物理課件實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

第二章恒定電流10實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻素養(yǎng)目標(biāo)定位※※掌握測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理和實(shí)驗(yàn)方法※了解實(shí)驗(yàn)中的誤差來源，了解用不同方法測(cè)量得出結(jié)果E和r的誤差分析素養(yǎng)思維脈絡(luò)1課前預(yù)習(xí)反饋2課內(nèi)互動(dòng)探究3核心素養(yǎng)提升4課內(nèi)隨堂達(dá)標(biāo)5課后課時(shí)作業(yè)課前預(yù)習(xí)反饋閉合電路的歐姆定律。知識(shí)點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)點(diǎn)2測(cè)電源E、r的幾種方法與電路連接圖I1r

U2

U2

I1rI2R2

知識(shí)點(diǎn)3測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法2．圖象法以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)幾組I、U的測(cè)量數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，此時(shí)可大致看到，U－I圖象是一條斜向下的直線。如圖所示。電動(dòng)勢(shì)

電源的內(nèi)阻

『判一判』(1)在用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選用舊的干電池作為被測(cè)電源，以使電壓表讀數(shù)變化明顯。(

)(2)在用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路造成電流表過載。(

)(3)用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，偶然誤差主要來源于電壓表、電流表的讀數(shù)以及作U－I圖線時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確。(

)思考辨析√

√

√

『選一選』如圖所示，是甲、乙、丙三位同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的電路。電路中R1、R2為已知阻值的電阻。下列說法中正確的是(

)A．只有甲同學(xué)設(shè)計(jì)的電路能測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻B．只有乙同學(xué)設(shè)計(jì)的電路能測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻C．只有丙同學(xué)設(shè)計(jì)的電路能測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻D．三位同學(xué)設(shè)計(jì)的電路都能測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻D

『想一想』某學(xué)生用電流表和電壓表測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為0～20Ω，連接電路的實(shí)物圖如圖所示。請(qǐng)指出該學(xué)生接線中的錯(cuò)誤和不規(guī)范的做法。答案：①滑動(dòng)變阻器不起變阻作用；②電流表接線有錯(cuò)；③電壓表接線不妥。解析：由圖中接線可知，滑動(dòng)變阻器連成定值電阻起不到變阻作用，電流表正、負(fù)接線柱接錯(cuò)；電壓表始終有讀數(shù)，開關(guān)不能控制電壓表，電壓表接線應(yīng)接到開關(guān)外側(cè)。課內(nèi)互動(dòng)探究一、器材準(zhǔn)備被測(cè)電源(如干電池、水果電池等)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電鍵和導(dǎo)線。二、操作過程1．確定電流表、電壓表的量程，按圖所示電路把器材連接好，如圖所示。2．把變阻器的滑動(dòng)片移到最左端使阻值最大。3．閉合電鍵，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(cè)量并記錄幾組I和U的值。并填入下表：4．?dāng)嚅_電鍵，整理好器材。5．以U為縱軸，I為橫軸，將記錄的電壓、電流標(biāo)在坐標(biāo)圖上，過這些點(diǎn)作一條直線，根據(jù)縱軸截距求出電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)斜率大小求出內(nèi)電阻。實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U62．圖象法把測(cè)出的多組U、I值，在U－I圖中描點(diǎn)畫圖象，使U－I圖象的直線經(jīng)過大多數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)或使各坐標(biāo)點(diǎn)大致分布在直線的兩側(cè)，如圖所示，由U＝E－Ir可知：四、誤差分析(1)偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U－I圖象時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確。(2)系統(tǒng)誤差：主要原因是未考慮電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比實(shí)際的總電流(即流過電源的電流)要小一些。U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大，將測(cè)量結(jié)果與真實(shí)情況在U－I坐標(biāo)系中表示出來，如圖所示，可見E測(cè)<E真，r測(cè)<r真。五、注意事項(xiàng)在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意以下四點(diǎn)：1．電池應(yīng)選使用過一段時(shí)間的半新電池，電流表一般選0～0.6A擋，電壓表一般選0～3V擋。2．閉合開關(guān)前，一定把滑動(dòng)變阻器滑片移到電阻最大的一端。3．在電流表有明顯示數(shù)且穩(wěn)定后，再讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I。4．一般來說電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)而變化，實(shí)驗(yàn)時(shí)不要長(zhǎng)時(shí)間通電，只是在讀數(shù)時(shí)讓電路接通，其他時(shí)間要斷開電路。

做“用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)，可供選用的器材有：A．電流表(量程：0～0.6A

RA＝1Ω)B．電流表(量程：0～3A

RA＝0.6Ω)C．電壓表(量程：0～3V

R

V＝5kΩ)D．電壓表(量程：0～15V

R

V＝10kΩ)典例1E．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍：0～10Ω額定電流：1.5A)F．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍：0～2kΩ額定電流：0.2A)G．待測(cè)電源(一節(jié)一號(hào)干電池)、開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)請(qǐng)畫出能使本實(shí)驗(yàn)測(cè)量精確程度較高的實(shí)驗(yàn)電路圖。(2)電路中電流表應(yīng)選用______，電壓表應(yīng)選用______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______。(填字母代號(hào))A

C

E

(3)如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)所需器材，請(qǐng)按電路圖連接實(shí)物圖。解題指導(dǎo)：(1)實(shí)驗(yàn)器材的選取應(yīng)遵循安全、精確和操作方便的原則。本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來自電壓表的分流。因此，本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的選擇原則是：阻值范圍小而額定電流較大。電壓表的選擇原則是：在滿足量程要求的前提下選取內(nèi)阻較大的。電流表的選擇需根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流大小的估算值來確定。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，先畫出電路圖，然后根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖。解析：(1)電路如圖乙所示(2)考慮到待測(cè)電源只有一節(jié)干電池，所以電壓表應(yīng)選C；實(shí)驗(yàn)中電流又不能太大，一般不超過0.5A，所以電流表應(yīng)選A；滑動(dòng)變阻器不能選擇太大的阻值，從允許最大電流和減小實(shí)驗(yàn)誤差來看，應(yīng)選擇電阻較小而額定電流較大的滑動(dòng)變阻器E。(3)如圖丙所示注意：閉合開關(guān)前，要使滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大，即滑到最左端。答案：(1)如圖乙所示(3)如圖丙所示〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1〕

用電流表和電壓表測(cè)定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動(dòng)勢(shì)約4.5V，內(nèi)電阻約1Ω)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，除待測(cè)電池組、電鍵、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：A．電流表：量程0.6A，內(nèi)電阻約1ΩB．電流表：量程3A，內(nèi)電阻約0.2ΩC．電壓表：量程3V，內(nèi)電阻約30kΩD．電壓表：量程6V，內(nèi)電阻約60kΩE．滑動(dòng)變阻器：0～1000Ω，額定電流0.5AF．滑動(dòng)變阻器：0～20Ω，額定電流2A(1)為了使測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，電流表應(yīng)選用______，電壓表應(yīng)選用______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(均填儀器的字母代號(hào))。(2)下圖為正確選擇儀器后，連好的部分電路。為了使測(cè)量誤差盡可能小，還需在電路中用導(dǎo)線將______和______相連、______和______相連、______和______相連(均填儀器上接線柱的字母代號(hào))。A

D

F

a

d

c

g

f

h

解析：(1)此次實(shí)驗(yàn)電流表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響，選擇小量程電流表，減小讀數(shù)誤差；串聯(lián)電池的電動(dòng)勢(shì)約為4.5V，電壓表應(yīng)選擇D項(xiàng)；接入電路中的電阻在滿足要求的條件下不宜過大，容易調(diào)節(jié)，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選

F。(2)電壓表的內(nèi)阻相對(duì)滑動(dòng)變阻器的內(nèi)阻較大，流經(jīng)電壓表的電流可以忽略不計(jì)，所以選擇電流表內(nèi)接法，以減小誤差?？键c(diǎn)2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

小明利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。典例2(1)圖中電流表的示數(shù)為__________A。(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下：0.44

U(V)1.451.361.271.161.06I(A)0.120.200.280.360.44請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖2所示的方格紙上作出U－I圖線。由圖線求得：電動(dòng)勢(shì)E＝_________________________V；內(nèi)阻r＝______________________Ω。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明進(jìn)行了多次測(cè)量，花費(fèi)了較長(zhǎng)時(shí)間，測(cè)量期間一直保持電路閉合，其實(shí)，從實(shí)驗(yàn)誤差考慮，這樣的操作不妥，因?yàn)開_______________________________________________________________。解析：(1)電流表讀數(shù)時(shí)注意量程和有效數(shù)字，電流表使用的量程為0～0.6A，所以電流表讀數(shù)為0.44A。1.60(1.58～1.62都算對(duì))

1.2(1.18～1.26都算對(duì))

干電池長(zhǎng)時(shí)間使用后，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大

(2)畫U－I圖線時(shí)注意所描各點(diǎn)要均勻分布在線的兩側(cè)，并且縱坐標(biāo)要從1V開始。U－I圖線如圖所示根據(jù)E＝U＋I(xiàn)r，圖象中縱截距為電動(dòng)勢(shì)，所以E＝1.60V(1.58～1.62都算對(duì))，斜率為內(nèi)阻，所以r＝1.2Ω(1.18～1.26都算對(duì))。(3)干電池長(zhǎng)時(shí)間使用后，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大?！矊?duì)點(diǎn)訓(xùn)練2〕

(2019·廣州市荔灣區(qū)高二上學(xué)期期末)利用圖甲所示電路測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，定值電阻R0＝2.0Ω。(1)某實(shí)驗(yàn)得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，序號(hào)為2的電壓表、電流表的示數(shù)如圖乙所示，請(qǐng)讀出數(shù)據(jù)，完成下表。答：①____________，②____________。1.14

序號(hào)123456U/V1.32①1.020.780.600.42I/A0.06②0.180.240.300.360.12

(2)在上圖丙的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k＝__________V/A(保留兩位有效數(shù)字)。(3)根據(jù)圖線求得干電池的電動(dòng)勢(shì)E＝__________V，內(nèi)電阻r＝__________Ω(保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，所以電壓表量程為0～3V，根據(jù)乙圖可知，電壓表示數(shù)U＝1.14V，定值電阻R0＝2.0Ω，電源內(nèi)阻約為1Ω左右，所以電流表選量程0～0.6A，根據(jù)乙圖可知，電流表示數(shù)I＝0.12A。3.0

1.5

1.0

核心素養(yǎng)提升1．實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。改變電阻箱的阻值，記錄幾組R和I，根據(jù)E＝I(R＋r)列方程組或利用圖象法求解E、r。用電流表和電阻箱測(cè)E和r(安阻法)

某同學(xué)用電阻箱、多用電表、開關(guān)和導(dǎo)線測(cè)一節(jié)舊干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。(1)他先用多用電表電壓擋直接接在