高二-粤教版-物理-必修三-第四章 闭合电路《第三节电源电动势和内阻的测量》课件

第三节电源电动势和内阻的测量高二—粤教版—物理—必修三—第四章闭合电路学习目标（1）能根据闭合电路欧姆定律推导出测量电源电动势和内阻的表达式。（2）能在教师的指导下制订实验方案，能选用实验器材进行实验，获取实验数据；会用图像处理实验数据，能用图像获得结论；能分析实验中存在的误差，并能提出减少误差的方法；（3）通过不同实验方案的设计和体验，培养用于创新、开放探究的精神。（4）通过探究电源两端电压和电流的关系，体会图像在研究物理问题中的作用，行成物理观念，明确科学本质。思考：根据闭合电路欧姆定律的三个表达式，E=U外+U内、E=IR+Ir,和I=E/（R+r）。请思考有什么方法可以测定电池的电动势和内阻，并提出实验设计方案。

方案一：伏安法测电源的电动势和内阻。

方案二：安阻法测电源的电动势和内阻。方案三：伏阻法测电源的电动势和内阻。实验一、伏安法（V-A法）1.实验原理：闭合电路欧姆定律由E=U+Ir可得，U=E-Ir2.实验器材：待测干电池一节（E≈1.5V），电流表（量程为0.6A,3A）、电压表（量程为3V,15V）各一个，滑动变阻器（阻值范围0~15Ω，额定电流2A）一个，开关一个，导线若干，坐标纸。3.实验原理图5.数据处理(1)公式法物理量实验次数123456U/VI1I2I3I4I5I6I/AU1U2U3U4U5U6分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值。（2）图像法把测出的多组U、I值，在U­I图中描点画图像，使U­I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U＝E－Ir可知oI/AU/V

EI短△U△I1.2.思考1：该实验中，还有哪些因素会影响路端电压和电流的值？怎样才能减少这些因素的影响？电压表测量的是路端电压的准确值，但电流表测量的仅仅是通过滑动变阻器的电流，而不是电路的总电流，这是由于电压表之路的分流造成的结果。由此可知，就是要选择电源的内阻很小的，同时选择滑动变阻器阻值较小的。6.误差分析（1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U­I

图像时描点不准确。（2）系统误差：电压表分流结果：E测<E真，r测<r真原因：电压表的分流.UIO思考2：那么既然利用图甲所示的方法会导致电压表分流产生系统误差，那为什么不把电流表接在开关旁边，如图乙所示位置呢？A图甲图乙A电流表分压图乙系统误差：电流表分压UIO结果：E测=E真，r测>r真原因：电流表的分压.A甲图：误差来源于电压表的分流作用，电流测量偏小乙图：误差来源于电流表的分压作用，电压表测量偏小A图甲图乙但电压表内阻很大，分流很小，影响不大但电流表内阻小，和电源内阻相当，分压与内电压相当，影响大。7.注意事项1.器材及量程的选取.（1）电池：为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些。（2）电压表的量程：实验用的是一节干电池，实验室中一般采用量程为0～3V的电压表.（3）电流表的量程：对于电池来讲允许通过的电流最大为0.5A，故电流表的量程选0～0.6A的.（4）滑动变阻器：干电池的内阻较小，为了获得变化明显的路端电压，滑动变阻器选择阻值较小一点的.2.为防止电池电动势E、内阻r发生变化，实验中I不要过大（应小于0.5A），读电表要快，每次读完后应立即断电.7.注意事项3.作U-I图像时的注意事项.（1）当路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单位可以取得小一些，且纵轴起点不从零开始，把纵坐标的比例放大.（2）画U-I图像时，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，个别偏离直线太远的点可舍去.这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度.oI

U0.10.20.30.40.50.62.52.01.51.00.51.0I

U0.10.20.30.40.50.61.51.41.31.21.1实验二、安阻法（A-R法）1.实验原理：闭合电路欧姆定律2.实验器材：待测干电池一节（E≈1.5V），电流表（量程为0.6A,3A）、电阻箱一个，开关一个，导线若干，坐标纸。3.实验原理图5.数据处理(1)公式法物理量实验次数123456R/ΩR1R2R3R4R5R6I/AI1I2I3I4I5I6/A-1分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值。（2）图像法由可得，0R

1/I

由图可知联立可得思考3：该实验中，还有哪些因素会影响外电阻和电流的值？怎样才能减少这些因素的影响？电流表测量的是电路的准确值，但电流表的内阻不为零，它要分掉一部分路端电压，故用电流表的电流乘以电阻箱的阻值作为路端电压是偏小的。要减小电流表分压，就要选用电源内阻较大的电源，每次电阻箱调出得阻值较大。U测U真6.误差分析（1）偶然误差：主要来源于读数以及作图像时描点不准确。（2）系统误差：电流表分压例题1.在用电压表和电流表测一节干电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为1kΩ和0.1Ω，图中为实验原理图及所需器件图。(1)在图中画出连线，将器材按原理图连接成实验电路。(2)一位同学记录了6组数据并根据这些数据在图中画出了U­I图像，根据图像读出电池的电动势E＝________V，求出电池内阻r＝________Ω。图线交U轴于U1＝1.45V，此即为电池电动势E，交I轴于I＝0.65A，注意此时U2＝1.00V，由闭合电路的欧姆定律得

例题2.在测定一节干电池电动势和内阻的分组实验中，实验1组的同学利用图甲所示电路，选用下列器材进行了规范的实验操作。A．干电池(内阻小于1.0Ω)B．电流表(量程0～0.6A，内阻rA＝1.0Ω)C．电压表(量程0～3V，内阻约为20kΩ)D．滑动变阻器(0～20Ω，允许最大电流2A)E．开关、导线若干把得到的数据记录后用“○”在图乙所示的U­I图像中描点，在小组互评环节，实验2组的同学在实验器材没有变化的情况下对1组的实验方案进行了改进后再次进行了实验，并把实验数据用“×”也描在图乙所示的U­I图像中，请完成以下对1组实验方案的评价及改进。(1)从实验原理上来看，用图甲电路进行实验，误差主要来自：______________________.(2)从所得实验数据来看，不足之处是______________________.电压表的分流路端电压变化范围太小(3)在下面虚线框中画出改进方案的电路图。(4)根据改进后所得的实验数据在图乙中作出U­I图线，由图线得到：E＝________V；r＝________Ω(保留两位小数)。由闭合电路欧姆定律可知E＝U＋I(r＋RA)故图像与纵轴的交点为电源的电动势，故E＝1.50V，又图像的斜率的绝对值为r＋RA＝=1.48Ω解得r＝0.48Ω。谢谢观看第三节电源电动势和内阻的测量（答疑）高二—粤教版—物理—必修三—第四章闭合电路1.用如图所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材：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5Ω），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干.实验主要步骤：①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关.②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I.③以U为纵坐标，I为横坐标，作U-I图线（U、I都用国际单位）.④求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.回答下列问题：（1）电压表最好选用

；电流表最好选用

.（均选填器材的字母代号）A.电压表（0～3V，内阻约15kΩ）B.电压表（0～3V，内阻约3kΩ）C.电流表（0～200mA，内阻约2Ω）D.电流表（0～30mA，内阻约2Ω）本实验误差在于电压表的分流，内阻越大分的电流就越少，故选A；电路中能达到的最大电流I＝

＝A≈180mA，电流表最好选C.AC（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大.则两导线与滑动变阻器接线柱的连接情况是

.（选填字母）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C（3）选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝

，r＝

，代入数值可得E和r的测量值.UIOak联立解得由实验原理可得2.某同学用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内电阻r，R为电阻箱。实验室提供的器材如下：电压表(量程0～3V，内阻约3k

)，电阻箱(阻值范围0～999.9

)；开关、导线若干。①请根据图甲的电路图，在图乙中画出连线，将器材连接成实验电路；②实验时，改变并记录电阻箱R的阻值，记录对应电压表的示数U，得到如下表所示的若干组R、U的数据。根据图丙所示，表中第4组对应的电阻值读数是

；

12345678910电阻R/

60.535.220.0

9.95.84.33.52.92.5电压U/V2.582.432.222.