高中物理人教版 (新课标)选修310 实验：测定电池的电动势和内阻课文配套ppt课件

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修310 实验：测定电池的电动势和内阻课文配套ppt课件，共46页。PPT课件主要包含了图实－10－1，图实－10－2，图实－10－3，图实－10－4，图实－10－5，答案C，图实－10－6，答案AB，图实－10－7，答案见解析图等内容，欢迎下载使用。

一、实验目的1．掌握伏安法测定电源的电动势和内阻的方法．2．掌握用图象法求电动势和内阻．
三、实验器材 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔．
四、实验操作1．实验步骤(1)电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图实－9－1所示连接好电路．(2)把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端．
(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样方法测量几组I、U值，填入表格中.
(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．
2．数据处理本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法．方法一：取六组对应的U、I数据，数据满足的关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r……让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小．
五、注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的干电池．2．实验中电流不宜过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源．3．测量数据不少于6组，且变化范围要大些．
4．在画U­I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧．个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑．5．若电压变化范围较小，作图线时，纵轴的刻度可不从零开始，此时要注意E和r的确定．
六、误差分析1．由读数不准和电表线性不良引起误差．2．用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差．3．测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化．4．电压表和电流表的内阻影响而导致的误差．
[例1]　在用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中：(1)备有如下器材：A．干电池1节；B．滑动变阻器(0～20 Ω)；C．滑动变阻器(0～1 kΩ)；D．电压表(0～3 V)；E．电流表(0～0.6 A)；
F．电流表(0～3 A)；G．开关、导线若干．其中滑动变阻器应选________，电流表应选________．(只填器材前的序号)(2)为了最大限度地减小实验误差，请在下面的虚线框中画出该实验最合理的电路图．
(3)某同学记录的实验数据如下表所示，试根据这些数据在图实－10－3中画出U－I图线，根据图线得到被测电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.
[解析]　(1)由于干电池的电动势只有1.5 V，滑动变阻器应选B，从测量的数据可以看出电流最大只有0.4 A，电流表应选E.(2)电路图如图实－10－4甲所示．
(3)作出的U－I图象如图实－10－4乙所示，从图象上可以看出在U轴上的截距为1.45 V，即电源的电动势为1.45 V．图象斜率的绝对值为：k＝ΔU/ΔI＝0.65/0.5 Ω＝1.3 Ω.
[答案]　(1)B　E　(2)如图实－9－4甲所示(3)U－I图象如图实－10－4乙所示　1.45　1.3
[例2]　在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图实－10－5所示的实物电路． 
(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到________．(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)(2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10 Ω的定值电阻两端的电压U.下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________．(选填“1”或“2”)
1．下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法，其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是 (　　)A．测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E、rB．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值
C．测出多组I、U的数据，画出U­I图象，再根据图象求出E、rD．测出多组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r
解析：测出多组I、U的数据，画出U－I图象可消除某次测量不准造成的偶然误差，选C.
2．用如图实－10－6所示的电路测量电池电动势和内电阻时，若有两只电压表V1、V2量程相同，内阻分别为RV1、RV2，且RV1>RV2；两只电流表A1、A2量程相同，内阻分别为RA1、RA2，且RA1>RA2，在实验中，为了使E、r的测量值更精确一些，选择的电表可以是 (　　)A．V1与A1　　　　　　　　B．V1与A2C．V2与A1 D．V2与A2
解析：本实验的系统误差主要来源于电压表内阻对电路的影响，电压表内阻越大，电流表所测电流越接近于干路中的电流的真实值，所测电池的内阻也越接近电池内阻的真实值，故电压表选用内阻大的好，而电流表内阻对本实验无影响，因为电流表内阻与R是串联，不需知道R与RA的值，故电流表选用哪一个都可以．故选A、B.
3．测量电源的电动势及内阻的实验电路图如图实－10－7(a)所示．图(b)中给出的器材有：待测电源(电动势约为4 V，内阻约为2 Ω)，电压表(内阻很大，有5 V、15 V两个量程)，电流表(内阻不计，有0.1 A、1 A两个量程)，滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω)，开关．另有导线若干．试按照图(a)中的电路在图(b)中画出连线，将器材连接成实验电路(要求正确选择电表量程，以保证仪器的安全并使测量有尽可能高的精确度)．
解析：电源电动势约为4 V，所以电压表选择5 V的量程，估算通过电源的最大电流为I＝4/2 A＝2 A，所以电流表选择1 A的量程；连线如图所示．
4．要测量一电源的电动势E(小于3 V)和内阻r(约1 Ω)，现有下列器材：电压表V(3 V和15 V两个量程)、电阻箱(0～999.9 Ω)、定值电阻R0＝3 Ω、开关和导线．某同学根据所给器材设计如图实－10－8甲的实验电路．
(1)电路中定值电阻R0的作用是_____________________．(2)请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路．(3)该同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表读数U，得到两组数据：R1＝2.0 Ω时U1＝2.37 V；R2＝4.0 Ω时U2＝2.51 V．由这两组数可求得电源的电动势为E＝________ V，内阻为r＝________ Ω.(4)为使最终测量结果更精确，在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下，请你对该同学提一条建议______________________________________________________.
答案：(1)保护电源，防止短路　(2)见解析图(3)2.94　1.2　(4)见解析
5．某同学想自己制作一个金属温度计，为此该同学从实验室找到一个热敏电阻，并通过查资料获得该热敏电阻的阻值R随温度t变化的图线如图实－10－9甲所示．该同学进行了如下设计：将一电动势E＝1.5 V(内阻不计)的电源、量程5 mA内阻Rg＝100 Ω的电流表及电阻箱R′，及用该热敏电阻作测温探头的电阻R，串成如图乙所示的电路，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．
(1)电流刻度较小处对应的温度刻度________；(填“较高”或“较低”)(2)若电阻箱阻值R′＝70 Ω，图丙中5 mA刻度处对应的温度数值为________℃.
解析： (1)由闭合电路欧姆定律E＝Ig(R＋R′＋Rg)，可见电流越小电阻越大，而电阻越大温度则越高，即电流刻度较小处对应的温度刻度应该较高．(2)若电阻箱阻值R′＝70 Ω时，将数据带入E＝Ig(R＋R′＋Rg)得热敏电阻的阻值R＝130 Ω，结合图甲可知此时对应的温度数值为30℃.
答案： (1)较高　(2)30
6．(2010·广东高考)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R0＝5 Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图实－10－10(a)．
(1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接．(2)请完成下列主要实验步骤：A．检查并调节电压表指针指零：调节电阻箱，示数如图(c)所示，读得电阻值是________；B．将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49 V；C．将开关S2________，电压表的示数是1.16 V；断开开关S1.
(3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是________(计算结果保留两位有效数字)．(4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏________(填“大”或“小”)．