第九章 实验十一　测量电源的电动势和内阻-【南方凤凰台】2024高考物理一轮复习导学案 广东（新教材新高考）课件

第九章　 电　路 实验十一　 测量电源的电动势和内阻 高考总复习 一轮复习导学案 · 数学（提高版） 高考一轮复习·南方凤凰台·物理 1 夯实双基 基 础 梳 理 1. 实验目的 （1） 进一步理解闭合电路欧姆定律，掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法. （2） 掌握用图像法求电动势和内阻的方法；知道路端电压U与干路电流I的关系图线（U－I图线）与纵、横坐标轴交点坐标所对应的量以及图线斜率所对应的量. 夯实双基 2. 实验原理 基于闭合电路的欧姆定律，实验电路如图1所示. 图1 （1） 公式法 改变变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U、I值，由U＝ 　E－Ir　⁠可得E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，解得E＝、r＝，多测几组数据，分别求出几组电动势E和r的值，然后求出它们的平均值. E－Ir　 夯实双基 （2） 图像法 改变R的阻值，多测几组U、I值.至少测出6组U、I值，且变化范围要大些，然后在U－I坐标系中描点作图，所得直线与纵轴的交点即为 　电动势值　⁠，图线 　斜率　⁠的绝对值即为内阻r的值.如图2所示. 图2 电动势值　 斜率　 夯实双基 3. 实验器材 电池（被测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸. 4. 实验步骤 （1） 连接电路 电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图1连接电路. （2） 测量与记录 ①把滑动变阻器的滑片移动到接入电路的阻值最大的一端. ②闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（I1、U1）.用同样方法测量几组I、U值. 图1 夯实双基 （3） 数据处理 取坐标纸，以 　电流I　⁠为横轴， 　路端电压U　⁠为纵轴，描绘出所记录的各组I、U值的对应点，连成U－I图线.延长U－I图线，它与坐标轴有两个交点，读取E，可以算出r＝ 　　⁠，如图2所示. 电流I　 路端电压U　 　 图2 夯实双基 5. 注意事项 （1） 本实验采用伏安法，实验电路为电流表内接法（如图1所示），不要接成电流表外接法（如图3所示）. 图3 图1 （2） 合理选择电压表、电流表量程.测一节干电池的电动势和内阻时，电压表选3 V量程，电流表选0.6 A量程，滑动变阻器选0～10 Ω. 夯实双基 8 （3） 应使用内阻大些（用过一段时间）的干电池；在实验中不要将I调得很大；每次读完I和U的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时E和r明显变化. （4） 在作U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线的两侧，忽略个别离直线较远的点，以减小偶然误差. 夯实双基 （5） 干电池内阻较小时，U的变化较慢，此时，坐标图中数据点呈现如图4甲所示的状况，所以可使纵坐标不从零开始，如图乙所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小些. 此种情况图线与横轴交点不对应短路电流. 另外，计算内阻要在直线上取两个相距较远的点，用r＝算出电池的内阻r. 甲 乙 图4 夯实双基 6. 误差分析 （1） 偶然误差 ①由读数不准引起的误差. ②用图像法求E和r时，由于作图不准确导致的误差. ③测量过程中通电时间很长或电流很大，都会引起E、r变化. （2） 系统误差 由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差. ①如图5甲所示，在理论上E＝U＋（IV＋IA）r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压，实验中忽略了通过电压表的电流IV形成的误差，而且电压表示数越大，IV越大. 甲 图5 夯实双基 a. 当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，短路电流测量值＝真实值. b. 当电压表示数不为零时，E测＜E真. c. 因为r测＝，所以r测＜r真.从电路的角度看，电压表应看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势（r测和E测），如图5乙所示，因为电压表和电池并联，所以r测小于电池内阻r真，因为外电阻R断开时，a、b两点间电压Uab等于电动势E测，此时电源与电压表构成回路，所以Uab＜E真，即E测＜E真. 乙 图5 夯实双基 ②若采用如图6甲所示的电路，IA为电源电流真实值，理论上有E＝U＋UA＋IAr，其中UA未知，导致误差，而且电流表示数越大，UA越大，当电流为零时，UA＝0，电压为准确值，等于E，如图6乙所示. 甲 乙 图6 a. E为真实值. b. I短测＜I短真. c. 因为r测＝，所以r测＞r真，r测为r真和RA的串联值，由于一般情况下电池的内阻较小，所以这时r测的测量误差非常大. 夯实双基 素养发展 ⁠  教材原型实验 ⁠　（2023·广东省大联考）某学习小组用水果和两种金属电极做了一个“水果电池”，测量其电动势和内阻. 甲 乙 解析：如图 （1） 为了较准确地测出“水果电池”的电动势和内阻，使用的器材有数字式多用电表（可视为