第12章 第3节 第2课时 测电源电动势和内阻的其他方法（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

　电能　能量守恒定律 第十二章　 第3节　实验：电池电动势和内阻的测量 第2课时　测电源电动势和内阻的其他方法 课前　教材预案 课堂　深度探究 课末　随堂演练 课后　限时作业 [学习目标]　1.掌握用伏阻法和安阻法测量电池电动势和内 阻的原理、实验方法和实验操作（科学探究）.2.会选用实 验器材，会设计电路、正确连接电路并进行实验数据处理 （科学探究） 返回目录 物理　必修　第三册 　 课前　教材预案 知识点一　伏阻法测电源电动势和内阻 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. U＋Ir　 返回目录 物理　必修　第三册 　 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. 电阻箱　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （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. 返回目录 物理　必修　第三册 　 知识点二　安阻法测电源电动势和内阻 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）算法：由解方程组求得E，r. IR＋Ir　 I　 R　 电流表　 电阻箱　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）图像法：由E＝I（R＋r）得：＝R＋，－R图像的斜 率k＝，纵轴截距为，如图甲所示. 又R＝E·－r，R－图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r，如图乙 所示. 由图像的斜率和截距求解. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课堂　深度探究 考点一　伏阻法测电源电动势和内阻 【例题1】东风中学课外兴趣小组测量手机电池的电动势和内 阻的实验原理图如图甲所示，已知电池组的电动势约为3 V、 内阻小于1 Ω.现提供的器材如下： 返回目录 物理　必修　第三册 　 A.手机锂电池（电动势的标称值为3.4 V）； B.电压表V1（量程为0～15 V，内阻约为10 kΩ）； C.电压表V2（量程为0～3 V，内阻约为10 kΩ）； D.电阻箱R（0～99.9 Ω）； E.定值电阻R1（R1＝2 Ω）； F.定值电阻R2（R2＝100 Ω）； G.开关和导线若干. 返回目录 物理　必修　第三册 　 （1）如果要准确测量电源的电动势和内阻，电压表应选 择 　　　　（选填实验器材前的标号）；定值电阻R0应选 择 　　　　（选填实验器材前的标号. 解析　（1）由题意知电源电动势约为3 V，要准确测量电源的 电动势和内阻，电压表应选择量程为3 V的V2，故电压表应选 择C，R2＝100 Ω的定值电阻太大，使得电压表指针的偏角太 小，且在改变电阻箱阻值时，电压表的示数变化不明显，故定 值电阻选择阻值较小的R1，故定值电阻R0应选择E. 答案　（1）C　E　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）兴趣小组一致认为用线性图像处理数据便于分析，于是 在实验中改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的示数U，获 取了多组数据，画出的－图像为一条直线，作出的－图像 如图乙所示，若把流过电阻箱的电流视为干路电流，则可得该 电池组的电动势E＝ 　　　　 V、内阻r＝ 　　　　 Ω.（结果 均保留两位有效数字） 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（2）由闭合电路的欧姆定律得 U＝E－（r＋R0）， 整理得＝·＋， 结合图乙可得0.3＝，则E≈3.3 V， 斜率k＝0.3（R0＋r）＝0.3（2＋r）＝＝0.675， 解得r＝0.25 Ω. 答案　（2）3.3　0.25　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （3）若考虑电压表的分流作用，则该实验中电动势的测量值 与真实值相比 　　　　（选填“偏大”“偏小”或“不 变”）. 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（3）考虑到电压表的分流作用，则 E＝U＋（R0＋r）， 整理得＝·＋＋， 纵轴截距变大，为＋， 计算时依然用＝·＋求解E时， 求得的值偏小. 答案　（3）偏小 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式1】某实验小组利用电压表和电阻箱测量电源的电动 势和内阻.所用器材有：待测电源、电压表、电阻箱、开关 和导线. （1）请在下面的虚线框中画出实验的电路图. 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（1）根据伏阻法测电源电动势和内阻原理知，实验电 路如图所示. 答案　（1）见解析图　 返回目录 物理　必修　第三册 　 ①检查电压表并调零，按照电路图连线. ②调节电阻箱R的阻值至 　　　　. ③将开关S闭合，调节电阻箱的阻值使电压表指针有足够的偏 转，记下此时电阻箱的阻值R和电压表的示数U. ④改变电阻箱的阻值，测出几组U及R的数据，作出－的图 线，如图所示. （2）实验的主要步骤如下： 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（2）为了保护电路，初始时，电阻箱的阻值应调为最 大值. 答案　（2）②最大值　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （3）由作出的－图线可求得电动势E＝ 　　　　 V，内阻r ＝ 　　　　 Ω（结果保留2位有效数字）. 解析　（3）由闭合电路的欧姆定律和欧姆定律可得E＝U＋ r，变换得到＝·－，由图像在纵轴上截距的绝对值得内阻 r＝1.0 Ω，由图线斜率可得电动势E＝3.3 V. 答案　（3）3.3　1.0 返回目录 物理　必修　第三册 　 考点二　安阻法测电源电动势和内阻 【例题2】为了测量四节干电池组成的电池组的电动势E和内阻 r，某同学设计了如图甲所示的实验电路.器材如下： A.电池组（四节干电池：电动势约为6 V，内阻约为4 Ω） B.电阻箱（最大阻值99.9 Ω） C.电流表A1（量程3 A、内阻为0.5 Ω） D.电流表A2（量程0.6 A、内阻为1 Ω） E.定值电阻R01＝50 Ω F.定值电阻R02＝5 Ω G.开关一只，导线若干 返回目录 物理　必修　第三册 　 （1）为提高实验的精确度，电流表应选用 　　　　；定值电 阻应选用 　　　　.（均填器材前的序号） （2）断开开关S，调整电阻箱的阻值，再闭合开关S，读取并 记录电流表的示数及电阻箱接入电路中的阻值.多次重复上述 操作，可得到多组电流值I及电阻箱的阻值R，并以为纵坐 标，以R为横坐标，作出两者的关系图线如图乙所示（该图线 为一直线）. 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（1）定值电阻E的阻值过大，若选择E，则电路中电流 不超过Imax＝≈0.11 A， 此时无论选择哪个电流表，都不能使其指针偏转达到量程的二 分之一，从而造成读数误差较大，所以定值电阻应选F. 在这种情况下，电路中最大电流 I'max＝≈0.67 A，所以电流表应选择D. 答案　（1）D　F　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （3）根据图乙中所得图线，可求得电池组的电动势E ＝ 　　　　V，内阻r＝ 　　　　Ω.（结果保留两位有效数字） 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（3）根据闭合电路的欧姆定律得 E＝I（r＋R0＋RA＋R）， 整理可得＝R＋ 故以为纵坐标，以R为横坐标，可以得到如题图乙所示图线. 图线斜率为k＝＝＝0.165， 纵轴截距为b＝＝1.65， 解得E≈6.1 V，r≈4.0 Ω. 答案　（3）6.1　4.0 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式2】一同学测量某干电池的电动势和内阻. （1）如图甲所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚 线所示）时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个 不妥之处 　　　　； 　　　　. 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（1）在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻 箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全. 答案　（1）开关未断开　电阻箱阻值为零 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）实验测得的电阻箱R和理想电流表示数I，以及计算出的 数据见下表： R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A－1 6.7 5.9 5.3 4.5 3.8 返回目录 物理　必修　第三册 　 由图像可计算出该干电池的电动势为 　　　　 V（结果保留3 位有效数字）；内阻为 　　　　 Ω（结果保留2位有效数字）. 根据表中数据，在图乙方格纸上作出R－关系图像. 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（2）根据闭合电路的欧姆定律得E＝I（R＋r）， 即R＝－r＝E·－r， 所以R－图像为直线， 描点连线后图像如图所示， 根据图像可知r＝1.2 Ω，图像的斜率为 电动势E，在R－图像上取两点（1.2，0.40）、（5，5.60）， 则E＝ V＝1.37 V. 答案　（2）见解析图　1.37（1.34～1.40均可）　1.2（1.0～ 1.4均可） 返回目录 物理　必修　第三册 　 31 课末　随堂演练 1.某探究小组采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势 和内阻时，发现量程0～3 V的电压表出现故障不能正常使用， 实验台上的其他器材还有一个量程0～500 μA、内阻R＝200 Ω 的灵敏电流计G和一个电阻箱R（0～9 999 Ω）. 返回目录 物理　必修　第三册 　 （1）为了把灵敏电流计G改装成量程0～2 V的电压表继续实 验，电阻箱R应调整至 　　　　Ω. 解析　（1）将灵敏电流计改装成电压表，应串联一个大电 阻，根据串联电路的规律，可知 R＝ Ω－200 Ω＝3 800 Ω. 答案　（1）3 800　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）探究小组中一个同学用灵敏电流计和电阻箱设计了如图 乙所示的实验电路，同样测出了干电池的电动势和内阻. ①多次调节电阻箱，记录灵敏电流计G的示数I和电阻箱的阻值 R，电源的电动势和内阻分别用E和r表示，则和R的关系式 为 　　　　. 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（2）①根据闭合电路的欧姆定律，可知I＝， 变形可得＝＋R. 答案　（2）①＝＋R　 返回目录 物理　必修　第三册 　 ②然后以为纵坐标，以R为横坐标，作出的－R图线为一直 线，如图丙所示，测得直线在纵轴上的截距b＝134 A－1，直线 的斜率k＝，则该电池的电动势E＝ 　　　　 V，内阻r ＝ 　　　　 Ω. 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（2）②分析可知b＝，k＝，可得E＝1.5 V，r＝1.0 Ω. 答案　（2）②1.5　1.0 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.要测量一电源的电动势E（小于3 V）和内阻r（约1 Ω），现 有下列器材：理想电压表V（3 V和15 V两个量程）、电阻箱R （0～999.9 Ω）、定值电阻R0＝3 Ω、开关和导线.某同学根据 所给器材设计如下的实验电路： （1）电路中定值电阻R0的作用是 　　　　. 解析　（1）若无R0存在，当R调节到0时，外电路短路，有烧 坏电源的危险，故R0的作用是保护电源，防止短路. 答案　（1）保护电源，防止短路　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路. 　　　 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（2）如图所示，注意电压表量程选择. 答案　（2）见解析图　 返回目录 物理　必修　第三册 　 （3）该同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表示数U，得 到两组数据：R1＝2 Ω时，U1＝2.37 V；R2＝4 Ω时，U2＝2.51 V.由这两组数据可求得电源的电动势E＝ 　　　　 V，内阻r ＝ 　　　　 Ω（结果保留3位有效数字）. 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（3）根据闭合电路的欧姆定律，得 当电阻箱读数为R1＝2 Ω时， E＝U1＋r， 当电阻箱读数为R2＝4 Ω时， E＝U2＋r， 联立以上两式得E＝2.95 V，r＝1.22 Ω. 答案　（3）2.95　1.22 返回目录 物理　必修　第三册 　 $$