2019版高中物理2.10实验：测定电池的电动势和内阻课件新人教版选修3_1201909211314

(2)U 轴上的截距等于被测量的电动势,由于坐标轴上的数据准
确到小数点后两位,所以我们读出的数据以此作标准。从图线上找出
两个点,第一个点是 I=0(0,1.45),第二个点是 I=0.50 A(0.50,1.10),由
此得出电动势 E=1.45 V,.70
0.50
Ω。
分压式接法中,在安全的前提下选最大阻值小的较方便,在滑动变
阻器限流式接法中,选比待测电阻大几倍的较方便。
类型一
类型二
类型三
类型四
实验数据的处理
【例2】 用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用的电
路如图所示,一位同学测得的6组数据如下表所示。
组别
1
2
3
4
5
6
I/A
0.12
0.20
0.31
0.32
选0~0.6 A量程,电源电动势只有1.5 V,故电压表应选0~3 V量程,为
便于调节,滑动变阻器应选0~10 Ω。
(2)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造成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<E真,r测<r真。
答案:(1)A C E (2)电压表的分流作用
B.E>E0,r<r0
C.E=E0,r>r0
D.E>E0,r>r0
点拨:注意电流表内阻对实验结果的影响。
类型一
类型二
类型三
类型四
解析:当不考虑电流表内阻RA的影响时,由闭合电路欧姆定律,得
E=I1R1+I1r,E=I2R2+I2r。
解得 E=
1 2 (1 -2 )
,
2 -1
=
1 1 -2 2
(4)注意连线不能交叉,开关要能够控制电路。
类型一
类型二
类型三
类型四
实验仪器的选择
【例1】 用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验,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0~5 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)
源的电动势E'和内阻r',当把等效电源外电路短路时,电压表不再分
流,短路电流等于通过电池的实际电流,所以两图线相交于相同的
短路电流处(乙图中的B点)。
(2)电流表相对于待测电阻(电源内阻)内接。
①由于电流表的分压作用,使得电压表的读数比电源的路端电压
小,电流表测得的电流等于流过电源的电流,所以在流过电流相同
②对此也可由电路来解释:若把图甲中的R和电流表看成外电路,
则电压表可看成内电路的一部分,故实测出的是电池和电压表这个
整体等效的r和E。电压表和电池并联,故等效内阻r小于电池内阻r
真,r测<r真。外电路断开时,A、B两点间电压UAB即等效电动势E,此
时电压表构成回路,故UAB<E真,即E测<E真,测量值实际上是等效电
电源。
(5)实验中U取值不能太小,一般不得小于1 V,测得的U、I值不少
于5组,且变化范围要大一些,解方程组求解E、r值时,取1、4组,2、
5组,3、6组求解后,求平均值。
(6)作U-I图像时,要尽量使多数点落在直线上,不在直线上的点均
匀分布在直线两侧。
(7)作U-I图像时,如果出现某组数据对应的点偏离直线较远,就表
(1)代数法:取两组实验中获得的数据,列方程
,
= 2 + 2
解得 =
1 2 -2 1
1 -2
, =
1 -2
2 -1
。
为了减小误差, 多取几组数据,
分别列若干组联立方程, 求若干组和, 最后以电动势的平均值和
内阻的平均值作为实验结果。
(2)图像法:在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标建立直角坐标
求是的品质。
1.实验目的
(1)了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。
(2)学习用图像法处理实验数据。
(3)会对测量误差进行分析,了解测量中减小误差的方法。
2.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,铅笔,坐标纸。
3.实验原理
。
2 -1
当考虑 RA 的影响时,由闭合电路欧姆定律,
得 E0=I1(R1+RA+r0),E0=I2(R2+RA+r0)。
解得 E0=
1 2 (1 -2 )
, 0
2 -1
=
1 1 -2 2
− A。
2 -1
比较两组结果知E0=E,r0<r。
答案:C
题后反思对误差的分析方法主要有两种:一是公式法,根据物理
系,根据实验测得的几组数据在坐标系中描点,这些点大致分布在
一条直线上,把明显偏离的点舍去,用直尺画一条直线,使尽可能多
的点落在这条直线上,不在直线上的点大致均衡地分布在直线两侧。
这条直线就是方程U=E-Ir的图像,由此可得,U轴上的截距等于电源
的电动势E,I轴上的截距等于短路电流(U轴上的数据需从零开始),
(1)电表量程的选择原则是在不超量程的前提下选小量程的。
(2)选择滑动变阻器时,滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大
几倍即可。
(3)实验误差的分析要从真实值和测量值的差别去分析。
类型一
类型二
类型三
类型四
解析:(1)由于流过电源的电流不宜过大,若电流过大,电源会出现
严重的极化现象,电动势和内阻都会有较大的变化,因此电流表应
的情况下,U测<U真,依照分析可绘制出图乙的图线,可以从图线的意
义得E测=E真,r测>r真。
②对此也可由电路来解释,若把图甲中的RA看成内阻的一部分,
故实测出的是电池和电流表这个整体的等效电动势E'和内阻r',r测
=r'=r真+RA>r真,由电动势等于外电路断路时的路端电压可知,把电
路从A、B处断开,E测=UAB=E真,所以两图线交于纵轴上的同一点,即
“+”“-”接线柱。
(2)实验前必须把变阻器的滑片置于阻值最大的位置,以防止出现
烧坏电流表的事故。
(3)为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些。
(4)由于干电池在大电流放电时极化现象严重,电动势会明显下降,
内阻r会明显增大,故实验中不能将电流调得过大(长时间放电不宜
超过0.3 A,短时间放电不宜超过0.5 A),且读数要快,读完后立即切断
甲
(1)电动势E和内阻r及路端电压U可以写成E=U+Ir,如果能得到U、
I两组数据,就能解得电动势和内阻,用电压表和电流表加上一个滑
动变阻器就能测定电源的电动势和内阻。如图甲所示。
(2)闭合电路欧姆定律也可以写成E=IR+Ir,如果能得到I、R的两组
数据,也可以得到电源的电动势和内阻。用电流表和一只电阻箱就
类型一
类型二
类型三
类型四
(3)第 3 组和第 4 组数据。根据这两组数据列出方程
= 1.24V + 0.31A·
, 解得E=3.10 V,r=6.0 Ω。
= 1.18V + 0.32A·
选用第 3 组和第 4 组数据求得的 E 和 r 误差最大。不需要利用
所给的 6 组数据分别进行计算,利用作图就可看出这一点。选用这两

直线的斜率等于电源的内阻 r= 。
短
特别提醒若U轴上的数据不是从零开始的,则图线与I轴的交点就
不是短路电流。
4.实物图连线问题
(1)先画出电路图,这是连接实物图的依据。
(2)先连接干路,再连接支路,遵循“先串后并”的原则。
(3)注意电源的正负极,电表的正负接线柱,电表量程的选择以及
滑动变阻器接线柱的合理选用。
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)利用公式法和图像法求出电动势和内阻。
1.实验注意事项
(1)正确选用电压表和电流表的量程,并注意正确连接表上的
0.50
0.57
U/V
1.37
1.32
1.24
1.18
1.10
1.05
类型一
类型二
类型三
类型四
(1)试根据这些数据在图中作出U-I图线。
(2)根据图线得出电池的电动势E=
V,根据图线得出的电池
内阻r=
Ω。
(3)若不作出图线,只选用其中两组U和I的数据,可利用公式
E=U1+I1r1和E=U2+I2r2算出,这样做可能得出误差很大的结果,选用
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)实验中电流表应选用
,电压表选用
,滑动变
阻器选用
。(用字母代号填写)
(2)引起该实验系统误差的主要原因是 。
类型一
类型二
类型三
类型四
点拨:解答本题应把握以下三点:
类型一
类型二
类型三
类型四
题后反思选择实验仪器的三个原则:
(1)安全性原则,即一定要保证仪器的安全,对电表来讲不超量程,
对滑动变阻器来讲不能超其额定电流。
(2)精确性原则,即要保证测量时读数精确,对电表来讲在不超量
程的前提下,尽量选用小量程的,对欧姆表来讲尽量让指针指在中
值刻度附近。
(3)方便性原则,此原则主要针对滑动变阻器来讲,在滑动变阻器
明这组数据的偶然误差较大,可将该点舍去。
(8)纵坐标可不从零开始,直线的斜率等于电源内阻,计算内阻时,
Δ
要在直线上取两较远点用 r= 求出(横坐标必须从零开始)。
Δ
(9)图线与纵轴交点的纵坐标等于电源电动势,与横轴交点的横坐
标等于短路电流,由此可知,用图像法处理实验数据的优点是求得
的是平均值。
2.误差分析
第
组和第
组数据,求得的E和r误差最大。
类型一
类型二
类型三
类型四
点拨:描点作图跟数学中的作图法相同,由于物理中使用的数据
是实验测量,存在误差,所描的点并不严格地在一条直线上,作图的
原则是该直线尽可能过更多的点,且其他点均匀分布在直线两侧。
类型一
类型二
类型三
类型四
解析:(1)描点作图,舍去第四组数对应的点。图线如图所示。
(1)电流表相对于待测电阻(电源内阻)外接。
①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=

, 越大, V
V
越大, 它们的关系可用图乙表示。
实测的图线为, 经过V 修正后的图线为′ , 可看出的斜率绝
对值和在纵轴上的截距都小于′, 即实测的和都小于真实值。
电池的电动势处。
综上所述,任何一种电路都存在系统误差。此实验中,因电源内
阻较小,不能采用电流表内接中的测量电路,尽管电动势的测量值
准确,但内阻的测量误差很大,因此要选用电流表外接的测量电路。
另外实验还有因电压表、电流表的读数以及作 U-I图线时描点不
准确造成的偶然误差。
3.数据处理
= 1 + 1
规律列出关系式,对比分析即可,本题就是采用此法;二是图象法,画
出图象进行分析判断,本节实验的误差分析就采用此法。
类型一
类型二
类型三
类型四
实验方法的选择
【例4】 实验室中有下列器材:量程3 V的电压表V(内阻较大)、滑
动变阻器R'、固定电阻R1=4 Ω、开关S、导线若干。欲测量某一
能完成实验。如图乙所示。

(3)闭合电路欧姆定律写成 E=U+ , 如果能够得到、
的两组数据, 也可以解得电动势和内阻。可以用电压表和电阻箱
来完成实验。如图丙所示。
上述几种实验方案不同,它们的原理相同吗?
提示:相同,不管是哪一种测量,实验原理都是闭合电路欧姆定律。
4.实验步骤
(1)确定电流表、电压表的量程,按实验电路图连接好电路,并将
组数据求 E 和 r,相当于过图中 3 和 4 两点作一直线,利用此直线求出
E 和 r,而此直线与所画的直线偏离最大,实际上,第 4 组数据不合理,
已经排除。
答案:(1)如解析图所示 (2)1.45 0.70 (3)3 4
题后反思作图线时应把个别不合理的数据排除,由直线与纵轴的
交点可读出电动势E=1.45 V,再读出直线与横轴的交点的坐标(U,I),
连同得出的E值代入E=U+Ir中可得出内阻,即直线的斜率。切记不
要把图线与I轴的交点当作短路电流。
类型一
类型二
类型三
类型四
实验误差的分析
【例3】 如图所示,用一只电流表和两个定值电阻测定电源的电动
势和内阻的实验中,由于未考虑电流表的内阻,其测量值E和r与真
实值E0和r0相比较,正确的是(
)
A.E=E0,r=r0
10
实验:测定电池的电动势和内阻
1.知道测量电源电动势和内阻的实验原理,进一步感受电源路端
电压随电流变化的关系。
2.经历实验过程,掌握实验方法,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阻测量误差的分析,了解测量中减小
误差的方法。
4.培养仔细观察、真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事