7 第二章 7.实验 测量电池的电动势和内阻（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（教科版）

该高中物理课件围绕“测量电池的电动势和内阻”实验展开，基于闭合电路欧姆定律，系统涵盖实验设计、过程、数据处理及误差分析，通过回顾定律导入，搭建理论到实践支架，延伸安阻法等拓展方法，形成完整知识脉络。 其亮点在于以科学探究为主线，融合科学思维的模型建构与科学论证。如误差分析对比不同电路接法系统误差，图像法用斜率截距分析电动势和内阻，知识辨析通过问题引导质疑，助力学生提升实验技能与物理观念应用，为教师提供系统教学资源与典例，提升教学效率。

知识点1　实验设计 1.实验原理:利用闭合电路欧姆定律来测量电池的电动势和内电阻。 2.实验电路图:实验电路如图所示,改变R的阻值,测出多组U、I的值。 7 实验:测量电池的电动势和内阻 必备知识 清单破 第1讲　描述运动的基本概念 (1)计算法:利用实验电路测出两组U、I的值,根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程:  ⇒  (2)图像法:由E=U+Ir可得U=-Ir+ E,以I为横坐标,U为纵坐标建立直角坐标系,根据几组I、U的 测量数据在坐标系中作出电源的U-I图像,根据图线的纵轴截距表示电动势、斜率的绝对值 表示内电阻求解。 3.实验方法 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　实验过程 1.实验器材 　　待测电池一节,电流表、电压表各一块,滑动变阻器一个,开关一个,导线若干。 2.实验步骤 (1)电流表选用0~0.6 A的量程、电压表选用0~3 V的量程,按照电路图把器材连接好。 (2)把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。 (3)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数,读出电压表示数U和电流表示数I,并填入 表格中。 (4)多次改变滑片的位置,读出对应的多组U、I数据,并填入表中。 (5)断开开关,整理好器材。 第1讲　描述运动的基本概念 导师点睛     电池在大电流放电时极化现象较严重,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,故实验时不要 将I调得过大,读电表示数要快,每次读完后应立即断电。 3.数据处理 (1)公式法 　　把测量的几组数据分别代入E=U+Ir中,然后两个方程为一组,解方程求出几组E、r的值, 最后对E、r分别求平均值作为测量结果。 (2)图像法 ①以I为横坐标,U为纵坐标建立直角坐标系,根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。 ②用直尺将点拟合成一条直线上(剔除个别偏差较大的点),根据图线分析物理量。 第1讲　描述运动的基本概念   a.图线与纵轴交点为E。 b.图线与横轴交点为I短= 。 c.图线的斜率大小表示r,r= 。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.实验时,应选取内阻较小的新干电池还是内阻较大的旧干电池? 2.处理实验数据时,个别偏离图线太远的点能否舍去? 3.实验中画出的U-I图线的横轴截距一定表示短路电流吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.为使路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电池。 2.在画U-I图线时,要使尽可能多的点落在一条直线上或使各点均匀分布在直线两侧,个别偏 离图线太远的点应舍去。 3.若纵轴的刻度不从零开始,图线与纵轴交点的纵坐标仍表示电池的电动势,但图线与横轴交 点的横坐标不再表示短路电流。 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点1　伏安法测电源电动势和内阻的误差分析及注意事项 1.偶然误差 　　引起偶然误差的原因: (1)电表读数视差或电表接线柱接触不良。 (2)每次读完电表示数没有立即断电,而是长时间闭合开关,甚至改变变阻器阻值的全过程中 始终通电,造成电池电动势E减小,内阻r增大。 (3)用图像法求E和r时作图不准确。 2.系统误差 　　根据E=U+Ir测E、r,其中U是路端电压,I是流过电源的总电流。由于电流表、电压表内 阻的影响,存在系统误差。 (1)采用如图甲所示电路进行实验时,在理论上E=U+(IV+IA)r,其中电压表示数U是准确的电源 第1讲　描述运动的基本概念 两端电压。实验中忽略了通过电压表的电流IV,从而形成误差(如图乙中带箭头线段所示),而 且电压表示数越大,IV越大。  甲     乙 　　从图乙中看出: ①当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,因此短路电流的测量值=真实值。 ②E测<E真。 ③因为r测= ,所以r测<r真。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)如果采用如图丙所示接法,在理论上有E=U+UA+IAr,其中电流表示数IA为准确的电流值,UA 不可知,实验中忽略了电流表两端的电压UA,从而造成误差(如图丁中带箭头线段UA),而且电 流表示数越大,UA越大,当电流表示数为零时,UA=0,电压表示数为准确值,等于E。  丙     丁 　　从图丁中看出:①E测=E真;②I短测<I短真;③因为r= ,所以r测>r真。 第1讲　描述运动的基本概念 3.注意事项 (1)电池:为了使路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的1号干电 池。 (2)电压表的量程:因为实验用的是一节干电池,电压表量程在大于1.5 V的前提下越小越好,因 此实验时电压表一般选用0~3 V的量程。 (3)电流表的量程:对于电池来讲允许通过的电流最大为0.5 A,故电流表的量程选0~0.6 A的。 (4)滑动变阻器:干电池的内阻较小,为了获得变化明显的路端电压,滑动变阻器选择阻值较小 一点的。 (5)电路的选择:若被测电源为干电池,由于电源内阻较小,与电流表内阻接近,故应选用图甲所 示电路;若被测电源为水果电池或其他内阻较大的电源,因其内阻较大,故选择图丙所示电路 测量更为准确。 第1讲　描述运动的基本概念 定点2　测电源电动势和内阻的其他常用方法 安阻法 用一个电流表和电阻箱测量,电路如图所示   第1讲　描述运动的基本概念 数据处理: (1)公式法:测出两组电阻箱的不同阻值及对应电流,由闭合电路欧姆定律得E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),由此可求出E= ,r=  (2)图像法:由闭合电路欧姆定律有E=I(R+r),其中E和r为常量,I和R为变量,变形得 = + R,则 与 R的关系图线是一条如图所示的直线,直线在纵轴的截距为b,斜率为k,则有E= ,r=  实验误差:①此种方法使测得的电动势无偏差,内阻偏大②若已知电流表A的阻值可消除测量内阻的系统误差 第1讲　描述运动的基本概念 伏阻法 用一个量程合适的电压表和电阻箱测量,电路如图所示   第1讲　描述运动的基本概念 数据处理: (1)公式法:测出两组电阻箱的不同阻值及其对应电压,由闭合电路欧姆定律有E=U1+ r,E=U2+ r,由此可求出E= ,r=  (2)图像法:由闭合电路欧姆定律可得E=U+ r,其中E和r为常量,U和R为变量,变形得 = + · ,可见 - 图线为一条直线,如图所示,直线的斜率k= ,纵轴截距b= ,由此解得E= ,r=    实验误差:此种方法测得的电动势和内阻均偏小 第1讲　描述运动的基本概念 安安法 用电流表G(内阻为Rg)和电流表A、滑动变阻器R、定值电阻R0测量,电路如图   数据处理: 把内阻已知的电流表G和定值电阻R0串联改装成一个电压表,分别测两组电流表G和A的读数,由闭合电路欧姆定律可得E=IG1(R0+Rg)+(IA1+IG1)r,E=IG2(R0+Rg)+(IA2+IG2)r,由此可求出E= ,r=  第1讲　描述运动的基本概念 伏伏法 用两个电压表V1、V2和滑动变阻器R、定值电阻R0测量,电路如图   数据处理:把其中一个电压表和定值电阻R0并联改装成一个电流表,读出两组两个电压表的示数,由闭合电路欧姆定律可得E=U2+ (r+R0),E=U2'+ (r+R0),由此可求出E= ,r=  第1讲　描述运动的基本概念 等效电 源法 条件:当电源内阻r过小时,如果直接测量,测出电源的内阻误差较大 解决方法:用一个适当的定值电阻R0与电源串联,并把它们看成一个等效电源,这个等效电源的内阻r0=R0+r,其中r是被测电源的内阻, 测出这个等效电源的内阻r0,则被测电源的内阻r=r0-R0   第1讲　描述运动的基本概念 典例　有一特殊电池,它的电动势约为9 V【1】,内阻约为40 Ω,已知该电池允许输出的最大电 流为50 mA【2】。为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示电路进行实验, 图中电流表的内阻RA=5 Ω,R为电阻箱【3】,阻值范围为0~999.9 Ω,R0为定值电阻,对电源起保护 作用。  甲  乙 第1讲　描述运动的基本概念 (1)本实验中的R0应选　　　    。 A.10 Ω　　B.50 Ω　　C.150 Ω　　D.500 Ω (2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电流表的示数,记录多组 数据,作出了如图乙所示的图线,则根据图线可求得该电池的电动势E=　　     V,内阻r=　     　     Ω。 信息提取    【1】【2】已知电源电动势和允许通过的最大电流,可求出电路中的最小电阻; 【3】图中有电流表和电阻箱,利用安阻法求电源电动势和内阻。 思路点拨    根据闭合电路欧姆定律结合题中电路,推导出 -(R+R0)关系式,再结合图线的斜 率、截距求解电源电动势和内阻。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)当电阻箱接入电路的阻值为0时,电路中的电流不能超过50 mA,可知电路中电阻的 最小值约为  Ω=180 Ω(由【1】【2】得到),除去电源内阻、电流表的内阻,可知C选项最 合适。 (2)由闭合电路欧姆定律可得I(R0+R+RA)=E-Ir,变形得 = + ,可知 -(R+R0)图线的 斜率等于 ,纵轴截距为 ,结合题图可得E=10 V,r=45 Ω。 答案     (1)C    (2)10    45 第1讲　描述运动的基本概念 $