《实验：电池电动势和内阻的测量》人教版高中物理完美课件1

思路 3：用电压表、电阻箱测电动势 E 和内电阻 r 由闭合电路的欧姆定律得 E＝U＋URr，用电压表测得路端电 压，通过改变电路中的电阻，测出两组 U、R 数据，就可以列出 两个关于 E、r 的方程： E＝U1＋UR11r，E＝U2＋UR22r
实验器材
在不同的思路中需要的实验器材略有不同，分别如下： 思路 1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻 器一个，开关一个，导线若干，坐标纸。 思路 2：待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一 个，导线若干。 思路 3：待测电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一 个，导线若干。
实验原理与操作 [典例1] 在用电压表和电流表测一节干电池的电动势和内 阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为 1 kΩ 和 0.1 Ω， 图中为实验原理图及所需器件图。 (1)在图中画出连线，将器材按原理图连接成实验电路。
(2)一位同学记录了 6 组数据并根据这些数据在图中画出了 U-I 图像，根据图像读出电池的电动势 E＝________V，求出电 池内阻 r＝________Ω。
实验步骤
1．确定电流表、电压表的量程，按图示连 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 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、电流值标在坐 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。
2．为防止电池电动势 E、内阻 r 发生变化，实验中 I 不要 过大(应小于 0.5 A)，读电表要快，每次读完后应立即断电。
3．作 U-I 图像时 (1)当路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单位可 以取得小一些，且纵轴起点不从零开始，把纵坐标的比例放大。 (2)画 U-I 图像时，要使较多的点落在这条直线上或使各点 均衡分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考 虑。这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。
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)，分别记录在表中： 实验 1 2 34 5 6 序号
I/A I1
I2 I3 I4
I5
I6
U/V U1 U2 U3 U4 U5 U6
分别将 1、4 组，2、5 组，3、6 组联立方程组解出 E1、r1，
[对点训练] 1．在“电池电动势和内阻的测量”的实验中，已连接好部分实
验电路。
(1)按图甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来。 (2)在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻 器的滑片应置于________端(选填“A”或“B”)。 (3)如图丙是根据实验数据作出的 U-I 图像，由图可知，电源的 电动势 E＝________V，内阻 r＝________Ω。
[答案] (1)见解析图 (2)1.45 0.69
[关键点拨] 连接实物电路图的基本方法
(1)先画出实验电路图。 (2)按电路图选择所需的器材，明确电表量程。 (3)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关，再 到滑动变阻器等，按顺序以单线连接方式将主电路要串联的元 件依次串联起来，然后再将要并联的元件并联到电路中。 (4)注意电源的正、负极，电表的正、负接线柱以及滑动变 阻器接线柱的合理选用。 (5)还要注意连线不能交叉，开关要能控制电路。
E＝I1UI21－ －II22U1，r＝UI21－ －UI21。
思路 2：用电流表、电阻箱测电动势 E 和内电阻 r 由闭合电路的欧姆定律得：E＝I(R＋r) 用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出 两组 R、I 数据，就可以列出两个关于 E、r 的方程：E＝I1(R1 ＋r)，E＝I2(R2＋r) 联立就可以解出结果，实验电路如图所示。
E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值 E＝E1＋E32＋E3，r＝r1＋r32＋r3
作为测量结果。
2．图像法
把测出的多组 U、I 值，在 U-I 图中描点画图像，使 U-I 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，如图所示，由 U＝E－Ir 可知：
(1)纵轴截距等于电源的电动势 E，横轴截距等于外电
第 3 节 实验：电池电动势和内阻的测量
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。
实验原理
思路 1：伏安法测电动势 E 和内电阻 r
如图所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流 表、电压表中读出几组 I 和 U 的值，由 U＝E－Ir 可得：
[解析] (1)按照实验原理图将实物图连接起来，如图所示。
(2)图线交 U 轴于 U1＝1.45 V，此即为电池电动势 E，交 I 轴于 I＝0.65 A，注意此时 U2＝1.00 V，由闭合电路的欧姆定律 得 I＝E－r U2，则 r＝E－I U2＝1.450－.651.00 Ω≈0.69 Ω。
路短路时的电流 I 短＝Er 。
| | (2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻
Fra Baidu bibliotekr＝
ΔU ΔI
＝
E
。
I短
(3)若电源内阻 r＝0(理想电源)，则 U＝E。
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 图像时描点 不准确。 2．系统误差 主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得 电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电 源的电流)要小一些。U 越大，电流表的读数与总 电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在 U-I 坐标系中表示 出来，如图所示，可见 E 测<E 真，r 测<r 真。
注意事项
1．器材及量程的选取 (1)电池：为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些， 可选用已使用过一段时间的 1 号干电池。 (2)电压表的量程：实验用的是一节干电池，因此电压表量 程在大于 1.5 V 的前提下，越小越好，实验室中一般采用量程为 0～3 V 的电压表。 (3)电流表的量程：对于电池来讲允许通过的电流最大为 0.5 A，故电流表的量程选 0～0.6 A 的。 (4)滑动变阻器：干电池的内阻较小，为了获得变化明显的 路端电压，滑动变阻器选择阻值较小一点的。