资源简介

(共47张PPT)
12.3 实验 电池电动势
和内阻的测量
高中物理必修第三册课件
主讲老师：xxx
高中物理必修第三册
伏安法
安阻法
伏阻法
安安法和伏伏法
课堂引入
00.
高中物理选择性必修第一册
电动势和内阻是电源的两个重要参量，若电池的电动势和内阻未知，我们该如何测量？有哪些测量方法呢？
伏安法
第一部分
高中物理必修第三册
测量原理
01.
1. Ｕ：路端电压; Ｉ：通过电源的电流;
E：待测电动势； r: 待测内阻；
2. 只要测出几组（至少两组）U、I值就可求出E、r
闭合电路的欧姆定律：
E = U1 + I1r
E = U2 + I2r
高中物理必修第三册
电路设计
02.
A
V
S
E, r
·
·
·
电流表外接法
A
V
S
E, r
·
·
·
电流表内接法
高中物理必修第三册
实验器材
03.
电流表
电压表
滑动变阻器
开关、导线及坐标纸、铅笔
(选择量程接近电源电动势)
选用阻值较小的,最大阻值10 ~ 20Ω
被测电池
（干电池）
高中物理必修第三册
实物图连接
04.
A
V
S
R
电流表外接法
高中物理必修第三册
实验步骤
05.
2.把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端；
3.闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组I和U的值；
4.断开开关，整理好器材；
1.确定电流表、电压表的量程，按原理图连接电路；
高中物理必修第三册
数据处理方法一：公式法
06.
E=U2+I2r
E=U1+I1r
A
V
S
R
电流表外接法
高中物理必修第三册
I短
E
U
轴截距等于电动势
E
在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U、I值画出U-I图象。
r是直线的斜率的绝对值
短路电流
纵坐标可以不从0开始
E
I
r
=
短
数据处理方法二：图像法
07.
高中物理必修第三册
注意事项
08.
1.电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处;
2.使用内阻较大一些的旧电池。在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化.如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速;
3.要测出不少于6组Ｉ、Ｕ数据，且变化范围要大一些;
4.画Ｕ—Ｉ图线时，应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去;
高中物理必修第三册
5.画U--I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始，（但横坐标必须从0开始)但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r;
6.画U--I 图线时，坐标轴的单位选择要恰当，使作出的图线基本充满整个区域为宜，不能使图线位于某一角上；
7.使用 U--I 图线计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计算出电源的内阻 r。
注意事项
09.
高中物理必修第三册
实验视频
10.
高中物理必修第三册
误差分析1——图像修正法①
12.
（1）电压表内阻越大，电压表分流越小，系统误差越小。
（2）电压表内阻已知，可求流过电压表的电流，可消除系统误差。
1.误差来源：电压表分流。路端电压越大，电压表分流越多。U-I图像修正如图所示。
U
I
O
测量值
真实值
电流表外接法
A
V
S
E, r
2.
E测适用 情况 ①内阻 r很小(干电池)
②滑动变阻器R阻值要小
（3）说明：
高中物理必修第三册
误差分析1——图像修正法②
13.
1.误差来源：电流表表分压。通过电源的电流越大，电流表分压越多。U-I图像修正如图。
2.
A
V
S
E, r
电流表内接法
E测=E真 r测>r真
U
I
O
测量值
真实值
适用 情况 ①内阻 r很大(水果电池)
②滑动变阻器R阻值要大
（1）电流表内阻越小，电流表分压越小，系统误差越小
（2）电流表内阻已知，可求电流表两端电压，可消除系统误差。
（3）说明：
高中物理必修第三册
不考虑电表影响
考虑电表影响
r 测 =r+RA> r
E测=E
解得
解得
A
V
S
E, r
·
·
·
误差分析1——图像修正法②
14.
高中物理必修第三册
误差分析2——计算法
15.
不考虑电表影响
考虑电表影响
r 测 =r+RA> r
E测=E
解得
解得
A
V
S
E, r
·
·
·
高中物理必修第三册
误差分析3——等效电源法①
16.
r 测 < r
E测 把电源和电压表看成一个整体，这样测得的就是这个整体的路端电压和通过这个整体的电流，计算出的就是这个整体的电动势和这个整体的内电阻。这个整体的电动势相当于开路时电压表所分得的电压，整体的电阻相当于电源和电压表并联的阻值。即：
电流表外接法
A
V
S
E, r
·
·
·
高中物理必修第三册
把电流表和电源等效为一新电源，如图虚线框所示，这个等效电源的内阻r测为r和RA的串联总电阻，也就是测量值，即 　　
E测 = E
等效电源的电动势为电流表和电源串联后的路端电压，也就是测量值，即
A
V
S
E, r
·
·
·
电流表内接法
误差分析3——等效电源法②
17.
伏阻法
第二部分
高中物理必修第三册
实验原理
01.
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。
原理：
V
E r
S
R
高中物理必修第三册
数据处理
02.
方法二:图象法
误差来源：电压表的分流。电压表内阻已知，可消除系统误差。
E测＜E真 r测＜r真
方法一:公式法
安阻法
第二部分
高中物理必修第三册
实验原理
01.
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)
A
S
E,r
R
高中物理必修第三册
数据处理
02.
误差来源：电流表的分压。电流表内阻已知，可消除系统误差。
E测=E真 r测>r真
方法一:公式法
方法二:图象法
E测=I1(R1+r)
E测=I2 (R2+r)
高中物理必修第三册
误差分析
03.
E测=I1（R1+ r测） ①
E测=I2（R2+ r测） ②
E真=I1（R1+ RA+ r真） ③
E真=I2（R2+ RA+ r真） ④
1.不考虑电流表内阻时，得出的是E，r的测量值
2.考虑电流表内阻时，得出的是E，r的真实值
结论：
E测 = E真
r测>r真
A
S
E,r
R
安安法
伏伏法
第四部分
高中物理必修第三册
安安法——实验原理
01.
采用一个定值电阻、两块电流表、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=U+Ir
A2
S
E,r
R
A1
A2
S
E,r
R
A1
高中物理必修第三册
伏伏法——实验原理
02.
采用一个定值电阻、两块电压表、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
S
E,r
R
V2
V1
S
E,r
R
V2
V1
总结提升
第五部分
课堂小结
高中物理必修第三册
测量电动势和内阻
伏安法
安安法
伏伏法
伏阻法
安阻法
E=I（R+r)
例题1
例题精选
01.
【参考答案】(1)0.16
(2) 2.98±0.06 2.26±0.46
高中物理必修第三册
一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势E（约3V）和内阻r（约2Ω）。图（a）中电流表量程为0.6A，内阻RA=1.5Ω；定值电阻R0=1Ω；电阻箱R最大阻值为999.9Ω，S为开关。按电路图连接电路。完成下列问题：
(1)当电阻箱阻值为15.0Ω时，电流表示数如图（b）所示，此时通过电阻箱的电流为 A；
(2)通过图线可得E= V；r= Ω。（结果保留三位有效数字）
解析
例题解析
02.
高中物理必修第三册
（1）由于所选电流表的量程为0.6A，所以电流表一小格为0.02A，此时通过电阻箱的电流为
（2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
所以
结合图像可得
解得，
例题2
例题精选
03.
高中物理必修第三册
一研究性学习小组设计了如图甲所示的电路测电源的电动势E、内阻r及待测电阻。实验器材有：
①待测电源（E，r）②待测电阻
③电压表（量程，内阻很大）
④电阻箱R（）⑤定值电阻
⑥单刀单掷开关，单刀双掷开关，导线若干。
实验步骤如下：
例题2
例题精选
04.
高中物理必修第三册
(1)将乙图中电路实物图连接完整 。
(2)先测的阻值，将该同学的操作补充完整：
①闭合开关，将切换到1，调节R至适当阻值时读出其示数和对应的电压表示数；
②保持R示数不变， ，
读出电压表示数；
③待测电阻 。（用所测量的物理量符号表示）
例题2
例题精选
05.
高中物理必修第三册
(3)该小组同学已经测得，继续测电源电动势E和内阻r。具体操作如下：
①闭合开关，将切换到2，多次调节R，读出多组电阻箱示数R及对应电压表读数U；
②由测得的数据绘出了图线如图丙所示；
③由图丙求得电源电动势 ，内阻 。
（结果均保留两位小数）
【答案】(1)(2) 将切换到2 (3) 2.94 1.00
解析
例题解析
06.
高中物理必修第三册
（1）根据电路图，实物连线如图所示
（2）[1]保持示数不变，将切换到2，读出电压表示数；
[2]将切换到1时，有
将切换到2时，有
联立可得待测电阻为
解析
例题解析
07.
高中物理必修第三册
（3）[1][2]闭合开关，将切换到2，根据闭合电路欧姆定律可得
整理可得的直线方程为
根据图像可得，
解得，
例题3
例题精选
08.
高中物理必修第三册
如图甲所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验电路图，已知电池组的电动势约3V，内阻约2Ω。现提供的器材如下：
A．电池组
B．电压表V1（量程0～10V，内阻约10000Ω）
C．电压表V2（量程0～3V，内阻约3000Ω）
D．电阻箱R（0~～99.9Ω）
E.定值电阻R1=20Ω F.定值电阻R2=1000Ω
G.开关和导线若干
例题3
例题精选
09.
高中物理必修第三册
依据实验室提供的器材和实验电路图，回答下列问题：
(1)如果要准确测量电源的电动势和内阻，电压表V应选 ，定值电阻R0应选 （填写仪器前面的字母序号）。
(2)改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图像如图乙所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为-b、a，定值电阻的阻值用R0表示，则可得该电池组的电动势为 ，内阻为
（用题目所给物理量的字母表示）。
(3)第（2）问中，利用图乙计算的电源
电动势和内阻均存在系统误差，产生系统误差的原因是 。
解析
例题解析
10.
高中物理必修第三册
【答案】(1) C E(2) (3)由于电压表的分流引起
【解析】（1）[1]电源电动势约为3V，电压表应选择C；
[2]的定值电阻太大，电路中的电流太小，使得电压表指针的偏角太小，且改变电阻箱阻值时，电压表的示数变化不明显，故定值电阻选择E。
解析
例题解析
11.
高中物理必修第三册
（2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律其中
整理得则图线的斜率为
纵截距为解得
（3）实验中使用的电压表不是理想电压表，电路中真实的电流为电阻箱和电压表的总电流，所以计算的电源电动势和内阻均存在系统误差，产生系统误差的原因是电压表的分流引起的。

THANKS
谢谢观看

展开更多......

收起↑