12.3《实验：电池电动势和内阻的测量 》课件-2020-2021学年人教版（2019）高中物理必修第三册

第十二章　电能　能量守恒定律 3.实验：电池的电动势和内阻的测量 R S E r 学习目标 1．了解并掌握测量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。 2 情景引入 电动势和内阻都是电源的重要参数。根据闭合电路欧姆定律，有多种方法可以测定电池的电动势和内阻。请你思考并提出一两种实验设计方案。 外电路 内电路 3 自学感知 梳理教材夯实基础 一、实验思路 1．原理：如图，根据____________定律，电源电动势E、内阻r，与路端电压U、电流I的关系可以写成,如果能测出U、I的___组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从中解出E和r。 R S E r 2．方法：(伏安法)用____表____表加上一个滑动变阻器R，就能测定电源的电动势E和内阻r。 两 闭合电路欧姆 电压 电流 改变R的阻值，测出两组U、I的值，根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程： 自学感知 梳理教材夯实基础 二、物理量的测量 实验中需要测量___________和_____两个物理量。然而，只测量两组数据，通过联立方程组解得E和r，____却很大。只有____测量，并对数据进行处理，才能减小误差。所以，应该使用滑动变阻器改变外电路的电阻，进行多次测量。 路端电压U 电流I 误差 多次 6 自学感知 梳理教材夯实基础 三、数据分析 为____测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法： 1、公式法：根据________的结果，分别列出______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。 2、图像法：将前面公式改写成：________, 以U为纵坐标、I为横坐标建立平面直角坐标系。根据几组U、I的测量数据，在坐标系中____，画出直线。 减小 多次测量 若干组 U=-Ir+E 描点 自学感知 梳理教材夯实基础 某次实验的测量结果如图所示，一般采用两种方法求E和r： （1）直线与U坐标轴的交点值表示__________路端电压，这时的电压U等于电源的________。根据这条直线可以推出U=0时的短路电流。根据公式：r＝______ 可以求出内阻r。 （2）从直线方程 U=-Ir+E 的角度理解，通过求解U-I图像的_______的绝对值也可以求出电源的内阻r，即r＝______ 断路时的 电动势E E/I短 斜率 参考案例1：测量干电池的电动势和内阻 由于干电池的内阻较小，当电流I变化时，电压U的变化可能____。为了得到更加精确的测量结果，作图时，电压轴的起点坐标一般_______开始，应根据实验数据选择合适的________。 旧的干电池的内阻相对于新的干电池要_______，容易测量，可以选择___的干电池进行实验。 自学感知 梳理教材夯实基础 较小 不从0 起点坐标 大得多 旧 参考案例2：测量水果电池的电动势和内阻 把____和____相隔1cm插入一个梨中，就制成一个水果电池。铜片和锌片相距越近、插入越深，电池的内阻就越___。铜片是___极，锌片是___极。 水果电池的内阻较___，容易测量。但实验时，内阻会发生明显_____。测量应尽量_____，在内阻发生较大变化之前结束测量。 铜片 锌片 小 正 负 大 改变 迅速 探究解惑 注重过程提高能力 探究一：如果只有一个电流表或者一个电压表，你能设计出测量电动势和内阻的电路吗？还需要什么器材？ 1、安阻法：如图，用一个电流表加上一个电阻箱R，就能测定电源的电动势E和内阻r。 通过改变电阻箱的电阻，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) 得： 2、伏阻法：如图，用一个电压表加上一个电阻箱R，就能测定电源的电动势E和内阻r。 通过改变电阻箱的电阻，测出两组U、R数据，就可以列出两个关于E、r的方程： E＝U1＋U1r/R1，E＝U2＋U2r/R2 得： 探究解惑 注重过程提高能力 图像法处理数据： 1．用安阻法时，E＝I(R＋r)变形后R＝E－r。可以作出R-­图像。图像的斜率为电动势E，纵截距的绝对值为内阻r。 2．用伏阻法时，E＝U＋r，变形后可得＝·＋，作出-­图像，图像的斜率为，纵截距为。　　　 【例1】有一特殊电池，它的电动势约为9 V，内阻约为40 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA。为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示电路进行实验，图中电流表的内阻RA＝5 Ω，R为电阻箱，阻值范围为0～999.9 Ω，R0为定值电阻，对电源起保护作用。 (1)本实验中的R0应选____