第2节 科学测量：电源的电动势和内阻（教学课件）物理鲁科版必修第三册

该高中物理课件围绕闭合电路欧姆定律，系统呈现电源电动势和内阻的测量实验，从伏安法原理出发，通过代数法与图象法数据处理，延伸至电流表外接/内接误差分析及安阻法、伏阻法改进方案，构建递进式知识脉络与学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，融合科学思维（如“新电源”等效模型建构、图象斜率推理内阻），通过伏安法与改进方案对比、1/I-R和1/U-1/R图象分析等实例，培养学生实验设计与数据论证能力。助力学生深化物理观念，教师可直接用于实验教学，提升课堂效率与学生探究兴趣。

第四章 闭合电路欧姆定律 与科学用电 第2节 鲁科版2019 高中物理必修三 科学测量： 电源的电动势和内阻 科 学 测 量 实 验 目 的 ( 1 ) 测量电源的电动势和内阻。 ( 2 ) 学习通过计算和作图分析处理实验数据。 实 验 器 材 电池1节 电流表 电压表 滑动变阻器（0～10Ω） 开关 导线 实 验 原 理 通过改变滑动变阻器R的阻值，测岀两组U、I值。 伏安法 根据闭合电路欧姆定律，可得： 联立可解得： 实 验 步 骤 1.确定电流表、电压表的量程，按照电路图连接好电路，且使滑动变阻器阻值滑到最大。 实 验 步 骤 2.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表和电压表有明显的读数，记录一组U、I值。 1 2 3 4 5 6 U I 3.用同样的方法，多测几组U、I值。 4.断开开关，整理好器材。 5.利用代数法或图象法进行数据处理。 实 验 过 程 以纵轴表示路端电压，横轴表示总电流，建立直角坐标系，将所测多组相应的U、I值进行描点，然后用平滑的曲线将各点连接起来。利用图象求出E、r的值。 数 据 处 理 1、代数法 运用方程组： 求解E和r。 利用所测U、I值多求几组E和r的值，最后算出它们的平均值。 2、图象法 思考与讨论 如何从U-I图象中知道电源的电动势与内阻? 直线与纵轴的交点表示电源电动势E,与横轴的交点表示短路电流I0,图线的斜率的绝对值表示电源的内电阻。 如果纵坐标值不是从“0”开始，则图与I轴交点不表示短路电流。 误 差 分 析 I IV I测 0 U I U为真实路端电压 U1 U2 I1 I2 IV2 IV1 电压表两端电压越大时 电压表的分流就越大 E真 E测 E测<E真 r测<r真 I=I测+IV 一、电流表外接 0 U I 总电流I=I测 U1 U2 I1 I2 UA2 UA1 电路电流越大时UA就越大 E真 E测 r测 >r真 路端电压U=U测+UA 电路断路时，电压表测得值就是电源电动势 二、电流表内接 E测=E真 用伏安法测电动势和内阻的系统误差较大；主要来自于电压表和电流表都不是理想电表，存在着内阻造成的。 外接法：电压表的分流造成系统误差； 内接法：电流表的分压造成系统误差； 误 差 分 析 1、“新电源”内阻:电压表与电源并联后的总电阻。 r′ E′ 从电路的角度看，可以将电压表或电流表看成内电路的一部份，组成“新电源”；电表测量的正是“新电源”的电动势与内阻。 2、“新电源” 电动势：电压表两端电压。 思考与讨论 电流表外接 1、“新电源”内阻：电源与电流表串联后的总电阻。 r′ E′ 2、“新电源”两端电压为原电源电压，与实际电源电动势相同。 电流表内接 一般电源的内阻较小，内接法所测得的内阻误差较大，所以常采用外接法。 实 验 改 进 只有一个电流表和若干个知道阻值的定值电阻，能不能测得电源电动势与内阻？ 1 A S R1 2 R2 r E 电阻箱 思考与讨论 一、安阻法 R应为外电路的总电阻 R(Ω) 0 斜率为1/E 思考与讨论 图象 图象的斜率以及与坐标轴的交点各表示什么？ (A-1) 截距为r/E 与R与成线性关系 R应为外电路的总电阻 R(Ω) 0 斜率仍为1/E 实际电路 安阻法的误差是来自电流表的内阻（分压）。 思考与讨论 安阻法误差分析 图象 (A-1) 截距则为 r′ E′ 思考与讨论 安阻法电源等效 安阻法等效于内接法。 只有一个电压表和若干个知道阻值的定值电阻，能不能测得电源电动势与内阻？ 1 V S R1 2 R2 r E 思考与讨论 二、伏阻法 R应为外电路的总电阻 0 斜率表示r/E 图象 思考与讨论 与 成线性关系 图象 (V-1) 截距为 R应为外电路的总电阻 实际电路 伏阻法的误差是来自电压表的内阻（分流）。 r′ E′ 思考与讨论 伏阻法误差分析与电源等效 伏阻法等效于外接法。 （1）要正确完成实验，电压表的量程应选择 V，电流表的量程应选择 A，R0 应选择 Ω， R的阻值范围应选择 Ω。 （2）该实验系统产生误差的主要原因是 。 测量一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： 电流表：量程为0.6A、3A 电压表：量程为3V、15V 定值电阻：1Ω,额定功率为5W; 10Ω,额定功率为10W. 滑动变阻器：阻值范围为0～10Ω,额定电流为2A;阻值范围为0～100Ω,额定电流为1A. 3 0.6 1 0～10 电压表的分流 例题分析 感谢观看！ $