12.3 实验：电池电动势和内阻的测量（培优教学课件）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，从生活中电池新旧差异导入，引导学生设计实验方案，以闭合电路欧姆定律为原理支架，衔接伏安法等测量方法，构建从基础到拓展的实验探究脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过公式法与图像法处理数据，结合外接法、内接法误差分析及等效思想，培养学生数据处理与误差排查能力。实验视频辅助规范操作，拓展实验（安阻法、伏阻法等）丰富探究维度，助力学生形成严谨实验素养，也为教师提供系统教学资源，提升课堂效率。

3. 实验：电池电动势和内阻的测量 第十二章 电能 能量守恒定律 人教版必修第三册 导入新课 电池已成为人类生活的亲密伙伴，生活中处处需要电池，新旧电池的主要不同是什么呢？如果我们想比较下它们的电动势和内阻的关系应该如何设计实验呢？ 本节课我们就一起来探讨下电池的电动势和内阻的测量方法。 物理观念 掌握实验原理，明确电动势、内阻的测量思路。 科学思维 学会数据处理、图像分析，排查实验误差。 科学态度 与责任 规范实验操作，培养严谨求实的实验素养。 学习目标 重点 实验原理、电路连接、数据图像处理方法。 难点 实验误差分析，电路故障排查与优化。 重点难点 1. 基础实验 2. 拓展实验 3. 课堂总结 4. 练习与应用 第3节 实验：电池电动势和内阻的测量 学习内容 一、基础实验 第3节 实验：电池电动势和内阻的测量 1、实验目的与原理 掌握伏安法测定电源电动势和内阻的方法. 学会用U-I图线处理数据的方法. 原理 目的 闭合电路的欧姆定律：E=U+Ir 测出几组（至少两组）U、I值就可求出E、r E = U1 + I1r E = U2 + I2r 2、电路设计与器材 基本电路 （外接法） （内接法） 通过改变多次滑动变阻器的阻值（外电阻），测出相应的外电压（伏特表读数）、电流（安培表读数），利用解方程的办法或图象法求得电动势E和内阻r。 实验器材 电流表 电压表 滑动变阻器 开关、导线及坐标纸、铅笔 选择量程接近电源电动势 选用阻值较小的,最大阻值10 ─ 20Ω 被测电池 （干电池） 3、实验步骤 （1）确定电流表、电压表的量程，按图所示电路把器材连接好； （2）把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大； （3）闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组I和U的值； （4）断开开关，整理好器材； （5）数据处理：用公式法计算或从U－I图象中找出E和r； 4、数据处理 方法一：公式法 改变R的值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解，多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值。 E=U2+I2r E=U1+I1r 用公式 即为所测电源的电动势和内阻。 注意：利用解方程组的方法求解E和r的优点是简单,缺点则是有可能产生较大的误差。因此一般采用图象法求解E和r. 同理，把其它几组 r2、r3、E2、E3算出来 I短 方法二:图象法 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 短路电流 纵坐标可以不从0开始 E I r = 短 4、数据处理 即： 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 发生明显变化。 3.若干电池的路端电压变化不太明显,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。此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势 ,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 求出。 4.为了提高测量的精确度,在实验中 、 的变化范围要大一些,计算 、 时， 和 、 和 的差值要大一些。 5、实验注意事项 6、误差分析(图像法） 1.偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作 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或电流表的分压。 r 测 < r真 E测 <E真 原因：电压表分流。 原因：电流表表分压。 r 测 > r真 E测 = E真 结果： ①内阻 r很小(干电池) ②滑动变阻器R阻值要小 ①内阻 r很大(水果电池) ②滑动变阻器R阻值要大 结果： 条件： 条件： 电流表外接法 外接法：适合内阻较小的电源 r 测 < r E测 <E 可以把电源和电压表看成一个整体，这样测得的就是这个整体的路端电压和通过这个整体的电流，计算出的就是这个整体的电动势和这个整体的内电阻。这个整体的电动势相当于开路时电压表所分得的电压，整体的电阻相当于电源和电压表并联的阻值。 6、误差分析（等效法） 内接法：适合内阻较大的电源 把电流表和电源等效为一新电源，如图虚线框所示，这个等效电源的内阻r测为r和RA的串联总电阻，也就是测量值。 　　 等效电源的电动势为电流表和电源串联后的路端电压，也就是测量值。　　 电流表内接法 r 测 > r E测 = E 6、实验视频 二、拓展实验 第3节 实验：电池电动势和内阻的测量 1、安阻法测电源电动势和内阻 原理：如图甲所示，用一个电流表和一个电阻箱组合测量，E＝I（R＋r），此种方法使测得的电动势无偏差，内阻偏大。若已知电流表A的阻值可消除测量内阻的系统误差。 数据处理 1.公式法：E＝I1（R1＋r），E＝I2（R2＋r），由此可求出E和r。 2.图像法：由E＝I（R＋r）变形得＝＋·R，则-R图像是一条直线，如图乙所示，直线在纵轴的截距为b，斜率为k，则有E＝，r＝　。 安阻法 原理：如图丙所示，用一个电压表和一个电阻箱组合测量，E＝U＋r，此种方法测得的电动势和内阻均偏小。 数据处理 1.公式法：E＝U1＋r，E＝U2＋r，由此可求出E和r。 2.图像法：由E＝U＋r变形得＝＋·，可见- 图像为一条直线，如图丁所示，直线的斜率k＝，纵轴截距b＝。由此解得E＝，r＝。 2、伏阻法测电源电动势和内阻 伏阻法 3、安安法与伏伏法 采用一个定值电阻、两块电流表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。 原理：E=U+Ir 安安法 采用一个定值电阻、两块电压表、一个电键和导线若干, 测量一节使用过的干电池的电动势和内阻。 伏伏法 原理：E=U+Ir 三、课堂总结 第3节 实验：电池电动势和内阻的测量 电池电动势的测量 基本实验 拓展实验 目的与原理 电路与操作 误差分析 外接法 内接法 安阻法 伏阻法 安安法 三、课堂总结 伏伏法 四、练习与应用 第3节 实验：电池电动势和内阻的测量 四、练习与应用 1. 图甲是测量新买的干电池的电动势 和内阻 的电路图，由于新买的干电池的内阻较小，于是将两节同样型号的新干电池串联起来作为电源使用，实验使用的器材如图乙所示。 （1） 请根据电路图甲，用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整，要求滑片 向右端移动时，电流表的示数增大。 （2） 通过多次调节滑动变阻器的滑片 ，得到6组数据，在 图像中描点如图丙所示，请作出 图线。 （3） 根据所作的 图线可知，每节干电池的电动势为 ，内电阻为 。（结果均保留3位有效数字） 六、练习与应用 [1答案]见解析图1 [1解析]两节干电池的电源电动势约为 ，故电压表的量程应选 ，从题图U-I图线可看出，电路电流达到 ，因此电流表的量程应选 ，要求滑片 向右端移动时，电流表的示数增大，实物图如图1所示。 [答案]见解析图2 [解析]作出 图线如图2所示。 [解析]由电路图可知 ，解得 ，结合图像可知两节干电池的电动势为 ，每节干电池的电动势为 ，总电阻 ，每节干电池的内电阻约为 。 感谢观看 Thank you for listening Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $