资源简介 (共29张PPT)第十二章 电能 能量守恒定律12.3 实验:电池电动势和内阻的测量c导入新课电子产品在我们生活中的重要性越来越高,大部分的主要供能部件是各种各样的电池(如图)。电动势和内阻都是电池的重要参数,若电池的电动势和内阻未知,如何测量电池的这两个参数呢?有哪些测量方法?分别需要什么器材?1、回顾闭合电路欧姆定律的内容及表达式,如何将其应用到电池电动势和内阻的测量实验中?交流讨论。一、实验思路闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。E=U+IrE=IR+Ir3.伏阻法变形可得1.伏安法2.安阻法实验原理2、伏安法:由E=U+Ir可知,如果能测出U、I的两组数据,就可以列出关于E、r的两个方程,从而解出E、r。这种方法需要哪些仪器?怎样控制调节电路?如何设计实验?待测电池、电压表、电流表、开关和导线滑动变阻器控制电路一、实验思路E=U2+I2rE=U1+I1r3、安阻法:由E=IR+Ir可知,如果能测出I、R的两组数据,就可以列出关于E、r的两个方程,从而解出E、r。这种方法需要哪些仪器?怎样控制调节电路?如何设计实验?待测电池、电流表、电阻箱、开关和导线待测电池、电流表、两个定值电阻、开关和导线E = I1 ( R1 + r )E = I2 ( R2 + r )一、实验思路4、伏阻法:由 可知,如果能测出U、R的两组数据,就可以列出关于E、r的两个方程,从而解出E、r。这种方法需要哪些仪器?怎样控制调节电路?如何设计实验?待测电池、电压表、电阻箱、开关和导线待测电池、电压表、两个定值电阻、开关和导线一、实验思路二、物理量的测量1、以上方法,只需测量两组数据,便可以解得电动势和内阻。虽然简单,但是偶然误差较大。怎样减小偶然误差?说出具体做法。多次测量取平均值,可以有效减小偶然误差。利用伏安法测电池电动势和内阻时,通过滑动变阻器改变外电路的电阻,进行多次测量。利用安阻法、伏阻法测电池电动势和内阻时,应采用电阻箱替代两个定值电阻,进行多次测量。2、以伏安法为例,进行测量电池的电动势和内阻实验。电流表:0~0.6A电压表:0~3V滑动变阻器:阻值范围较小的,最大阻值10~20Ω待测电池:电动势一般小于2V,内阻较大开关和导线(1)根据实验原理及电路图,选择实验仪器二、物理量的测量②把滑动变阻器的滑片移到一端,使其连入电路的阻值最大。(2)实验步骤①按原理图连接好电路。二、物理量的测量③闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数,读出电压表、电流表示数U、I,记录数据填入表格。改变滑动变阻器滑片位置,多次测量,将I、U值填入表中。④断开开关,整理器材。⑤处理数据,求出电池的电动势和内阻。3、实验时应注意哪些问题 (1)为使电路电压有明显变化,选取内阻较大的旧干电池。(2)电池在大电流放电时极化现象较严重,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,故长时间放电不宜超过0.3 A,短时间放电不宜超过0.5 A。实验中不要将I调得过大,尽量快速读取数据,每次读完后应立即断电。(3)多次测量取平均值,可以有效减小误差。应使用滑动变阻器、电阻箱改变外电路的电阻,进行多次测量取平均值。二、物理量的测量伏安法测量电池电动势和内阻实验视频二、物理量的测量1、如何分析表格内的数据,得出电池的电动势和内阻?三、数据分析实验序号 1 2 3 4 5 6I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6公式法分别将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 , 作为测量结果。2、有没有另外一种方法,能更简便、更直观、更好地减小实验误差?图像法E=U+Ir变形可得U=-rI+E,其中E、r对于 一个电池来说是常量;而待测量U、I是变量。所以U=-rI+E可看作一次函数的表达式,它的U-I图像是一条直线。通过分析由测量数据得到的U-I图像,可以求出电动势和内阻。三、数据分析3、怎样利用图像求解电动势和内阻?建立U-I坐标系,根据测量数据在坐标系中描点,可以看到这些点大致呈直线分布,画出这条直线(如图所示)。由U=-rI+E可知:①纵轴截距等于电源的电动势 E三、数据分析②横轴截距等于外电路短路时的电流③图线斜率的绝对值等于电源的内阻4、干电池内阻较小,测得数据U的变化范围较小,U-I图线效果如图所示,不利于减小误差。为使所得图线充分利用坐标系,应怎样调整坐标系?可使纵轴坐标不从零开始,如图所示,把坐标的比例放大,有利于减小误差。三、数据分析5、分析安阻法测量电动势和内阻得出的数据,用哪种方法更直观?公式法:E=IR+Ir图像法:三、数据分析由 得 -R图像(如图甲),斜率 ,纵轴截距为由 得R- 图像(如图乙),斜率k=E,纵轴截距为-r图像法更直观6、分析伏阻法测量电动势和内阻得出的数据,用哪种方法更直观?三、数据分析图像法:公式法:由 得 图像(如图),斜率 ,纵轴截距为图像法更直观四、误差分析1、本实验的误差来源?(1)偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及画U -I图像。(2)系统误差:主要原因是电压表、电流表并非理想电表。2、在E=U+Ir中,U为路端电压,I是通过电源内阻的电流。伏安法测电动势和内阻的两图中,电压表和电流表哪个电表测量值等于真实值?哪个电表测量值有系统误差?是什么原因造成的?由于系统误差导致电动势和内阻的测量值与真实值有什么关系?为减小系统误差应选择哪个电路实验呢?电压表测量的是真实值电流表测量的有误差误差来源:电压表分流电流表测量的是真实值电压表测量的有误差误差来源:电流表分压方案一方案二E=U+Ir路端电压干路电流四、误差分析方案一方案二四、误差分析E=U2+I2rE=U1+I1r误差分析:公式法E测<E真 ; r测<r真E=U2+(I2RA+I2r)E=U1+(I1RA+I1r)E测=E真 ; r测>r真方案一方案二四、误差分析误差分析:图像法U真=U测+UAI真=I测+IV短路时U=0,IV=0,I真=I测断路时I=0,UA=0,U测=U真方案一方案二四、误差分析误差分析:等效电源法ababE测=Uab<E真E测=Uab=E真r测=r+RA>r真减小误差的办法适合测小内阻电源适合测大内阻电源电压表选内阻大的滑动变阻器选阻值小的电流表选内阻小的滑动变阻器选阻值大的对于内阻较小的干电池,采用电流表内接法3、如何减小实验误差?四、误差分析方案一方案二方案四方案三4、如何分析安阻法、伏阻法的实验误差?E测=IR+Ir测由于电流表分压,E真=I(R+RA)+Ir真四、误差分析E测=E真 ; r测>r真E测<E真 ; r测<r真由于电压表分流,【例】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。0.44四、误差分析请根据表中的数据,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。1.601.20四、误差分析(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:●●●●●(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,导致实验误差增大四、误差分析课堂小结课外拓展观看视频,利用家中的水果,做一个水果电池,并测一测水果电池的电动势和内阻。 展开更多...... 收起↑ 资源预览