12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦电池电动势和内阻的测量实验，通过“如何测量电池电动势和内阻”的问题导入，基于闭合电路欧姆定律设计多种实验方案，帮助学生构建从理论到实践的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于以科学探究为主线，提供伏安法、安阻法等多种方案设计，结合图像法与公式法处理数据，通过对比电流表内外接法误差培养科学思维与论证能力。学生能提升实验探究与数据处理能力，教师可借助丰富案例与练习高效开展教学。

第十二章 电能 能量守恒定律 12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 这是常用的电池，你知道怎样测得它的电动势和内阻吗？ 本节我们将学习它们的测量方法。 【学习目标】 1.经历实验设计过程，知道测量电源电动势和内电阻的实验原理。 2.在理解实验的基础上，能完成测电源电动势和内阻的规范实验操作。 3. 学会科学处理实验数据的方法：公式法和图像法 4.了解实验中的误差来源，了解用不同方法测量得出结果E和r的误差分析，了解实验中减小误差的方法。 思考与讨论： 电动势和内阻是电源的重要参量，根据闭合电路欧姆定律，由多种方法可以测定电池的电动势和内阻。请你思考并提出一两种实验设计方案。 一、实验思路 E ＝ U ＋ I r E ＝ U ＋ I r 可以写成 E ＝ IR ＋ I r   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。 用电流表和电阻箱也可以测定电源的电动势E和内阻r 用电压表和电阻箱来测定电源的电动势E和内阻r。 根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势 E、内阻 r，与路端电压 U、电流 I 的关系可以写成 设计方案 1 设计方案 2 设计方案 3 二、器材选择： 安培表：0~0.6A 伏特表：0~3V 滑动变阻器：阻值较小的,最大阻值10~20Ω 被测干电池：内阻较大 电键和导线 (1)电流表用 0.6 A 量程，电压表用 3 V 量程，按图连接好电路。 (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，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I、U)，用同样方法测量几组 I、U 值，记录在表格中。 (4)断开开关，整理器材。 (5)处理数据，用公式求平均值法或作图法求出电源的电动势和内阻的阻值。 第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组 U/V I/A 三、实验步骤 为了减小误差，根据多次测量的结果，分别列出若干组联立方程，求出若干组E和r，最后以E的平均值和r的平均值作为实验结果。这种方法的实验结果比只用两组U、I数据求得的结果误差小。 方法一：平均值法 ｛ 从而计算出： 四、数据处理 E I短 方法二:图象法 E I r = 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 注 在画U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧．个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑．这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高测量的精度． 1、电流表外接法：误差来源于电压表的分流作用 若考虑电压表的内阻： 比较得： E测＜ E真，r测＜ r真 五、误差分析 若不考虑电压表的内阻： 比较得：E测＝ E真， r测＞r真 若考虑电流表的内阻： 2、电流表内接法：误差来源于电流表的分压作用 一般情况下，测电池的电动势和内阻时采用电流表内接法，电路误差较小。 若不考虑电流表的内阻： 误差分析(图像法) r 测 < r真 r 测 > r真 E测 <E真 E测 = E真 . . . . . I U . . . . I U 内接法： 外接法：         适宜测小内阻电源，也是一般测量电源电动势E和内阻r所选用的电路。 适宜测大内阻电源 (1)为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些。 (2) 长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超过 0.5 A，因此，实验中不要将R调得过小，读电表示数要快，每次读完应立即断电。 (3)测出不少于 6 组 I、U 数据，用方程组求解，要将测出的 I、U 数据中，第 1 和第 4 为一组，第 2和第 5 为一组，第 3 和第 6 为一组，分别解出 E、r 值，再求平均值． （4）干电池内阻较小时，可使纵坐标不从零开始而是从某一恰当值开始并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小。 六、注意事项 方案二：安阻法（I-R法） 1、原理：E＝U＋Ir可以写成E＝IR＋Ir。由此可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r。 2、器材：电路图如图所示。用到的器材有电池、开关、导线、电阻箱、电流表。 方法一：公式法： 3、数据处理： 方法二：图象法：   R O 斜率：k=E       测量结果：E测＝ E真 ；r测＝r真＋RA＞r真 4、误差分析：电流表分压   方案三：伏阻法（U-R法） 2、器材：电路图如图所示。用到的器材是电池、开关、导线、电阻箱、电压表。 方法一：公式法： 3、数据处理： 方法二：图像法     O         测量结果：E测＜ E真，r测＜ r真 4、误差分析：电压表分流 练习： 1、在“测定一节干电池的电动势和内阻”的实验中，回答下列问题： (1)请根据图甲、图乙，图丙的实验电路原理图，分别写出这三种测量方法所对应的电动势E的表达式(用电压表示数U、电流表示数I、外电阻R、内电阻r表示)。 图甲：E＝________　图乙：E＝________　图丙：E＝________ (2)若想利用电流表和电压表来完成实验，要求尽量减小实验误差，在图甲和图丁中，应选择图________(选填“甲”或“丁”)，因为__________，所以实验误差较小。 2、用图甲所示的电路，测定一节旧干电池的电动势和内阻。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： 双量程电流表：A（量程0～0.6A，0～3A）； 双量程电压表：V（量程0～3 V，0～15 V）； 滑动变阻器：R1（阻值范围0～10Ω，额定电流2A) R2（阻值范围0～100 Ω，额定电流1A) ①为了调节方便，测量精度更高，实验中应选用电流表的量程为 A，电压表的量程为 V，应选用滑动变阻器 (填写滑动变阻器符号)。 ②根据图甲将图乙中的实物正确连接，注意闭合开关时滑动变阻器的滑片P应处于正确的位置并选择正确的电表量程进行连线。 ③通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U， 利用这些数据在图丙中画出了U－I图线。由图线可以得出此干电池的电动势E = V（保留3位有效数字），内电阻r= Ω（保留2位有效数字）。 ④引起该实验的系统误差的主要原因是 。 A．由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小 B．由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大 C．由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小 D．由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大 小 结 E=U +Ir E=IR +Ir (U=IR) E=U外+U内   eq \f(E1＋E2＋…＋En,n) eq \f(r1＋r2＋…＋rn,n) $