高考物理人教山东一轮复习汇总实验测定电源的电动势和内阻讲解省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

试验12

测定电源电动势和内阻第1页一、试验目标测定电源电动势和内阻。二、试验原理三、试验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔。试验方法一

伏安法

第2页2四、试验步骤1.按试验电路图所表示连接电路。2.把变阻器滑片移动到使接入电路阻值最大一端。3.闭合开关,调整变阻器,统计几组I、U值,填入表格中。4.断开开关,拆除电路,整理好器材。五、数据处理方法一:列方程组求解电动势和内阻大小依据以上三组方程分别求出E、r,再取其平均值作为电源电动势E和内阻r。第3页3方法二:用作图法处理数据,如图所表示。(1)图线与纵轴交点为E;第4页4六、误差分析1.偶然误差(1)电表读数不准引发误差。(2)图象法求E和r时作图不准确。2.系统误差(1)若采取电流表外接法,因为电压表分流造成电动势和内阻测量值均偏小。(2)若采取电流表内接法,因为电流表分压,造成内阻测量值偏大。第5页5七、注意事项1.选取旧电池:为了使电路路端电压改变显著,电池内阻宜大些,可选取已使用过一段时间电池。2.电流不要过大,读数要快:干电池在大电流放电时,电动势E会显著下降,内阻r会显著增大。所以,试验中不要将I调得过大,读电表要快,每次读完马上断电。3.逐差法求E、r:要测出不少于6组I、U数据,且改变范围要大些,用方程组求解时,要将测出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,分别解出E、r值再求平均值。第6页64.合理选择标度:为使图线分布空间大,如图所表示,纵坐标能够不从零开始,则图线和横轴交点不再是短路电流,电源内阻不能第7页7试验方法二

安阻法试验原理用一个电流表和电阻箱测量,电路如图所表示,测量原理为:E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),由此可求出E和r,此种方法使测得电动势无偏差,内阻偏大。若已知电流表A阻值可消除测内阻系统误差。第8页8试验方法三

伏阻法一、试验原理用一个电压表和电阻箱测量,电路如图所表示,测量原理为:,由此可求出r和E,此种方法测得电动势和内阻均偏小。第9页9二、图象法处理数据,如图所示

第10页10命题点一命题点二命题点三试验原理与操作典例1(·四川卷改编)用如图所表示电路测量电源电动势和内阻。试验器材:待测电源(电动势约3V,内阻约2Ω),保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值1Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。第11页11命题点一命题点二命题点三试验主要步骤:(ⅰ)将滑动变阻器接入电路阻值调到最大,闭合开关;(ⅱ)逐步减小滑动变阻器接入电路阻值,记下电压表示数U和对应电流表示数I;(ⅲ)以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位);(ⅳ)求出U-I图线斜率绝对值k和在横轴上截距a。回答以下问题:(1)电压表最好选取

;电流表最好选取

。

A.电压表(0~3V,内阻约15kΩ)B.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)C.电流表(0~250mA,内阻约2Ω)D.电流表(0~30mA,内阻约2Ω)第12页12命题点一命题点二命题点三(2)滑动变阻器滑片从左向右滑动,发觉电压表示数增大,两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是

。

A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选取k、a、R1和R2表示待测电源电动势E和内阻r表示式E=

,r=

。代入数值可得E和r测量值。

第13页13命题点一命题点二命题点三(4)假如调整滑动变阻器,电压表和电流表示数统计以下:请依据表中数据,在图中方格纸上作出U-I图线。由图线求得:电动势E=

V;内阻r=

Ω。

(5)试验时,小明进行了屡次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合。其实,从试验误差考虑,这么操作不妥,因为

。

第14页14命题点一命题点二命题点三

答案:(1)A

C

(2)C

(3)ka

k-R2(4)图线看法析

1.610.24

(5)会引发电动势和电阻改变

解析:(1)因电源电动势为3

V,且电压表内阻越大,系统误差越小,所以电压表选A;经过电流表最大电流约为

=176.5

mA,所以电流表选C;(2)滑动变阻器滑片从左向右滑动,发觉电压表示数增大,说明滑动变阻器连入电路电阻丝长度在增加,故滑片P左侧电阻丝连入电路,所以一条导线接在电阻丝左端接线柱,另一条导线接在滑动变阻器金属杆两端中任意一端接线柱都可,选项C正确;(3)由闭合电路欧姆定律E=U+I(r+R2),可得U=E-I(r+R2),由题意U=0时,I=a,且r+R2=k,所以得E=ka;r=k-R2。第15页15命题点一命题点二命题点三(4)坐标系选择适当标度,依据表中数据描点作出U-I图线如图所表示。图线与纵轴交点为1.61

V,故E=1.61

V,由图线斜率

=1.24知,电池内阻为0.24

Ω。注意此处不要用图象与纵轴交点值除以与横轴交点值;(5)长时间保持电路闭合,电池会发烧,电池内阻会发生改变,干电池长时间放电,也会引发电动势改变,造成试验误差增大。第16页16命题点一命题点二命题点三思维点拨此试验是教材上测量电源电动势和内阻试验改进试验;与教材试验不一样地方就是加了两个保护电阻;仪器选择要考虑试验误差原因,比如此试验产生误差是电压表分流作用,故选择电压表时要尽可能用内阻较大电压表。第17页17命题点一命题点二命题点三对于纲领要求试验,首先要把试验原理、目标、试验步骤、数据处理基本方法等要记住、记准,在此基础上学会质疑,要明确本试验系统误差是因为电压表和电流表内阻影响而造成误差。(1)如图甲所表示,在理论上E=U+(IV+IA)r,其中电压表示数U是准确电源两端电压。而试验中忽略了经过电压表电流IV而形成误差,而且电压表示数越大,IV越大。当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,短路电流测量值=真实值。如图乙所表示,可知E测<E真,r测<r真。第18页18命题点一命题点二命题点三(2)若采取如图丙所表示电路,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,如图丁所表示,可知E测=E真,r测>r真。第19页19命题点一命题点二命题点三数据处理与误差分析数形结合型——“巧”变公式找函数1.高考物理考查学生应用数学知识能力,在试验中表达在试验数据处理上,通常利用相关试验原理公式进行巧妙变形,变成和图象信息一致函数形式,依据图象斜率、截距结合函数关系式得出所需数据。在前面所学三种(伏安法、安阻法、伏阻法)等测量电源电动势和内电阻试验方法中,要紧紧围绕闭合电路欧姆定律E=U+Ir,重点进行数学公式变形,变形为y=kx+b形式对应图象中各物理量。第20页20命题点一命题点二命题点三2.测量电源电动势和内阻方法很多,任何一个试验方法一定而最关键是看电路中怎样测量出路端电压U和电路中总电流I,这也是命题人命题时入手点。(1)列表法:把被测物理量分类列表表示出来,表中对各物理量排列习惯上是先统计原始数据,后计算结果。列表法可大致反应一些原因对结果影响,惯用作其它数据处理方法一个辅助伎俩。(2)图象法:把试验测得量按自变量和因变量函数关系用图象直观地显示出来。依据试验数据在坐标纸上画出图象,若是反比关系普通改画成正比图线,同时注意图象斜率、图象在坐标轴上截距物理意义。第21页21命题点一命题点二命题点三典例2(·湖北八市联考)试验室中,甲和乙两位同学先后用同一套试验仪器来测量某电子产品所用电池电动势和内阻,其中R、R0分别是电阻箱和定值电阻,试验时甲、乙分别设计了如图(a)和(b)所表示两个电路,改变R阻值以及对应电压表示数U。试验做完后两同学发觉当初没有记下R0阻值,只能依据试验统计数据作出关系图象如图(c)和(d)。第22页22命题点一命题点二命题点三第23页23命题点一命题点二命题点三(1)能够判断图线(c)是利用图

[填“(a)”或“(b)”]中试验数据描绘;

(2)甲同学得到图线横截距为-3.0,纵截距为0.30,乙同学得到图线横截距为-0.33,纵截距为0.25,则该电池电动势为E=

V,内阻r=

Ω,定值电阻R0=

Ω。(计算结果均保留两位有效数字)

第24页24命题点一命题点二命题点三答案:(1)(a)

(2)4.0

0.50

2.5解析:(1)先观察图(c),发觉R=0时,增大,即电压表示数减小,显然(a)图电压表示数会伴随R增大而减小,(b)图中电压表示数会伴随R增大而增大,故能够判断图(c)中图线是利用图(a)试验数据描绘;第25页25命题点一命题点二命题点三第26页26命题点一命题点二命题点三创新试验问题——原理创新测电源电动势和内阻试验试验原理是闭合电路欧姆定律,但试验方案灵活多变,数据处理方法不停翻新,尤其是利用图象法求解电源电动势和内阻,更是花样百出,除了前面提到三种方法外还常有以下创新:(1)试验器材创新:如采取传感器等。(2)试验仪器及设计以“伏伏法”代替“伏安法”。试验数据处理以U-U图象代替U-I图象。等等。第27页27命题点一命题点二命题点三典例3在“测定电源电动势和内阻”试验中,试验室仅提供以下试验器材:A.两节旧干电池,每节电动势约1.5VB.直流电压表V1、V2,量程均为0~3V,内阻约3kΩC.电流表,量程0~0.6A,内阻小于1ΩD.定值电阻R0,阻值2ΩE.滑动变阻器R,最大阻值15ΩF.开关和导线若干第28页28命题点一命题点二命题点三(1)请依据如图甲所表示实物图,在图乙虚线框中画出对应电路图。(2)依据图甲电路进行试验,测得多组U、I数据,作出U-I图象,求出电动势和内阻值均小于真实值,其产生误差原因是

。

第29页29命题点一命题点二命题点三(3)试验过程中,因为电流表发生了故障,某同学又设计了如图丙所表示电路测定电源电动势和内阻,试验中移动滑动变阻器触头,统计U1和U2值以下表所表示,用测出数据在图丁中绘出U2-U1图线。第30页30命题点一命题点二命题点三(4)由图线可得被测电池组电动势E=

V,内阻r=

Ω。(结果保留两位有效数字)

第31页31命题点一命题点二命题点三答案:看法析解析:(1)如图所表示。(2)电流表不是测得流过电池电路中电流,原因是电压表分流造成。第32页32命题点一命题点二命题点三第33页331.(·广东珠海3月质量检测)某学习小组用如图所表示电路测量电源电动势和内阻,待测电池电动势约为9V,变阻箱量程为0~9999Ω,理想电压表量程为3V,定值电阻R0=10.0Ω。第34页34(1)图中电路不完整,应用导线将电压表正极与

(填“a”或“b”)连接。

(2)试验时,应先将电阻箱电阻调到

(填“最大”或“最小”)。

(3)若将试验统计电阻箱阻值R与对应电压表读数U统计于表格,然后在平面直角坐标系内以

为纵坐标,R为横坐标,作出一条平滑直线,请用该直线斜率k、纵轴截距b和定值电阻R0表示出电源电动势E和内电阻r计算式:E=

、r=

。(两空均用字母表示)

第35页35第36页362.(·惠州4月模拟)用直流电源(内阻可忽略不计)、电阻箱、定值电阻R0(阻值为2.0kΩ)、开关和若干导线,连接成如图甲所表示电路来测量电压表V(量程3V)内阻RV。闭合开关S,适当调整电阻箱阻值R,读出电压表示数U,取得多组数据。第37页37(1)此试验时电阻箱读数如图乙所表示,其值为

Ω。

(2)依据测得数据画出如图丙所表示-R关系图线,由图象上数据可计算得到纵轴截距与图线斜率比值为

,进而求得电压表内阻RV=

kΩ。(计算结果均保留两位有效数字)

(3)若电源内阻不可忽略,用此法测得RV

(填“偏大”或“偏小”)。

(4)定值电阻R0作用是

。

第38页38答案:(1)6500

(2)9.0kΩ

7.0

(3)偏大

(4)保护电压表解析:(1)由图示电阻箱可知,其示数为:0×100

kΩ+0×10

kΩ+6×1

kΩ+5×100

Ω+0×10

Ω+0×1

Ω=6

500

Ω;第39页39第40页403.(·陕西八校联考)在“测定一节干电池电动势和内阻”试验中:(1)第一组同学利用如图a所表示试验装置测量,电压表应选择量程

(选填“3V”或“15V”),试验后得到了如图b所表示U-I图象,则电池内阻为

Ω。(电压表、电流表均为理想电表)

第41页41(2)第二组同学也利用图a所表示试验装置测量另一节干电池,初始时滑片P在最右端,但因为滑动变阻器某处发生断路,合上开关后发觉滑片P向左滑过一段距离x后电流表有读数,于是该组同学分别作出了电压表读数U与x、电流表读数I与x关系图象,如图c所表示,则依据图象可知,电池电动势为

V,内阻为

Ω。

第42页42答案:(1)3V

1.5

(2)1.5

1解析:(1)因测一节干电池电动势(1.5

V),故电压表选择量程3

V;由U-I图象可读出电动势为1.45

V,由E=U+Ir可得,(2)由图c可知当I1=0.15

A时U1=1.35

V,当I2=0.30

A时U2=1.20

V。依据U=E-Ir可得,1.35

V=E-0.15

A·r,1.20

V=E-0.30

A·r。解得E=1.5

V,r=1

Ω。第43页434.(·陕西宝鸡质量检测)某试验小组同学在试验室发觉了一段粗细均匀、电阻率较大电阻丝,于是设计了如图甲所表示电路进行了试验探究