第十二章 3 《实验 电池电动势和内阻的测量》课件ppt

实验仪器、仪表的安全。
(2)根据闭合电路欧姆定律,得E=I(R+r)
即

1
R= -r=E·-r,即


R-
1
图像为直线。

描点连线后图像如图所示。
根据图像可知r=1.2 Ω,图像的斜率为电动势E,
1
在R- 图像上取两点(2,1.60),(5,5.60),
5.60-1.60
则 E=
V=1.33 V。
路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处
;
。
(2)实验测得的电阻箱阻值R和理想电流表示数I,以及计算的 1 数据见下表:

R/Ω
8.0
I/A
0.15 0.17 0.19 0.22 0.26
1 /A-1

6.7
7.0
5.9
6.0
5.3
5.0
4.5
4.0
3.8
根据表中数据,在下图方格纸上作出
R-
1
C.电压表量程选用不当
D.电压表接线错误
)
答案 AD
解析 移动变阻器触头时,不会改变接入电路的电阻大小,变阻器不起变阻
作用,A正确;电流表只允许电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,而且应
该选择0~0.6 A量程,图中电流表接线正确,所以B错误;图中电源为两节干
电池,电动势为3 V,所以电压表量程应选用0~3 V,所以C错误;图中电流从电
(2)作U-I图像法
①本实验中,为了减小实验误差,一般用图像法处理
实验数据,即根据多次测出的U、I值,作U-I图像;
②将图线两侧延长,纵轴截距意味着断路情况下的
电压,它的数值就是电源电动势E的数值;
③横轴截距(路端电压U=0)意味着短路情况下的电流,


它的数值就是短路电流 I 短= ;
④图线斜率的绝对值即电源的内阻 r,即
C.移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D.使滑动变阻器阻值尽量大一些,测量误差才小
答案 BD
解析 伏安法测电池的电动势和内阻实验中,应选用内阻较大的电压表和内
阻较小的电流表,滑动变阻器阻值不能太大,如果太大不便于调节。
2.一同学测量某干电池的电动势和内阻。
(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电
Δ

r=| |= ,如图所示。
Δ 短
2.误差分析
(1)偶然误差
①由于读数不准引起误差。
②用图像法求E和r时,由于作图不准确造成误差。
(2)系统误差
①如图甲所示,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。
从电路的角度看,电压表应看成内电路的一部分,故实际测出的是电池和电
关系图像。

由图像可计算出该干电池的电动势
为
V(结果保留三位有数
字);内阻为
位有效数字)。
Ω(结果保留两
答案 (1)开关未断开 电阻箱阻值为零 (2)见解析图
1.33(1.30~1.36均可) 1.2(1.0~1.4均可)
解析 (1)在电学实验中,连接电路时应将开关断开,电阻箱的阻值调为最大,确保

1
得

1

= +


1
1
· ,故


如图所示,由图像的斜率和截距求解。
−
E、r。
1
图像的斜率


1
k= ,纵轴截距为 ,


【典例示范】
例2某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用的器材还包
括定值电阻(R0=5 Ω)一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图(a)所示。
(1)在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,请完成余下电路的连接。
所以
V
I=

=
1.16
20

I=
,
0 ++

1.49
r= -R0-R= 0.058 -5-20
Ω=0.69 Ω。
A=0.058 A。
随堂训练
1.(多选)用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中,下列说法错误的是
(
)
A.应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表读数变化明显
B.应选用内阻较小的电压表和电流表
测
c.因为 r 测=
短
,所以 r 测<r 真。
②若采用如图丙所示的电路,IA为电源电流真实值,理论上有E=U+UA+IAr,
其中UA不可知,而造成误差,而且电流表示数越大,UA越大,当电流为零
时,UA=0,电压为准确值,等于E。
结论:
a.E为真实值;
b.I短测<I短真;
c.因为 r 测=

短测
(4)由于电压表的分流作用,电流表读数总是比干路电流小,造成E测<E真,
r测<r真。
探究二
安阻法和伏阻法测电源电动势和内阻
【知识归纳】
1.安阻法
(1)实验原理:由E=IR+Ir可知,只要能得到I、R的两组数据,列出关于E、r的
两个方程,就能解出E、r,用到的器材有干电池、开关、电阻箱、电流表,
电路图如图所示。
,所以r测>r真,r测为r真和RA的串联值,由于通常情况下电池的
内阻较小,所以这时r测的测量误差非常大。
3.注意事项
(1)为使干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
发生明显变化。
阻值比干电池的内阻大几倍就可以。
(2)测干电池的电动势和内阻时,选的电流表和电压表量程越大越好。
(
)
答案 ×
解析 干电池的电动势为1.5 V,因此选用3 V的电压表就可精确测量,量程过
大会增大误差。
(3)只要测量一组(I,U)的数值,就可计算出电源电动势和内阻的大小。
(
)
答案 ×
解析 最少测量两组(I,U)的数值,联立方程组计算出电源电动势和内阻的大
小。
(4)利用U-I图像处理实验数据时,纵截距就是电源的电动势。(
答案 √
)
2.(多选)某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,所用滑动
变阻器的阻值范围为0~20 Ω,电路电流不超过0.6 A,连接电路的实物图如
图所示。关于该学生接线的说法正确的是(
A.滑动变阻器不起变阻作用
B.电流表接线有误
(2)数据处理:
= 1 1 + 1
①计算法:由
解方程组可求得 E、r。
= 2 2 + 2
②图像法:由
甲),又
1
E=I(R+r)得
=
1
1
R+
,
-R


1
1
R=E· -r,R- 图像的斜率
图像的斜率
1

k= ,纵轴截距为 (如图
k=E,纵轴截距为-r(如图乙)。
表的量程要大于电源允许通过的最大电流,对于干电池来讲,允许通过的最大
电流一般是0.5 A,且为便于读数,故需要选择0~0.6 A,所以电流表应选E。
(2)电路图如图所示。
(3)由U-I图像可知:纵截距为1.5 V,故干电池的电动势为1.5 V;
内阻 r=
Δ
Δ
=
0.9-1.5
0.6-0
Ω=1 Ω。
量程应选0～0.6 A合适，故选F．
(2)由U－I图像可知这个干电池的电动势等于纵轴截距，故这个干
ΔU 1.5－1.1
电池的电动势E＝1.5 V；内电阻等于斜率，故r＝ ＝
Ω＝1.0
ΔI
0.4－0
Ω．
本 课 结 束
5-2
3．测定电源的电动势和内电阻的实验电路图和U－I图像如下，回
答下列问题：
(1)现备有以下器材：
A．干电池
B．滑动变阻器(0～50 Ω)
D．电压表(0～3 V)
E．电压表(0～15 V)
F．电流表(0～0.6 A)
G．电流表(0～3 A)
其中电流表应选______，电压表应选______．(填字母代号)
为
Ω。
V,内阻为
(4)写出该实验误差的原因:
值,内阻的测量值
;电动势的测量值
真实
真实值。(后两空均选填“大于”“等于”或“小于”)
答案 (1)B
E (2)见解析图
(3)1.5 1
(4)电压表的分流 小于
小于
解析 (1)滑动变阻器的最大值为待测电阻的几倍时较好,在该实验中因干电池
内阻比较小,故滑动变阻器选择较小一点的即可,故滑动变阻器应选B。电流
用同样的方法测量几组U、I值。
4.断开开关,整理好器材。
5.处理数据,用公式法和作图法求出电源的电动势和内阻。
【自我检测】
1.正误判断,判断结果为错误的小题说明原因。
(1)测干电池的电动势和内阻时,选的滑动变阻器阻值越大越好。(
)
答案 ×
解析 干电池的内阻比较小,为使电路中的电流大范围调节,滑动变阻器的
2023
新版人教版高中物理必修
第十二章
第三册
3.实验:电池电动势和内阻的测量
内
容
索
引
01
课前篇 自主预习
02
课堂篇 探究学习
学习目标
1.理解测定电源的电动势与内阻的实验原理。(物理观念)
2.在理解实验原理的基础上,能完成测电源的电动势与内阻的规范实验操
作。(科学探究)
3.学会利用U-I图像处理数据并得出电源电动势和内阻,进一步体会利用图
像进行数据处理的方法。(科学思维)
4.尝试分析电源电动势和内阻的测量误差,了解实验中减小误差的方法。
(科学态度与责任)
思维导图
课前篇 自主预习
【必备知识】
一、实验思路
利用闭合电路欧姆定律来测量并计算与分析,电路图如图所示。通过改变
滑动变阻器的阻值改变电路状态,电路中的电压、电流均发生变化,用
电压表和电流表测量出U和I的两组数据,列出两个方
(2) 根 据 图 乙 读 出 电 池 的 电 动 势 E ＝ ________V ， 电 池 的 内 阻 r ＝
______Ω ．
【答案】(1)F
D
(2)1.5
1.0
【解析】(1)测定一节干电池的电动势和内电阻，电动势为1.5 V左右，
电压表量程应选0～3 V，故选D；图像显示最大电流为0.4 A，故电流表
(3)若干电池的路端电压变化不明显,作图像时,纵轴单位可取的小一些,且
纵轴起点可不从零开始。如图所示,此时图线与纵轴交点仍为电池的电动
势E,但图线与横轴交点不再是短路电流,内阻要在直线上取较远的两点用
Δ
r=| | 求出。
Δ
【典例示范】
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。
(1)备有如下器材
(a)
(b)
(2)请完成下列主要实验步骤:
①检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如
图(c)所示,读得电阻值是
;
②将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49 V;
③将开关S2
,电压表的示数是1.16 V;断开开
关S1。
(3)使用测得的数据,计算出干电池的内阻
是
(计算结果保留两位有效数字)。
程,E=U1+I1r,E=U2+I2r进而求解出电动势E和内阻r,
2 1 -1 2
1 -2
E=
,r=
。
2 -1
2 -1
二、物理量的测量
1.选用合适的量程,按实验原理图连接好电路。
2.把滑动变阻器的滑片移到一端,使其接入电路的阻值最大。
3.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),
压表负接线柱流入,从正接线柱流出,所以电压表的接线错误,D正确。
课堂篇 探究学习
探究一
伏安法测E、r的仪器选择与数据处理
【知识归纳】
1.数据分析
(1)求平均值法:由E=U1+I1r,E=U2+I2r可解得
2 1 -1 2
1 -2
E=
,r=
。
2 -1
2 -1
可以利用U、I的值多求几组E、r的值,算出它们的平均值。
2.伏阻法

(1)实验原理:由 E=U+ r 知,如果能得到U、R的两组数据,列出关于E、r的
两个方程,就能解出E、r,用到的器材是干电池、开关、电阻箱、电压表,
电路图如图所示。
(2)数据处理:
=
①计算法:由
②图像法:由
=
1
1 +
1
2 解方程组可求得
2 +
2

E=U+ r
压表这一整体的等效内阻和电动势(r测和E测),如图乙所示,因为电压表和电
池并联,所以r测小于电池内阻r真,因为外电阻R断开时,a、b两点间电压Uab
等于电动势E测,此时电源与电压表构成回路,所以Uab<E真,即E测<E真。
结论:
a.当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,短路电流测量值=真实值;
b.E测<E真;
A.干电池1节
B.滑动变阻器(0~20 Ω)
C.滑动变阻器(0~1 kΩ)
D.电压表(0~3 V)
E.电流表(0~0.6 A)
F.电流表(0~3 A)
G.开关、导线若干
其中滑动变阻器应选
,电流表应选
。(填字母)
(2)为了最大限度地减小实验误差,请在虚线框中画出该实验最合理的电路图。
(3)某同学根据实验数据画出的U-I图像如图所示,由图像可得电池的电动势
(c)
答案 (1)见解析
(2)①20 Ω ③闭合
解析 (1)如图所示
(3)0.69 Ω
(2)由题图(c)读得电阻箱阻值为 R=20 Ω;将 S1 闭合,S2 断开,电压表示数为电
源电动势 E=1.49 V,将 S2 再闭合,电压表示数为电阻箱 R 两端电压。将电压
表视为理想电表,则干路电流
(3)因为