人教版高中物理必修第三册第十二章3实验：电池电动势和内阻的测量课件

3．实验：电池电动势和内阻的测量第十二章电能能量守恒定律[实验目标]

1．掌握伏安法、安阻法、伏阻法测量电池电动势和内阻的原理。2．会选用实验器材、正确连接电路并进行实验数据处理。必备知识·自主预习储备探究重构·关键能力达成类型一实验原理和实物连图【典例1】在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中，供选用的器材有：A．电流表(量程：0～0.6A，RA＝1Ω)B．电流表(量程：0～3A，RA＝0.6Ω)C．电压表(量程：0～3V，RV＝5kΩ)D．电压表(量程：0～15V，RV＝10kΩ)E．滑动变阻器(0～10Ω，额定电流1.5A)F．滑动变阻器(0～2kΩ，额定电流0.2A)G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干

(1)请在下边虚线框中画出本实验的电路图。如解析图甲所示(2)电路中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用字母代号填写)。(3)如图所示为实验所需器材，请按原理图连接成正确的实验电路。ACE如解析图乙所示[解析]

(1)根据测量电池的电动势和内阻的实验原理，画出实验电路图，如图甲所示。(2)考虑到待测电源只有一节干电池，电压表应选C；放电电流又不能太大，一般不超过0.5A，所以电流表应选A；滑动变阻器不能选择阻值太大的，从允许的最大电流和减小实验误差的角度来看，应选择电阻较小且额定电流较大的滑动变阻器E，故器材应选A、C、E。(3)根据实验电路图和所选择的电压表和电流表的量程，连接实物图，如图乙所示。类型二数据处理和误差分析【典例2】小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。(1)图中电流表的示数为________A。(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.440.44请根据表中的数据，在坐标纸上作出U-I图线。由图线求得：电动势E＝___________________V，内阻r＝_______________________Ω。U-I图线见解析1.60(1.59～1.62均可)1.20(1.18～1.24均可)(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合。其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为_________________________________________________________________。干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大[解析]

(1)电流表选用量程为0～0.6A，分度值为0.02A，则其读数为0.44A。(2)坐标系选择合适的标度，根据表中数据描点作出的U-I图线如图所示。

类型三创新实验设计【典例3】最近市面上有一种水果“果冻橙”，看起来像橙子，剥开又像橘子。这种橙子跟平时常吃的橙子口感不一样，不仅果肉嫩，而且味道更甜，被不少网友誉为“天然榨汁机”和“柑橘皇后”。某兴趣小组想要探究此“果冻橙”电池的电动势E和内阻r的大小(该电池电动势不足1V，内阻大约1kΩ)。玻璃皿中盛有橙汁，在橙汁中相隔一定距离插入铜片和锌片作为电池的正极和负极，并且备有下列器材：A．电流表A(量程0～0.6A，内阻很小)B．电压表V1(量程0～1V，内阻很大)C．电压表V2(量程0～10V，内阻很大)D．电阻箱R(量程0～9999Ω)E．开关和导线若干(1)请根据以上器材，用笔画线代替导线将实物图甲连接成完整电路。实物图见解析

V10.951.2(4)该兴趣小组只将金属片插入深度增加后发现“果冻橙”电池的内阻变小了，导致这一现象的原因是___________________________(用电阻决定式的相关物理量做解释)。内阻r的横截面积变大[解析]

(1)电路中的最大电流小于1mA，电流表的量程太大，所以选用伏阻法测量“果冻橙”电池的电动势和内阻，如图所示。

应用迁移·随堂评估自测1．“利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻”，要求尽量减小实验误差。(1)应该选择的实验电路是图中的________(选填“甲”或“乙”)。甲243题号156(2)现有开关和导线若干，以及以下器材：A．电流表(0～0.6A)B．电流表(0～3A)C．电压表(0～15V)D．电压表(0～3V)E．滑动变阻器(0～10Ω)F．滑动变阻器(0～500Ω)实验中电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________(选填相应器材前的字母)。243题号156ADE[解析]

(1)如果用题图乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大；用题图甲电路，误差来源于电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小，测量引起的误差小，故选择甲电路。(2)因干电池允许通过的电流较小，电流表量程选择0.6A，故选A；一节干电池的电动势约为1.5V，因此电压表量程选择3V，故选D；为使电流表有较大角度的偏转，需选用最大阻值小的滑动变阻器，故选E。243题号1562．(2023·浙江6月选考)在“测量干电池的电动势和内阻”的实验中：243题号156(1)部分连线如图甲所示，导线a端应连接到______(选填“A”“B”“C”或“D”)接线柱上。正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图乙所示，其示数为________V。243题号156B1.20(2)测得的7组数据已标在如图丙所示的U-I坐标系上，用作图法求得干电池的电动势E＝________V和内阻r＝________Ω。(计算结果均保留两位小数)243题号1561.501.04[解析]

(1)电压表测量的电压应为滑动变阻器接入电路中电阻丝两端的电压，开关应能控制电路，所以导线a端应连接到B处；干电池电动势约为1.5V，电压表选择0～3V量程，分度值为0.1V，题图中电压表读数为1.20V。(2)作出U-I图像如图所示，243题号156

243题号1563．一位同学用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用电路如图甲所示，测得的6组数据如下表所示。243题号156序号123456电流I/A0.120.200.310.320.500.57电压U/V1.371.321.241.181.101.05(1)试根据这些数据在图乙中作出U-I图线。243题号156(2)根据作出的图线求出电池的电动势E＝______V，电池的内阻r＝________Ω。见解析图1.460.71(3)若该同学未画出图线，只选用其中相邻两组U和I数据，利用公式E＝U＋Ir算出E和r，这样做可能得出误差较大的结果。当选用的数据中包含第________组数据时，求得E、r的误差最大。243题号1564[解析]

(1)作图时先建立坐标系，建立坐标系时纵轴的电压应从1.00V开始取点，再进行描点、连线。在连线时发现坐标(0.32A，1.18V)显然不在直线上，所以应将此点舍掉。连线如图所示。243题号156

243题号1564．某实验小组测定电池组的电动势和内阻，器材有：待测电池组、一个开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(单位长度电阻丝的阻值为r0，配有可在电阻丝上移动的金属夹)、刻度尺、导线若干。主要实验步骤如下：(1)将器材如图甲所示连接。243题号156(2)开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的________(选填“M”或“N”)端。(3)闭合开关，改变金属夹的位置，记录每次接入电路的电阻丝的长度L和电流表示数I，得到多组数据。(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图乙所示，图线斜率为k，纵轴截距为a，该电池组电动势和内阻分别为E＝________，r＝____________。(用R0、RA、k、a、r0表示)243题号156M

243题号1565．在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中：(1)将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、开关及若干导线连接成电路如图甲所示。图中导线的A端应接在________(选填“B”“C”“D”或“E”)点。243题号156C(2)实验得到的U-I图线如图乙中的直线Ⅰ所示，则电池组的电动势为________V，内电阻阻值为________Ω。(3)为了测量定值电阻的阻值，应在图甲中将A端重新连接到________(选填“B”“C”“D”或“E”)点，所得到的U-I关系图线如图乙中的直线Ⅱ所示，则定值电阻的阻值为________Ω。243题号1562.82D3

243题号1566．(2023·湖北卷)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示电路，所用器材如下：电压表(量程0～3V，内阻很大)；电流表(量程0～0.6A)；电阻箱(阻值0～999.9Ω)；干电池一节、开关一个和导线若干。243题号156(1)根据图甲，完成图乙中的实物图连线。(2)调节电阻