陈志锋《实验：测定电池的电动势和内阻》.ppt

1、测定电池电动势和内阻,铅山一中 陈志锋,2020年7月7日星期二,“问题能激发我们去学习、去发现、去实验、去观察。”-波普,三维目标,（一）知识与技能 1、知道测量电源的电动势和内阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流变化的关系。 2、能用解析法和图象法进行数据处理，求出电源的电动势和内阻。 3、掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法。 4、尝试分析电源电动势和内阻的测量误差，了解测量中减小误差的方法。,（二）过程与方法 1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。 2、学会根据图线合理外推进行数据处理的方法。 （三）情感、态度与价值观 通过设计电路和选择仪器，开阔思路

2、，激发学习物理的兴趣。培养仔细观察，真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质。 教学重点：实验方法和实验数据的处理 教学难点：实验误差的分析,方法一：采用一个滑动变阻器、一块电流表、一块电压表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。,原理：E=U+Ir,一、实验原理,方法二：采用一个电阻箱、一块电流表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。,原理：E=I（R+r),一、实验原理,方法三：采用一个电阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。,一、实验原理,二、实验方法,1、实验电路图 用电流表、电压表与滑动变

3、阻器,适宜测小内阻电源,适宜测大内阻电源,2、器材、量程选择 被测干电池：内阻较大的旧电池 电压表 ： 03V量程 电流表： 00.6A量程 滑动变阻器：选择阻值小的，便于调节,二、实验方法,3、实验步骤 确定量程，画出电路图，按电路原理图连接电路; 把滑动变阻器的滑动片移到一端,使接入电路部分的电阻最大; 闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数,测量多组U、I数值并记录下来; 断开开关,整理好器材; 根据测量的数据求得E、r。,二、实验方法,4、实验注意问题 （1）使用旧电池 （2）本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处. （3）电池在使用过程中,内阻、电动势都会发生变化,

4、实验时测量尽量迅速点, 实验中电流不要太大，每次读完数后立即断电，使实验过程中E和r的值较稳定。 （4）至少要测出6组I、U数据，且变化范围要大一些. （5）画U-I 图，描点连线时，应使图线通过尽可能多的点，使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏离直线太远的点可舍去。 （6）画U-I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，横坐标必须从0开始(这时图线与横轴的交点不再是短路电流)。,二、实验方法,把所测量的数据代入E=U+Ir， 计算出,同理，把其它几组 r2、r3、E2、E3算出来， 用公式 即为所测电源的电动势和内阻。,1、解析法,三、实验数据处理,利用解方程组的方法求解E和r的优点是简单,

5、缺点则是有可能产生较大的误差。因此一般采用图象法求解E和r.,不考虑,在坐标纸上以电流I 为横轴，路端电压U 为纵轴，描点连线画出U-I 图线，并延长U-I 图线与坐标轴相交。,2、图象法,由U =E -Ir 可知，U 是I 的一次函数。,2、图象法,E,I短,（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E,（2）图象在横轴上的截距为短路电流I短,（U=0）,（3）图象斜率的绝对值为电源内阻,（I=0）,0,此图线与纵轴的交点仍为电池的电动势,但图线与横轴的交点不再是短路电流。图线的斜率仍等于电池的内阻,求内阻时可由直线上取较远的两点,用 求出。,四、实验误差分析,偶然误差：,读数时产生的误差、作图

6、不准确形成的误差、电表线性不良引起的误差、操作不规范引起的误差等等,系统误差：,电流表内接法时误差来源于电压表的分流作用，电流表外接法时，误差来源于电流表的分压作用。,系统误差分析,（一）、理论计算 （二）、等效变换 （三）、图象比较,系统误差分析 理论计算,1、电流表内接法：根据闭合电路欧姆定律 ， 则有： E测 = U1+ I1r测 （1） E测 = U2+ I2r测 （2） 解得： E测= r测= 如考虑电压表的内阻，则有： 解得： 可见电动势和内阻的测量值都小于真实值，,E测 E真,r 测 r真 。,系统误差分析 理论计算,2、电流表外接法：根据闭合电路欧姆定律 测量值仍为： E测=

7、r测= 考虑电流表的内阻，则有： 解得： 可见电动势的测量值等于真实值，而内阻的测量值大于真实值，,E测 = E真, r真。,系统误差分析 等效变换,1、电流表内接法时，相当于电压表和电源并联，当外电路断开时，电源和电压表构成回路，故 ， E测 =U ；r测= ；因为RV ，故误差非常小，因此采用内接法。 2、电流表外接法时，把电流表的内阻等效进电源内阻里，测出的电动势是真实的，但r测=r真+RA ，r测 的误差非常大，故不采用外接法，但如电流表的内阻是已知的，则可采用外接法。,真实值,测量值,系统误差分析 图象比较 1、电流表内接法：,0,E测 E真,r 测 r真,E测,E真,真实值,测量值

8、,0,E测 = E真,r 测 r真,E测,系统误差分析 图象比较 2、电流表外接法：,用电压表和电流表测定电源电动势和内阻时，系统误差是不可避免的，一般情况下RV r真采用电流表外接法误差非常小；而当RA r真时，采用电流表内接法测量误差很小，特别是RA 已知时，采用电流表内接法可避免因电压表和电流表内阻而带来的系统误差。 电流表外接法时 电流表内接法时,系统误差总结 ：,七、小结,一、实验原理：闭合电路欧姆定律（三种方法） 二、实验方法：实验步骤、实验注意事项 三、数据处理：解析法和图象法 四、误差分析：偶然误差和系统误差,谢谢,一粒沙中看世界， 一朵野花见天堂。 将无垠握于手中， 见永恒于一瞬间。,See a world