人教版高中物理选修—实验-测定电池的电动势和内阻-ppt精品课件

人教版高中物理选修3—1第2章第10节 实验： 测定电 池的电 动势和 内阻( 共47张P PT)【P PT优秀 课件】 -精美 版
解析： 测量电池的电动势和内阻，要依据闭合电路的 欧姆定律E＝U＋Ir，想办法测出U、I，只有电压表，可以 结合电阻箱的阻值求出电流，两次列方程便可求解．
答案： (1)如下图所示
为了测定干电池的电动势和内阻，现有下列器材： A．6.3 V蓄电池； B．干电池一节； C．电压表V(0～3 V～15 V，内阻约为3 kΩ，15 kΩ) D．电流表A(0～0.6 A～3 A，内阻约为10 Ω，2 Ω)； E．电流表G(满偏电流3 mA，内阻Rg＝10 Ω)； F．变压器；
G．滑动变阻器(0～20 Ω)； H．滑动变阻器(0～1 000 Ω)； I．电阻箱(0～9 999 Ω)； J．开关、导线． (1)用电流表和电压表测量干电池的电动势和内阻，应 选用的变阻器是________(用代号回答)． (2)根据实验要求，用笔画线代替导线在下图上连线．
(1)如上图甲所示，在闭合开关之前为防止电流表过载， 滑动变阻器的滑动触头P应放在________端．
(2)图乙是根据实验数据画出的U－ I图象．由此可知被 测电源的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω.
答案： (1)a (2)1.5 1
3．为了测定一节干电池的电动势和内阻，在下图给出 两种实验电路图，由于一般电池的内阻较小(比电压表的内 阻小得多，与电流表的内阻相差不多)．所以为使测量结果 比较准确，应选用图________所示的电路．
用同样的方法测量几组I，U值，填入表格
次数 I(A) U(V)
123456
4.断开开关，整理好器材．
□ 数据处理 依据以上实验步骤测得数据，可以用以下两种方法得到 结果． 1．求平均值法 利用测得的U、I值，求出E、r 利用：E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r 求出E1、r1； 利用：E＝U3＋I3r，E＝U4＋I4r 求出E2、r2；
(3)直线与 U 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，直线与横轴的交点表示 U ＝0，属于短路的情况，此时的电流为短路电流 I 短，则电源 内阻 r＝IE短.
【特别提醒】 如果实验中选用电池的内阻较小，则U 的变化较小，此时坐标图中的数据点呈下图甲所示的状况， 下面大部分空间得不到利用，为此可使坐标轴不从零开始如 下图乙所示，把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小 些．
若实验台上备有下列实验器材： A．电流表(0～0.6 A) B．电流表(0～3 A) C．电压表(0～3 V) D．电压表(0～15 V) E．滑动变阻器(1 750 Ω，0.3 A) F．滑动变阻器(10 Ω，2 A) G．开关 H．导线 应该选用的器材是________．(填字母序号)
解析： 通过电池的电流不能太大(1 A以下)，故电流表 选A，由电源电动势可以知道电压表应选C，滑动变阻器E电 流太小，电阻太大，使用不方便，故选F.
甲
乙
□ 实验器材
待测电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、 方案一
导线若干
方案二 待测电池、电流表、电阻箱、开关、导线若干
方案三 待测电池、电压表、电阻箱、开关、导线若干
□ 实验步骤(以方案一为例) 1．电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程按右图连接好 电路．
2．把滑动变阻器滑片移到使电阻最大的一端． 3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数， 记录一组数据(I、U)，填入下面的表格，
(3)某次实验记录如下表：
实验次数 电流表示数/A 电压表示数/V
1
2
3
4
5
0.24 0.50 0.70 1.10 1.50
1.30 1.10 0.95 0.60 0.30
根据表中数据在下面坐标图上画出U－I图线．由图可求 得E＝________V，r＝________Ω.
(4)用你设计的电路做实验，测得的电动势与电池电动 势 的 真 实 值 相 比 ________(填“偏大 ” 、“偏小” 或“相 等 ” ) ； 测 得 的 内 阻 与 电 池 内 阻 的 真 实 值 相 比 ________( 填 “偏大”、“偏小”或“相等”)．
解析： (1)见答图； (2)当 R＝2.6 Ω，由图乙知， I＝0.5 A，1I＝2 A－1，点(2,2.6)见答图； (3)见答图，可见是一条倾斜的直线，注意连线时，a.不 能连成折线，b.为减小偶然误差，个别偏离太远的点舍去；
(4)由答图可知： E＝k＝4.262.0－－00.23 V≈1.5 V(1.46～1.54 V 范围内均正 确)， r＋rg≈0.4 Ω， 故 r≈0.3 Ω(0.25～0.35 Ω 范围内均正确)．
解析： (1)电路图如图所示． (2)S 闭合时， 示数为 U1，S 断开时， 、 示数分别 为 U1′和 U2 ′. (3)设 表的内电阻为 RV，由闭合电路欧姆定律 E＝U1＋RUV1r，E＝U1′＋U2′＋UR1′V r. 解得：E＝U1U2′/(U1－U1′)．
答案：
U1U2′ U1－U1′
答案： 甲 ACFGH
4．有两只电压表和，量程已知，电阻未知．另有一干 电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少，其电动势数值 不超出电压表的量程，干电池不许拆开．现给你上述两只电 压表、一个开关S和若干导线，请设计一个测量上述干电池 电动势E的实验方案．
(1)画出测量电路图． (2)实验中应测定的物理量是：________________ (3)以测得的物理量为已知量，导出计算干电池电动势 的公式E＝________.
2．由E＝IR＋Ir知，只要能得到I、R的两组数据，列出 关于E、r的两个方程，从中解出E、r，用的器材有电源、开 关、电阻箱、电流表，电路图如图甲所示．
3．由 E＝U＋URr 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 电源、开关、电阻箱、电压表，电路图如图乙所示．
答案： (1)见图
(2)见图 (3)见图
1．欲测定电池的电动势和内阻，除待测电池、开关和 导线外，配合下列哪些仪器，可以达到实验目的( )
A．一只电压表和一个电阻箱 B．一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器 C．一只电流表和一个电阻箱 D．一只电流表和一个滑动变阻器 答案： ABC
2．(2011·温州高二检测)测定电源的电动势和内电阻的 实验电路和U－I图象如下，回答下列问题：
(2)110 1.12 (3)1.34
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(1)画出电路图． (2)实验过程中，将电阻箱拨到45 Ω时，电压表读数为 0.90 V；若将电阻箱拨到如图甲所示的________ Ω时，电压 表的读数如图乙所示，是________ V.
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10.实验：测定电池的电动势和内阻
□ 实验目的 测定电池的电动势和内阻． 1．掌握实验电路、实验的原理及实验的方法． 2．学会用图象法处理实验数据． □ 实验原理 根据闭合电路欧姆定律的不同表达形式，可以采用下面 几种不同的方法测E和r.
1.由E＝U＋Ir知，只要测用电压表、电 流表加上一个可变电阻就能测E、r，电路图如右图所示．
(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计下图甲 中器件的连接方式，画线把它们连接起来．
(2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值 R，读出与 R 对应 的电流表的示数 I，并作记录．当电阻箱的阻值 R＝2.6 Ω 时， 其对应的电流表的示数如图乙所示．处理实验数据时，首先 计算出每个电流值 I 的倒数1I；再制作 R－1I坐标图，如图丙 所示，图中已标注出了几个与测量对应的坐标点．请你将与 图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上．
甲
乙
【特别提醒】 (1)外电路短路时，上图甲所示的实验 电路中，电流表的示数(即干路电流的测量值)I测等于干路电 流的真实值，所以乙图中(a)、(b)两图线交于短路电流处．
(2)当路端电压(即电压表示数)为U1时，由于电流表示数 I1测小于干路电流I1真，所以(a)、(b)两图线出现了如乙图所示 的差异.
丙
(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线． (4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝ ________ V，内电阻r＝________ Ω.
【思路点拨】 (4)由闭合电路的欧姆定律得：E＝I(R ＋r＋rg)，则 R＝EI －r－rg，故(3)中图线的斜率 k 表示电池电 动势 E 的大小，纵轴截距的绝对值表示电阻 r＋rg.
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(3)根据以上实验数据，可以算出该节干电池的电动势E
＝________ V.
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利用：E＝U5＋I5r、E＝U6＋I6r 求出E3、r3； 算出它们的平均值
E＝E1＋E32＋E3，r＝r3＋r32＋r3.
2．图象法 (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；
6．如下图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内
阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短
路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和 导线外，可供使用的实验器材还有：
(a)电流表(量程0.6 A、3 A)；
(b)电压表(量程3 V、15 V)；
(c)定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W)；
(1) 如 图 所 示
(2)U1 ， U1′， U2′
(3)E ＝
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5．给你一个电压表、一个电阻箱、开关及导线等，根 据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻．
□ 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U－I图象时描点不很准确．
2．系统误差：系统误差来源于未计入电压表的分流， 近似地将电流表的示数看作干路电流，实际上电流表的示数 比干路电流略小，如下图甲所示．如果由实验得到的数据作 出如下图乙中实线(a)所示的图象，那么考虑到电压表的分流 后，得到的U－I图象应是下图乙中的虚线(b)．由此可见， 按甲图所示的实验电路测出的电源电动势E测＜E真，电源内 阻r测＜r真．
答案： (1)G (2)见解析图(a) (3)见解析图(b) 1.50 0.80 (4)偏小 偏小 (5)见解析图(c)
某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同 学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室 只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω，可当标 准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6 A，内阻rg＝0.1 Ω)和若 干导线．
(5)如果实验中电压表坏了，选用其他器材进行实验， 请画出相应的电路图．
解析： (1)滑动变阻器作限流用，电路中的电流应较 大，故滑动变阻器用阻值小的即可满足实验要求，故变阻器 选G.
(2)如图(a)所示 (3)描点作图如图(b)，图线与纵轴的交点即为电源的电 动势E＝1.50 V
电池内阻 r＝ΔΔUI ＝1.501－.500.30 Ω＝0.80 Ω. (4)偏小 偏小 (5)如图(c)所示．