实验：电池电动势和内阻的测量 课件 - 2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十二章电能能量守恒定律第3节实验：电池电动势和内阻的测量内容索引学习目标活动方案检测反馈学习目标1.理解应用闭合电路的欧姆定律测量电池电动势和内阻的原理．2.会根据给定的器材设计测量电动势和内阻的电路．3.会用构建一次函数的图像法处理实验数据．4.会分析系统误差的来源，并通过图像法和等效法分析实验误差．活动方案活动一：设计测量电池电动势和内阻的实验方案读数误差属于偶然误差，难以保证随机选取的两组数据是否都偏大或都偏小，导致最后测量值偏离真实值较大．所以在实际中，通过描点画线的方法来减小读数产生的偶然误差．电动势和内阻都是电源的重要参数．根据闭合电路欧姆定律，有多种方法可以测定电池的电动势和内阻．1.方案一：伏安法测量电池的电动势和内阻．(2)根据U＝E－Ir可变形为U＝－rI＋E，得到U和I为线性关系．请在坐标系中定性画出U－I图像，并利用图像求出电源电动势E和内阻r.2.方案二：伏阻法测量电池的电动势和内阻．(1)实验电路图如图所示．若电阻箱阻值为R，电压表的示数为U，根据闭合电路欧姆定律，可得

U＝E－_________．3.方案三：安阻法测量电池的电动势和内阻．(1)实验电路图如图所示．若电阻箱阻值为R，电流表的示数为I，根据闭合电路欧姆定律，可得到E＝_______＋_______．IRIr总结：在伏安法、伏阻法、安阻法测量电池的电动势和内阻中，用图像法处理实验数据时，均变形为一次函数图像，然后通过图像的斜率、截距及表达式可求出电池的电动势和内阻．活动二：用伏安法测量干电池的电动势和内阻实验器材：一节干电池(旧)、开关、滑动变阻器、电压表、电流表．实验电路图：1.按下列步骤操作实验：(1)按照电路图接好电路，电流表用0～0.6A量程，电压表用0～3V量程．(2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值___________．最大

(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1)，断开____________(防止干电池因大电流放电时间过长导致内阻r发生明显变化).(4)逐渐减小滑动变阻器电阻，重复步骤(3)，测量多组I、U值，记录相关数据．(5)断开开关，整理好器材．2.数据记录及处理．一位同学记录的6组数据见下表：开关I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05试根据这些数据在图中画出U－I图像；根据图像读出电池的电动势E＝____________________V，求出电池内阻r＝________________Ω.1.46(1.45～1.47)0.72(0.69～0.74)

3.两个注意点：(1)由于干电池的内阻较小，当电流I变化时，电压U的变化可能较小．为了得到更加精确的测量结果，作图时，电压轴的起点坐标一般不从0开始，应根据实验数据选合适的起点坐标．图中纵轴起点从1.00V开始，此时图线与纵轴交点仍为电池的____________，但图线与横轴交点

不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点，用r＝________求出．电动势E

R0

总结：下表中的两个电路图为常见的测量电池电动势E和内阻r的电路图，请根据表中提示，完成填空．

电流表相对于电源外接法电流表相对于电源内接法电路图误差原因电流表测量的电流不是干路中的电流，误差的原因是__________________电压表测量的电压不是路端电压，误差的原因是__________________电压表的分流电流表的分压

电流表相对于电源外接法电流表相对于电源内接法从等效电路的角度分析(电路图中的虚线部分为等效电源)电压表应看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势(r测和E测)，因为电压表和电池并联，所以r测_______(选填“>”“＝”或“<”)电池内阻r真；因为外电阻R断开时，a、b两点间电压Uab等于电动势E测，此时电源与电压表构成回路，所以Uab＜E真，即E测______(选填“>”“＝”或“<”)E真电流表应看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电流表这一整体的等效内阻和电动势(r测和E测)，等效内阻为电流表和电池的串联值，所以r测___(选填“>”“＝”或“<”)电池内阻r真；因为外电阻R断开时，整个电路中没有电流，故路端电压Uab等于电动势E测，即E测___(选填“>”“＝”或“<”)E真＜＜>＝

电流表相对于电源外接法电流表相对于电源内接法从图像修正的角度分析干路中的电流等于电流表的电流加上电压表的电流IV，而且电压表示数越大，IV越大．根据这一规律可以对实验数据进行修正，如图所示，对比修正前后图像不难看出：①当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，短路电流测量值＝真实值；②E测_______(选填“>”“＝”或“<”)E真；③因为r测＝

，所以r测______(选填“>”“＝”或“<”)r真路端电压等于电压表的示数加上电流表的分压UA，电流表示数越大，UA越大．根据这一规律可以对实验数据进行修正，如图所示，对比修正前后图像不难看出：①E为真实值，E测____(选填“>”“＝”或“<”)E真；②I短测＜

I短真；③因为r测＝

，所以r测

______(选填“>”“＝”或“<”)r真＜＜＝>

电流表相对于电源外接法电流表相对于电源内接法说明由于通常情况下电池的内阻较小，第二种电路中r测的测量误差非常大，故实验通常选择第一种接法活动三：测量水果电池的电动势和内阻小明欲探究水果电池的电动势和内阻．他把铜片和锌片相隔约1cm插入一个梨中，就制成一个水果电池，铜片、锌片分别是电池的正极、负极．1.实验电路图如图甲所示，请用笔画线代替导线，完成图乙中实物图的连接．2.连接好实物图后，将电阻箱阻值调到合适阻值，闭合开关．改变电阻箱的阻值R，记录电压表对应的示数U，计算得到的数据如表所示：

3.根据图线可得该水果电池的电动势为________________V，内阻为____________kΩ.(结果均保留两位有效数字)4.本实验系统误差的来源是电压表分流了，电动势的测量值____________真实值，内阻的测量值____________真实值．0.91(0.83～1.0)1.7(1.6～1.8)小于小于检测反馈11.下列给出的多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据处理方法，既能减小偶然误差，又直观、简便的是________．A.测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E和rB.多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值C.测出多组I、U的数据，画出U－I图像，再根据图像求出E、rD.多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r【解析】A项只测量两组数据求出E、r，偶然误差较大；B项计算E、r平均值虽然能减小误差，但太繁琐；D项分别求出I、U的平均值再求解的方法是错误的．只有C正确．【答案】C22.某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5Ω的保护电阻R0，实验电路如图甲所示．(1)请按图甲电路原理图，用笔画线代替导线把图乙实物电路连接起来．【解析】

对照电路图连线即可，要注意电表的正负极．2(2)该同学顺利完成实验，测得如表所示的数据，请根据数据在图丙坐标系中画出U－I图像，由图知电池的电动势为____________V，内阻为____________Ω.(结果均保留2位有效数字)1.50.52I/A0.100.170.230.30U/V1.201.000.800.602

2(3)考虑电表本身电阻对测量结果的影响，造成本实验系统误差的原因是____________________．【解析】

电流表所测的电流小于通过电池的电流，因为电压表内阻有分流作用．(4)实验所得的电池的电动势和内阻的测量值与真实值比较：E测_______E真，r测_______r真．(均选填“<”“＝”或“>”)【解析】

保护电阻等效到电池的内部，电压表测的电压为外电压，电流表所测的电流偏小，作出U－I图线的测量图线和实际图线，如图所示，虚线表示实际图线，从图线可以看出，电动势和内阻的测量值均小于真实值．电压表内阻分流<<2

233.一同学测量某干电池的电动势和内阻．(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处____________；__________________．【解析】在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全．开关未断开电阻箱阻值为零

3

由图像可计算出该干电池的电动势为___________________V(结果保留三位有效数字)；内阻为______________Ω(结果保留两位有效数字).1.33(1.30～1.36)1.2(1.0～1.4)3

3【答案】34.某同学利用如图甲所示的电路测量电源的电动势E和内阻r，所用的实验器材有：一个电压表V、一个电阻箱R、一个5.0Ω的定值电阻R0、一个开关和导线若干．4(1)根据电路图，在图乙中用笔画线代替导线，将实物图连成完整电路．【解析】根据电路图将实物图连接，如图所示，注意不要交叉．4

4

(3)由图像可求得，该电源的电动势E＝_____V，内阻r＝____Ω.(结果均保留2位有效数字)2.92.445.某实验小组用如图甲所示的电路测量某电源的电动势和内电阻，其中R为电阻箱．5(1)小明同学进行了如下的实验操作：①按图甲电路进行连接，闭合开关之前，调节电阻箱的阻值为最大．②把S2与1连接，闭合开关S1，调节电阻箱的阻值，记录对应电压表示数U和电流表示数I.③以U为纵坐标，I为横坐标，作U－I图线，如图乙所示．待测电源的电动势E＝____________V，内阻r＝____________Ω.(结果均保留3位有效数字).1.501.255④上述操作测得电源内阻的系统误差主要来源于电流表分压，电源内阻的测量值____________(选填“大于”或“小于”)真实值．【解析】将电流表与电源等效为一个新电源，测量的内阻等于电源的内阻和电流表内阻之和，所以电源内阻的测量值大于电源内阻的真实值．⑤为了消除系统误差，小明同学接着又采取了如下实验操作：小明同学把图甲的开关S2与2连接，闭合开关S1，当电阻箱的阻值为1.5Ω时，电压表的示数如图丙所示，电流表的示数如图