实验：电源的电动势和内阻的测量课件

实验：电源的电动势和内阻的测量人教版必修三第12章第三节2024年7月8日讲课人：小明老师CONTENTS03数据处理04误差分析01实验原理02实验方法实验原理如何测定电池的电动势和内阻呢？本节课探讨从电流表、电压表和变阻箱中选择合适的器材测定电源的电动势和内阻的思路和方法。伏安法图中，电源的电动势E、内阻r，与路端电压U、电流I的关系为如果能测出U、I的两组数据或几组数据通过列方程或者图像法就可解出E和r.01(1)实验方法-伏安法电流表电压表滑动变阻器开关、导线及坐标纸、铅笔(选择量程接近电源电动势)选用阻值较小的,最大阻值10 ~ 20Ω 被测电池（旧干电池）实物图连接实验步骤选择合适的电流表、电压表量程,按实验原理图连接好电路。把滑动变阻器的滑片移到一端,使滑动变阻器接入电路的阻值最大。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）用同样的方法再测量几组I、U值。断开开关,整理好实验器材。数据处理 把所测量的数据代入U = E−Ir， 计算出 数据处理 1、建立坐标系、描点．纵轴表示电压，横轴表示电流，取合适的标度，使所描坐标点绝大部分分布在坐标纸上；2、根据描出的坐标点作出U－I图像，并延长与两坐标轴相交．（理想情况）由于内阻较小为减小误差电压可不从0开始。3.测算电动势和内电阻，准确读出U-I图线与纵轴和横轴的交点坐标，即读出E和I短，进一步算出内阻②图象法注意事项1.电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处;2.使用内阻较大一些的旧电池。在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化.如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速;3.要测出不少于6组Ｉ、Ｕ数据，且变化范围要大一些;4.画Ｕ—Ｉ图线时，应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去;注意事项5.画U--I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始，（但横坐标必须从0开始)但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r;6.画U--I 图线时，坐标轴的单位选择要恰当，使作出的图线基本充满整个区域为宜，不能使图线位于某一角上；7.使用 U--I 图线计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计算出电源的内阻 r。误差分析误差来源：电压表分流UV越大，I真与I测的差值越大若已知RV代入公式可求得E和r的真实值RV越大，IV越小，系统误差越小。误差分析横截距（短路）: Uv=0; I测=I真(无法测量)横截距（断路）: IA=0;误差分析误差来源：电流表分压I越大，U真与U测的差值越大RA越小，UA越小，系统误差越小。若已知RA代入公式可求得E和r的真实值误差分析横截距（短路） Uv=0; 横截距（断路）: IA=0; E测=E真（无法测量）实验步骤选择合适的电流表量程,按实验原理图连接好电路。调节变阻箱旋钮，使变阻箱接入电路的阻值最大。闭合开关,调节变阻箱,使电流表有明显的示数,记录一组数据（U1，R1）用同样的方法再测量几组U、R值。断开开关,整理好实验器材。VE对点训练——电源的电动势和内阻的测量【典例1】　（2020·山东高考）实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：干电池一节（电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω）；电压表V（量程3 V，内阻约3 kΩ）；电流表A（量程0.6 A，内阻约1 Ω）；滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）；定值电阻R1（阻值2 Ω）；定值电阻R2（阻值5 Ω）；开关一个，导线若干。（1）该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是 　　　　⁠。（填正确答案标号） 答案　（1）B　（2）针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。请根据实验数据，回答以下问题：①图丙上已标出后3组数据对应的坐标点，请在图丙上标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像。②根据实验数据可知，所选的定值电阻为 　　　　⁠（填“R1”或“R2”）。 ③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图丁中的实物图连接成完整电路。 答案　（2）①如图1所示　②R1　③如图2所示对点训练——电源的电动势和内阻的测量　（2020·浙江7月选考）某同学分别用图1甲和图1乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。（1）请在虚线框中画出图1乙的电路图；（2）某次测量时电流表和电压表的示数如图2所示，则电流I＝ 　　　　⁠ A，电压U＝ 　　　　⁠ V； 解析：（2）由题图可知，电压表量程选择3 V，电流表量程选择0.6 A，根据电流表和电压表读数规则，电流I＝0.40 A，电压U＝1.30 V。答案：（2）0.40　1.30　（3）实验得到如图3所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图1 　　　　⁠（选填“甲”或“乙”）； 解析：（3）图1甲的电路将电流表与干电池串联，测量出来的干电池内阻实际为干电池内阻与电流表内阻之和，对应图线的斜率绝对值较大，所以图3中直线Ⅱ对应电路为图1甲电路，直线Ⅰ对应电路为图1乙电路。答案：（3）乙解析：（4）根据实验图像与纵轴交点的纵坐标为电池电动势，可知该电池的电动势E＝1.52 V，由图3中直线Ⅰ的斜率绝对值可得电池内阻r＝0.53 Ω。答案：（4）1.52　0.53（4）该电池的电动势E＝ 　　　　⁠ V（保留3位有效数字），内阻r＝ 　　　　⁠ Ω（保留2位有效数字）。 下课啦！