12.3.1 实验：电池电动势和内阻的测量 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

12.3实验：测定电池的电动势和内阻 课时1 1 问题导入： 不接外电阻，U外=1.5V 现象说明：电压表测量的不是电源电动势，而是电源的路端电压。 接外电阻5Ω时，U外=1.2V 问题导入： 原因：电源本身有内阻r，会分掉一部分电压。 提出问题：怎样设计实验来测量电源的电动势和内阻？ E r   R   实验思路： 设计方案 1：如图所示，则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 E ＝ U ＋ I r 实验思路： 如果能测出 U、I 的两组数据，就可以列出两个关于 E、 r 的方程，从中解出 E 和 r。 因此，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。 实验思路： （方案一）器材： 电压表、电流表、滑动变阻器、电池、开关、导线 如果只有一个电流表没有电压表，你能设计出测量电源电动势和内阻的电路吗？还需要什么器材？ 实验思路：——想一想？ ？ 实验思路： U =IR E=U +Ir E=IR +Ir （ I1 R1 ） （ I2 R2 ） 设计方案 2 实验思路： （方案二）器材：电流表、电阻箱、电池、开关、导线 还需要电阻箱。 实验思路：——想一想？ ？ 如果只有一个电压表没有电流表，你能设计出测量电源电动势和内阻的电路吗？还需要什么器材？ 实验思路： E=U +Ir (U1 R1 ) (U2 R2 ) 设计方案 3 实验思路： 还需要电阻箱。 （方案三）器材：电压表、电阻箱、电池、开关、导线 方案评估： E=U +Ir E=IR +Ir (U=IR) E=U外+U内 (I=) 方案评估：——想一想？ 在上述方法的基础上,如何减小因测量 所带来的偶然误差呢？ 多组数据取平均 方案评估：——想一想？ 多组数据取平均的方法，误差减小了，但处理起来比较复杂。 在上述方法的基础上，有没有更简便、 直观的方法呢？ 图像法 O U I U断 ΔU   ΔI   U=E-Ir 方案评估：——数据处理 误差减小了，处理起来比较简便、直观。 ΔU   以U 为纵坐标、I 为横坐标建立平面直角坐标系。根据U=E-Ir,可知u、I为一次函数关系， 如果做多组测量，标出坐标点，进行拟合，那么点大致呈直线分布，画出U-I图为一条直线。 根据图线，我们可以得到直线与横、纵坐标轴的交点分别为断路电压和短路电流， 依据断路电压等于电池电动势，内阻等于电动势与短路电流的比值，从而求得E和r。 也可以在直线上选取适当的两点，通过求解图像斜率的绝对值求出电池的内阻。 16 小结： E=U +Ir E=IR +Ir (U=IR) E=U外+U内 (I=) U=E-Ir O U I U断 ΔU   ΔI   并且以测量外电压和总电流方法为例，比较了解析法和图像法的优劣，最终选择既简洁偶然误差又小的图像法，测得电池电动势和内阻。 18 在如图所示的电路中，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图像（如图所示）。可得电源电动势为 V，电池内阻为 Ω。（保留两位有效数字） 3.0 5.0 课堂练习：——例1 ΔI   ΔU   在如图所示的电路中，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图像（如图所示）。可得电源电动势为 V，电池内阻为 Ω。（保留两位有效数字） 根据断路电压等于电动势，可知电动势为3.0v，斜率为内阻，可知电池内阻为5.0欧。 19 为了测量由两节干电池组成的电池组的电动势和内电阻，某同学设计了如图甲所示的实验电路，其中R为电阻箱， R0=5.0Ω为保护电阻。 断开开关S，调整电阻箱的阻值，再闭合开关S，读取并记录电压表的示数及电阻箱接入电路中的阻值。多次重复上述操作，可得到多组电压值U及电阻值R。 R0 甲 课堂练习：——例2 并以 为纵坐标，以 为横坐标，画出 的关系图线（该图线为一直线）如图乙所示。由图线可求得电池组的电动势E = V，内阻r = Ω。 （保留两位有效数字） 课堂练习：——例2 R0 甲 U =IR 课堂练习：——例2解析思路 １.根据闭合电路的欧姆定律写关系式。 由 可知图线的斜率 纵截距为 由图线数据可得 课堂练习：——例2解析 ２.将关系式变形成符合图象横纵坐标的函数表达式。 思考 在使用外电压和总电流的测量方案时， 电压表和电流表的内阻对实验测量结果有影响吗？如果有，测得的电动势和内阻值与真实值之间的大小关系又如何呢？ 作业 课本必修三P92页练习与应用第1题 最后，给同学们留个思考题。 在使用外电压和总电流的测量方案时， 电压表和电流表的内阻对实验测量结果有影响吗？ 如果有，测得的电动势和内阻值与真实值之间的大小关系又如何呢？ 24 同学们再见！ 25 $