3 第4章 第三节 测量电源的电动势和内阻（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（粤教版）

该高中物理课件围绕“测量电源的电动势和内阻”，从闭合电路欧姆定律切入，系统呈现伏安法、安阻法、伏阻法等测量方法，通过实验步骤、数据处理（计算法与作图法）、知识辨析构建学习支架，衔接前后知识点。 其亮点在于运用误差分析（理论推导、图像分析、等效法）培养科学思维，通过U-I图像斜率与截距求E、r等数据处理强化科学探究，典例结合器材选择渗透科学态度。学生能提升实验技能与推理能力，教师可依托系统内容实施探究式教学，提升教学效果。

1.伏安法:根据闭合电路欧姆定律,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U=E-Ir,测出多组U、I数据,就可以用作图法求解E和r。电路如图所示。   2.安阻法:根据闭合电路的欧姆定律,可以写出 = R+ ,测出I、R的多组数据,就可以用作图 第三节 测量电源的电动势和内阻 知识 清单破 知识点 1 实验思路 第1讲　描述运动的基本概念 法求解出E和r。电路如图所示。   3.伏阻法:根据闭合电路的欧姆定律,可以写出 = · + ,测出U、R的多组数据就可以用作 图法求解出E和r。电路如图所示。   第1讲　描述运动的基本概念 1.电流表用0~0.6 A量程,电压表用0~3 V 量程,按实验原理图连接好电路。 2.把滑动变阻器的滑片移到最左端,使其连入电路的阻值最大。 3.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显的示数,记录一组数据(I1、U1)。 4.改变滑动变阻器的阻值,重复步骤3,测量几组I、U值。 5.断开开关,整理好器材。 知识点 2 实验步骤(以伏安法为例) 第1讲　描述运动的基本概念 1.计算法 由E=U1+I1r、E=U2+I2r可解得 E= ,r= 。 可以利用U、I的值多求几组E、r的值,算出它们的平均值。 2.作图法 (1)本实验中,为了减小实验误差,一般用图像法处理实验数据,即根据测出的多组U、I数据,作 出U-I图像。 (2)将图线两端延长,纵轴截距点对应断路情况,这时的电压U等于电池电动势E。 (3)横轴截距点(路端电压U=0)对应短路情况,这时的电流I等于短路电流 。 知识点 3 数据分析(以伏安法为例) 第1讲　描述运动的基本概念 (4)图线斜率的绝对值等于电池的内阻r,即r= = ,如图所示。   第1讲　描述运动的基本概念 1.为使电池的路端电压有明显变化,应选取内阻较小的新干电池。 (　    ) 2.处理实验数据时,为了更好地利用数据,画U-I图线时,要使全部的点落在所画图线上,个别偏 离图线太远的点也不能舍去。(　    ) 3.若干电池的路端电压变化不明显,作图像时,纵坐标可不从零开始。 (　    ) 4.电源的U-I图线的斜率的绝对值等于电源的内阻。 (　    ) 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 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。 提示 ✕ 在画U-I图线时,为减小实验中的偶然误差,个别偏离图线太远的点应舍去。 提示 ✕ 当干电池的路端电压变化不是很明显时,纵轴的标度可取得小一些,且纵轴的刻度可以不从零开始,此时图线与纵轴交点的纵坐标仍表示电池的电动势E,但图线与横轴交点的横坐标不再表示短路电流。 提示 √ √ 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 情境破 疑难 1 伏安法测电源电动势和内阻的误差分析 讲解分析 1.外接法(相对电源)的系统误差分析 　　外接法测电池电动势和内阻的实验电路如图所示。   方法一:通过理论推导分析误差 实验进行数据处理时,若不考虑电流表和电压表的内阻,根据闭合电路欧姆定律有E测=U1+ I1r测,E测=U2+I2r测,解得E测= ,r测= 。 第1讲　描述运动的基本概念  r,解得E= >E测,r= >r测。 方法二:通过图像分析误差 　　理论上有E=U+(IV+IA)r ,其中电压表示数U是准确的电源两端电压,而实验中忽略了通过 电压表的电流IV,形成误差,而且电压表示数越大,IV越大。当电压表示数U=0时,IV=0,IA= I干。 　　若考虑电流表和电压表的内阻,根据闭合电路欧姆定律有E=U1+ r,E=U2+ 第1讲　描述运动的基本概念 方法三:等效法分析误差 　　从电路的角度看,电压表可看成内电路的一部分,故实际测出的是电源和电压表这一整 体的等效内阻和电动势(r测和E测);等效电源的内阻为电压表内阻和电源内阻的并联值,即r测=  <r真;等效电源的电动势为电压表和电源组成回路的路端电压,即E测= E真<E真。 第1讲　描述运动的基本概念 　　由以上分析还可以知道,要减小误差,所选择的电压表内阻应适当大些,使得RV≫r,这种 电路图适用于测量内阻小的电源,如干电池。 2.内接法(相对电源)的系统误差分析 内接法测电池电动势和内阻的实验电路如图所示。   方法一:通过理论推导分析误差 实验进行数据处理时,若不考虑电流表和电压表的内阻,根据闭合电路欧姆定律有E测=U1+ I1r测,E测=U2+I2r测,解得E测= ,r测= 。 第1讲　描述运动的基本概念 　　若考虑电流表和电压表的内阻,根据闭合电路欧姆定律有E=U1+I1r+I1RA,E=U2+I2r+I2RA, 解得E= =E测,r= -RA<r测。 方法二:通过图像分析误差 理论上有E=U+UA+IAr,其中IA为通过电源的电流真实值,而UA不可知造成误差,而且电流表示 数越大,UA越大。当电流表示数IA=0时,UA=0,IAr=0,U=E。 第1讲　描述运动的基本概念 方法三:等效法分析误差 从电路的角度看,电流表可看成内电路的一部分,故实际测出的是电源和电流表这一整体的 等效内阻和电动势(r测和E测)。等效电源的内阻为电流表内阻和电池内阻的串联值,所以r测=r真 +RA>r真 ;等效电源的电动势等于电源的电动势,即E测=E真。 　　由以上分析还可以知道,要减小误差,电流表的内阻需很小,使得RA≪r ,这种电路图适用 于测量内阻大的电源,如水果电池。 第1讲　描述运动的基本概念 1.安阻法 疑难 2 测电源电动势和内阻的其他方法 实验电路 用一个量程合适的电流表和电阻箱测量   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),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, 图线的纵轴截距b= ,斜率k= ,则有E= ,r=  第1讲　描述运动的基本概念   (1)E测=E真,r测>r真; (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 2.伏阻法 实验电路 用一个量程合适的电压表和电阻箱测量 数据处理 (1)公式法:测出两组电阻箱的不同阻值及对应电压,由闭合电路欧姆定律有E= U1+ r,E=U2+ r,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 - 图像为一条直线,如图所示, 图线的斜率k= ,纵轴截距b= ,解得E= ,r=  误差 E测<E真,r测<r真 第1讲　描述运动的基本概念 3.安安法 实验电路 用电流表A、滑动变阻器R和电流表G(内阻 为Rg)、定值电阻R0测量,电路如图 数据处理 (1)公式法: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,可求出E= ,r=  (2)图像法:根据闭合电路欧姆定律推出IA与IG的函数关系(用E、R0、Rg、r表示),作出图像,利用图线斜率、截距求E、r 第1讲　描述运动的基本概念 4.伏伏法 实验电路 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 (1)公式法:其中一个电压表和定值电阻R0并联改装成一个电流表,分别测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=  (2)图像法:根据闭合电路欧姆定律推导出U1与U2的函数关系(用E、R0、r表示),作出图像,利用图线的斜率、截距求解E、r 第1讲　描述运动的基本概念 5.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　在研究性课题中,小刚、小聪和小明所在的小组收集了手机的电池以及从废旧收音机 上拆下的电阻、电容器等电子器件。现从这些材料中选取两个待测元件进行研究,一是电阻 Rx(阻值约2 kΩ)【1】,二是手机中常用的锂电池(电动势E的标称值为3.4 V)。在操作台上还准 备了如下实验器材: A.电压表V(量程0~4 V,电阻RV约10 kΩ) B.电流表A1(量程0~100 mA,内阻RA1约5 Ω) C.电流表A2(量程0~2 mA,内阻RA2约50 Ω) D.滑动变阻器R0(0~40 Ω,允许通过的最大电流1 A) E.电阻箱R(0~999.9 Ω) F.开关S一只、导线若干 第1讲　描述运动的基本概念 (1)小刚采用伏安法测定Rx的阻值,他使用的电源是待测的锂电池。如图是他连接的部分实验 电路,请你完成实物连接。小刚选用的电流表应是　　　    (填“A1”或“A2”);他用电压表 的读数除以电流表的读数作为Rx的测量值,则测量值　　　    真实值(填“大于”或“小于”)。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)小聪和小明设计了如图甲所示的电路图测量锂电池的电动势E和内阻r。 a.小聪的实验操作是:闭合开关S,调节电阻箱的阻值为R1时,读出电压表的示数为U1;调节电阻 箱的阻值为R2时,读出电压表的示数为U2。根据小聪测出的数据可求得该电池的电动势,其 甲 乙 第1讲　描述运动的基本概念 表达式为E=　　　    ; b.小明认为用图像处理数据更便于分析。他在实验中多次改变电阻箱阻值,获取了多组数据, 画出的 - 图像为一条直线【2】(见图乙)。则该图像的函数表达式为 =　　　    ,由图乙可 知该电池的电动势E=　　　    V,内阻r=　　　    Ω。 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】待测电阻Rx(阻值约2 kΩ)属于大电阻,采用伏安法测电阻时,为了减小误差, 电流表要采用内接法。 【2】画出的 - 图像为一条直线,要利用图线求解电池的电动势和内阻,必须要写出图线对 应的函数表达式。 思路点拨    首先分析实验目的:测定待测电阻Rx的阻值和测量锂电池的电动势E和内阻r。 其次确定实验原理:伏安法测电阻及伏阻法测E和r,正确理解实验的原理及 - 图像的意义 是解题关键。 最后制定数据处理方案:由闭合电路的欧姆定律可知E=U+  r,经过变形得 - 图线对应的 函数表达式 = · + ,从而明确截距和斜率的物理意义【3】。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)测量Rx的阻值时,滑动变阻器采用分压式接法,由于待测电阻的阻值较大,电流表采 用内接法,实物图如图所示:(由【1】得到) 通过待测电阻的最大电流约为Im=  A=1.7 mA,故电流表选取A2;由于电流表采用内接法, 用电压表的读数除以电流表的读数,结果为待测电阻与电流表内阻的阻值之和,所以测量值 大于真实值。 (2)a.由闭合电路的欧姆定律可知 E=U1+ r,E=U2+  r,联立解得E=  。 b.由闭合电路的欧姆定律可知E=U+ r,整理得 = · + ,所以截距 =0.3 V-1,解得E=  V (由【2】【3】得到);斜率 =   Ω/V=  Ω/V,解得r=0.25 Ω。(由【3】得到) 答案    (1)见解析图    A2　大于 (2)a.  b. +      或3.3    0.25 第1讲　描述运动的基本概念 $