测量电源的电动势和内电阻 课件(鲁科版选修3-1)

1、栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路第第3节测量电源的电动势和节测量电源的电动势和内电阻内电阻栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路目标导航目标导航1.理解用伏安法测量电动势和内阻的实验理解用伏安法测量电动势和内阻的实验原理，合理选择实验器材并设计实验电路原理，合理选择实验器材并设计实验电路完成实验完成实验(重点重点)2能正确处理实验数据，会用代数法、图能正确处理实验数据，会用代数法、图象法计算电源电动势和内电阻象法计算电源电动势和内电阻(重点重点)3能正确分析实验误差能正确分析实验误差(难点难点)栏目栏目导

2、引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路新知初探自学导引新知初探自学导引一、测量电源电动势和内电阻的原理一、测量电源电动势和内电阻的原理1伏安法测电源电动势和内电阻原理：伏安法测电源电动势和内电阻原理：E_.2电路图：如图所示电路图：如图所示UIr栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路3方法：只要能测出方法：只要能测出_和和_的两组数据，就可的两组数据，就可以列出关于以列出关于E、r的两个方程，从中解出的两个方程，从中解出E、r.4实验器材：干电池、实验器材：干电池、_、_、_、开关、导线、开关、导线5实验步骤实验步骤(1

3、)确定确定_表、表、_表的量程，按照电路图表的量程，按照电路图连接好电路，且使滑动变阻器阻值滑到连接好电路，且使滑动变阻器阻值滑到_.UI电流表电流表电压表电压表滑动变阻器滑动变阻器电流电流电压电压最大最大栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路(2)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表和电闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表和电压表有明显的读数，记录一组压表有明显的读数，记录一组_、_值值(3)用同样的方法，多测几组用同样的方法，多测几组U、I值值(4)断开开关，整理好器材断开开关，整理好器材(5)利用代数法或图象法进行数据处理利用代数法或图象法进行数据处

4、理UI栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路想一想想一想1原理图中，电流表是内接还是外接？为原理图中，电流表是内接还是外接？为什么用这种接法？什么用这种接法？提示：提示：由于待测电阻在电源内部由于待测电阻在电源内部,阻值较小阻值较小,与电流表内阻差不多与电流表内阻差不多,比电压表内阻小得多比电压表内阻小得多,故用电流表外接法故用电流表外接法栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路U1I1rU2I2r栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路2图象法：以纵轴图象法：以纵轴表示路

5、端电压，横轴表示总电流，建立直角坐表示路端电压，横轴表示总电流，建立直角坐标系，将所测多组相应的标系，将所测多组相应的U、I值进行描点，然值进行描点，然后用平滑的曲线将各点连接起来由后用平滑的曲线将各点连接起来由UEIr知，知，UI图象是一条斜向下的直线图象是一条斜向下的直线,如图所示，如图所示，直线与纵轴的交点表示电源直线与纵轴的交点表示电源_，与横轴交，与横轴交点表示电源的点表示电源的_(数轴刻度从零开始数轴刻度从零开始)，图，图线斜率的绝对值代表电源线斜率的绝对值代表电源_电动势电动势短路电流短路电流内阻内阻栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路

6、想一想想一想2在上图中，如何求解电源的内电阻？在上图中，如何求解电源的内电阻？栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路要点探究讲练互动要点探究讲练互动要点一对实验原理的理解要点一对实验原理的理解学案导引学案导引1本实验为什么采用电流表外接法？本实验为什么采用电流表外接法？2使用旧干电池和新干电池的效果一样好吗？使用旧干电池和新干电池的效果一样好吗？3有没有其他测量有没有其他测量E和和r的方法？的方法？栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路1实验原理实验原理(1)由闭合电路欧姆定律得由闭合电路欧姆定律得EU端端Ir

7、，改变，改变滑动变阻器滑动变阻器R的阻值，测出两组的阻值，测出两组U、I值，列方值，列方程得程得EU1I1rEU2I2r栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路(2)其他测量电路其他测量电路用电阻箱和电流表测定用电阻箱和电流表测定实验电路如图甲所示实验电路如图甲所示用电阻箱和电压表测定用电阻箱和电压表测定实验电路如图乙所示实验电路如图乙所示栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路2误差分析误差分析(1)偶然误差偶然误差由读数误差和电表线

8、性不良引起的误差由读数误差和电表线性不良引起的误差由于导线与电池接触不好造成电池内阻不由于导线与电池接触不好造成电池内阻不稳定稳定用图象法求用图象法求E和和r时，作图不准产生误差时，作图不准产生误差栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路对此也可由电路来解释：若把图甲中的对此也可由电路来解释：若把图甲中的R和电和电流表看成外电路，则电压表可看成内电路的一流表看成外电路，则电压表可看成内电路的一部分，故实测出的是电池和电压表这个整体等部分，故实测出的是电池和电压表这个整体等效的

9、效的r和和E.电压表和电池并联，故等效内阻电压表和电池并联，故等效内阻r小小于电池内阻于电池内阻r真真，r测测r真真外电路断开时，外电路断开时，ab两两点间电压点间电压Uab即等即等效电动势效电动势E，此时，此时电压表构成回路，电压表构成回路，故故UabE真真，即，即E测测E真真栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路3注意事项注意事项(1)为了使电池的路端电压变化明显，电池的为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些内阻宜大些(可选用旧的干电池可选用旧的干电池)(2)电池在大电流放电时极化现象较严重，电电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势动势E

10、会明显下降，内阻会明显下降，内阻r会明显增大，故长会明显增大，故长时间放电不宜超过时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超，短时间放电不宜超过过0.5 A因此，实验中不要将因此，实验中不要将I调得过大，读调得过大，读电表要快，每次读完后应立即断电；电表要快，每次读完后应立即断电；栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路(3)选用内阻适当大一些的电压表；选用内阻适当大一些的电压表；(4)电压表、电流表应选择合适的量程，使测量电压表、电流表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的相对误差；时偏转角大些，以减小读数时的相对误差；(5)测出不少于

11、测出不少于6组组I、U数据，且变化范围要大数据，且变化范围要大些，用方程组求解，将测出的些，用方程组求解，将测出的I、U数据中，第数据中，第1和第和第4为一组，第为一组，第2和第和第5为一组，第为一组，第3和第和第6为为一组，分别解出一组，分别解出E、r值，再求平均值；值，再求平均值；栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路(6)画出画出UI图，要使较多的点落在这条直图，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直线的两侧，个别线上或使各点均衡分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑这样，偏离直线太远的点可舍去不予考虑这样，就可使偶然误差得

12、到部分抵消，从而提高精就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确程度确程度栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路 测量电源电动势测量电源电动势E和和r(E约为约为4.5 V，r约约为为1.5 )器材：量程为器材：量程为3 V的理想电压表的理想电压表V，量程为量程为0.5 A的电流表的电流表A(具有一定内阻具有一定内阻)，定值，定值电阻电阻R4 ，滑动变阻器，滑动变阻器R，开关，开关S，导线，导线若干若干(1)画出实验电路原理图图中各元件需用题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目中给出的符号或字母标出例例1栏目栏目导引导引第第4章章

13、 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路(2)实验中，当电流表读数为实验中，当电流表读数为I1时，电压表时，电压表读数为读数为U1；当电流表读数为；当电流表读数为I2时，电压表时，电压表读数为读数为U2，则可以求出，则可以求出E_，r_.(用用I1、I2、U1、U2及及R表示表示)【思路点拨思路点拨】解答本题应该把握以下两解答本题应该把握以下两点：点：(1)电流表接入电路中的位置电流表接入电路中的位置(2)根据闭合电路欧姆定律，列出方程式根据闭合电路欧姆定律，列出方程式栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路【精讲精析精讲精析】(1)实验中

14、由于电源的内电阻实验中由于电源的内电阻较小，故电流表相对于电源应该外接较小，故电流表相对于电源应该外接电路中最大电流不能超过电流表的量程电路中最大电流不能超过电流表的量程0.5 A,故路端电压最小为故路端电压最小为EImaxr3.75 V，大于，大于电压表的量程电压表的量程3 V，所以保护电阻，所以保护电阻R应置于并应置于并联部分之外，这样电压表最小联部分之外，这样电压表最小电压电压U4.5 V0.5(1.54)V1.75 V，小于电压表量程，小于电压表量程，故实验原理图如图所示故实验原理图如图所示栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路栏目栏目导引导引

15、第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路【方法总结方法总结】实验是根据器材实验是根据器材“因材制宜因材制宜”的，对实验的原理要把握准确，根据实际情况的，对实验的原理要把握准确，根据实际情况选择选择“可行性可行性”的实验方案，既保证实验正常的实验方案，既保证实验正常进行，又保证器材不受损坏进行，又保证器材不受损坏栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路变式训练变式训练1下列给出多种用伏安法测电池的电动势和下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据，处理方法既能减小偶然误差内电阻的数据，处理方法既能减小偶然误差,又直观、简便的是

16、又直观、简便的是()A测出两组测出两组I，U的数据，代入方程的数据，代入方程EU1I1r和和EU2I2r，求出，求出E和和rB多测几组多测几组I，U的数据，求出几组的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值最后分别求出其平均值栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路C测出多组测出多组I，U的数据，画出的数据，画出UI图象，再图象，再根据图象求出根据图象求出E、rD多测几组多测几组I，U的数据，分别求出的数据，分别求出I和和U的平的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内

17、电，再用闭合电路欧姆定律求出电池内电阻阻r解析：选解析：选C.图象法处理实验数据，能减小偶然图象法处理实验数据，能减小偶然误差，而且又直观、形象，故选项误差，而且又直观、形象，故选项C正确正确栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路要点二数据处理的方法要点二数据处理的方法学案导引学案导引1用图象处理数据有什么优点？用图象处理数据有什么优点？2UI图象的纵坐标必须从零开始变化吗？图象的纵坐标必须从零开始变化吗？栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定

18、律和逻辑电路(4)应注意当电源内电阻较小时应注意当电源内电阻较小时,U的变化较小的变化较小,图象中描出的点呈现如图甲所示状态，下面大图象中描出的点呈现如图甲所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得的点及作出的图面积空间得不到利用，所描得的点及作出的图线误差较大为此，可使纵轴不从零开始，如线误差较大为此，可使纵轴不从零开始，如图乙所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差图乙所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差小些此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的小些此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路电电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路电流，计算内电阻要在直线上选取两个相距

19、较远流，计算内电阻要在直线上选取两个相距较远栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，即为内电阻即为内电阻r.栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路特别提醒：特别提醒：利用图象求电源内阻时，要特别利用图象求电源内阻时，要特别注意纵坐标是否由零开始变化，若从零开始注意纵坐标是否由零开始变化，若从零开始变化，图象的横轴截距即短路电流，若不是变化，图象的横轴截距即短路电流，若不是从零开始变化，图象的横轴截距则不是短路从零开始变化，图象的横轴截

20、距则不是短路电流电流栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路 如图所示，在如图所示，在“测定电源的电动势和测定电源的电动势和内电阻内电阻”的实验中：的实验中：例例2栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路(1)请不要改动已接导线，在甲图中把还需要请不要改动已接导线，在甲图中把还需要连接的导线补上连接的导线补上(2)闭合电键前，应使变阻器滑片处在闭合电键前，应使变阻器滑片处在_位置上位置上(3)测得该电源的伏安特性曲线如图乙所示，测得该电源的伏安特性曲线如图乙所示，则纵坐标表示的是该电路的则纵坐标表示的是该电路的_电

21、压，电压，该电源的电动势为该电源的电动势为_V，内电阻为，内电阻为_.栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路【思路点拨思路点拨】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)实物图的连接细节实物图的连接细节(2)UI图象的坐标原点是否为图象的坐标原点是否为U、I零点零点【精讲精析精讲精析】(1)电压表测路端电压，滑动电压表测路端电压，滑动变阻器采用限流接法，开关控制整个电路变阻器采用限流接法，开关控制整个电路实物图如图所示实物图如图所示栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路(2)闭合电键前，为安全起见，

22、变阻器滑片应闭合电键前，为安全起见，变阻器滑片应处在阻值最大端处在阻值最大端(3)在在UI图象上，纵坐标表示电源的路端电图象上，纵坐标表示电源的路端电压由于横轴不从零开始，故该图象与纵轴压由于横轴不从零开始，故该图象与纵轴的交点不表示电源电动势，先求电源内阻再的交点不表示电源电动势，先求电源内阻再求电源电动势，当求电源电动势，当I0.20 A时，时，U1.8 V，斜率的绝对值表示电源内阻的大小斜率的绝对值表示电源内阻的大小栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路【答案答案】(1)见精讲精析图见精讲精析图(2)阻值最大阻值最大(3)路端路端2.22栏目栏目

23、导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路变式训练变式训练2用如图甲所示的电路测定电池的电动势和内用如图甲所示的电路测定电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的UI图图线，由图线可知下列选项错误的是线，由图线可知下列选项错误的是()栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路A电池电动势为电池电动势为1.40 VB电池内阻阻值为电池内阻阻值为1 C外电路短路时的电流为外电路短路时的电流为0.40 AD电压表的示数为电压表的示数为1.20 V时，电流表的示数时，电流表的示数I约为约为

24、0.20 A栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路热点示例创新拓展热点示例创新拓展经典案例经典案例(10分分)一特种电池的电动势约为一特种电池的电动势约为9 V，内阻约为，内阻约为50 ，为了测定这个电池的电动，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用了如图甲所示电路势和内阻，某同学利用了如图甲所示电路,图图中电压表内阻很大中电压表内阻很大,对电路的影响可不考虑，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，其阻值范围为为电阻箱，其阻值范围为0999 .栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路栏目栏目导引导引第第4章章 闭合电路欧姆定律