第3节 第1课时 伏安法测电源电动势和内阻-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

本讲义聚焦伏安法测量电源电动势和内阻这一核心知识点，基于闭合电路欧姆定律E=U+Ir，系统梳理实验思路、数据测量与处理（计算法和U-I图像法）、误差分析等内容，承接闭合电路规律学习，为实验技能与误差分析提供学习支架。 该资料突出科学思维与科学探究融合，通过U-I图像分析电动势和内阻培养科学推理能力，对比不同电路接法误差（如电压表分流使E测、r测偏小）渗透模型建构，结合水果电池拓展实验提升探究兴趣。课中辅助教师演示实验流程，课后例题与针对练帮助学生巩固数据处理，落实物理观念与严谨科学态度。

第三节　测量电源的电动势和内阻 第1课时　伏安法测电源电动势和内阻 【素养目标】　1.掌握伏安法测量电源电动势和内阻的原理。2.学会利用U-I图像处理实验数据的方法。3.能分析伏安法测量电源电动势和内阻的误差。 一、实验思路 由E＝U＋Ir可知，U＝E－Ir。改变外电路的阻值可测出多组U、I的值，通过U-I图像可求出E、r的值。实验电路如图所示。 二、物理量的测量 实验中需要测量路端电压U和电流I两个物理量。而仅测两组U、I数据，联立方程解得E和r，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电阻，进行多次测量。 三、数据分析 1．计算法：由E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r可解得E＝，r＝。可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值。 2．作图法 (1)以电流I为横轴、电压U为纵轴得到的U-I图像是一条直线。 (2)将图线两侧延长，纵轴截距是断路时的路端电压，这时的电压U等于电源电动势E；横轴截距是路端电压U＝0时的电流，它的数值就是短路电流I短＝。 (3)图线斜率的绝对值等于电源的内阻r，即r＝＝。 3．误差分析 (1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图像时描点不准确。 (2)系统误差：主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些。U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在U-I坐标系中表示出来，如图所示，可见E测<E真，r测<r真。 4．电路的选择 伏安法测电动势和内阻还有另外一种接法如图乙所示，此种接法的系统误差来自电流表分压(E测＝E真，r测＝r真＋RA)，由于电流表内阻和干电池电源的内阻接近，误差较大，所以一般选择误差较小的甲电路图。若已知RA，乙图的接法可求出r真＝r测－RA，乙图的接法无系统误差，故此种情况应优先选择乙电路图。 四、注意事项 1．为使电源的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表。 学生用书第97页 2．实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池因大电流、放电时间过长导致内阻r发生明显变化。 3．当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像，纵轴起点可不从零开始。如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点，用r＝求出。 一　教材原型实验 某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内阻r，所给的其他器材有： A．电压表V：0～3 V，0～15 V B．电流表A：0～0.6 A，0～3 A C．滑动变阻器R1：(20 Ω，1 A) D．滑动变阻器R2：(1 000 Ω，0.1 A) E．开关和导线若干 (1)实验中电压表应选用的量程为________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)，电流表应选用的量程为________(选填“0～0.6 A”或“0～3 A”)，滑动变阻器应选用________(选填“R1”或“R2”)。 (2)根据实验要求在如图甲所示的虚线框中画出电路图，并连接实物图乙。 (3)测出几组电流、电压的数值，并画出图像如图丙所示，由图像知该电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。 答案：(1)0～3 V　0～0.6 A　R1　(2)图见解析　(3)1.5　2.5 解析：(1)由题图丙可知，电流小于0.6 A，故电流表应选用的量程为0～0.6 A；而电池的电动势约为1.5 V，故电压表应选用的量程为0～3 V；为了调节方便且满足实验要求(电流会超过R2的额定电流)，故滑动变阻器应选用R1。 (2)根据实验要求画出电路图，如图1所示。对照电路图连接实物图，如图2所示。 (3)图像的纵轴截距表示电动势，故电动势为E＝1.5 V；斜率的绝对值表示电源内阻，故r＝ Ω＝2.5 Ω。 针对练．(2025·广州市白云中学高二期末)某同学用如图甲所示的电路来测定电池的电动势和内阻。 (1)图乙为连好的部分实物图，请根据原理图完成连线；为了安全，测量前，滑动变阻器的滑片应置于靠近________(选填“k”或“f”)处。 次数 1 2 3 4 5 U/V 1.37 1.32 1.24 1.10 1.05 I/A 0.12 0.20 0.31 0.50 0.57 丙 (2)该同学测得如表中所示的五组数据。根据数据在图丙中作出U-I图线。 (3)从图线中得到电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。(结果均保留3位有效数字) (4)实验结果电动势E测量值与真实值相比______；电源内阻r测量值与真实值相比________。(均选填“偏小”、“偏大”或“不变”) 答案：(1)见解析图1　f　(2)见解析图2　(3)1.46　0.733　(4)偏小　偏小 解析：(1)根据原理图得出对应的实物图如图1所示； 为了安全，测量前滑动变阻器接入电路的电阻应为最大，故开始时滑片应在靠近f端。 (2)根据描点法可得出对应的图线如图2所示。 (3)根据U＝E－Ir可知，图像的纵轴截距在数值上等于电源电动势，故E＝1.46 V；图像斜率的绝对值表示内阻，故r＝ Ω≈0.733 Ω。 (4)可以把电源与电压表看作一等效电源，则电动势测量值等于外电路断开时“等效电源”两极间的电压，由于电压表不是理想电表，所以有电流通过“电源”，因而路端电压要小于电动势，所以电动势测量值比真实值偏小；同理，此电路测得的内电阻是“等效电源”的内阻，即电压表与电池内阻的并联电阻，所以测得的内阻也小于真实值。 二　拓展创新实验 (2025·广东揭阳高二上期末) 某物理兴趣小组自制了图甲所示的水果电池组。为了准确测量该电池组的电动势和内阻，进行以下操作： (1)先用多用电表粗测得水果电池组电动势E约为2.0 V，内阻r约为1 000 Ω。 学生用书第98页 (2)选择合适的实验器材，设计电路进行实验。实验室提供了以下器材： A．待测水果电池组(E约为2.0 V，r约为1 000 Ω) B．电流表A(0～5 mA，内阻为20 Ω) C．电压表V1(0～3 V，内阻约为1 000 Ω) D．电压表V2(0～15 V，内阻约为5 000 Ω) E．滑动变阻器R1 F．滑动变阻器R2 G．开关、导线各若干 ①应该选择的实验电路是图______(选填“乙”或“丙”)； ②实验电压表应选______(选填“V1”或“V2”)，滑动变阻器应选______(选填“R1”或“R2”)。 (3)根据实验电路连接实物，调节滑动变阻器滑片位置，记下电压表示数U与电流表示数I的多组数据，作出U-I图像如图丁所示，根据图像和题中所给信息可知该水果电池组的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。(结果均保留3位有效数字) 答案：(2)①丙　②V1　R2　(3)2.25(±0.01)　1.07×103(1.08×103也对) 解析：(2)①因水果电池的内阻远大于电流表内阻，与电压表内阻相差不大，且电流表内阻已知，则应该选择的实验电路是题图丙； ②水果电池的电动势约为2.0 V，为了减小误差，实验中电压表应选量程3 V的V1，滑动变阻器应选阻值与电池内阻相当的R2。 (3)由水果电池的U-I图像可知该水果电池组的电动势E＝2.25 V，内阻r＝ Ω－20 Ω≈1.07×103 Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $