必修 第三册3 实验：电池电动势和内阻的测量备课课件ppt

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2.安阻法:根据闭合电路的欧姆定律,电源电动势E、内阻r与外电阻R、电流I的关系可以写成 E=IR+Ir,测出I、R的两组数据,也可以得到关于E和r的两个方程,从而解出E和r。实验电路如 图所示。 
3.伏阻法:根据闭合电路的欧姆定律,电源电动势E、内阻r与外电阻R、路端电压U的关系可以写成E=U+ r,测出U、R的两组数据,也可以得到关于E和r的两个方程,从而解出E和r。实验电路如图所示。 
1.电流表用0~0.6 A量程,电压表用0~3 V量程,按实验原理图连接好电路。2.把滑动变阻器的滑片移到最左端,使其接入电路的阻值最大。3.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显的示数,记录一组数据(I1、U1)。用同样的方法 测量几组I、U值。4.断开开关,整理好器材。
1.计算法:由E=U1+I1r,E=U2+I2r可解得E= ,r= 。可以利用U、I的值多求几组E、r的值,算出它们的平均值。2.作图法(1)本实验中,为了减小实验误差,一般用图像法处理实验数据,即根据多次测出的U、I值,作U- I图像。(2)将图线两端延长,纵轴截距对应断路情况,这时的电压U等于电源电动势E。(3)横轴截距(路端电压U=0)对应短路情况,这时的电流I等于短路电流 。(4)图线斜率的绝对值等于电源的内阻r,即r= = ,如图所示。
知识辨析1.实验时,应选取内阻较小的新干电池还是内阻较大的旧干电池?2.利用图像法处理实验数据时,所有的数据点是否一定都在图线上?3.实验中画出的U-I图线的横轴截距一定表示短路电流吗?
一语破的1.为使路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电池。2.不一定。在画U-I图线时,要使尽可能多的点落在一条直线上,不在直线上的点均匀分布在 直线两侧,个别偏离太远的点应舍去。3.不一定。若纵轴的刻度不从零开始,图线与纵轴交点的纵坐标仍表示电源的电动势,但图线 与横轴交点的横坐标不再表示短路电流。
1.外接法(相对电源)的系统误差分析　　外接法测电池电动势和内阻的实验电路如图所示。 方法一:通过理论推导分析误差实验进行数据处理时,若不考虑电流表和电压表的内阻,根据闭合电路欧姆定律有E测=U1+I1r测,E测=U2+I2r测,解得E测= ,r测= 。　　若考虑电流表和电压表的内阻,根据闭合电路欧姆定律有E=U1+ r,E=U2+
 r,解得E= >E测,r= >r测。方法二:通过图像分析误差　　理论上有E=U+(IV+IA)r ,其中电压表示数U是准确的电源两端电压,而实验中忽略了通过 电压表的电流IV,形成误差,而且电压表示数越大,IV越大。当电压表示数U=0时,IV=0,IA= I干。 
方法三:等效法分析误差　　从电路的角度看,电压表可看成内电路的一部分,故实际测出的是电源和电压表这一整 体的等效内阻和电动势(r测和E测);等效电源的内阻为电压表内阻和电源内阻的并联值,即r测=  2.内接法(相对电源)的系统误差分析内接法测电池电动势和内阻的实验电路如图所示。 方法一:通过理论推导分析误差实验进行数据处理时,若不考虑电流表和电压表的内阻,根据闭合电路欧姆定律有E测=U1+I1r测,E测=U2+I2r测,解得E测=  ,r测=  。
　　若考虑电流表和电压表的内阻,根据闭合电路欧姆定律有E=U1+I1r+I1RA,E=U2+I2r+I2RA, 解得E= =E测,r= -RA方法三:等效法分析误差从电路的角度看,电流表可看成内电路的一部分,故实际测出的是电源和电流表这一整体的 等效内阻和电动势(r测和E测)。等效电源的内阻为电流表内阻和电池内阻的串联值,所以r测=r真 +RA>r真 ;等效电源的电动势等于电源的电动势,即E测=E真。
　　由以上分析还可以知道,要减小误差,电流表的内阻需很小,使得RA≪r ,这种电路图适用 于测量内阻大的电源,如水果电池。
典例　用图示的电路测量一节蓄电池(电动势约为2 V)的电动势和内阻。蓄电池的内阻非常 小,电路中用了一个保护电阻 。除蓄电池、滑动变阻器、开关、导线外,可供使用的实验器材还有:      A.电流表(量程0~0.6 A、0~3 A)B.电压表(量程0~3 V、0~15 V)C.定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W)D.定值电阻(阻值10 Ω、额定功率10 W)
(1)电流表应选用的量程是　　 　    ,电压表应选用的量程是　　　    。(2)定值电阻R0应选用的阻值是　　　    。(3)某同学按图示电路图进行实验。他调节滑动变阻器共测得5组电流、电压的数据,如表所 示。请作出蓄电池路端电压U随电流I变化的U-I图像【2】,根据图像得出蓄电池的电动势为    　 　     V(保留三位有效数字),内阻为　　 　     Ω(保留两位有效数字)。
     0.62(0.60~0.64均可)
2.01(2.00~2.03均可)
信息提取    【1】保护电阻R0的作用是防止滑动变阻器接入电路中的电阻过小时,电路中电 流过大而损坏器材。【2】路端电压U 随电流I变化的U-I图像的纵轴截距表示电动势,斜率的绝对值表示内阻大 小。
思路点拨　本实验考查伏安法测电源电动势和内阻。选取实验器材时,需要综合考虑,要从 “安全可行、测量精确、便于操作【3】”三个方面考虑。用伏安法测电源电动势和内阻时, 由闭合电路欧姆定律E =U +Ir,变形后可得U =E-Ir。作出U-I图像,图像的纵轴截距表示电源电 动势,斜率的绝对值表示内阻。
解析    (1)因蓄电池的电动势约为2 V,故电压表量程选0~3 V。若电流表量程选0~3 A,为了减 小误差,电表指针应达到满偏的 及以上,电流需在1 A以上,这样,电路总电阻应在R= =  Ω=2 Ω以下,变化范围太小,不利于滑动变阻器操作,所以电流表量程应选0~0.6 A(由【3】得 到)。(2)若定值电阻R0阻值为10 Ω,则电路中电流最大约为I= =  A=0.2 A,电流值不到电流表小量程的 ,不利于精确读数,故定值电阻阻值为1 Ω(由【3】得到)。(3)纵坐标不从0开始,可提高图线精度。描出5个点后,用一条直线来“拟合”坐标系中描出 的点。由图线与纵轴的交点可知E=2.01 V,即蓄电池的电动势为2.01 V,r= =  Ω=0.62 Ω,故内阻约为0.62 Ω(由【2】得到)。
答案    (3)如图所示