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

12.3实验：电池电动势和 内阻的测量 2025届高二物理组制 必修第三册 新课导入 知识回顾：什么是闭合电路欧姆定律，它的表达式有哪些？ 参考答案：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。这个结论叫作闭合电路的欧姆定律。 表达式： E ＝U 外 ＋ U 内 U外 表示 IR，U内 表示 Ir。根据闭合电路欧姆定律，有多种方法可以测定电池的电动势和内阻。这节课我们就根据闭合电路的欧姆定律，来测量电池的电动势和内阻。 新课讲解 一、实验思路 1.测E和r的实验方法:U-I法 根据闭合电路的欧姆定律：E ＝ U ＋ Ir 可知 如果能测出 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。 E：待测电动势；r：待测内阻；Ｕ：路端电压；Ｉ：通过电源的电流； 新课讲解 用电压表、电流表加上一个滑动变阻器 R，就能测定电源的电动势 E 和内阻 r。实验电路如图 . . A V E r s R 新课讲解 2.测E和r的实验方法: I-R 法 闭合电路的欧姆定律E ＝ U ＋ I r 可写成：E ＝ IR ＋ I r ，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。 A E r s R 用电流表和电阻箱可以测定电源的电动势E和内阻r，电路如图。 新课讲解 3.测E和r的实验方法:U-R法 闭合电路的欧姆定律 E＝ U ＋ Ir 可写成： 测出 U、R 的两组数据，通过解方程组求出 E 和 r。 V E r s R 这样用电压表和电阻箱来测定电源的电动势 E 和内阻 r。 下面选用方法 1 测定电池的电动势 E 和内阻 r。 新课讲解 二、物理量的测量 思考讨论：如果用E＝ U ＋ Ir 测E和r是否只需测量两组 U、I 数据，联立方程解得E 和 r 就行呢？采用方法2和3呢？ 不行，只测量两组数据，误差可能较大。只有多次测量，并对数据进行处理，才能减小误差。所以，应该使用滑动变阻器改变外电路的电阻，进行多次测量。 无论采取哪种方法，为了减小误差，都应该进行多次测量。 新课讲解 三、数据分析 方法一：公式法 测量若干组数据，利用E=U+Ir 解方程 为了减小误差，最后以 E 的平均值和 r的平均值作为实验结果。 解方程组 可得 新课讲解 方法二：图象法 E＝ U ＋ Ir 得：U ＝－rI ＋ E 相当于二元一次方程k=－r b=E （1）作图方法 以 U 为纵坐标、I 为横坐标建立平面直角坐标系。根据实验测得的几组数据在坐标系中描点，这些点大致分布在一条直线上，把明显偏离的点舍去，用直尺画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点大致均衡地分布在直线两侧。 新课讲解 U/V · · · · · · 0.50 0.20 I I/A 0 0.10 0.30 0.40 1.20 1.30 1.40 1.50 I I I I I I I 某次实验结果的 U-I 图像 （2）电源的电动势 E 这条直线与U坐标轴的交点值表示断路时的路端电压，这时的电压 U 等于电源的电动势 E。 思考：直线与I轴交点是不是短路电流？它表示的意义是什么？ 新课讲解 由于U轴的起点不为0，故直线与I轴交点不是短路电流而是U＝1.20V时的电流。 （2）电源的内阻 r ①根据这条直线可以推出 U ＝ 0 时的短路电流。根据 求出电源的内阻 r。 ②由k=－r通过求解 U-I 图像斜率的绝对值也可以求出电源的内阻 r，即 求出电源的内阻 r。 新课讲解 实验一：测量干电池的电动势和内阻 1.实验器材：待测旧电池一节，滑动变阻器，电压表（0~3V），电流表（0~0.6A），导线若干，开关一只，铅笔，坐标纸。 . . A V E r s R 2.实验电路 新课讲解 3.实验步骤 (1)确定电流表、电压表的量程，按实验电路图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。 新课讲解 (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。 (5)利用公式法和图像法求出电动势和内阻。 新课讲解 序号 1 2 3 4 5 6 电压U/V 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10 电流I/A 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480 4.实验数据 新课讲解 5.实验数据处理 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 0 0.1 0.2 0.3 0.