【人教版】2018年物理选修3-1：2.10《实验：测定电池的电动势和内阻》ppt课件

图2101ห้องสมุดไป่ตู้
三、实验器材 待测电池一节，电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)各 一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。
四、实验步骤 1．确定电流表、电压表的量程，按图 2102 连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入 电路的阻值为最大值的一端。 2．闭合开关 S，接通电路，将滑动变阻器
图2102
的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一 组电流表、电压表读数。
3．同样的方法，依次记录多组U、I值。 4．断开开关S，拆除电路。 5．以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐 标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势， 根据斜率大小求出内电阻。
五、数据处理 为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法： 1．公式法 利用依次记录的多组数据(一般 6 组)，分别记录如表所示：
[解析]
(1)为了使测量更准确，电流表选量程为 0.6 A 的电
流表 A，电池组的电动势约 4.5 V，故电压表选 D，为了便于调 节滑动变阻器应选 F。 (2)为了使测量误差尽可能小，测量电源电动势和内电阻的 原理图如图甲所示，因此将 a、d 相连，c、g 相连，f、h 相连。
(3)用电阻箱和电压表测量电源电动势和内电阻的实验原理 图如图乙所示，根据闭合电路欧姆定律，得
图2108
(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掉滑动变阻器，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。用图像法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得 到的函数图像是一条直线，则可以________为纵坐标，以 ________为横坐标。
实验序号 I/A U外/V
1
2
3
4
5
6
I1 U1
I2 U2
I3 U3
I4 U4
I5 U5
I6 U6
分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1， E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值 E1＋E2＋E3 r1＋r2＋r3 E＝ ， r＝ 作为测量结果。 3 3
2．图像法 把测出的多组 U、I 值，在 UI 图中描 点画图像，使 UI 图像的直线经过大多数坐 标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧， 如图 2103 所示，由 U＝E－Ir 可知： (1)纵轴截距等于电源的电动势 E， E 横轴截距等于外电路短路时的电流 Im＝ r 。 (2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻
ΔU E r＝ Δ I ＝ 。 Im
图2103
六、误差分析 1．偶然误差 主要来源于电压表和电流表的读数以及作 UI 图像时描点不 准确。
2．系统误差 由于电压表分流 IV，使电流表示数 I 小于电 池的输出电流 I 真。I 真＝I＋IV，而 IV＝ U ，U 越 RV
大，IV 越大，它们的关系可用图 2104 表示。实 测的图线为 AB，经过 IV 修正后的图线为 A′B， 可看出 AB 的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小 于 A′B，即实测的 E 和 r 都小于真实值。
第 10 节
实验：测定电池的电动势和内阻
一、实验目的 1．知道伏安法测量电源电动势和内阻的实验原理，进 一步理解电源路端电压随电流变化的关系。 2．学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。 3．尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析，了 解测量中减小误差的办法。
二、实验原理 实验电路如图 2101 所示，根据闭合 电路的欧姆定律，改变 R 的阻值，测出两 组 U、I 的值，根据闭合电路欧姆定律可列 出两个方程： E＝U1＋I1r 和 E＝U2＋I2r， 联立可解出 E、r 的值。
图 2107
[例 1]
(2015· 天津高考)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、电键、导线外，还有下列器材供选用： A．电流表：量程 0.6 A，内电阻约 1 Ω B．电流表：量程 3 A，内电阻约 0.2 Ω C．电压表：量程 3 V，内电阻约 30 kΩ D．电压表：量程 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
图 2106 解出 E 和 r。这样，用电流表、电阻箱也可以测定电源的电动
势和内阻。
2．用电压表和电阻箱测 E、r(又叫伏阻法) U 如图 2107 所示，由 E＝U＋R · r 可知， 如果能得到 U、R 的两组数据，同样能通过解 方程组求出 E 和 r。这样，除了以上两个方法 外，还可以用电压表、电阻箱来测定电源的 电动势和内阻。
图2104
七、注意事项 1．为使电池的路端电压有明显变化， 应选取内阻较大的旧 干电池和内阻较大的电压表。 2．实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即 切断电源，防止干电池大电流放电时内阻 r 的明显变化。
3．若干电池的路端电压变化不很明 显，作图像时，纵轴单位可取得小一 些，且纵轴起点可不从零开始。如图 2105所示，此时图线与纵轴交点仍为电
(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)图2108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)。
图284
图2105 池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在
ΔU 直线上取较远的两点用r＝ ΔI 求出。
4．为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围 要大一些，计算E、r时，U1和U2、I1和I2的差值要大一些。
八、它案设计 1．用电流表和电阻箱测 E、r(又叫安阻法) 如图 2106 所示，由 E＝IR＋Ir 可知， 如果能得到 I、R 的两组数据，也可以得到 关于 E 和 r 的两个方程，于是能够从中