4.3.1 伏安法测电池的电动势和内阻 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件聚焦伏安法测电池电动势和内阻，通过“橙汁制作电池”“香蕉电池与干电池内阻对比”情境导入设疑，衔接闭合电路欧姆定律，引导学生设计实验测多组U、I数据，用计算法和作图法处理，构建从原理到操作的学习支架。 其亮点在于生活化情境激发科学探究兴趣，实验设计突出误差分析（两种电路系统误差对比）和作图法（U-I图像斜率、截距意义），例题结合干电池与充电宝测量，强化科学思维与物理观念。帮助学生提升实验能力，为教师提供系统教学资源。

第四章 闭合电路 Physics 第1课时 伏安法测电池的电动势和内阻 学习目标 会用图像处理数据。 02 知道伏安法测电源电动势和内阻的原理，进一步理解路端电压随电流变化的关系。 01 尝试进行电源电动势和内阻的测量和误差分析，了解测量中减小误差的方法。 03 重点 重点 重难点 橙汁也能制作电池 公司logo 公司logo 情境导入 香蕉电池内阻约为几千欧 干电池内阻约为几欧 我们如何测一节干电池的电动势和内阻呢？ 公司logo 公司logo 情境导入 改变外电路的阻值可测出多组U、I 的值 E=U+Ir 通过解方程或图像可求出E、r 的值。 实验电路如图所示。 一、实验思路 实验中需要测量路端电压 U 和电流 I 两个物理量。 二、物理量的测量 思考：怎样处理数据才能减小误差 ？ 测量多组U、I 数据，分别联立方程解得 E 和 r，然后取平均值。 思考：怎样才能测得多组U、I 数据 ？ 使用滑动变阻器改变外电路电阻，进行多次测量。 电流表：0～0.6A 电压表：0～3V 滑动变阻器：阻值较小的,最大阻值10～20Ω 被测干电池：内阻较小 开关和导线 电流表、电压表、滑动变阻器、待测干电池、开关、导线等。 实验器材 实验步骤 E=U1+I1r E=U2+I2r 三、数据分析 1.计算法： 利用U、I 的值多求几组 E、r 的值，算出它们的平均值。 E = r = 2.作图法：（U = E – I r） (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)纵轴截距是断路时的路端电压，这时U=E 横轴截距是路端电压U=0时的电流，I短 = (3)斜率的绝对值为电源内阻r，即r=||= 偶然误差： 系统误差： 未考虑电压表分流作用，I测<I真 U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大 如图，E测<E真，r测<r真 3.误差分析 和 读数不准 及作U-I 图像时描点不准。 4.电路的选择 除了图甲所示的电路接法 还有另外一种接法如图乙所示： 伏安法测电源的电动势和内阻 系统误差：电流表分压 I 越大，电压表读数与路端电压的真实值偏差越大 丙 如图，E测=E真，r测>r真，实际r测=r真+RA 若知RA，r真=r测-RA 此接法无系统误差 E测=E真 r测=r真+RA RV>>r 电压表分流不明显 RA接近r 电流表分压明显 误差较小 误差较大 4.电路的选择 四、注意事项 实验中电流不能过大，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。 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。 当U 变化不很明显时，图像纵轴起点可不 从零开始。此时图线与纵轴交点仍为E， 但与横轴交点不是I短，内阻要在直线上 取较远的两点，用r=||求出。 为了提高测量精确度，在实验中I、U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。 1.为了测量一节干电池的电动势和内阻，备有下列器材： A.待测干电池(电动势约1.5 V，内阻约1.0 Ω) B.电压表V(量程0~3 V，内阻R V约3 kΩ) C.电流表A(量程0~0.6 A，内阻RA约1 Ω) D.滑动变阻器R(0~20 Ω，2 A) E.开关和导线若干 (1)某同学设计了如图甲所示的实验电路图。在闭合开关之前变阻器的滑片应移动到最____(填“左”或“右”)端。  右 例题 (2)对照实验电路图把实物电路(图乙)补充完整。 (3)图丙为该同学根据实验测量数据绘出的U-I图线，由图线可得待测干电池的电动势E=_____ V，内阻r=_____ Ω(结果均保留3位有效数字)。  1.45 1.00 (4)本实验存在系统误差的原因是由于____________(填“电流表分压”或“电压表分流”)作用。  电压表分流 (1)由实验电路图可知，电路为限流式接法，为了保证安全，在闭合开关之前变阻器的阻值应调至最大，故滑片应移动到最右端； (3)根据闭合电路欧姆定律有E=U+Ir 解得U=E-Ir 可知U-I图线的纵截距为电源电动势E，斜率绝对值为电源内阻， 则E=1.45 V， r=|k|= Ω=1.00 Ω (4)本实验存在系统误差的原因是由于电压表分流作用。 2.(2024·深圳市高二期中)某实验小组测量一充电宝的电动势和内阻。从说明书可知该充电宝的电动势约为5 V，内阻很小，约0.1~0.3 Ω，最大放电电流为2 A。 (1)该小组想进一步精确测出该充电宝的电动势和内阻，实验室提供的器材如下： A.电压表V(量程为6 V，内阻约为5 kΩ) B.电流表A(量程为3 A，内阻约为0.6 Ω) C.滑动变阻器R1(最大阻值为60 Ω) D.定值电阻R0=3 Ω E.一个开关及导线若干 该小组设计了两种电路，图甲中________(填“A电路”或“B电路”)更为合理。  B电路 (2)该小组通过调节滑动变阻器，测得多组I、U数据，并在坐标纸上描点，如图乙所示，请根据描出的点作出U-I图像。 (3)根据U-I图像，可求得该充电宝的电动势为____ V，内阻为_____ Ω。(结果均保留两位有效数字)  5.0 0.13 (4)根据误差分析，该充电宝的电动势的测量值比真实值______(填“偏小”或“偏大”)，内阻的测量值比真实值_____(填“偏小”或“偏大”)。  偏小 偏小 (1)由于充电宝的内阻比较小，若用A电路测量，则改变滑动变阻器接入电路的阻值时，内阻分压小，导致外电路电压表示数变化不明显，不利于测量，且电流表内阻与电源内阻接近，误差较大；而采用B电路测量时，定值电阻一方面起到保护电路的作用，另一方面，改变滑动变阻器接入电路的阻值时，电压表示数变化较为明显，测量误差小，得出的结果较为精确，故选B电路。 (2)舍去明显错误的数值，然后由点描绘出一条直线。描点时使尽可能多的点落在直线上，其他点均匀分布于直线两侧，如图(a)所示 (3)根据闭合电路欧姆定律有E=U+I(R0+r)，得到U=E-I(R0+r) 根据图像在纵轴上的截距可得E=5.0 V 由图像的斜率大小可得R0+r= Ω 可得r≈0.13 Ω (4)该实验由于电压表分流IV，使电流表的示数I小于该充电宝的输出电流I真，则有I真=I+IV 而IV=，U越大，IV越大， 它们的关系可用如图(b)表示 实测的图线为AB，经过IV修正后的图线为A'B， 可看出实测的图线AB在纵轴上的截距小于A'B， 即实测的电动势E比真实值偏小。 由图线可知，实测的图线为AB的斜率绝对值小于IV修正后的图线为A'B的斜率绝对值，因此实测的电源内阻r比真实值偏小。 (b) 伏安法测电池电动势和内阻 数据分析 误差分析 1.计算法：多求几组E、r的值算出平均值 偶然误差：电压表分流、电流表分压 原理 E=U+Ir 1.作图法：|k|=r，b=E 系统误差： 电压表和电流表读数、描点不准 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $利用测量的电压表和电流表的值取两组数据，列出方程E等于6 1加2 1乘2，以及一等于U2加I2乘2，联立得出一和2的值。用上述的方法多取几组数据，分别列若干组方程，求若干组一和2，最后以电动势的平均值和内阻的平均值作为实验结果。接下来我们用图像法分析实验数据，以纵坐标表示电压，横坐标表示电流，建立坐标系，取合适的标度，把测量的数据在坐标系中描点，根据描述的坐标点做出UI图像并延长。与两坐标轴相交，纵轴截距等于电源的电动势E横轴截距等于外电路短路时的电流IM等于1除以2则电源内阻R等于一除以IM若纵坐标不是从零开始，则二等于德塔U除以得塔I。 首先，根据实验电路图连接实物。检查电路无误后，闭合开关，观察并记录电流表和电压表的示数。此时电压表的读数为1.3伏，电流表的读数为0.1安并记录表格读完后应立即断电，断开开关。接下来重复上述步骤，闭合开关，多次改变滑动变阻器滑片位置，读出对应的多组数据，并一一记录在表格中。第二组数据，电压表的读数为1.25伏，电流表的读数为0.14安。第三组数据。电压表的。读数为1.2伏，电流表的读数为0.19安。第四组数据。电压表的。读数为1点一二伏，电流表的读数为0.26安。第五组数据。电压表的。读数为1.02伏，电流表的读数为0点三四安。第六组数据。电压表的。读数为0.85伏，电流表的读数为0.46安。 这里有一个挂钟，它的指针不动了，怎样使它的指针动呢？可以用干电池，但老师现在手边没有现成的干电池，只有一瓶橙汁。老师能用橙汁驱动挂钟吗？我们一起来做实验。大家注意观察实验现象。我们可以看到钟的指针动了，原来铜片、锌片和沉积组成的沉积电池使电路中有了电流。