高考物理总复习实验10测定电源的电动势和内阻课件PPT

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一、实验目的1.掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法;进一步理解闭合电路的欧姆定律。2.掌握用图象法求电动势和内阻的方法。二、实验原理1.实验依据:闭合电路欧姆定律。2.实验电路:如图所示。
4.用作图法处理数据,如图所示。(1)图线与纵轴交点为E;
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、实验步骤1.按实验电路图所示连接电路,电流表量程取0~0.6 A,电压表量程取0~3 V。2.把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端。3.闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数。记录一组电流表和电压表的示数,用同样方法测量并记录几组I、U值,并填入表格中。4.断开开关,拆除电路,整理好器材。
五、数据处理方法一:列方程组求解电动势和内阻的大小
根据以上三组方程分别求出E、r,再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。方法二:用作图法处理数据,同实验原理4。
六、误差分析1.偶然误差(1)电表读数不准引起误差。(2)图象法求E和r时作图不准确。2.系统误差(1)相对于电源内阻而言,采取电流表外接法,由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小。(2)相对于电源内阻而言,采取电流表内接法,由于电流表分压,造成内阻的测量值偏大。
七、注意事项1.选用旧电池:为了使电路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1号干电池。2.电流不要过大,读数要快:干电池在大电流放电时,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大。因此,实验中不要将I调得过大,读电表要快,每次读完立即断电。3.计算法求E、r:要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组,分别解出E、r值再求平均值。
4.合理选择标度:为使图线分布空间大,如图所示,纵坐标可以不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,电源的内阻不能
能否利用电阻箱、电压表替代滑动变阻器、电压表、电流表完成实验?如果能,请画出实验电路图并写出测量的原理公式;如果不能,请说明原因。
实验原理与操作例1用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V,内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻,除待测电池组、开关、导线外,还有下列器材供选用:A.电流表:量程0~0.6 A,内电阻约1 Ω;B.电流表:量程0~3 A,内电阻约0.2 Ω;C.电压表:量程0~3 V,内电阻约30 kΩ;D.电压表:量程0~6 V,内电阻约60 kΩ;E.滑动变阻器:0~1 000 Ω,额定电流0.5 A;F.滑动变阻器:0~20 Ω,额定电流2 A。(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用　　　,电压表应选用　　　　,滑动变阻器应选用　　　　(均填仪器的字母代号)。 
(2)如图为正确选择仪器后,连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将　　　　和　　　　相连、　　　　和　　　　相连、　　　　和　　　　相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。 
(3)实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U。用图象法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线,则可以　　　　为纵坐标,以　　　　为横坐标。 
解析：(1)因三节干电池的电动势约为4.5 V,故电压表应选D;因干电池放电电流不宜超过0.5 A,故电流表应选A;由电压表和电流表的测量范围可知滑动变阻器选用F即可。(2)本实验的实验电路如图所示。所以还需要用导线将a与d相连,c与g相连,f与h相连。
(3)电阻箱代替滑动变阻器,实验电路图如图所示。根据闭合电路欧姆定律得
例2用如图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外,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0~1 Ω,额定功率0~5 W);(d)定值电阻(阻值0~10 Ω,额定功率0~10 W);(e)滑动变阻器(阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A);(f)滑动变阻器(阻值范围0~100 Ω,额定电流1 A)。
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择　　　　V,电流表的量程应选择　　　　A;R0应选择　　　　Ω的定值电阻,R应选择阻值范围是　　　　Ω的滑动变阻器。 (2)引起该实验系统误差的主要原因是 　　　　　　　　　。 
数据处理与误差分析例3小明利用如图甲所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。
(1)图甲中电流表的示数为　　　　A。 
(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:
请根据表中的数据,在图乙的方格纸上作出U-I图线。
乙由图线求得:电动势E=　　　V;内阻r=　　　Ω。 
(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合。其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为 　。 
解析： (1)电流表选用量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,则其读数为0.44 A。(2)坐标系选择合适的标度,根据表中数据描点作出的U-I图线如图所示。
图线与纵轴交点为1.61 V,故E=1.61 V,由图线的斜率 =1.24知,电池内阻为1.24 Ω。注意此处不要用图象与纵轴交点值除以与横轴交点值。(3)长时间保持电路闭合,电池会发热,电池内阻会发生变化,干电池长时间放电,也会引起电动势变化,导致实验误差增大。答案： (1)0.44　(2)U-I图线见解析　1.61(1.59~1.63都算对)　1.24(1.22~1.26都算对)　(3)通电时间较长会使干电池的电动势和内阻发生变化,导致实验误差增大
特别提醒本实验的系统误差是由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。(1)如图甲所示,在理论上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而形成误差,而且电压表示数越大,IV越大。当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,短路电流测量值=真实值。如图乙所示,可知E测