12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

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 人教版（2019）必修 第三册 电动势和内阻是电源的两个重要参数，若电池的电动势和内阻未知，则 1.如何测量电源的这两个参数呢？ 2.有哪些测量方法？ 3.分别需要什么器材？ 导入新课 2.在理解实验原理的基础上，能完成测电源电动势和内阻的规范实验操作。 3.学会利用U-I图像处理数据并得出电源的电动势和内阻，进一步体会利用图像进行数据处理的方法。 4.尝试分析测电源电动势和内阻的测量误差，了解实验中减小误差的方法。 1.经历实验设计过程，理解测量电源电动势和内阻的实验原理。 学习目标 伏安法——电压表、电流表 表达式： 原理：闭合电路的欧姆定律 V S R A E=U外+U内 U：路端电压 I：总电流 测出 U、I 的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从中解出 E 和 r。 一、实验思路 E=U+Ir 思路2： 表达式： S R A 测出 I、R 的两组数据，也可以得到关于 E 和 r 的两个方程，从中解出 E 和 r 。 讨论1：如果只有电流表，你能设计出测量电源电动势和内阻的电路吗？还需要什么器材？ 安阻法---电流表、电阻箱 E=IR+Ir 思路3： 测出 U、R 的两组数据，同样能通过解方程组求出 E 和 r。 表达式： 讨论2：如果只有电压表，你能设计出测量电源电动势和内阻的电路吗？还需要什么器材？ 伏阻法----电压表、电阻箱 V R S V S R A 测量数据： 路端电压U 干路电流 二、物理量的测量 思考：相对待测电阻r，为减小误差，电流表宜采用内接法还是外接法？ 三、数据分析 1.平均值法 改变R 阻值，从电流表和电压表中读取两组 I、U值，代入方程组求解，多测几组数据，算出 E、r 取平均值。 序号 1 2 3 4 5 6 I/A U/V E 2.图象法 E I短 注意：在画U-I 图线时，要使较多的点落在这条直线上，其余各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去。 U＝－Ir＋E U I 0 若r过小，怎么使数据大致布满整个坐标区域？ 思考： 纵轴单位取得小一些，且纵轴起点不从零开始，把纵坐标的比例放大。 调整纵轴起点和比例 解决方法： 示例：图像法作图 一、【原理】 V S R A U：路端电压 I：总电流 实验方案 E=U+Ir 待测电池一节 电压表：0～3V 电流表：0～0.6A 滑动变阻器：阻值较小的,最大阻值10～20Ω 开关一只， 导线若干 二、【实验器材】 2.滑动变阻器调节为接入电路阻值最大状态。 1.确定电流表和电压表的量程，按图示电路把器材连好，电建断开状态。 - 3 15 三、【实验步骤】 4.多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中。 5.断开开关，整理好器材。 序号 1 2 3 4 5 6 I/A U/V 3.闭合电建，改变R，使电流表有明显示数，记录一组（I，U）,同样方法，再记录几组（总数不低于6组，且变化范围大些）。 15 1.平均值法 改变R 阻值，从电流表和电压表中读取两组 I、U值，代入方程组求解，多测几组数据，算出 E、r 取平均值。 三、【数据处理】 （0.17，1.36） （0.36，1.26） ΔU= - 0.10V ΔI=0.19A E=1.45V 2.图像法 思考1:测内阻r时， ⑴断路时，测得路端电压U ⑵短路时，测得回路电流I 根据⑴、⑵可得内阻r，但为什么不这样做？ 合力外推法：作出U-I图像，从理论上合理外推，从而得到E、r，是重要的处理问题的方法。 思考2： ⑴闭合电建前，滑动变阻器调到什么状态？ ⑵实验中，通过的电流能否过大？ ⑶使用的干电池，新旧哪个更好？ r测 < r真 r测 > r真 E测 <E真 E测 = E真 思考：若电流表内阻已知，电流表内接还是外接，你怎么抉择？ ⑴误差来源： ⑴误差来源： ⑵系统误差 ⑵系统误差 四、【误差分析】 电压表的分流作用 电流表的分压作用 1.外接法 V 2.内接法 V A A 1.为了使电路的路端电压变化明显，应使用内阻较大一些的旧电池。 3.干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻会明显增大，在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化。 2.在开关闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处。 4.画U-I图线时，应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧。 五、【注意事项】 1.在测定电源电动势和内阻的实验中，其电路图如图甲所示，R为滑动变阻器。改变滑动变阻器接入