第12章 第3节 实验：电池电动势和内阻的测量 (课件PPT)-【优化指导】2020-2021学年新教材高中物理必修第三册(人教版)

第3节　实验：电池电动势和内阻的测量 第十二章　电能　能量守恒定律 栏目索引 实验基础 梳理 实验素养 提升 随堂达标 训练 返回导航 第十二章　电能　能量守恒定律 物理　必修　第三册　R 1．掌握测量电源电动势和内阻的实验原理、实验电路和实验方法． 2．学会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． 一、实验目的 实验基础 梳理 返回导航 第十二章　电能　能量守恒定律 物理　必修　第三册　R 二、实验原理 甲　　　　　　　　乙 (1)如图甲所示，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 E＝eq \f(I1U2－I2U1,I1－I2)，r＝eq \f(U2－U1,I1－I2)． (2)为了减小误差，至少测出6组U和I值，且变化范围要大些．然后在U－I图中描点作图，由图线的纵轴截距和斜率找出E、req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(r＝\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))))，如图乙所示． 返回导航 第十二章　电能　能量守恒定律 物理　必修　第三册　R 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． 三、实验器材 返回导航 第十二章　电能　能量守恒定律 物理　必修　第三册　R 1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，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、电压表的读数． 四、实验步骤 返回导航 第十二章　电能　能量守恒定律 物理　必修　第三册　R 3．按同样的方法操作，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、电流标在U－I坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据图线的斜率大小求出内阻． 返回导航 第十二章　电能　能量守恒定律 物理　必修　第三册　R 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(一般为6组)，分别记录如下表所示： 五、数据处理 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 分别将1、4组，2、5组，3、6组数据代入方程组解出E1、r1、E2、r2、E3、r3，求出它们的平均值． 以E＝eq \f(E1＋E2＋E3,3)，r＝eq \f(r1＋r2＋r3,3)作为测量结果． 返回导航 第十二章　电能　能量守恒定律 物理　必修　第三册　R 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，横轴截距等于外电路短路时的电流Im＝eq \f(E,r)． (2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq \f(E,Im)． (3)若电源内阻r＝0(理想电源)，则U＝E． 返回导航 第十二章　电能　能量守恒定律 物理　必修　第三册　R 六、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． 返回导航 第十二章　电能　能量守恒定律 物理　必修　第三册　R 1．为使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，防止干电池因电流放电时间过长导致内阻r发生明显变化． 3．若干电池的路端电压变化不很明显，则作图像时纵轴的单位可取得小一些，且纵轴起点可不从0开始． 七、注意事项 返回导航 第十二章　电能　能量守恒定律 物理　必修　第三册　R 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r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))求出． 返回导航 第十二章　电能　能量守恒定律 物理　必修　第三册　R 某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其他器材有： 要点一　实验原理和仪器选择 甲　　　　　　乙　　　　　　　　　丙 实验素养 提升 返回导航