第二章 7 第2课时 伏阻法和安阻法测电池的电动势和内阻（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（教科版）

该高中物理课件聚焦伏阻法和安阻法测电池电动势和内阻，从闭合电路欧姆定律切入，通过伏安法基础过渡到伏阻（电压表+电阻箱）、安阻（电流表+电阻箱）两种方法，构建原理到实验操作的学习支架。 其亮点在于融合科学思维（公式推导、图像模型建构）与科学探究（误差分析、数据处理），结合凉山州高二期末等真题实例，对比两种方法的器材、原理及误差，助学生深化物理观念，教师可直接用于实验教学与练习巩固。

伏阻法和安阻法测电池的电动势和内阻 第2课时　 第 二 章 7 1.掌握用伏阻法和安阻法测电池的电动势和内阻的原理(重点)。 2.会选用实验器材正确连接电路并进行实验数据处理(重点)。 学习目标 内容索引 一、伏阻法测电动势和内阻 二、安阻法测电动势和内阻 课时对点练 < 一 > 伏阻法测电动势和内阻 1.实验思路 由E=　　　　=U+r知，改变电阻箱阻值，测出多组U、R值，通过公式或图像可求出E、r。实验电路如图所示。 2.实验器材 电池、　　　　、　　　　、开关、导线。 U+Ir 电压表 电阻箱 3.数据处理 (1)计算法：由 解方程组可求得E和r。 (2)图像法：由E=U+r得：=+·。故-图像的斜率k=，纵轴截距为，如图。 由图像的斜率和截距求解。 4.误差分析 电压表的分流造成电动势的测量值偏小，内阻的测量值偏小。 　(2024·凉山州高二期末)小明为测量“遥控船载蓄电池”的电源电动势和内阻，利用电压表和电阻箱设计了如图甲所示的测量电路。已知该电池的电动势E约为10 V，内阻r约为50 Ω，且允许通过的最大电流为150 mA；电压表量程(0~15 V)，内阻约2 kΩ；R为电阻箱，阻值范围0~9 999 Ω；R0是定值电阻，起保护电路的作用。 根据以上所给条件，回答下列问题： 例1 (1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格，该实验应选用　　(填入相应的字母)。  A.2 Ω B.20 Ω C.200 Ω D.2 000 Ω B 由于电池允许通过的最大电流为150 mA，则电路中的总电阻的最小值为R总0= Ω≈66.67 Ω，由于电池内阻r约为50 Ω，可知为了确保安全，保护电阻至少应接入的电阻为66.67 Ω-50 Ω=16.67 Ω，可知给出的电阻中20 Ω符合要求。故选B。 (2)在图乙中，已正确连接了部分电路，请完成余下的电路连接。 答案　见解析图 根据题图甲电路图，连接实物图，如图所示 (3)该同学连接好实验电路后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值R，读出电压表的示数U；再改变电阻箱阻值，取得多组数据，以为横坐标，以为纵坐标，代入数据可画出如图丙所示的图像，对应的函数方 程表达式为　　 　(用所给物理量的字母表示)。 =+· 根据闭合电路欧姆定律有U=E- 变形得=+· (4)由丙图可得该电源电动势的测量值E测为　　 V，内阻测量值r测为　　Ω。(均保留两位有效数字)  10 50 根据上述，结合题图丙有=0.1 V -1，= Ω/V， 解得E=10 V，r=50 Ω。 　　　要测量一电源的电动势E(小于3 V)和内阻r(约1 Ω)，现有下列器材：理想电压表(3 V和15 V两个量程)、电阻箱R(0~999.9 Ω)、定值电阻R0=3 Ω、开关和导线。某同学根据所给器材设计了如图甲的实验电路： (1)电路中定值电阻R0的作用是　　　　　　 　　　　。  针对训练 保护电源，防止短路 若无R0存在，当R调节到阻值为0时，外电路短路，有烧坏电源的危险，故R0的作用是保护电源，防止短路。 (2)请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路。 答案　见解析图 如图所示，电压表选择3 V量程。 (3)该同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表示数U，得到两组数据：R1=2 Ω时，U1=2.37 V；R2=4 Ω时，U2=2.51 V。由这两组数据可求得电源的电动势E=　　　V，内阻r= 　　　Ω。(结果均保留三位有效数字)  2.94 1.21 根据闭合电路欧姆定律， E=U1+r E=U2+r 联立以上两式并代入数据得E≈2.94 V，r≈1.21 Ω。 返回 < 二 > 安阻法测电动势和内阻 1.实验思路 如图所示，由E=　　　知，改变电阻箱的阻值，测出多组　　、　　的值，通过图像就可求出E、r的值。 2.实验器材 电池、　　　　、　　　　、开关、导线。 3.数据处理 (1)计算法：由解方程组求得E、r。 IR+Ir I R 电流表 电阻箱 (2)图像法：由E=I(R+r)得=R+ -R图像的斜率k=，纵轴截距为(如图甲) 又R=E·-r R- 图像的斜率k=E，纵轴截距为-r(如图乙)。 由图像的斜率和截距求解。 4.误差分析 电流表的分压引起系统误差，电动势的测量无偏差，内阻的测量值偏大(r测=r真+RA)。 　 (2025·成都市第七中学高二月考)某实验小组的同学利用实验室提供的实验器材，进行测量电池组电动势和内阻实验。可用器材如下： A.电池组(电动势约为3 V，内阻约为1 Ω) B.表头A(量程0~200 μA，内阻RA=198 Ω) C.电阻箱R1(阻值调节范围0~99.9 Ω) D.电阻箱R2(阻值调节范围0~999.9 Ω) E.开关1个、导线若干 例2 (1)该小组同学设计的实验电路分别如图(a)中的甲、乙所示，结合器材规格可知，电路图　　　(填“甲”或“乙”)较合适，且在实验过程中应将电阻箱　　　(填“R1”或“R2”)的阻值调为　　 Ω，使改装后电表的量程为表头初始量程的100倍来完成实验。  乙 R1 2 结合所给器材规格可知，若采用电路图甲，电阻箱R2的阻值全部接入回路时，该表头的电流约为I≈≈2.5×10-3 A，大于表头的量程，不能完成实验。电路图乙较合适。结合电表改装原理，有100Ig=Ig+，则应将电阻箱R1接入回路的阻值调为2 Ω。 (2)结合所选电路图，在图(b)中用笔画线代替导线将实物图连接完整。 答案　见解析图 完整的实物连图，如图所示 (3)连接电路后，通过改变另一电阻箱接入回路的阻值R，记录多组表头A示数I和R的值，作出的关系图像如图(c)所示，则电池组的电动势E=　　　V，内阻r= 　　　 Ω。(结果均保留2位小数)  3.00 1.02 由闭合电路欧姆定律得E=100I(R2++r) 变形得=R2+ 结合题图(c)得=，=100 联立解得E=3.00 V，r=1.02 Ω。 　一同学测量某干电池的电动势和内阻。 (1)如图(a)所示是该同学正准备接入最后一根导线(虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处：①　　　　　　　　　　； ②　　　　　　　　　　　　　。  例3 开关处于闭合状态 电阻箱接入电路电阻为零 连接电路时，开关不应该闭合，应该保持断开状态；电阻箱要以最大阻值接入，然后再调小。 (2)实验测出多组电阻箱阻值R和电流表示数I，并计算出数据，根据数据，在方格纸上作出了R-关系图像如图(b)。由图像可计算出该干电池的电动势为　　　　 V，内阻为　　　 Ω(结果均保留三位有效数字)。  1.37 1.20 由闭合电路欧姆定律有E=IR+Ir 得R=E·-r，可知R-图像的斜率表示电动势E，纵轴截距绝对值为内阻r，可知E≈1.37 V，r=1.20 Ω。 返回 < 三 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 答案 AB B (1)B　D　F　(2)见解析图a　(3)F　H　(4)见解析图b　(5)1.7　2.5 (1)2　1　(2)电源内阻值　(3)9 题号 5 6 答案 1.0　3.3 (1)3 000　(2)B　(3)=+R3　(4)8.0　2.0 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 1.(多选)在测定电源的电动势和内阻的实验中，要求尽量减小实验误差，则待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，不可以达到测定目的 A.一只电流表和一个滑动变阻器 B.一只电流表和一只电压表 C.一只电流表和一个电阻箱 D.一只电压表和一个电阻箱 √ 1 2 3 4 5 6 答案 √ 测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律E=U+Ir，用电压表测量路端电压U、用电流表测量电流I，利用滑动变阻器调节外电阻，改变路端电压和电流，实现多次测量，即由一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器组合可测量电源的电动势和内阻；也可以在没有电压表的情况下，用一个电流表和一个电阻箱组合测量，电阻箱可以读出阻值，可达到测定目的；也可以用电压表和电阻箱组合，但不能用一个电流表和一个滑动变阻器组合测量电动势和内阻，一个电压表和一个电流表无法进行多次测量，故选A、B。 1 2 3 4 5 6 答案 2.某同学利用如图所示的电路测定干电池的电动势和内 电阻，在是否可忽略电流表内阻这种情况下，以电阻箱 读数R为横坐标，电流表读数的倒数为纵坐标。下图中 实线代表电流表内阻可忽略的情况，虚线代表电流表内阻不可忽略的情况，这四幅图中，能正确反映相关物理量之间关系的是 √ 1 2 3 4 5 6 答案 若忽略电流表的内阻，则E=I(R+r) 则=R+ 若电流表的内阻不可忽略，则E=I(R+r+RA) 则=R+ 两种情况斜率相同，纵截距不同，电流表内阻不可忽略时纵截距大，虚线在实线的上方，故选B。 1 2 3 4 5 6 答案 3.某实验小组想通过实验测定一节干电池的电动势和内阻，实验室提供的实验器材如下： A.待测干电池E(电动势约为1.5 V，内阻约为3 Ω) B.直流电流表A1(量程0~0.6 A，内阻约0.5 Ω) C.直流电流表A2(量程0~3 A，内阻约0.1 Ω) D.电压表V1(量程0~2 V，内阻约为2 000 Ω) E.电压表 V2(量程0~6 V，内阻约为6 000 Ω) F.滑动变阻器R1(最大电阻20 Ω，额定电流2 A) G.滑动变阻器R2(最大电阻200 Ω，额定电流1 A) H.电阻箱R3(最大电阻99.9 Ω，额定电流1 A) I.开关、导线若干 1 2 3 4 5 6 答案 (1)若用伏安法测电源的电动势和内阻，要求测量有尽可能高的精确度且便于调节，应选择的电流表是　　，电压表是　　，滑动变阻器是　　。(填器材前面的序号)  1 2 3 4 5 6 答案 B D F 1 2 3 4 5 6 答案 由于干电池电动势约为1.5 V，为了确保电压表的安全与精度，电压表选择0~2 V量程，即电压表选择D； 为了便于调节，确保测量数据的连续性强，在确保安全的前提下，滑动变阻器选择总阻值小一些的，即滑动变阻器选择F； 电动势约为1.5 V，内阻约为3 Ω，电路的短路电流为 A=0.5 A 为了确保电流表的安全与精度，电流表量程选择0~0.6 A，即电流表选择B。 (2)请将图甲中的实物连接成实验电路。 1 2 3 4 5 6 答案 答案　见解析图a 结合上述可知，电压表内阻远远大于电流表内阻与电源内阻，为了减小实验误差，实验电路利用电压表直接测量电源路端电压，实验电路图如图a所示 (3)在用伏安法测电源的电动势和内阻时，电流表出现了故障，不能使用，实验小组如想方便且能较准确地进行测量，需将实验进行改进，只需去掉电流表，将上述器材中的　　换成　　即可。(填器材前面的序号)  1 2 3 4 5 6 答案 F H 1 2 3 4 5 6 答案 在用伏安法测电源的电动势和内阻时，电流表出现了故障，不能使用，实验小组如想方便且能较准确地进行测量，需将实验进行改进，只需去掉电流表，将上述器材中的滑动变阻器换成电阻箱，此时有U=E-r，变形有=+· 测量数据建立-图像，根据图像的斜率与纵截距能够求出电动势与电源内阻。 (4)请在虚线框中画出改进后的实验电路图。 1 2 3 4 5 6 答案 答案　见解析图b　 结合上述，作出改进后的实验电路图，如图b所示 (5)实验小组在改进后的实验中得到了多组路端电压和外电阻的数据，对所得数据进行处理后，在坐标纸上作出了如图乙所示图线。由图线得出：干电池的电动势E=　　 V，内阻r=　　 Ω(结果均保留两位有效数字)。  1 2 3 4 5 6 答案 1.7 2.5 根据上述有 =+· 结合题图乙有=0.6 V-1，= Ω/V 解得E≈1.7 V，r=2.5 Ω。 1 2 3 4 5 6 答案 1 2 3 4 5 6 答案 4.(2024·绵阳市高二期末)某同学利用图甲所示的电路图测量电源的电动势和内阻，电流表视为理想电表，改变电阻箱R的阻值，测得多组数据，根据测得数据描绘的-R图线如图乙所示。 (1)由乙图可知电源电动势E= 　　 V，内阻r=　　 Ω。  2 1 1 2 3 4 5 6 答案 根据闭合电路欧姆定律可得E=I(R+r)，可得=+，可知-R图像的斜率为k== V-1，解得电源电动势为E=2 V，-R图像的纵轴截距为b==0.5 A-1，解得内阻为r=1 Ω。 1 2 3 4 5 6 答案 (2)由于电流表实际上有内阻，由乙图得到的电源电动势值和内阻值有系统误差的是　 　 　。 电源内阻值 1 2 3 4 5 6 答案 由于电流表实际上有内阻，设电流表电阻为RA，根据闭合电路欧姆定 律可得E真=I(R+RA+r真)，可得=+，可知-R图像的斜率为k==，可得E测=E真，-R图像的纵轴截距为b==，可得r测 =RA+r真，综上分析可知有系统误差的是电源内阻值。 1 2 3 4 5 6 答案 (3)电流表视为理想电表，将该电源与满偏电流为20 mA的毫安表以及电阻箱组装成为一个欧姆表如图丙所示，若表笔a和b短接时，将电阻箱接入电路的阻值调到90 Ω时，毫安表满偏，则毫安表的内阻是　　 Ω。  9 若表笔a和b短接时，将电阻箱接入电路的阻值调到90 Ω时，毫安表满偏，根据闭合电路欧姆定律可得E=Ig(R+r+Rg)，可得毫安表的内阻为 Rg=-R-r=(-90-1) Ω=9 Ω。 5.(2024·北京卷)某兴趣小组利用铜片、锌片和橘子制作了水果电池，并用数字电压表(可视为理想电压表)和电阻箱测量水果电池的电动势E和内阻r，实验电路如图甲所示。连接电路后，闭合开关S，多次调节电阻箱的阻值R，记录电压表的读数U，绘出图像，如图乙所示，可得：该电池的电动势E=　　 V，内阻r=　　 kΩ。(结果保留两位有效数字)  1 2 3 4 5 6 答案 1.0 3.3 由闭合电路欧姆定律得E=U+r， 解得U=-r+E 结合题图乙可得 E=1.0 V，r=|k|= Ω≈3.3 kΩ 1 2 3 4 5 6 答案 6.(2024·泸州市泸县第四中学高二期末)某实验小组用如图(a)所示的电路测量一个电动势E约为9 V、内阻r在0~15 Ω范围内、允许通过的最大电流为0.9 A的电池的电动势和内阻，虚线框内表示的是由量程只有5 V、内阻为3 000 Ω的电压表和电阻箱R1共同改装成量程为10 V的新电压表。R2是保护电阻，R3也是电阻箱。 1 2 3 4 5 6 答案 (1)电阻箱R1的阻值应该调节为 　　 　Ω；  3 000 由题意可知改装前电压表UV=5 V RV=3 000 Ω 改装后，电压表的量程最大值为10 V，由于电压表和电阻箱串联， 根据串联电路中电压与电阻的关系有 = 当电压表达到最大量程10 V时，电压表两端电压达到最大值5 V， 代入数据联立可得R1=3 000 Ω。 1 2 3 4 5 6 答案 (2)可备选用的定值电阻有以下几种规格，则R2宜选用　　；  A.150 Ω，5.0 W B.10 Ω，10 W C.5 Ω，1.0 W D.0.5 Ω，2.5 W 1 2 3 4 5 6 答案 B 由题意可知回路中Imax=0.9 A 所以有Rmin==10 Ω P=·Rmin≈8.1 W<10 W，故选B。 (3)该小组利用图(a)测量电源的电动势和内阻时，选取R2为(2)中所选择的定值电阻，将改装好的新电压表正确地接在A、C之间。调节电阻箱R3，测出若干R3的阻值和原表头示数U1，请写出和R3的关系式 　 　　　。(用题中给出的物理量表示)  1 2 3 4 5 6 答案 =+R3 该回路中R2和新电压表并联后与R3串联，由于R2的阻值远小于改装后电压表的阻值，所以可忽略电压表分流的影响，根据串联电路中电压的 规律可得E=2U1+(R3+r) 整理得=+R3。 1 2 3 4 5 6 答案 (4)根据实验数据，用描点的方法绘出图(b)所示的图像。依据图像，可以测出电源的电动势E=　　　 V，内阻r=　　　Ω(结果均保留两位有效数字)。  1 2 3 4 5 6 答案 8.0 2.0 根据以上表达式结合题图(b)可知k== V-1·Ω-1 解得E=8.0 V，与纵轴的截距0.3 V-1=， 代入数据解得r=2.0 Ω。 返回 更多精彩内容请登录：www.xinjiaoyu.com 本课结束 第 二 章 7 $