人教版 选修3-1 高二物理 2.9实验：测定电池的电动势和内阻 教学课件【名校课件+集体备课】
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由于读数等偶然误差的存在，描出的点 不完全在同一直线上。
3.数据处理
用两组I和U的数据，代入E=U+Ir中，解方程 组可以算出电池的电动势E和内阻r。这样做虽然 简单，误差却可能很大。
为了减小误差，可以多测几组I和U的数据， 分别列出若干组联立方程，求出若干组E和r，最 后以E的平均值和r的平均值作为实验结果。这个 方法的误差只比两组I、U的数据求得的结果的误 差要小。
若定值电阻取10Ω，则电路中电流最大不 超过0.2A，电流值不到电流表量程的1/3，不利 于精确读数，故定值电阻只能取1Ω。
若电流表量程选3A，为了便于读数（应使指针 半偏及以上），电流需在1.5A以上。这样，电路 的总电阻应在1.33Ω以下，变化范围太小，不利于 滑动变阻器操作，所以电流表量程应选0.6A。
量程选择合适,
A V
E,r K
(3)闭合电键，调节滑动变阻器滑片的位置，
读出电流I、电压U的值,
重复 5 次 ,列表记录.
(4)整理好器材，利用公式或U-I图象处理记录的数
据，求出电源的E和r.
注意事项
(1)电池的选择: 为使实验中U随I的变化明显，应选用内阻较大的电
池，可以用旧些的干电池，但过旧的电池虽然内阻大， 但电动势不稳定，也不宜使用。
这里介绍另一种方法，它也能减小结果的误 差，而且更简便、更直观。
把E=U+Ir改写成U=-rI+E，其中r、E分别 是电池的内阻和电动势，对于一个电池来说是 常量；而对不同的几次测量来说，U、I各不相 同，是变量。所以此式可以看做一个一次函数 的表达式，它的U-I图象是一条直线。
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。 此时可以看到这些点大致呈直线分布。如果发 现个别明显错误的数据，应该把它剔除。用直 尺画一条直线，使尽量多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两侧， 这条直线就能较好地代表U-I关系。
2.改变负载电阻，可得到不同的路端电压.
E，r不变
负载R增大
电流I减小
U内减小
U外增大
3.在电路中接入的负载电阻分别是R1、R2时，对应的 在电路中产生的电流为I1、I2，路端电压为U1、 U2，则代入，可获得一组方程：
U1 E I1r U2 E I2r
从而计算出：
r U2 U1 I1 I2
当滑动变阻器的阻值大于10Ω时，电流小于 0.2A，电流表示数较小，不利于精确读数，所以 滑动变阻器的阻值只用到10Ω以内的部分。如果用 200Ω的变阻器，大于10Ω的部分几乎无用。所以 变阻器选E。
说明：选取实验器材，需要综合考虑，学生的 困难往往在于顾此失彼。要让学生知道，选择器 材要从“安全可行、测量精确、便于操作”三方 面考虑。
1．在测定电源电动势和内电阻的实验中，
为使实验效果明显且不会损害仪器，应选择下列
电源中
（A）
A．内阻较大的普通干电池 B．内阻较小的普通干电池 C．小型交流发电机 D．小型直流发电机
2．在测定电源的电动势和内阻的实验中， 待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器， 可以达到测定目的（ ）CD
A．一只电流表和一个滑动变阻器
B．一只电流表和一只电压表
C．一只电流表和一个电阻箱
D．一只电压表和一个电阻箱
3．如图示的电路中，R1 、R2为标准电阻， 测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可
以忽略不计，则电动势的测量值真实值，内阻
的测量值
真> 实值，产生误差
的 电流表本身有电阻 。
R1
R2
AA Er
4．用伏安法测一节干电池的电动势ε和内电 阻r，所给的器材有:(A)电压表V:0—3—15V；(B) 电流表A:0—0.6—3A；(C)变阻器R1(总电阻20Ω)； (D)变阻器R2(总电阻100Ω)；以及电键S和导线若 干. (1)画出实验电路图(标明变阻器规格). (2)如图所示的U-I图上是由实验测得的7组数据标 出的点，请你完成图线，并由图线求出ε=_ ___1_.5___V，r=_____0._5__Ω. (3)若只选用两组数据，用欧姆定律算出ε、r，有 可能误差较大.若选用第_____5___和第________ 组数6据误差最大.
导入新课
这是常用的电池， 你知道怎样测得它的电 动势和内阻吗？
本节我们将学习它 们的测量方法。
这是一个测量电源电动势和内阻的装置。
第二章 恒定电流
第九节 实验：测定电池的 电动势和内阻
教学目标
1.知识与能力
★ 掌握用电压表和电流表测定电源电动势和 内阻的方法。 ★ 学会用U-I图线处理数据的方法。 ★ 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。
难点：
☆ 用U-I图线处理数据的方法
知识导航
1.实验原理 2.实验方法 3.数据处理
1.实验原理
有多种方法可以测量电池的电动势和内阻，在 这里我们介绍三种，方法如下。
1、根据E=U外+Ir
如右图中，电源电 动势E、内电阻r，与 路端电压U外、电流I的 关系式就是E=U外+Ir
AV
测出两组U、I的值，就 能算出电动势和内阻。
(2)防止电池极化: 电路中的电流较大时电池极化现象比较严重，会导
致电动势明显下降和内阻明显增大. 因此通电时间越短 越好，读完数据立即切断电源，要特别注意测量时绝不 允许负载短路。
(3)作U-I图象时的注意点： 用作图法时，滑动变阻器阻值应在几欧
至几十欧的较大范围内变化，使各组数据差别 大些，实验数据要多取几组，
上题图 电路如图
问题与练习
1.答：该实验方案的主要缺点是，将路端电 压和电流分两次测量。由于电表内阻的影响， 两次测量时电路并不处于同一状态，也就是说， 测得的电流值，已不是测电压时电路中的电流 值了。另外，在测量中需要不断改变电路，操 作也不方便。
2.答：因蓄电池的电动势为2V，故电压表量 程应选3V挡。
3.答：U-I图象如图所示。由图象可知： E=2.03V，r=0.56Ω。
U/V
2.0
1.9
1.8
1.7
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
I/A
U
I 这条直线与U坐标轴的交点表示I=0，属于断 路的情况，这时的电压U等于电源的电动势。这条 直线与I纵坐标的交点表示U=0，属于短路的情况， 根据短路电流I短跟电源内阻r、电动势E的关系
r E ，可以求出电源的内阻r。 I短
课堂小结
1.实验原理
1、根据E=U外+Ir
AV
A 2、根据E=IR+Ir
3、根据 E U U r R
V R
S Er
2.实验方法
把较粗的铜丝和铁丝相隔约几毫米插入马铃 薯或苹果中，就制成了一个水果电池（铜丝和铁 丝相距越近、插入越深，电池的内阻就越小）， 铜丝是电池的正极，铁丝是负极。
测量干电池的电动势和内阻的具体实验。
实验原理 实验器具
实验步骤
注意事项 误差分析
3.数据处理
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。此 时可以看到这些点大致呈直线分布。如果发现 个别明显错误的数据，应该把它剔除。用直尺 画一条直线，使尽量多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两侧， 这条直线就能较好地代表U-I关系。
课堂练习
2.过程与方法
★ 经历实验过程，掌握实验方法，学会根据 图象合理外推进数据处理得方法。
3.情感态度与价值观
★ 培养学生探究实验的热情，并引领提高其 理论与实践相结合的能力。 ★ 提高学生观察并独立思考的能力，让其 在今后生活中都受益匪浅。
教学重难点
重点：
☆ 测量电源电动势和内阻的原理。 ☆ 测量电源电动势和内阻的方法。 ☆ 用U-I图线处理数据的方法
R
V R
S 测出两组U、R的值，就 能算出电动势和内阻。
Er
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。
下面我们根据第一种方法进行一次推论：
1.根据闭合电路欧姆定律 E=U外+Ir，
则 路端电压
U外=E-Ir.
如果能测出U、I的两组数据，就可以列出 两个关于E、r的方程，于是能够从中解出E和r。 因此，用电压表、电流表加上一个可以改变的 电阻，就能测定电源的电动势E和内阻r。 2、根据E=IR+Ir
A
测出两组I、R的值，就 能算出电动势和内阻。
如果能得到I、R的两组数据，也可以得到 关于E和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的两个方程，于是能够从中解出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。 3、根据 E U U r
E I1U2 I2U1 I1 I2
其他两种也可以根据上述方法推导，在这 里我们就不一一介绍了。请同学们课下一定要 自己推导一遍。
2.实验方法
把较粗的铜丝和铁丝相隔约几毫米插入马 铃薯或苹果中，就制成了一个水果电池（铜丝 和铁丝相距越近、插入越深，电池的内阻就越 小），铜丝是电池的正极，铁丝是负极。我们 来测水果电池的电动势和内阻。现在以“实验 原理”中的第一个思路为例，说明实验的方法。 这个方法的特点是简单明了，而且便于通过作 图处理数据，缺点是要同时使用两个电表来测 量电流和电压。
如果认为水果电池不太稳定，也可改为测 量干电池的电动势和内阻。接下来让我们做一 下测量干电池的电动势和内阻的实验。
实验
实验原理
上面我们已经具体介绍，在这里就不多说 了。
实验器具
伏特表、安培表、 滑动变阻器、电键、导线、 被测电池
实验步骤
(1) 连接电路，开始开关应处于断开状态,
滑动变阻器阻值调到最大. (2)检查:电表的指针是否指零
如下图所示，把可变电阻R设在某一较大阻值， 闭合开关后用直流电压挡测出电阻两端的电流。 把电压值和电流值记录在预先绘制的表格中。
减小电阻，通过它的 电流随之增大。这样又获 得电压和电流的另一组数 据。与此类似，可以得到 多组电压、电流值，然后 用以下方法处理数据，求 得电源电动势E和内阻r。
AV
用水果电池做这个实验的优点是它的内阻 比较大，容易测量。但任何电池在使用过程中， 由于化学反应正极附近都会析出气体，在一定 程度上使电极与电解质溶液（水果电池中就是 果汁）隔离，明显地改变了内阻，水果电池尤 其是这样。所以测量前要做好充分的准备，测 量尽量迅速，使得内阻发生较大变化之前结束 测量。
3.数据处理
用两组I和U的数据，代入E=U+Ir中，解方程 组可以算出电池的电动势E和内阻r。这样做虽然 简单，误差却可能很大。
为了减小误差，可以多测几组I和U的数据， 分别列出若干组联立方程，求出若干组E和r，最 后以E的平均值和r的平均值作为实验结果。这个 方法的误差只比两组I、U的数据求得的结果的误 差要小。
若定值电阻取10Ω，则电路中电流最大不 超过0.2A，电流值不到电流表量程的1/3，不利 于精确读数，故定值电阻只能取1Ω。
若电流表量程选3A，为了便于读数（应使指针 半偏及以上），电流需在1.5A以上。这样，电路 的总电阻应在1.33Ω以下，变化范围太小，不利于 滑动变阻器操作，所以电流表量程应选0.6A。
量程选择合适,
A V
E,r K
(3)闭合电键，调节滑动变阻器滑片的位置，
读出电流I、电压U的值,
重复 5 次 ,列表记录.
(4)整理好器材，利用公式或U-I图象处理记录的数
据，求出电源的E和r.
注意事项
(1)电池的选择: 为使实验中U随I的变化明显，应选用内阻较大的电
池，可以用旧些的干电池，但过旧的电池虽然内阻大， 但电动势不稳定，也不宜使用。
这里介绍另一种方法，它也能减小结果的误 差，而且更简便、更直观。
把E=U+Ir改写成U=-rI+E，其中r、E分别 是电池的内阻和电动势，对于一个电池来说是 常量；而对不同的几次测量来说，U、I各不相 同，是变量。所以此式可以看做一个一次函数 的表达式，它的U-I图象是一条直线。
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。 此时可以看到这些点大致呈直线分布。如果发 现个别明显错误的数据，应该把它剔除。用直 尺画一条直线，使尽量多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两侧， 这条直线就能较好地代表U-I关系。
2.改变负载电阻，可得到不同的路端电压.
E，r不变
负载R增大
电流I减小
U内减小
U外增大
3.在电路中接入的负载电阻分别是R1、R2时，对应的 在电路中产生的电流为I1、I2，路端电压为U1、 U2，则代入，可获得一组方程：
U1 E I1r U2 E I2r
从而计算出：
r U2 U1 I1 I2
当滑动变阻器的阻值大于10Ω时，电流小于 0.2A，电流表示数较小，不利于精确读数，所以 滑动变阻器的阻值只用到10Ω以内的部分。如果用 200Ω的变阻器，大于10Ω的部分几乎无用。所以 变阻器选E。
说明：选取实验器材，需要综合考虑，学生的 困难往往在于顾此失彼。要让学生知道，选择器 材要从“安全可行、测量精确、便于操作”三方 面考虑。
1．在测定电源电动势和内电阻的实验中，
为使实验效果明显且不会损害仪器，应选择下列
电源中
（A）
A．内阻较大的普通干电池 B．内阻较小的普通干电池 C．小型交流发电机 D．小型直流发电机
2．在测定电源的电动势和内阻的实验中， 待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器， 可以达到测定目的（ ）CD
A．一只电流表和一个滑动变阻器
B．一只电流表和一只电压表
C．一只电流表和一个电阻箱
D．一只电压表和一个电阻箱
3．如图示的电路中，R1 、R2为标准电阻， 测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可
以忽略不计，则电动势的测量值真实值，内阻
的测量值
真> 实值，产生误差
的 电流表本身有电阻 。
R1
R2
AA Er
4．用伏安法测一节干电池的电动势ε和内电 阻r，所给的器材有:(A)电压表V:0—3—15V；(B) 电流表A:0—0.6—3A；(C)变阻器R1(总电阻20Ω)； (D)变阻器R2(总电阻100Ω)；以及电键S和导线若 干. (1)画出实验电路图(标明变阻器规格). (2)如图所示的U-I图上是由实验测得的7组数据标 出的点，请你完成图线，并由图线求出ε=_ ___1_.5___V，r=_____0._5__Ω. (3)若只选用两组数据，用欧姆定律算出ε、r，有 可能误差较大.若选用第_____5___和第________ 组数6据误差最大.
导入新课
这是常用的电池， 你知道怎样测得它的电 动势和内阻吗？
本节我们将学习它 们的测量方法。
这是一个测量电源电动势和内阻的装置。
第二章 恒定电流
第九节 实验：测定电池的 电动势和内阻
教学目标
1.知识与能力
★ 掌握用电压表和电流表测定电源电动势和 内阻的方法。 ★ 学会用U-I图线处理数据的方法。 ★ 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。
难点：
☆ 用U-I图线处理数据的方法
知识导航
1.实验原理 2.实验方法 3.数据处理
1.实验原理
有多种方法可以测量电池的电动势和内阻，在 这里我们介绍三种，方法如下。
1、根据E=U外+Ir
如右图中，电源电 动势E、内电阻r，与 路端电压U外、电流I的 关系式就是E=U外+Ir
AV
测出两组U、I的值，就 能算出电动势和内阻。
(2)防止电池极化: 电路中的电流较大时电池极化现象比较严重，会导
致电动势明显下降和内阻明显增大. 因此通电时间越短 越好，读完数据立即切断电源，要特别注意测量时绝不 允许负载短路。
(3)作U-I图象时的注意点： 用作图法时，滑动变阻器阻值应在几欧
至几十欧的较大范围内变化，使各组数据差别 大些，实验数据要多取几组，
上题图 电路如图
问题与练习
1.答：该实验方案的主要缺点是，将路端电 压和电流分两次测量。由于电表内阻的影响， 两次测量时电路并不处于同一状态，也就是说， 测得的电流值，已不是测电压时电路中的电流 值了。另外，在测量中需要不断改变电路，操 作也不方便。
2.答：因蓄电池的电动势为2V，故电压表量 程应选3V挡。
3.答：U-I图象如图所示。由图象可知： E=2.03V，r=0.56Ω。
U/V
2.0
1.9
1.8
1.7
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
I/A
U
I 这条直线与U坐标轴的交点表示I=0，属于断 路的情况，这时的电压U等于电源的电动势。这条 直线与I纵坐标的交点表示U=0，属于短路的情况， 根据短路电流I短跟电源内阻r、电动势E的关系
r E ，可以求出电源的内阻r。 I短
课堂小结
1.实验原理
1、根据E=U外+Ir
AV
A 2、根据E=IR+Ir
3、根据 E U U r R
V R
S Er
2.实验方法
把较粗的铜丝和铁丝相隔约几毫米插入马铃 薯或苹果中，就制成了一个水果电池（铜丝和铁 丝相距越近、插入越深，电池的内阻就越小）， 铜丝是电池的正极，铁丝是负极。
测量干电池的电动势和内阻的具体实验。
实验原理 实验器具
实验步骤
注意事项 误差分析
3.数据处理
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。此 时可以看到这些点大致呈直线分布。如果发现 个别明显错误的数据，应该把它剔除。用直尺 画一条直线，使尽量多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两侧， 这条直线就能较好地代表U-I关系。
课堂练习
2.过程与方法
★ 经历实验过程，掌握实验方法，学会根据 图象合理外推进数据处理得方法。
3.情感态度与价值观
★ 培养学生探究实验的热情，并引领提高其 理论与实践相结合的能力。 ★ 提高学生观察并独立思考的能力，让其 在今后生活中都受益匪浅。
教学重难点
重点：
☆ 测量电源电动势和内阻的原理。 ☆ 测量电源电动势和内阻的方法。 ☆ 用U-I图线处理数据的方法
R
V R
S 测出两组U、R的值，就 能算出电动势和内阻。
Er
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。
下面我们根据第一种方法进行一次推论：
1.根据闭合电路欧姆定律 E=U外+Ir，
则 路端电压
U外=E-Ir.
如果能测出U、I的两组数据，就可以列出 两个关于E、r的方程，于是能够从中解出E和r。 因此，用电压表、电流表加上一个可以改变的 电阻，就能测定电源的电动势E和内阻r。 2、根据E=IR+Ir
A
测出两组I、R的值，就 能算出电动势和内阻。
如果能得到I、R的两组数据，也可以得到 关于E和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的两个方程，于是能够从中解出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。 3、根据 E U U r
E I1U2 I2U1 I1 I2
其他两种也可以根据上述方法推导，在这 里我们就不一一介绍了。请同学们课下一定要 自己推导一遍。
2.实验方法
把较粗的铜丝和铁丝相隔约几毫米插入马 铃薯或苹果中，就制成了一个水果电池（铜丝 和铁丝相距越近、插入越深，电池的内阻就越 小），铜丝是电池的正极，铁丝是负极。我们 来测水果电池的电动势和内阻。现在以“实验 原理”中的第一个思路为例，说明实验的方法。 这个方法的特点是简单明了，而且便于通过作 图处理数据，缺点是要同时使用两个电表来测 量电流和电压。
如果认为水果电池不太稳定，也可改为测 量干电池的电动势和内阻。接下来让我们做一 下测量干电池的电动势和内阻的实验。
实验
实验原理
上面我们已经具体介绍，在这里就不多说 了。
实验器具
伏特表、安培表、 滑动变阻器、电键、导线、 被测电池
实验步骤
(1) 连接电路，开始开关应处于断开状态,
滑动变阻器阻值调到最大. (2)检查:电表的指针是否指零
如下图所示，把可变电阻R设在某一较大阻值， 闭合开关后用直流电压挡测出电阻两端的电流。 把电压值和电流值记录在预先绘制的表格中。
减小电阻，通过它的 电流随之增大。这样又获 得电压和电流的另一组数 据。与此类似，可以得到 多组电压、电流值，然后 用以下方法处理数据，求 得电源电动势E和内阻r。
AV
用水果电池做这个实验的优点是它的内阻 比较大，容易测量。但任何电池在使用过程中， 由于化学反应正极附近都会析出气体，在一定 程度上使电极与电解质溶液（水果电池中就是 果汁）隔离，明显地改变了内阻，水果电池尤 其是这样。所以测量前要做好充分的准备，测 量尽量迅速，使得内阻发生较大变化之前结束 测量。