方程组求解 E、r 值时，取 1、4 组，2、5 组，3、6 组求解后，求平均值(4)纵坐标可不从零开始，如图 T26 所示，计算内阻时，要在直线上取两较远点，用 r图 T26要点 1 实验器材选取和电路设计【例 1】测量电源的电动势 E 及内阻 r(E 约为 4.5 V，r 约为 1.5 )器材：量程 3 V 的理想电压表 V，量程 0.5 A 的电流表 A(有一定的内阻)，固定电阻 R4 ，滑动变阻器 R，开关 S

6、，导线若干请画出实验电路原理图图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出解析：实验中，由于电流表具有一定的未知阻值的电阻，所以应将电流表内接电路中最大电流即电流表 A 的量程为0.5 A，电源内电压最大值约为 0.51.5 V0.75 V，路端电压最小值为(4.5 V0.75 V)3.75 V，而电压表量程为 3 V，因此需将电阻 R 置于测量电路外，这样并联电路的最小电压 U 4.5 V 0.5(1.54)V1.75 V，小于电压表的量程所以实验原理如图 T27 所示答案：如图 T27 所示图 T27总结：本题中测电源的电动势和内阻时，电压表、电流表各有一个，且量程固定，但电压表量程较小，不可

7、直接连在电源两端，此时可利用固定电阻与电源串联，固定电阻起到一定的分压作用【触类旁通】1用图 T28 的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻因蓄电池内阻非常小，为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个保护电阻 R0.除蓄电池、开关、导线外，可供使用的实验器材还有：图 T28A电流表(量程 0.6 A、3 A)B电压表(量程 3 V、15 V)C定值电阻(阻值 1 ，额定功率 5 W)D定值电阻(阻值 10 ，额定功率 10 W)E滑动变阻器(阻值范围 010 ，额定电流 2 A)F滑动变阻器(阻值范围 0200 ，额定电流 1 A)(1)电流表选_挡，电压表选_挡(2)定值电阻选_，滑动变阻

8、器选_解析：先由电源的电动势 E2.0 V(一节蓄电池的电动势)分析，电压表的量程应选 3 V 挡，若选 15 V 挡则不便读数定值电阻只有两个，若选用 R010 的电阻，则线路上的电流最大为 0.2 A，但电流表的最小量程为 0.6 A，读数也不准确，故应选 R01 的定值电阻滑动变阻器接入电路后，改变其阻值时，应使线路中电流有明显的改变，若阻值过大，反而不利于调节，故选用最大阻值 R10 的变阻器由于定值电阻 R0 与滑动变阻器 R 已选，则可知电流表选量程为 0.6 A 挡答案：(1)00.6 A03 V (2)C EU I流，内阻 r.当然，电源内阻也可以用 r要点 2 实验原理及数据

9、处理1作图时，应使尽量多的点分布在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，个别离直线较远的点可忽略2如果 UI 图象坐标原点是 U 轴、I 轴的零点，那么图线与 U 轴交点表示电动势 E，与 I 轴交点坐标表示电源短路电EI短求组别I/AU/V10.121.3720.201.3230.311.2440.321.1850.501.1060.571.05【例 2】用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内电阻 r，所用的电路如图 T29 所示，一位同学测得的 6 组数据如下表所示图 T29(1)试根据这些数据在图 T210 中作出 UI 图线图 T210(2)根据图线得出电池的电动势 E_V，电

10、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 EU1I1r 和 EU2I2r 算出 E 和 r，这样做可能得出误差很大的结果，选用第_组和第_组的数据，求得 E 和 r 误差最大的坐标(0.65,1.0)，连同得出的E 值代入EUIr 中，得rEUI0.71 . 解析：(2)作图线时应把个别不合理的数据排除，由直线与纵轴的交点可读出电动势 E1.46 V，再读出直线与横轴的交点(3)选用第 3 组和第 4 组数据求得的 E 和 r 误差最大选用这两组数据求 E 和 r，相当于过图中 3 和 4 两点作一直线，利用此直线求出 E 和 r，而此直线与所画的直线

11、偏离最大，实际上，第 4 组数据不合理，已经排除答案：(1)如图 T211 所示(2)1.46 0.71 (3)3 4图 T211【触类旁通】2某同学采用如图 T212 所示的电路测定电源的电动势和内电阻已知干电池的电动势约为 1.5 V，内阻约为 1 ；电压表(量程 03 V，内阻 3 k)，电流表(量程 00.6 A，内阻1.0 )，滑动变阻器有 R1(最大阻值 10 ，额定电流 2 A)和R2(最大阻值 100 ，额定电流 0.1 A)各一只图 T212 (1)实验中滑动变阻器应选用_(填“R1”或“R2”)(2)在实验中测得多组电压和电流值，得到如图 T213 所示的电压与电流关系图线

12、，根据图线求出的电源电动势 E _V，内阻 r_.图 T213 解析：(1)选择阻值小的，方便调节，故选R1；(2)图线的截距就是电动势，斜率就是内阻注意纵轴U的变化是从0.8开始的 答案：(1)R1(2)1.460.92要点 3 实物图连线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

13、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，让变阻器的部分电阻与测量电路并联即可【例 3】测量电池的电动势 E 及内阻 r (E 约为 6 V，r 约为1.5 )器材：量程 3 V 的理想电压表 V，量程 0.6 A 的电流表A(具有一定内阻)，固定电阻 R8.5 ，滑动变阻器R(010 )，开关 S，导线若干(1)在下面的虚框中画出实验电路原理图图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出(2) 用笔画线代替导线在图 T2 14中完成实物连线图 T214解析：本题考查实验原理和实验图的连接，及处理实验数据的能力答案：(1)、(2)如图 T215 甲、乙所示图 T215【触

14、类旁通】3测一待测电源的电动势及内阻所给的实验器材有：待测电源 E，定值电阻 R1(阻值未知)，电压表 V(量程为 3.0 V，内阻很大)，电阻箱 R(099.99 )，单刀单掷开关 S1，单刀双掷开关 S2，导线若干(1)某同学连接了一个如图 T216 所示的电路，她接下来的操作是：图 T216将 S2 接到 a，闭合 S1，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如图 T217 甲所示的位置，记录下对应的电压表示数为 2.20 V，然后断开 S1；保持电阻箱示数不变，将 S2 切换到 b，闭合 S1，此时电压表的读数如图乙所示，然后断开 S1.请你解答下列问题：图 T2171 1U R图丙所示的 图