第12章 3实验 电池电动势和内阻的测量课件PPT

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第十二章　电能　能量守恒定律3　实验：电池电动势和内阻的测量预习导学 | 新知领悟二、实验器材待测电池一节，电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干．三、实验步骤1．选定电流表、电压表的量程，按照电路图把器材连接好．2．把滑动变阻器的滑片移到电阻______的一端(图中______端)．最大　左　3．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入绘制好的表格(如下表)．4．多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中．5．断开开关，整理好器材．四、数据处理1．公式法把测量的几组数据分别代入E＝U＋Ir中，然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对E、r分别求________值作为测量结果．平均　2．图像法(1)以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点．(2)用直尺画一条直线，使________的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线__________．尽量多　两侧　(3)如图所示：①图线与纵轴交点为E．②图线与横轴交点为I短＝__________．③图线的斜率表示r＝|______|．五、误差分析1．偶然误差有读数视差和用图像法求E和r时，由于作图不准确而造成的偶然误差．2．系统误差(1)采用如图甲所示电路(外接法)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．实验中忽略了通过电压表的电流IV，从而形成误差(如图乙中带箭头线段所示)，而且电压表示数越大，IV越大．(2)如果采用如下图甲所示接法(内接法)IA为电源电流真实值，理论上有E＝U＋UA＋IAr，其中电流表两端的UA不可知，从而造成误差(如下图乙中带箭头线段UA)，而且电流表示数越大，UA越大，当电流表示数为零时，UA＝0，电压表示数值为准确值，等于E．六、注意事项1．器材或量程的选择(1)电池：为了使路端电压变化明显，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)电压表的量程：实验用的是一节干电池，因此电压表量程在大于1.5 V的前提下，越小越好，实验室中一般采用量程为0～3 V的电压表．(3)电流表的量程：对于电池来讲允许通过的电流最大为0.5 A，故电流表的量程选0～0.6 A的．(4)滑动变阻器：干电池的内阻较小，为了获得变化明显的路端电压，滑动变阻器选择阻值较小一点的．2．电路的选择：伏安法测电源电动势和内阻有两种接法，由于电流表内阻与干电池内阻接近，所以电流表应采用内接法．3．实验操作：电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超过0.5 A．因此，实验中不要将I调得过大，读电表示数要快，每次读完后应立即断电．4．数据处理(1)当路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单位可以取得小一些，且纵轴起点不从零开始，把纵坐标的比例放大．(2)画U－I图像时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑．这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度．多维课堂 | 素养初培1．实验中所用的电池选择新的好，还是旧一些的好？为什么？【答案】实验中所选用的电池应当旧一些好，这样的电池内阻较大，测量时相对误差较小．实验原理的考查2．为什么在实验中电流不宜过大，且通电时间不宜过长？【答案】电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电电流不宜超过0.3 A，短时间放电电流不宜超过0.5 A．因此实验中不宜将I调得过大，读数时要快，每次读完后应立即断电．3．在利用解方程组求解E和r时，选取U和I时应注意什么？【答案】在计算E和r时，U1和U2，I1和I2的差值要大一些，这样可以减小误差．4．电阻的伏安特性曲线和电池的伏安特性曲线都是直线，它们有什么不同？为什么？【答案】电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R为一定值，U＝IR即I－U图线是一条过原点的直线；而电池的I－U图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化，U＝E－Ir即U与I是线性关系．精例1　在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中，供选用的器材有：A．电流表(量程：0～0.6 A，RA＝1 Ω)B．电流表(量程：0～3 A，RA＝0.6 Ω)C．电压表(量程：0～3 V，RV＝5 kΩ)D．电压表(量程：0～15 V，RV＝10 kΩ)E．滑动变阻器(0～10 Ω，额定电流1.5 A)F．滑动变阻器(0～2 kΩ，额定电流0.2 A)G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干(1)请在题中虚线框中画出能提高本实验测量精确度的实验电路图．(2)电路中电流表应选用______，电压表应选用______，滑动变阻器应选用______．(用字母代号填写)(3)如图所示为实验所需器材，请按原理图连接出正确的实验电路．(4)引起该实验系统误差的主要原因是__________________________ ______________________________________________________．【答案】(1)如图甲　(2)A　C　E　(3)如图乙(4)电压表的分流作用【解析】(1)电路如图甲所示．由于在如图所示的电路中只要电压表的内阻RV≫r，这种条件很容易实现，所以应选用该电路．甲　　　　　　　　　　　　　乙 (2)考虑到待测电源只有一节干电池，所以电压表应选C；放电电流不能太大，一般不超过0.5 A，所以电流表应选A；变阻器不能选择太大的阻值，从调节方便来看，应选择电阻较小而额定电流较大的滑动变阻器E，故器材应选A、C、E．(3)如图乙所示．注意闭合开关前，要使滑动变阻器接入电路的电阻最大，即滑片应滑到最左端．(4)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，该实验中的系统误差是由于电压表的分流作用使得电流表读数(即测量值)总是比干路中真实电流值小，造成E测