12.3实验：电池电动势和内阻的测量-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019必修第三册）

第十二章 电能 能量守恒定律 第3节 实验：电池电动势和内阻的测量 课程标准 学习目标 会设计实验测量电池电动势和内阻 1．掌握伏安法测量电池电动势和内阻的原理，会选用实验器材、正确连接电路并进行实验数据处理． 2．掌握用伏阻法和安阻法测电动势和内阻的原理，会选用实验器材、正确连接电路并进行实验数据处理． （一）课前阅读： 1．根据闭合电路欧姆定律，请利用电压表、电流表、滑动变阻器、开关、干电池、导线若干设计测量电池电动势和内电阻的实验电路图？ 2．根据闭合电路欧姆定律，请利用电压表（或电流表）、电阻箱、开关、干电池、导线若干设计测量电池电动势和内电阻的实验电路图？ （二）基础梳理 一、伏安法测电池的电动势和内阻 一、实验思路 由E＝ 知，改变外电路的阻值可测出多组 、 的值，通过图像可求出E、r的值．实验电路如图所示． 二、物理量的测量 ——和 两个物理量．而仅测两组U、I数据，联立方程解得E和r，误差可能较大，应该多次测量，并对数据处理，才能减小误差．所以应该使用 改变外电路电阻，进行多次测量． 三、数据处理 1．计算法：由E＝U1＋I1r，E＝ 可解得E＝，r＝.可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的 ． 2．作图法： (1)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测量数据，在坐标系中描点，作U－I图像，如图所示． (2)将图线两侧延长，纵轴截距是断路的路端电压，它的数值就是 ；横轴截距是路端电压U＝0时的电流，它的数值就是短路电流I短＝. (3)图线斜率的绝对值为 ，即r＝＝. 3．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． 四、注意事项 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 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，防止干电池因大电流放电时间过长导致内阻r发生明显变化． 3.当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像，纵轴起点可不从零开始．纵轴单位可取得小一些．如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的 ，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＝||求出． 【拓展补充】等效电源法误差分析 1．图甲把与电源等效为新的电源 r测＝r＋RA>r真，E测＝E真 2．图乙把与电源等效为新的电源 r测＝<r真，E测<E真． 二、伏阻法测电动势和内阻 1．实验思路 由E＝ ＝U＋r知，改变电阻箱阻值，测出多组U、R值，通过公式或图像可求出E、r.实验电路如图所示． 2．实验器材 电池、电压表、 、开关、导线． 3．数据处理 (1)计算法：由解方程组可求得E和r. (2)图像法：由E＝U＋r得：＝＋·.故－图像的斜率k＝，纵轴截距为，如图． 由图像的斜率和截距求解． 【拓展补充】 把铜片和锌片相隔约1 cm插入一个梨中，就制成一个水果电池。片和锌片相距越近、插入越深，电池的内阻就越小。铜片是电池的正极，锌片是负极。水果电池的内阻较大，容易测量但实验时，内阻会发生明显改变。测量应尽量迅速，在内阻发生较大变化之前结束测量 三、安阻法测电动势和内阻 1．实验思路 如图所示，由E＝ 知，改变电阻箱的阻值，测出多组 、 的值，通过图像就可求出E、r的值． 2．实验器材 电池、 、 、开关、导线． 3．数据处理 (1)计算法：由解方程组求得E，r. (2)图像法：由E＝I(R＋r)得：＝R＋ －R图像的斜率k＝，纵轴截距为(如图甲) 又R＝E·－r R－图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r(如图乙)． 由图像的斜率和截距求解． 1. 【拓展补充】某中学生课外科技活动小组利用铜片锌片和家乡盛产的橙子制作了橙汁电池，他们用如图 所示的实验电路测量这种电池的电动势 E和内阻 r。电路图和实物图如下 1、 伏安法测电池的电动势和内阻 【典例精析】 例1．某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r(约为3 Ω)，所给的其他器材有： A．电压表V：0～3 V～15 V B．电流表A：0～0.6 A～3 A C．滑动变阻器R1：(20 Ω，1 A) D．滑动变阻器R2：(1 000 Ω，0.1 A) E．电阻箱R(0～999.9 Ω) F．开关和导线若干 (1)实验中电压表应选用的量程为________(选