第4章 第2节 科学测量：电源的电动势和内阻（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦“电源的电动势和内阻测量”，课前梳理涵盖实验目的、原理、器材、步骤及数据处理（代数法、图像法），并延伸至误差分析与伏阻法等创新方案，构建从基础到拓展的知识链，为典例讲解与巩固练习提供学习支架。 其亮点在于通过伏安法、安阻法等多方案典例，结合U-I图像、1/U-1/R图像等数据处理，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。误差分析与实验创新环节渗透科学探究素养，如伏安法中用图像斜率求内阻实例。学生能掌握实验方法与数据处理技能，教师可直接利用分类典例提升教学效率。

第2节　科学测量：电源的电动势和内阻 1 课前知识梳理 1 典例分类讲解 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 3 一、实验目的 1．测量电源的电动势和内阻。 2．通过学习计算和作图分析处理实验数据。 返回导航 二、实验原理 原理图如图所示，通过改变滑动变阻器的阻值，用电压表和电流表测出每种状态(最少两种)下的U、I值，列出两个方程，即可求出电动势E和内阻r。 返回导航 三、实验器材 待测干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线等。 四、实验步骤(以伏安法为例) 1．电流表用0～0.6 A量程，电压表用0～3 V量程，按实验原理图连接好电路。 返回导航 2．把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值最大。 3．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1)。用同样的方法测量几组I、U值。 4．断开开关，整理好器材。 5．处理数据，用公式法或图像法求出电池的电动势和内阻。 返回导航 返回导航 返回导航 六、注意事项 1．为使电池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。 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，防止干电池大电流放电时内阻r发生明显变化。 返回导航 3．若干电池的路端电压变化不很明显，作图像时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始。 返回导航 4．为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围要大一些，计算E、r时，U1和U2、I1和I2的差值要大一些。 返回导航 七、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：主要原因是电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流偏小一些。 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。 返回导航 八、实验创新(测电源E、r的其他方案) 返回导航 典例分类讲解 PART 02 第二部分 15 题型一　伏安法测电源电动势和内阻 　　　实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。电池内阻约为0.5 Ω。用电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻R0(阻值为2 Ω)、待测电池等器材组成图1所示的实验电路，由测得的实验数据绘制成的U－I图像如图2所示。 返回导航 (1)图1的电路图为图3中的________(选填“A”或“B”)。 [解析]　由实物图连接可知，题图1的电路图为题图3中的B。 B 返回导航 (2)如果实验中所用电表均视为理想电表，根据图2得到该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。 4.5 0.5 返回导航 (3)实验后进行反思，若考虑到电表内阻的影响，发现上述实验方案存在系统误差。误差分析可知电源电动势和内阻的真实值与测量值的关系为：E真________E测，r真________r测。(两空均选填“大于”“小于”或“等于”) [解析]　不管是否考虑电压表内阻，电流表的短路电流都相同。若考虑电压表内阻对电路的影响，当电流表示数为0时，路端电压小于电动势，即电动势的测量值小于真实值。当电压表示数增大时，干路电流大于电流表示数，且差值越来越大，则图线与纵坐标截距和图线斜率的绝对值均变大，电源内阻的真实值大于测量值。 大于 大于 返回导航 　　　某同学想用实验室现有器材测量某款手机电池的电动势及其内阻，经上网查表知该款手机电池电动势为4 V左右，内阻小于1 Ω。实验室现有器材可供选择如下： A．电压表V1(量程为0～5 V，内阻约几千欧) B.电压表V2(量程为0～15 V，内阻约几万欧) C.电流表A1(量程为0～3 A，内阻约为0.1 Ω) D.电流表A2(量程为0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω) E.滑动变阻器R1(最大阻值为20 Ω) F．滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ) G．定值电阻R0＝7.5 Ω H．导线、开关若干 返回导航 返回导航 (1)为使实验数据尽量精确，电压表应选择________，电流表应选择________，滑动变阻器应选择________。(均填器材前面的字母序号) [解析]　该款手机电池电动势为4 V左右，为了使电压表读数相对误差小，电压表应选择A；结合题图丙给出的信息可知，电流表A1量程过大，故电流表应选择D；为了保证电路的安全和便于调节的原则，滑动变阻器应该选择E。 A D E 返回导航 (2)按图甲连接电路，实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显，其主要原因是______(填正确答案标号)。 A.电压表的内阻太大 B．电流表的内阻太小 C．待测电池的内阻太小 [解析]　电压表示数的变化范围比较小，原因是外电阻比电源内阻大得多，即待测电池内阻较小，而与电压表内阻太大和电流表内阻太小无关。 C 返回导航 (3)为了解决上述问题，该小组利用定值电阻R0对实验电路甲进行了改进，请用笔画线代替导线把图乙中器材未完成部分进行连线。 [解析]由于电池内阻太小，所以将定值电阻R0与电池串联，改进后的实验电路如图1所示 实物连线如图2所示。 见解析图2 返回导航 (4)经连接正确后，改变滑动变阻器，得出几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U－I图像，如图丙所示。根据图像可知，手机电池的电动势为__________V，内阻为________Ω(结果均保留2位有效数字)。 3.9 0.30 返回导航 (5)考虑电表内阻的影响，该实验测得手机电池的电动势比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)。 [解析]　由于电压表的分流作用，该实验测得手机电池的电动势比真实值偏小。 偏小 返回导航 题型二　伏阻法测电源电动势和内阻 　　　(2025·山东济宁市期中)某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻，他们找到的实验器材如下： A．待测电池组 B．电压表(量程0～3 V，内阻约为3 kΩ) C．电阻箱R(阻值范围为0～999.9 Ω) D．开关，导线若干。 返回导航 返回导航 返回导航 (2)根据实验数据绘制的图线由图像得出电池组的电动势E＝__________V。内电阻r＝__________Ω。(结果保留1位有效数字) 3 0.7 返回导航 (3)本实验系统误差产生的原因是________。 A.电压表分压　B．电压表分流　C．电阻箱分压 [解析]　根据闭合电路欧姆定律有U＝E－Ir，函数中的电流为干路电流，本实验误差原因是电压表分流，故选B。 B 返回导航 题型三　安阻法测电源电动势和内阻 返回导航 (1)某次实验电阻箱调节后如图丙所示，则此时电阻箱的读数为________Ω。 [解析]　由电阻箱的读数规则可知，此时电阻箱的读数为0×100 Ω＋1×10 Ω＋2×1 Ω＋0×0.1 Ω＝12.0 Ω。 12.0 返回导航 保护电路 2.0 返回导航 返回导航 题型四　安安法测电源电动势和内阻 返回导航 (1)该同学根据实验室提供的器材设计实验原理图如图甲所示，请根据电路原理图将图乙的实验实物连接完整。 返回导航 [解析]　实物图连接如图所示。 实物连接图见解析 返回导航 (2)实验将电流计与电阻箱串联，将电流计改装成0～3 V 量程的电压表，则电阻箱接入电路的阻值R1＝________ Ω；连接好电路后，闭合开关前，应将图乙中滑动变阻器的滑片P移到最________(选填“左”或“右”)端；闭合开关后，调节滑动变阻器，测得多组电流计的读数I1，电流表的读数I2，作出I1－I2图像，如图丙所示，忽略改装后的电压表分流对测量结果的影响，测得该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(后两空结果均保留3位有效数字) 9 900 左 1.48 0.860 返回导航 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 41 1．(2025·福建福州月考)某学习小组用两种不同的金属电极插入柠檬做了一个“水果电池”，如图(a)所示。将该水果电池给“1.5 V　0.3 A”的小灯泡供电，发现小灯泡不发光，检查电路无故障，测量电路中的电流，发现读数不足3 mA。 (1)你认为电路中电流不足3 mA的原因是__________________。 解析：水果电池内阻太大，电路的电流很小，灯泡的实际功率很小不足以使灯泡发光。 水果电池内阻太大 返回导航 (2)为了测量水果电池的电动势和内阻，进行如下实验，电路图如图(b)所示。 连好电路后闭合开关，发现滑动变阻器的滑片在较大范围内调节时，电压表示数变化不明显，其原因是所选用的滑动变阻器__________。 阻值偏小 返回导航 解析：连好电路后闭合开关，发现滑动变阻器在阻值较大范围内调节时，电压表示数变化不明显，由于水果电池内阻很大，而滑动变阻器采用的是限流式接法，所以其原因是所选用的滑动变阻器阻值偏小。 返回导航 (3)按要求更换滑动变阻器后，调节滑动变阻器，记录电压表和微安表的示数。作出U－I图像，如图(c)所示。由图像求得水果电池的电动势E＝________V，内阻r＝________kΩ(结果保留3位有效数字)。 1.55 21.9 返回导航 2．(2025·湖北恩施州期中)为了同时测量一电源的电动势E、内阻r以及未知阻值的电阻Rx，某同学设计了一电路。实验室提供的器材如下：待测电源、待测电阻、电阻箱一个、内阻很小的电流表一只、单刀单掷开关两个和导线若干。 (1)为实现上述目的，请完善图甲中的实物连接。 返回导航 解析：为了同时测量一电源的电动势E、内阻r以及未知阻值的电阻Rx，根据提供的器材，实验电路图如图1所示，根据电路图得完整的实物连线如图2所示。 答案：见解析图2 返回导航 a b－a 返回导航 返回导航 主要方法 原理 电路图 伏阻法(电压表、电阻箱) E＝U1＋R E＝U2＋r 安阻法(电流表、电阻箱) E＝I1R1＋I1r E＝I2R2＋I2r $