12.3 实验：电池电动势和内阻的测量-【物理优课PPT】2024-2025学年高中物理必修第三册同步PPT课件（人教版2019）

人教版（2019） 高中物理必修 第三册 第十二章 电能 电量守恒定律 授课老师：物理优课PPT Energy in a circuit 课堂引入 电动势和内阻是电源的两个重要参量，若电池的电动势和内阻未知，我们该如何测量？有哪些测量方法呢？ 目 录 伏安法 01 伏阻法 02 安阻法 03 安安法 04 伏伏法 05 总结提升 06 COMTESTS 1.基本原理 1.基本原理 闭合电路的欧姆定律： （2）只要测出几组（至少两组）U、I值就可求出E、r E = U1 + I1r E = U2 + I2r （1） Ｕ：路端电压; Ｉ：通过电源的电流; E：待测电动势； r: 待测内阻； 2.电路设计 A V S E, r · · · 电流表外接法 A V S E, r · · · 电流表内接法 3.实验器材 开关、导线及坐标纸、铅笔 滑动变阻器 选用阻值较小的,最大阻值10 ~ 20Ω 电压表 (选择量程接近电源电动势) 电流表 被测电池 （干电池） 4.实物图连接 A V S R 电流表外接法 5.实验步骤 1.确定电流表、电压表的量程，按原理图连接电路； 2.把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端； 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几组 I 和 U 的值； 4.断开开关，整理好器材。 9 6.数据处理 方法一：公式法 A V S R 电流表外接法 E=U2+I2r E=U1+I1r 10 6.数据处理 I短 E U 轴截距等于电动势 E 在坐标纸上以I 为横坐标，U 为纵坐标，用测出几组的 U、I 值画出 U-I 图象。 r 是直线的斜率的绝对值 短路电流 纵坐标可以不从0开始 E I r = 短 方法二：图像法 11 7.注意事项 1.电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处; 2.使用内阻较大一些的旧电池。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.如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速; 3.要测出不少于6组Ｉ、Ｕ数据，且变化范围要大一些; 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，个别偏离直线太远的点可舍去; 12 7.注意事项 5.画U--I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始，（但横坐标必须从0开始)但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r; 7.使用 U--I 图线计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计算出电源的内阻 r。 6.画U--I 图线时，坐标轴的单位选择要恰当，使作出的图线基本充满整个区域为宜，不能使图线位于某一角上； 13 8.实验视频 14 目 录 伏安法 01 伏阻法 02 安阻法 03 安安法 04 伏伏法 05 总结提升 06 拓展：伏安法误差分析 COMTESTS 1.方法一：U-I图像修正法① 1.误差来源： 电压表分流。路端电压越大，电压表分流越多。U-I图像修正如图所示。 U I O 测量值 真实值 电流表外接法 A V S E, r · · · 2.适用情况： ① 内阻 r 很小(干电池) ② 滑动变阻器 R 阻值要小 3.说明： （1）电压表内阻越大，电压表分流越小，系统误差越小。 （2）电压表内阻已知，可求流过电压表的电流，可消除系统误差。 E测<E真 r测<r真 16 2.方法一：U-I图像修正法② 1.误差来源： 电流表表分压。通过电源的电流越大，电流表分压越多。U-I图像修正如图。 电流表内接法 A V S E, r · · · 2.适用情况： ① 内阻 r 很大(水果电池) ② 滑动变阻器R阻值要大 3.说明： （1）电流表内阻越小，电流表分压越小，系统误差越小。 （2）电流表内阻已知，可求电流表两端电压，可消除系统误差。 E测=E真 r测>r真 U I O 测量值 真实值 17 3.方法二：计算法 考虑电表影响 不考虑电表影响 r 测 =r+RA> r E测=E 解得 A V S E, r · · · 解得 18 4.方法三：等效电源法① r 测 < r E测 <E 把电源和电压表看成一个整体，这样测得的就是这个整体的路端电压和通过这个整体的电流，计算出的就是这个整体的电动势和这个整体的内电阻。这个整体的电动势相当于开路时电压表所分得的电压，整体的电阻相当于电源和电压表并联的阻值。即： 电流表外接法 A V S E, r · · · 19 5.方法三：等效电源法② 把电流表和电源等效为一新电源，如图虚线框所示，这个等效电源的内阻r测为 r 和 RA 的串联总电阻，也就是测量值，即 　　 E测 = E 等效电源的电动势为电流表和电源串联后的路端电压，也就是测量值，即 A V S E, r · · · 电流表内接法 20 目 录 伏安法 01 伏阻法 02 安阻法 03 安安法 04 伏伏法 05 总结提升 06 COMTESTS 1.实验原理 采用一个电阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。 原理： V E r S R 22 2.数据处理 误差来源：电压表的分流。电压表内阻已知，可消除系统误差。 E测＜E真 r测＜r真 方法一：公式法 方法二：图象法 = + 23 目 录 伏安法 01 伏阻法 02 安阻法 03 安安法 04 伏伏法 05 总结提升 06 COMTESTS 1.实验原理 采用一个电阻箱、一块电流表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。 原理：E=I（R+r) A S E,r R 25 2.数据处理 误差来源：电流表的分压。电流表内阻已知，可消除系统误差。 E测=E真 r测>r真 E测=I1(R1+r) E测=I2 (R2+r) 方法一：公式法 方法二：图象法 = + 26 3.误差分析 E测=I1（R1+ r测） ① E测=I2（R2+ r测） ② E真=I1（R1+ RA+ r真） ③ E真=I2（R2+ RA+ r真） ④ 1.不考虑电流表内阻时，得出的是 E，r 的测量值 2.考虑电流表内阻时，得出的是 E，r 的真实值 结论： E测 = E真 r测>r真 A S E,r R 27 目 录 伏安法 01 伏阻法 02 安阻法 03 安安法 04 伏伏法 05 总结提升 06 COMTESTS 实验原理 采用一个定值电阻、两块电流表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。 原理： E=U+Ir A2 S E,r R A1 A2 S E,r R A1 29 目 录 伏安法 01 伏阻法 02 安阻法 03 安安法 04 伏伏法 05 总结提升 06 COMTESTS 实验原理 采用一个定值电阻、两块电压表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。 原理： E=U+Ir S E,r R V2 V1 S E,r R V2 V1 31 目 录 伏安法 01 伏阻法 02 安阻法 03 安安法 04 伏伏法 05 总结提升 06 COMTESTS 课堂小结 伏安法 A V S E, r · · · 电流表外接法 A V S E, r · · · 电流表内接法 伏阻法 V E r S R 33 课堂小结 安阻法 安安法 伏伏法 A S E,r R E=I（R+r) A2 S E,r R A1 A2 S E,r R A1 S E,r R V2 V1 S E,r R V2 V1 34 课堂练习 【练习1】（2022·广东·博罗县教师发展中心高二期中）如图甲所示为测量一节干电池的电动势和内电阻的实验电路图，根据测得的数据作出了如图乙所示的U-I图线，以下实验结论正确的是（　　） A．电池内阻的测量值为3.50Ω B．电池电动势为1.40V C．外电路发生短路时的电流为0.40A D．电压表的示数为1.20V时，电流表的示数 B 35 课堂练习 【练习2】（2022·宁夏·银川唐徕回民中学高二期中）(多选)在测电源电动势和内阻的实验中（  ） A．电池内阻的测量值为3.50Ω B．电池电动势为1.40V C．外电路发生短路时的电流为0.40A D．电压表的示数为1.20V时，电流表的示数 CD 36 课堂练习 【练习3】某同学利用 DIS，定值电阻 R0、电阻箱 R1 等实验器材测量电池a的电动势 Ea 和内阻 ra，实验装置如图甲所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值 R，用电压传感器测得路端电压U，并在计算机上显示出如图乙所示 的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势Eb和内阻rb，得到图乙中的图线b。由图线可知（　　） A．Ea＞Eb，ra＞rb B．Ea＜Eb，ra＜rb C．Ea＝Eb，ra＜rb D．Ea＜Eb，ra＝rb D 37 课堂练习 【练习4】（2022·福建·莆田华侨中学高二阶段练习）某同学利用一只电流表和一个电阻箱测定电源的电动势和内电阻，使用的器材还有开关一个、导线若干，实验原理如图甲所示。 （1）在图乙的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成其余电路的连接。( ) 38 课堂练习 【练习4】（2）调节电阻箱，示数如图丙所示，读得电阻值是______Ω。 （3）接通开关，多次改变电阻箱的阻值R，同时读出对应的电流表的示数I，并作记录，画出 关系图线，如图丁所示。则图线斜率的物理意义是____________；若电流表内阻RA=0.2Ω,由图线求得电源的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω。 2.3 电源电动势 1.4 0.5 39 课堂练习 【练习5】（2022·山西·晋城市第二中学校高二阶段练习）为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学在实验室选择合适的器材，设计了如图甲所示的实验电路图，请完成下列问题： （1）请根据图甲所示的电路图，用笔画线替代导线补全图乙的实物图_____； 40 课堂练习 【练习6】（2）改变电阻箱的阻值，测得多组实验数据绘出如图丙所示的 图线，由图丙可得，电源电动势E=______，内阻r=______。（均用图丙中a、b表示） （3）实验误差分为系统误差和偶然误差，则造成该实验结果系统误差的主要原因是___________________。 电压表的分流作用 b 41 课堂练习 【练习7】（2022·广东·佛山实验中学高二学业考试）某小组为了测量手机锂电池的电动势（约3.7V）与内阻（约0.1Ω），在实验室寻找到了下列器材：电压表V1（量程0～15V）；电压表V2（量程0～3V）；电流表A（量程0～0.6A）；滑动变阻器（阻值范围0～20Ω）； 定值电阻R0=2.0Ω、导线、开关若干。 （1）本实验选用的电压表为___________（选“V1”或“V2”）； （2）小组先测得电流表的内阻为5.09Ω， 为了更精确测量电源电动势与内阻， 应该选用的实验电路是图___________ （选“A”或“B”）； V2 B 42 课堂练习 【练习7】（3）改变滑动变阻器的滑片位置，获得多组数据，根据数据可以得出该电池的电动势为___________V（保留3位有效数字），内阻为___________Ω（保留2位有效数字） 3.60 0.11 43 人教版（2019） 高中物理必修 第三册 第十二章 电能 电量守恒定律 授课老师：物理优课PPT Energy in a circuit Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$