2.7 实验 测量电池的电动势和内阻 课件 -2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

第二章 电路及其应用 第 7 节 实验：测量电池的电动势和内阻 教学目标 1 2 3 掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法 知道测量电源电动势和内阻的实验原理 学会用U-I图线处理数据的方法及误差分析 这是常用的电池，电动势和内阻是电源的两个重要参量，你知道怎样测得它的电动势和内阻吗？ 新课引入 从理论上说，电池的电动势可以通过测量断路时的路端电压而得到。 新课引入 本节我们将学习它们的测量方法。 如图所示，只闭合开关S1，电压表的示数是否就准确地等于电池的电动势呢? 答案是否定的，只要电压表有示数，就说明电池有电流，不满足“断路”这个条件。对于导体的电阻，通常我们用伏安法来测量，但要用这种方法直接测量电池的内阻就非常困难。 数字式电压表本身的电阻很大，把它直接接在电池两极间，电流很小，示数可以近似看作电池电动势 一、实验设计 方法一： 原理：E = U + Ir 如图所示电路，通过改变外电路电阻R，测量出路端电压U和通过干路的电流I的两组数据U1、I1和U2、I2，根据闭合电路欧姆定律，列出二元一次方程组. E=U2+I2r E=U1+I1r 一、实验设计 方法二： 闭合电路欧姆定律可以变换形式写成： U = - Ir+ E 对于同一个电池在较短的实验过程来说可看成不变。 变换形式可以看作U与I的一次函数表达式，它的图像是一条直线。 一、实验设计 方法二： 闭合电路欧姆定律可以变换形式写成： U = - Ir+ E 以I为横坐标、U为纵坐标建立直角坐标系，根据多组I、U数据在坐标系描点，可以看出这些点大致呈直线分布。 如果发现个别数据点明显偏离这条直线，应该把它剔除。 用直尺画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在这条直线上的点能大致均衡地分布在直线两侧。 一、实验设计 方法二： ②在横轴上的截距表示电源的短路电流 ③图像斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害． ①在纵轴上的截距表示电源的电动势E． 闭合电路欧姆定律可以变换形式写成： U = - Ir+ E 交流讨论： 解方程组的方法偶然误差大。图像法可以把偶然误差降到最小 1.你认为用解方程组的方法和图像法来求电池的电动势和内电阻，哪一种方法更好？为什么？ 交流讨论： 2.除了测量干路电流和路端电压，即同时使用电流表和电压表的实验方案，你还能设计出其他的方案吗？ 原理： E = I ( R + r ) （1）安阻法：电流表、电阻箱 E = I1 ( R1 + r ) E = I2 ( R2 + r ) A R S （2）伏阻法：电压表、电阻箱 V R S 原理: E = U + U R r 交流讨论： 2.除了测量干路电流和路端电压，即同时使用电流表和电压表的实验方案，你还能设计出其他的方案吗？ 电流表：0～0.6A 电压表：0～3V 滑动变阻器：阻值较小的,最大阻值10～20Ω 被测干电池：内阻较大 开关和导线 二、实验操作 实验器材选择 A V S R 2.把变阻器的滑片移到电阻值最大的一端。 3.闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录六组U、I值。 4.断开开关，整理好器材。 1.恰当选择实验器材,连接好实物图。 E I短 （1）图像在纵轴上的截距为电源的电动势E （2）图像在横轴上的截距为短路电流I短 （U=0） 由U =E -Ir 可知，U 是I 的一次函数。 （I=0） I/A U/V 0 5、数据处理 三、实验技巧 在实验时，如果测量的电源的内电阻较小，则在U-I坐标系中得到的图线的倾斜度很小，与I轴的交点将延伸很远。 E I/A U/V 0 我们可以把横坐标上移，即坐标轴的起点不从0开始，从U0取起，图线如图 U0 此时：U坐标轴上的截距仍表示E 斜率的绝对值仍然表示内电阻r 图线与横坐标的交点不再是短路电流，而是电压为U0时对应的电流 本课小结 谢谢 大家 $$