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基于核心素养的物理课堂教学
实验：测电源电动势和内阻
2024年“聚焦新课程 实践新教材 共研新高考”主题活动
请同学们思考并回答：
1、什么是电源的电动势 E？
2、从闭合电路中的电压关系分析，电源电动势 E等于什么？
指非静电力把正电荷从电源的负极移到正极所做的功与该电荷电量的比值。是描述电源将其他形式的能转化为电能的本领的物理量。
????=????+????????
?
路端（外）电压
电源内阻消耗的电压
请思考：你能想到哪些方法测出一个电源的电动势 E 呢？
伏安法
伏阻法
安阻法
粗测法
其他方法
1、用电压表粗测电源的电动势
一、实验思路
V
S
E r
????=??????????????
若电压表阻值为RV
若为理想电压表（RV= ）
????=????
?
∞
请思考：为什么断路时的路端电压等于E？
2、实验思路
若测出该电路中路端（外）电压、电流
????=????+????????
?
路端（外）电压
通过电源的电流
2、伏安法（计算法）
方法一：解方程组法
E = U1 + I1r
E = U2 + I2r
r = ??????????????????????????????????????
?
E = ??????????????????????????????????????????????????????
?
联立解得：
缺点：使用实验数据少,偶然误差大，计算步骤繁琐。
2、伏安法（图像法）
测出路端电压、电流
????=????+????????
?
方法二：图像法
电源的电动势E
U/V
I/A
O
电源的U―I图像
U = ? Ir + E
优点：形象直观；使用实验数据多，偶然误差小；且计算相对更简便。
1、偶然误差
a.由于电表读数不准引起的误差；
b.作图不准或图像集中在坐标纸某一区域造成的误差；
c.测量过程通电时间过长或电流过大，会引起电动势和内阻变化等。
2、系统误差
a.由测量仪器造成的误差；
b.在设计电路图时，实验电路中的电流表也有“内接法”和“外接法”之分，这两种方式测量都会带来系统误差。
3、实验误差
1、实验电路图
二、电流表“外接法”
“外接”是相对于电源来说的，而不是滑动变阻器。
A
V
S
E, r
·
·
·
2.演示：电流表“外接法”测电池的电动势和内阻
A
V
S
E, r
·
·
·
实验仪器：
待测干电池一节，0-50Ω滑动变阻器，电压传感器，电流传感器，电键一个，导线若干
3、误差分析
（1）电压表理想E 真= U + Ir真
路端电压
通过电源的电流
A
V
S
R
E r
r测 < r真
E测 < E真
U
I
O
电源的U―I图像
E真
E测
U = ? I r + E
U = ? I ????????????????+????r + ????????????????+????E
?
（2）电流表读数存在误差 （电压表分流）
E = U +（????测+????????????）r
?
I测
A
V
S
R
E r
ΔI
ΔI
等效电源思路分析误差
A
V
S
R
E r
E′ r′
等效电动势：
????′ =?????????????????+????????E
?
= E测 < E
等效电阻：
????′ =?????????????????+???????????=????测
?
< r
4、换个角度看“外接法”的测量结果
U = ? I ????????????????+????r + ????????????????+????E
?
U = ? I r + E
r′
E′
RV
r
适测 r小的电源
四、演示：电流表“内接法”测电池的电动势和内阻
V
S
A
R
E r
实验仪器：
待测干电池一节，0-50Ω滑动变阻器，电压传感器，电流传感器，电键一个，导线若干
1、电流表“内接法”误差分析
r测 > r真
E测 = E真
（E测）
U
I
O
电源的U―I图像
E真
（1）电压表理想E 真= U + Ir
路端电压
通过电源的电流
V
S
A
R
E r
U = ? Ir + E
U = ? I（????+????????） + E
?
（2）电压表读数存在误差 （电流表分压）
E = （???? 测+????????????）+????????
?
U测
ΔU
ΔU
E′ r′
等效电动势： E′ =
E
即 E测 = E
= r测 > r
等效电阻： r′ =
r + RA
V
S
A
R
E r
等效电源思路分析误差
2、换个角度看内接法测量误差
U = ? I r + E
U = ? I（????+????????） + E
?
r′
E′
RA
r
适测 r大的电源
四、伏阻法测电池的电动势和内阻
1.原理： E = U + ???????? r
?
思考：通过U随R变化关系，怎样运用多组测量数据，更方便的求出E和r？
????????
?
????????
?
O
2.“化曲为直”
?????????=???????????????????+?????????
?
b
图像斜率为k
图像的纵截距????=????????
图像斜率为 ????=????????
?
2、演示：用伏阻法测电池的电动势和内阻
实验仪器：
待测干电池一节，电阻箱1个，电压传感器，电键一个，导线若干
四、伏阻法测电池的电动势和内阻
3.误差分析：
电压表分流，相当于电流表外接法。
????测=????+（????????+????????????）????测
?
ΔI
I测
r测 < r真
E测 < E真
I测
ΔI
四、安阻法测电池的电动势和内阻
1.原理： E = IR + Ir
思考：通过U随R变化关系，怎样运用多组测量数据，更方便的求出E和r？
2.“化曲为直”：
?????=????????????????????
?
b
图像斜率为k
图像斜率为 ????=????
图像的纵截距????=?????
?
?????????
?
R
O
2、演示：用安阻法测电池的电动势和内阻
实验仪器：
待测干电池一节，电阻箱1个，电流传感器，电键一个，导线若干
四、安阻法测电池的电动势和内阻
3.误差分析：
????测=（???????? +???????????? ）+????????测
?
U测
ΔU
电流表分压导致误差，相当于电流表内接法。
E测 = E真
r测 > r真
U测=????????
?
ΔU=????????????
?
例.用图甲所示电路测量一节干电池的电动势E和内阻r。
甲
(1)根据图甲在图乙中用笔画线代替导线，将实验电路连接完整。
甲
(2)合上开关S1，S2先后在1和2处合上，分别记录多组电压表和电流表的示数。将两次实验的数据描在在同一坐标系中，得到的U－I的图线如图丙所示，A、B两直线在纵轴上的截距分别为UA、UB，在横轴上的截距分别为IA、IB。（图丙中各物理量均已知）
（1）直线B是S2接________(填“1”或“2”)时作出的U－I图线；图像B中测得电池电动势E_____，内阻r_____。（填偏大，相等或偏小）
（2）根据直线A测出的电池电动势E＝__________，内阻r＝________。
（3）由图像可得电池电动势真实值E真＝________，内阻真实值r真＝____________。
1
UA　
偏小
偏小
UA　
甲
丙
思考：其他方法探究测电源的电动势和内阻
（1）“伏伏”法测电源电动势
V2
V1
S1
E r
电压表阻值均未知，测电源电动势E=？
S2
（2）“补偿”法
调节滑动R1，使A1示数为零。消除了电压表分流的影响。
再 见
谢谢各位同学

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