12-3《實(shí)驗(yàn)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量》（課件）高二物理精講練（人教版2019必修第三冊(cè)）

12.3實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量高中物理

/人教版（2019）/必修三/第十二章目

錄：01學(xué)習(xí)目標(biāo)02新課導(dǎo)入03新課探究實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)處理誤差分析注意事項(xiàng)

04課堂練習(xí)05小結(jié)導(dǎo)圖06課后作業(yè)010203會(huì)設(shè)計(jì)測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路圖會(huì)選用實(shí)驗(yàn)器材、正確連接電路、規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作04知道測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理體會(huì)圖像法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，體會(huì)“化曲為直”的思想方法學(xué)習(xí)目標(biāo)實(shí)驗(yàn)原理伏安法：由E＝U＋I(xiàn)r知，只要測(cè)出U、I的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出兩個(gè)關(guān)于E、r的方程，從而解出E、r，電路圖如圖所示。新知探究實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）理解測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的基本原理，體驗(yàn)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)過程。（2）會(huì)用解析法和圖像法求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。（3）掌握利用儀器測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法，并能設(shè)計(jì)簡單的電路和選擇儀器。新知探究實(shí)驗(yàn)器材待測(cè)電池一節(jié)，電流表、電壓表各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器一個(gè)，電阻箱一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干，坐標(biāo)紙。新知探究實(shí)驗(yàn)步驟1.電流表用0～0.6A量程，電壓表用0～3V量程，按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路。2.把滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端，使其阻值最大。3.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1)。用同樣的方法測(cè)量幾組I、U值。4.斷開開關(guān)，整理好器材。5.處理數(shù)據(jù)，用解析法和作圖法求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。新知探究數(shù)據(jù)處理1.公式法利用依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)，分別記錄如表所示：實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U6分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值

，

作為測(cè)量結(jié)果。新知探究數(shù)據(jù)處理2.圖像法：把測(cè)出的多組U、I值，在U－I圖中描點(diǎn)畫圖像，使U－I圖像的直線經(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：(1)縱軸截距等于電源的電動(dòng)勢(shì)E，橫軸截距等于外電路短路時(shí)的電流

。(2)圖線斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻

。新知探究誤差分析1.偶然誤差:主要來源于電表的讀數(shù)以及作U－I圖像時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確2.系統(tǒng)誤差:由于電壓表分流IV，使電流表示數(shù)I小于電池的輸出電流I真。I真＝I＋I(xiàn)V，而

，U越大，IV越大，它們的關(guān)系可用圖表示。實(shí)測(cè)的圖線為AB，經(jīng)過IV修正后的圖線為A′B，可看出AB的斜率絕對(duì)值和在縱軸上的截距都小于A′B，即實(shí)測(cè)的E和r都小于真實(shí)值。新知探究注意事項(xiàng)1.選擇儀器時(shí)應(yīng)注意安全性：一定要保證儀器的安全，對(duì)電表來講不超量程，對(duì)滑動(dòng)變阻器來講不能超其額定電流。精確性：要保證測(cè)量時(shí)讀數(shù)精確，對(duì)電表來講在不超量程的前提下，盡量選用小量程的，對(duì)歐姆表來講盡量讓指針指在中值刻度附近方便性：主要針對(duì)滑動(dòng)變阻器來講，在滑動(dòng)變阻器控制電路時(shí)，電路的電壓、電流的變化范圍要盡可能大，以便獲取多組測(cè)量值。新知探究注意事項(xiàng)2.為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表。3.實(shí)驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過大，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時(shí)內(nèi)阻r的明顯變化。新知探究安阻法測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)處理方法將伏安法中的電壓表換成電阻箱。公式法：根據(jù)E=Ir+IR,測(cè)出6組I、R數(shù)據(jù)，每2組數(shù)據(jù)列出一個(gè)方程組，求解出一組E、r值，再求出三組數(shù)據(jù)平均數(shù)。圖像法：（1）由E＝I(R＋r)得

，

圖像的斜率

，縱軸截距為

新知探究安阻法測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)處理方法圖像法：（2）

，則該圖像斜率為E，縱軸截距為－r。新知探究伏阻法測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)處理方法將伏安法中的電流表換成電阻箱。公式法：根據(jù),測(cè)出6組U、R數(shù)據(jù)，每2組數(shù)據(jù)列出一個(gè)方程組，求解出一組E、r值，再求出三組數(shù)據(jù)平均數(shù)。圖像法：由

得

，

圖像的斜率

，縱軸截距為

新知探究1．在“用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中(1)備有如下器材：A．干電池1節(jié)

B．滑動(dòng)變阻器(0～20Ω)C．滑動(dòng)變阻器(0～1kΩ)

D．電壓表(0～3V)E．電流表(0～0.6A)

F．電流表(0～3A)

G．開關(guān)、導(dǎo)線若干課堂練習(xí)其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________。(只填器材前的序號(hào))(2)為了最大限度的減小實(shí)驗(yàn)誤差，請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出該實(shí)驗(yàn)最合理的電路圖________(3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的U—I圖象如圖所示，由圖象可得電池的電動(dòng)勢(shì)為________V，內(nèi)電阻為________ΩBE1.50.83課堂練習(xí)【答案】B

E

1.5V

0.83Ω【詳解】（1）[1][2]．實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選阻值較小的B，電流表應(yīng)選量程為0～0.6A的E

（2）[3]．電路如圖；（3）[4][5]．由圖象可得電池的電動(dòng)勢(shì)為E=1.5V，內(nèi)電阻為：課堂練習(xí)2．某同學(xué)用如圖甲所示的電路圖“測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”。(1)在如圖甲所示的電路中，為避免燒壞電表，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于______端（選填“A”或“B”）。A課堂練習(xí)2．某同學(xué)用如圖甲所示的電路圖“測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”。(2)圖乙是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖像，由圖可知，電源的電動(dòng)勢(shì)______V，內(nèi)電阻______?。(3)分析實(shí)驗(yàn)誤差，考慮到電壓表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，則電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值會(huì)______，內(nèi)阻的測(cè)量值會(huì)______。（均選填“偏大”或“偏小”）1.51偏小偏小課堂練習(xí)【答案】A

1.5

1.0

偏小

偏小【詳解】(1)[1]閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值應(yīng)該最大，故滑片應(yīng)置于A端。(2)[2][3]由圖像可知，圖像坐標(biāo)的截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，則有E=1.5V；圖像的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻，則有

。(3)[4][5]電壓表的分流作用導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量值均會(huì)偏小。課堂練習(xí)3．某研究性學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示電路測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R－圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E＝______V，r＝______?。（保留一位有效數(shù)字）31課堂練習(xí)【答案】3.0

1.0【詳解】由

得，

，則

圖象的斜率即為電池組電動(dòng)勢(shì)的大小，即E=3.0V，圖象縱軸截距的絕對(duì)值為電池組的內(nèi)阻r=1.0Ω．課堂練習(xí)4．某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖所示的電路測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。由于電池的內(nèi)阻很小。因此在電路中接入了一個(gè)阻值為2?的定值電阻R0，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，讀出電壓表相應(yīng)的示數(shù)，得到了如下數(shù)據(jù)：電阻箱讀數(shù)?40.0020.0012.008.006.005.00電壓表示數(shù)V1.891.781.661.571.431.350.047①0.138②0.2380.270課堂練習(xí)(1)為了比較準(zhǔn)確地得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，該小組的同學(xué)準(zhǔn)備用圖像來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖像的縱坐標(biāo)表示電壓表讀數(shù)U，則圖像的橫坐標(biāo)表示的物理量應(yīng)該是______。(2)計(jì)算出表格中①②兩處對(duì)應(yīng)的物理量①______②______。(3)在圖乙所示的圖像中作圖______，利用圖像得出E=______V，r=______?。0.0890.1962.00.4課堂練習(xí)【詳解】(1)[1]由閉合電路歐姆定律可得

；所以有

；顯然，若用

作為圖像的橫坐標(biāo)，可得一次函數(shù)，則圖像是直線，圖像與縱軸的交點(diǎn)表示電池的電動(dòng)勢(shì)，圖像斜率的絕對(duì)值表示R0+r。(2)①②[2][3]根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出電壓表示數(shù)U與所對(duì)應(yīng)電阻的阻值R，由歐姆定律

；可求出相應(yīng)的電流為；(3)[4]在圖乙所示的圖像中作圖如圖所示課堂練習(xí)[5]根據(jù)(2)中所得數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后根據(jù)坐標(biāo)系中的點(diǎn)