(课件)第4章 第3节 测量电源的电动势和内阻-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(粤教版2019)

第四章　闭合电路 第三节　测量电源的电动势和内阻 1 实验 目标 1．能用伏安法测量电源电动势和内阻，会进行实验操作，进一步理解路端电压随电流的变化关系。 2．学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。 3．尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析，了解减小误差的方法。 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 2 必备知识·自主预习储备 01 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 3 一、实验原理和方法 如图所示，通过改变滑动变阻器的阻值，测出至少两组I、U数据，代入方程E＝U＋Ir，得到方程组E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r， 解方程组可求得电动势E＝，内阻r＝。 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 二、实验器材 待测电池一节，电流表(0～0.6A)、电压表(0～3V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干，铅笔，坐标纸。 三、实验步骤 1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路的阻值最大。 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。 3．同样的方法，依次记录多组U、I值。 4．断开开关S，拆除电路。 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 四、数据处理 1．计算法 将依次记录的多组数据(一般6组)填入表中，如下表所示。 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 分别将1、4组，2、5组，3、6组数据代入，联立方程组，解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值。 E＝，r＝。 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 2．图像法 把测得的多组U、I值，在U-I图中描点画图像，使U-I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示。由U＝E－Ir可知： (1)纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流Im＝。 (2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝。 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 五、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。 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 六、注意事项 1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表。 2．电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电，电流不宜超过0.3A，短时间放电，电流不宜超过0.5A。因此实验中不宜将I调得过大，读电表的示数时要快，每次读完后应立即断电。 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 3．当干电池的路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单位可取的小一些，且纵轴起点可不从零开始。如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，求内阻时要在直线上取相隔较远的两点，用r＝求出。 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 4．为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围要大一些，计算E、r时，U1和U2、I1和I2的差值要大一些。 5．用伏安法测电动势E和内电阻r时，可以设计成两种电路。 甲　　　　　　乙 第三节　测量电源的电动势和内阻 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 如图所示，在实验中我们选择甲图的原因是：依据闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir，在实验中需要测路端电压U和电源中的电流I，可以看出，甲图中