選修3-1實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻(含視頻)（課堂PPT）

1、1010 實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻U UI觀看視頻，思考觀看視頻，思考電源的電動勢和電源的電動勢和內(nèi)阻是如何測量內(nèi)阻是如何測量的？還有其他的的？還有其他的方法嗎？方法嗎？1.1.了解測定電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗原理。了解測定電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗原理。2.2.學(xué)會用圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法。學(xué)會用圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法。3.3.會分析本實驗的測量誤差，了解減小誤差的方法。會分析本實驗的測量誤差，了解減小誤差的方法。( (重點(diǎn)重點(diǎn)) )( (難點(diǎn)難點(diǎn)) )1.1. U-I法：法：E=U+Ir【探究：實驗原理探究：實驗原理】情景情景1 1：給你一節(jié)使用過的干電池、一

2、個滑動變阻器、給你一節(jié)使用過的干電池、一個滑動變阻器、一個電流表、一個電壓表、一個開關(guān)和導(dǎo)線若干一個電流表、一個電壓表、一個開關(guān)和導(dǎo)線若干, ,如如何測量這節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻何測量這節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻? ?2112211221IIUUrIIUIUIEE=U2+I2rE=U1+I1rAVSR R情景情景2 2：給你一節(jié)使用過的干電池、一個電流表、一個給你一節(jié)使用過的干電池、一個電流表、一個電阻箱、一個開關(guān)和導(dǎo)線若干電阻箱、一個開關(guān)和導(dǎo)線若干, ,如何測量這節(jié)電池的電如何測量這節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻動勢和內(nèi)阻? ?2.2.I-R法：法：E=IR+Ir3. U-R3. U-R法：法：UE = U+

3、rRV VR RS S情景情景3 3：給你一節(jié)使用過的干電池、一個電壓表、一給你一節(jié)使用過的干電池、一個電壓表、一個電阻箱、一個開關(guān)和導(dǎo)線若干個電阻箱、一個開關(guān)和導(dǎo)線若干, ,如何測量這節(jié)電池如何測量這節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻的電動勢和內(nèi)阻? ?一、器材選擇：一、器材選擇：電流表：電流表：0 00.6A0.6A電壓表：電壓表：0 03V3V滑動變阻器：阻值較小的滑動變阻器：阻值較小的, ,最大阻值最大阻值10102020被測干電池：內(nèi)阻較大被測干電池：內(nèi)阻較大開關(guān)和導(dǎo)線開關(guān)和導(dǎo)線AVSR1.1.恰當(dāng)選擇實驗器材恰當(dāng)選擇實驗器材, ,連接好實物圖連接好實物圖二、實驗方法和步驟二、實驗方法和步驟2.2

4、.把變阻器的滑片移到電阻值最大的一端。把變阻器的滑片移到電阻值最大的一端。3.3.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣的方法測量并錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣的方法測量并記錄六組記錄六組U U、I I值。值。4.4.斷開開關(guān)，整理好器材。斷開開關(guān)，整理好器材。方法一：公式法方法一：公式法改變改變R R的值，從電流表和電壓表中讀取兩組的值，從電流表和電壓表中讀取兩組I I、U U的的值，代入方程組聯(lián)立求解，多測量幾次值，代入方程組聯(lián)立求解，多測量幾次I I、U U的值，的值，算出算出E E、r r取平均值

5、。取平均值。 1122EUI rEUI r1221122112I UI UEIIUUrII三、數(shù)據(jù)處理三、數(shù)據(jù)處理E EI I短短方法二方法二: :圖象法圖象法EIr=短短EU U軸軸截截距距等等于于電電動動勢勢E E在坐標(biāo)紙上以在坐標(biāo)紙上以I I為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，U U為縱坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，用測出幾組的用測出幾組的U U、I I值畫出值畫出U UI I圖像。圖像。R是直線的斜率的絕對值是直線的斜率的絕對值UrkI【實驗注意事項實驗注意事項】(1)(1)如果使用的是水果電池，它的內(nèi)阻雖然比較大，如果使用的是水果電池，它的內(nèi)阻雖然比較大，但不夠穩(wěn)定，測量前要做好充分的準(zhǔn)備，但不夠穩(wěn)定，測量前要做

6、好充分的準(zhǔn)備，測量盡量迅測量盡量迅速速。如果使用干電池，則選擇內(nèi)阻大些的、已使用過。如果使用干電池，則選擇內(nèi)阻大些的、已使用過的電池。的電池。(2)(2)不要將不要將I I調(diào)得過大，每次讀完調(diào)得過大，每次讀完U U、I I讀數(shù)立即斷電。讀數(shù)立即斷電。(3)(3)畫畫U-IU-I圖線時，縱軸的刻度圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始可以不從零開始, ,而是而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)?shù)闹甸_始根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)?shù)闹甸_始( (但橫坐標(biāo)必須但橫坐標(biāo)必須從從0 0開始開始),),這時圖線與橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，這時圖線與橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，而圖線與而圖線與縱軸的截距仍為電動勢縱軸的截距仍為電

7、動勢E E，圖線的斜率的絕，圖線的斜率的絕對值仍為內(nèi)阻對值仍為內(nèi)阻r r。四四 誤差分析誤差分析1.1.偶然誤差偶然誤差: :主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作作U U- -I I圖像時描點(diǎn)不是很準(zhǔn)確。圖像時描點(diǎn)不是很準(zhǔn)確。2.2.系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差: :系統(tǒng)誤差來源于未計電壓表分流系統(tǒng)誤差來源于未計電壓表分流, ,近似近似地將電流表的示數(shù)看作干路電流。實際上電流表地將電流表的示數(shù)看作干路電流。實際上電流表的示數(shù)比干路電流略小。的示數(shù)比干路電流略小。怎樣理解？怎樣理解？系統(tǒng)誤差分析：系統(tǒng)誤差分析：如果由實驗得到的數(shù)據(jù)作出甲圖中實如果由實驗得到的數(shù)據(jù)作出甲圖中實

8、線線(a)(a)所示的圖象，那么考慮到電壓表的分流后所示的圖象，那么考慮到電壓表的分流后, ,得到得到的的UIUI圖象應(yīng)是圖中的虛線圖象應(yīng)是圖中的虛線(b),(b),由此可見由此可見, ,按乙圖所示按乙圖所示的實驗電路測出的電源電動勢的實驗電路測出的電源電動勢E E測測EE真真, ,電源內(nèi)電阻電源內(nèi)電阻r r測測 r r真真。甲甲乙乙說明說明: :外電路短路時外電路短路時, ,電流表的示數(shù)電流表的示數(shù)( (即干路電流的測量即干路電流的測量值值)I)I測測等于干路電流的真實值等于干路電流的真實值, ,所以圖中所以圖中(a)(b)(a)(b)兩圖兩圖線交于短路電流處。線交于短路電流處。當(dāng)路端電壓當(dāng)

9、路端電壓( (即電壓表示數(shù)即電壓表示數(shù)) )為為U U1 1時時, ,由于電流表示由于電流表示數(shù)數(shù)I I1 1測測小于干路電流小于干路電流I I1 1真真, ,所以所以(a)(b)(a)(b)兩圖線出現(xiàn)了兩圖線出現(xiàn)了甲圖所示的差異。甲圖所示的差異。1.1.用伏安法測定電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，下列注用伏安法測定電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，下列注意事項中錯誤的是意事項中錯誤的是 ( )( )A A應(yīng)選用舊的干電池作為被測電源，以使電壓表示數(shù)的應(yīng)選用舊的干電池作為被測電源，以使電壓表示數(shù)的變化比較明顯變化比較明顯B B移動變阻器的觸頭時，不能使滑動變阻器短路造成電移動變阻器的觸頭時，不能使滑

10、動變阻器短路造成電流表過載流表過載C C根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)作根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)作U-IU-I圖像時，應(yīng)通過盡可能多的圖像時，應(yīng)通過盡可能多的點(diǎn)畫一條直線，并使不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線點(diǎn)畫一條直線，并使不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)兩側(cè)D.D.出于安全的考慮，在選擇電表時，量程越大越好出于安全的考慮，在選擇電表時，量程越大越好D D2.2.( (多選多選) )在測定電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，待測電在測定電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，待測電池、開關(guān)和導(dǎo)線配合下列哪組儀器，可以達(dá)到測定目的池、開關(guān)和導(dǎo)線配合下列哪組儀器，可以達(dá)到測定目的 （ ）A. A. 一只電流表和一個滑動變阻器一只

11、電流表和一個滑動變阻器B. B. 一只電流表和一只電壓表一只電流表和一只電壓表C. C. 一只電流表和一個電阻箱一只電流表和一個電阻箱D. D. 一只電壓表和一個電阻箱一只電壓表和一個電阻箱ACDACDE rE rA AR R1 1 R R2 23.3.如圖所示的電路中，如圖所示的電路中，R R1 1、R R2 2為標(biāo)準(zhǔn)電阻，測定電源為標(biāo)準(zhǔn)電阻，測定電源的電動勢和內(nèi)阻時，如果偶然誤差可以忽略不計，則的電動勢和內(nèi)阻時，如果偶然誤差可以忽略不計，則電動勢的測量值電動勢的測量值 真實值，內(nèi)阻的測量真實值，內(nèi)阻的測量值值 ，產(chǎn)生誤差的原因是，產(chǎn)生誤差的原因是 。等于等于偏大偏大電流表有內(nèi)阻電流表有內(nèi)阻

12、4.(20154.(2015江蘇高考江蘇高考) )小明利用如圖所示的實驗裝置測量小明利用如圖所示的實驗裝置測量一干電池的電動勢和內(nèi)阻。一干電池的電動勢和內(nèi)阻。(1)(1)圖中電流表的示數(shù)為圖中電流表的示數(shù)為A A。 (2)(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器調(diào)節(jié)滑動變阻器, ,電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下: :請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)請根據(jù)表中的數(shù)據(jù), ,在方格紙上作出在方格紙上作出U-IU-I圖線。圖線。U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44由圖線求得由圖線求得: :電動勢電動勢E=E=V;V;內(nèi)阻內(nèi)阻r=r=。(3)(3)實驗時實驗

13、時, ,小明進(jìn)行了多次測量小明進(jìn)行了多次測量, ,花費(fèi)了較長時間花費(fèi)了較長時間, ,測量期間測量期間一直保持電路閉合。其實一直保持電路閉合。其實, ,從實驗誤差考慮從實驗誤差考慮, ,這樣的操作不妥這樣的操作不妥, ,因為因為_。【解析解析】(1)(1)電流表使用的量程為電流表使用的量程為0 00.6 A,0.6 A,所以電流表讀數(shù)所以電流表讀數(shù)為為0.44 A0.44 A。(2)(2)描點(diǎn)連線得到描點(diǎn)連線得到U-IU-I圖像圖像, ,如圖所示如圖所示根據(jù)根據(jù)E=U+Ir,E=U+Ir,圖像中縱截距為電動勢圖像中縱截距為電動勢, ,所以所以E=1.60 V(1.58E=1.60 V(1.581

14、.621.62都算對都算對),),斜率為內(nèi)阻斜率為內(nèi)阻, ,所以所以r=1.2(1.18r=1.2(1.181.261.26都算對都算對) )。(3)(3)干電池長時間使用后干電池長時間使用后, ,電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化, ,導(dǎo)致實驗導(dǎo)致實驗誤差增大。誤差增大。答案答案:(1)0.44:(1)0.44(2)U-I(2)U-I圖像見解析圖像見解析1.60(1.581.60(1.581.621.62都算對都算對) )1.2(1.181.2(1.181.261.26都算對都算對) )(3)(3)干電池長時間使用后干電池長時間使用后, ,電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變

15、化, ,導(dǎo)致實驗導(dǎo)致實驗誤差增大誤差增大5.5.在本節(jié)實驗中，一位同學(xué)記錄了如下表數(shù)據(jù)在本節(jié)實驗中，一位同學(xué)記錄了如下表數(shù)據(jù)次數(shù)次數(shù)物理量物理量1 12 23 34 45 56 6電流電流I I(A)(A)0.120.12 0.200.20 0.310.31 0.320.32 0.440.44 0.570.57電壓電壓U U(V)(V)1.371.37 1.321.32 1.241.24 1.181.18 1.131.13 1.051.05(1)(1)根據(jù)數(shù)據(jù)選定下列供選用儀器的量程：根據(jù)數(shù)據(jù)選定下列供選用儀器的量程：直流電流表直流電流表(0(00.6 A0.6 A擋擋) )，(0(03 A3 A擋擋) )；直流電壓表直流電壓表(0(03 V3 V擋擋) )，(0(015 V15 V擋擋) )；滑動變阻器滑動變阻器(0(010 10 ，允許最大電流為，允許最大電流為1.00 A)1.00 A)；滑動變阻器滑動變阻器(0(01 000 1 000 ，允許最大電流為，允許最大電流為0.60 A)0.60 A)。(2)(2)根據(jù)數(shù)據(jù)在下列所給的坐標(biāo)紙上作根據(jù)數(shù)據(jù)在下列所給的坐標(biāo)紙上作U UI I圖線，圖線，并根據(jù)圖線求出并根據(jù)圖線求出E E和和r r。0 0【解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵】U-IU-I圖像的縱軸