资源简介

(共24张PPT)
第12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
导入
　　将电压表直接接在叠层电池的两端时，电压表的示数为6.5 V，但它无法使“3.8 V　0.3 A”字样的小灯泡发光，这是为什么呢？
叠层电池的内阻太大。
导入
电池内阻大了之后，电池为什么不能使小灯泡发光呢？
　　当电池内阻很大而灯泡电阻很小时，因为灯泡与电池是串联的，可知灯泡上分到的电压很小，电池就不能使灯泡发光。
怎样才能测出电池的电动势及内阻呢？
环节一：实验方案设计
　　实验器材：两节1.5 V干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱、开关、导线等。
　　实验要求：
　　(1)设计测量干电池的电动势及内阻的实验电路图。
　　(2)确定所需测量的物理量，设计实验记录表格。
　　(3)明确实验数据的处理方法——如何得到干电池的电动势和内阻。
　　(4)分析利用你的测量方案得到的测量值与真实值间的关系。
　　(5)思考你所设计电路的系统误差来源。
环节一：实验方案设计
方案一：伏安法，电路图如图甲或乙所示。
原理：E=U+Ir。
测量多组数据并利用U-I图像处理数据，如图丙所示。
环节一：实验方案设计
(1)为什么选择利用图像处理数据？
利用U-I图像，可以更好地减小偶然误差。
(2)图像中的U、I有什么物理意义？
U代表路端电压，I代表通过电源的电流。
(3)电动势和内阻怎么获得？
纵轴截距——电动势E；斜率绝对值——内阻r。
环节一：实验方案设计
方案二：使用电流表和电阻箱，电路图如图丁所示。
原理：E=IR+Ir。
测量多组数据并利用IR-I图像处理数据，如图戊所示。
环节一：实验方案设计
方案三：电压表和电阻箱，电路图如图己所示。
己
庚
环节一：实验方案设计
　　还能设计什么样的图像处理实验数据，同样得到电动势和内阻呢？
提示：根据闭合电路的欧姆定律设计图像的横、纵坐标。
环节一：实验方案设计
　　由方案二所得关系式可知，无法画出I-R图像，但是可以画出 -R图像，图像的斜率k=，截距为。
　　由方案三所得关系式可知，无法画出U-R图像，但是可以画出-图像，图像的斜率k=，截距为。
环节二：学生实验、获取实验数据
实验要求：
(1)确定本组两种对比实验方案。
(2)电路接通前要经老师检查，确保实验电路安全。
(3)断电后才能调整电路，读取数据要快、准。
环节三：误差分析
　　考虑到电压表、电流表内阻的影响，以图甲、乙所示的两个方案为例，分析测量结果和真实值之间存在怎样的关系。
环节三：误差分析
　　方案一：甲、乙两图中的测量对象是谁？ 电流表对应的接法应该叫什么？
　　研究对象是电源。
电流表外接法
电流表内接法
环节三：误差分析
　　(1)图甲中电流表内接(相对于电压表)，内阻测量值偏小，由E测=UV+IAr测可得电动势测量值偏小。
　　(2)图乙中电流表外接(相对于电压表)，r测=r+rA，E测=UV+IAr测，即内阻测量值偏大，电动势测量值等于真实值。
环节三：误差分析
　　方案二：用闭合电路的欧姆定律分析表达式E测=U+Ir测中U、I是不是真实的路端电压和通过电源的电流，从而确定误差来源。
环节三：误差分析
图甲中采用电流表内接法，由于电压表的分流作用。
可得：
环节三：误差分析
若U1>U2，则必有IV1>IV2，所以根据上式可知：
　　E测=U+IAr测量值均小于真实值。
甲方案的系统误差来源于电压表分流。
环节三：误差分析
图乙中采用电流表外接法，由于电流表的分压作用，
可得：
　　联立①②可得r真=r测-RA；E测=U+IAr测=E真，即电池电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值大于真实值。
乙方案的系统误差来源于电流表分压。
环节三：误差分析
方案三：用U-I图像分析实验误差。
　　(1)如图甲所示的方案中，U-I图像的横轴应该是干路电流，但实际上此方案中使用的是电流表的测量值，I干=IA+IV，且电压表的示数越大，IV越大。当路端电压为0时，电压表不再分流，此时电流表的示数为干路电流。考虑电压表分流的影响，则实际U-I图线应为图丙中上方的图线。由图像可知，电动势和内阻的测量均小于真实值。
环节三：误差分析
方案三：用U-I图像分析实验误差。
　　(2)如图乙所示的方案中，U-I图像的横轴是干路电流，纵轴应该是路端电压，但实际上是滑动变阻器两端的电压，U端=UA+UV，且电流表的示数越大，UV越大。当路端电流为0时，电流表不再分压。考虑电压表分流的影响，则实际U-I图线应为图丁中右侧的图线。由图像可知，电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值大于真实值。
环节三：误差分析
根据误差来源分析，实验中应该怎样减小系统误差呢？
电压表内阻远大于电池内阻，对电流表无要求。
电流表内阻远小于电池内阻，对电压表无要求。
　　1.测定电源的电动势和内阻的实验中选用如图所示的实验电路，下列注意事项中错误的是　　　　　　(　　)
　　A.应选用旧的干电池作为被测电源，
　　　以使电压表示数的变化比较明显
　　B.应选用内阻较小的电压表和电流表
　　C.移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路而造
　　　成电流表过载
　　D.根据实验记录的数据作U-I 图像时，应通过尽可能多的
　　　点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直
　　　线两侧
课堂练习
B
课堂练习
　　2.某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图所示的U-I 图像，则(　　)
　　A.短路电流为0.5 A
　　B.电源内阻为3 Ω
　　C.电动势为1.5 V
　　D.电源内阻为5 Ω
C
谢谢！

展开更多......

收起↑