2.7 实验：测量电池的电动势和内阻(课件PPT)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理必修第三册（教科版）

该高中物理课件聚焦“测量电池的电动势和内阻”实验，从闭合电路欧姆定律出发，通过实验情境引入，搭建“原理推导-器材选择-操作步骤-数据处理”的学习支架，衔接电路基础与实验应用。 其亮点在于以科学探究为主线，结合科学思维中的模型建构（如U-I图像分析）和科学推理（公式推导），通过误差分析、实验拓展（伏阻法、安阻法）培养核心素养。例如用图像斜率求内阻，例题训练器材选择，助力学生提升实验能力，为教师提供系统教学资源。

7.实验：测量电池的电动势和内阻 第二章　电路及其应用 1 目 录 CONTENTS 基础知识落实 必备技能培养 教学效果检测 2 基础知识落实 目 录 3 一、实验目的 （1）测量电源的电动势和内阻。 （2）学习通过计算和作图分析处理实验数据。 二、实验器材 　待测干电池，电流表（0～0.6 A）、电压表（0～3 V）各一块，滑动变 阻器一只，开关一只，导线若干。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 三、实验原理与设计 　实验电路如图所示，根据闭合电路的欧姆定律，改变R的阻值，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： ⇒ 目 录 物 理·必修第三册（JK） 四、实验步骤 1. 选定电流表、电压表的量程，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（图中左端）。 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，并填入事先绘制好的表格（如下表）。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A U/V 4. 多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中。 5. 断开开关，整理好器材。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 五、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。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 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）用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的 点，能大致均衡地分布在直线两侧。 （3）如图所示： ①图线与纵轴交点为E。 ②图线与横轴交点为I短＝。 ③图线的斜率大小表示r＝。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 六、误差分析 1. 偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图像时描点不 准确。 2. 系统误差：主要原因是未考虑电压表的分流作用， 使得电流表上读出的数值比实际的总电流（即流过 电源的电流）要小一些。U越大，电流表的读数与总 电流的偏差就越大。将测量结果与真实情况在U-I坐 标系中表示出来，如图所示，可见E测＜E真，r测＜r真。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 七、注意事项 1. 器材和量程的选择 （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 用过一段时间的干电池。 （2）电压表的量程：实验用的是一节干电池，因此电压表量程在大于1.5 V的前提下，越小越好，实验室中一般采用量程为0～3 V的电压表。 （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。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 2. 电路的选择：伏安法测量电源电动势和内阻有两种接法，如图甲、 乙所示，由于电流表内阻与干电池内阻接近，所以一般选择误差较小 的甲电路图。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 3. 实验操作：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，故长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超 过0.5 A。因此，实验中不要将I调得过大，读电表示数要快，每次读完后 应立即断电。 4. 数据处理 （1）当路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单位可以取得小一 些，且纵轴起点不从零开始，把纵坐标的比例放大。 （2）画U-I图像时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直 线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误 差得到部分抵消，从而提高精确度。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 必备技能培养 目 录 14 题型一　实验原理与操作 某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内阻r，所给的器材有： A. 电压表V：0～3 V，0～15 V B. 电流表A：0～0.6 A，0～3 A C. 滑动变阻器R1：（20 Ω，1 A） D. 滑动变阻器R2：（1 000 Ω，0.1 A） E. 开关S和导线若干 （1）实验中电压表应选用的量程为 （选填“0～3 V”或“0～ 15 V”）；电流表应选用的量程为 （选填“0～0.6 A”或 “0～3 A”）；滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”）。 0～3 V　 0～0.6 A　 R1　 目 录 物 理·必修第三册（JK） 解析： 一节干电池电动势约为1.5 V，则电压表量程选0～3 V；电路 最大电流约为零点几安，电流表应选用的量程为0～0.6 A；为方便实验操 作，且外电压明显变化，变阻器应选小电阻，故选R1。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （2）根据实验要求完成图甲中的实物电路图连线。 答案： 见解析图 解析：伏安法测电源电动势与内阻实验，电压 表测路端电压，电流表测电路电流，实验电 路图如图所示。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （3）实验测得的6组数据已在U-I图像中标出，如图乙所示。请你根据数据 点位置完成U-I图像，并由图像求出该电池的电动势E＝ V，内阻r ＝ Ω。（结果保留2位有效数字） 答案：见解析图 1.5　 0.50　 解析：根据坐标系内描出的点作出电源U-I图 像，如图所示。 由图示电源U-I图像可知，图像与纵轴交点坐标 值为1.5，则电源电动势E＝1.5 V，电源内阻为 r＝＝ Ω＝0.50 Ω。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 　（2026·四川成都期中）某同学用伏安法测量一节干电池的电动势和内 阻，现备有下列器材： A. 待测干电池一节 B. 电流表A：量程0～0.6 A，内阻为0.8 Ω C. 电压表V1：量程0～3 V，内阻未知 D. 电压表V2：量程0～15 V，内阻未知 E. 滑动变阻器R1：0～20 Ω，2 A F. 滑动变阻器R2：0～2 000 Ω，1 A G. 开关、导线若干 目 录 物 理·必修第三册（JK） 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响， 测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，为消除上述系统误差，尽 可能准确地测量电池的电动势和内阻。 （1）在上述器材中请选择适当的器材：电压表 ，滑动变阻器 选 （填写器材前的序号字母）。 解析： 依题意可知，干电池的电动势为1.5 V，为了减小读数误差， 电压表应选量程较小的电压表V1。故选C。 为调节方便灵活，滑动变阻器应选总电阻值较小滑动变阻器R1。故选E。 C　 E　 目 录 物 理·必修第三册（JK） （2）实验电路图应选择如图中的 （选填“甲”或“乙”）。 解析： 电流表内阻为已知，电流表的电阻可等效到电源内阻中，减 小实验误差。因此实验电路图应选择图中的乙。 乙　 目 录 物 理·必修第三册（JK） （3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图像。由 此可知，干电池的内电阻r＝ Ω（结果保留2位有效数字）。 解析： 据闭合电路欧姆定律可得E＝U＋I，整理可得U＝E－ I，可知U-I图像中图线的斜率大小为RA＋r＝ Ω＝1 Ω，又RA ＝0.8 Ω，可得r＝0.20 Ω。 0.20　 目 录 物 理·必修第三册（JK） 题型二　数据处理与误差分析 测定电池的电动势和内阻的实验电路和U-I图像如图所示： 　 （1）现备有以下器材： A. 干电池1个 B. 滑动变阻器（0～50 Ω） C. 滑动变阻器（0～1 750 Ω） D. 电压表（0～3 V） E. 电压表（0～15 V） F. 电流表（0～0.6 A） G. 电流表（0～3 A） 其中滑动变阻器应选 ，电流表应选 ，电压表应选 （填字 母代号）。 B　 F　 D　 目 录 物 理·必修第三册（JK） 解析： 因为电源是干电池1个，电动势约为1.5 V。为便于调节应选B 滑动变阻器。电流表指针尽可能半偏，因为G电流表（0～3 A）量程太 大，故不选，所以选F电流表（0～0.6 A）；电压表指针也尽可能达到半 偏，因为E电压表（0～15 V）量程太大，指针偏转不明显，所以电压表选 D电压表。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （2）由U-I图像，可知这个干电池的电动势E＝ V，电阻r ＝ Ω。 解析： 根据图像可得：电流最小接近零时图像与纵轴交点的数值就 是电源电动势的值，所以电动势为1.5 V； 根据闭合电路的欧姆定律可得 1.5＝1.2＋0.4r，解得r＝0.75 Ω。 1.50　 0.75　 目 录 物 理·必修第三册（JK） （3）由于电压表的分流作用使本实验电路存在系统误差，导致E测 ⁠E 真，r测 r真（选填“＞” “＜”或“＝”）。 解析： 由电路图可知，相对于电源电流表采用外接 法，由于电压表分流，电流测量值小于真实值，外电路 短路时，电流测量值等于真实值，电源的U-I图像如图所 示。电源的U-I图像与纵轴交点坐标值是电源电动势，图 像斜率的绝对值是电源内阻，由图像可知，电源电动势 的测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值。 ＜　 ＜　 目 录 物 理·必修第三册（JK） 　（2026·四川遂宁期中）某同学用伏安法测量一节干电池的电动势和内 阻，现备有下列器材。 A. 待测干电池一节 B. 电流表（量程0～0.6 A，内阻rA＝0.3 Ω） C. 电压表（量程0～3 V，内阻未知） D. 滑动变阻器R（0～20 Ω） E. 开关、导线若干 在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量干电池的电动势和内阻。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （1）实验电路图应选择图1中的 （选填“甲”或“乙”）。 甲　 解析： 因为电流表的内阻已知，故可将电流表内阻等效为干电池内 阻，求出等效内阻后，再求出实际干电池的内阻，故采用图1中的甲可以 有效修正实验的系统误差。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （2）根据实验中电流表和电压表的示数，将得到的数据描入了U-I坐标 中，并得到了如图2所示的U-I图像，则干电池的电动势E＝ V，内 阻r＝ Ω。 1.5　 0.7　 解析：根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋I（rA＋r） 由U-I图像可知，干电池的电动势为E＝1.5 V 等效内阻为rA＋r＝＝ Ω＝1.0 Ω 故电源内阻为r＝0.7 Ω。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （3）对于本实验，如果我们不知道电表的内阻且电表并非理想电表，实 验中关于电流表和电压表内阻对测量值的影响，以下说法正确的 是 ⁠。 A. 用图甲所示电路时，E测＜E真 B. 用图甲所示电路时，r测＞r真 C. 用图乙所示电路时，E测＜E真 D. 用图乙所示电路时，r测＞r真 BC　 目 录 物 理·必修第三册（JK） 解析：在图1中的甲中，将电流表看成内阻一部分，则内 阻测量值大于真实值；由E＝U＋Ir等可知，电动势测量值 等于真实值，故A错误，B正确； 图1中的图乙中，由于电压表的分流作用，流过电源的电 流大于电流的测量值，当路端电压等于零时，电压表此时没有分流电流，电流的测量值等于真实值，电源的U-I图像如图所示，由图可知，电源电动势的测量值小于真实值，电源内阻的测量值小于真实值，故C正确，D错误。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 题型三　实验拓展与创新 1. 伏阻法测量电动势和内阻 电路原 理图 目 录 物 理·必修第三册（JK） 数据处理 公式法 E＝U1＋r，E＝U2＋r，由此可求出E和r 图像法 由E＝U＋r变形得＝＋·，可见 - 图像为一条 直线，如图所示，直线在纵轴上的截距为b，斜率为 k，则有k＝，b＝，由此解得E＝，r＝ 目 录 物 理·必修第三册（JK） 误差分析 此方法造成误差的原因是电压表的分流，与如图造成误差的原 因相同，结果也相同，即电动势和内阻均偏小。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 2. 安阻法测量电动势和内阻 电路原 理图 数据处理 公式法 E＝I1（R1＋r），E＝I2（R2＋r），由此可求出E 和r 图像法 由E＝I（R＋r）变形得＝＋R， 则 - R图像是一条如图所示的直 线，直线在纵轴上的截距为b，斜 率为k，则有E＝，r＝ 目 录 物 理·必修第三册（JK） 误差分析 此方法造成误差的原因是电流表的分压，与如图造成误差的 原因相同，结果也相同，即电动势无偏差，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 目 录 物 理·必修第三册（JK） 某同学想要测量一个电池的电动势和内阻，准备的器材有电流表A （0～100 mA，内阻为30 Ω）、电阻箱R（最大阻值99.9 Ω）、开关和若干 导线。 （1）由于电流表A的量程较小，考虑到安全因素，同学们需将一个定值电 阻和电流表A进行 联（选填“串”或“并”），若要使连接后的电 流表A可测量电流的最大值变为原来的6倍，则定值电阻的阻值R0＝ Ω。 并　 6　 解析： 改装电流表需要并联电阻进行分流；由并联电路规律可知，并联部分电压相等，要使量程扩大为原来的6倍；则由并联电路规律可知：R0＝＝ Ω＝6 Ω。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （2）如图甲所示，虚线框中为同学设计了实验电路的一部分，请将电路 图补充完整。 答案： 图见解析 解析：根据改装原理以及测量电动势和内电阻实验原理 可知应将改装后的电表与电阻箱串联接在电源两端，故 测量原理图如图所示。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （3）实验中记录了若干组电阻箱的阻值R和电流表A的示数I，并用记录的 实验数据描绘出R-图像如图乙所示，则该电源的电动势E＝ V，内 阻r＝ Ω（结果保留2位有效数字）。 12　 1.0　 解析：电路中干路电流为电流表示数的6倍，故根据闭合电路欧姆定律可知I＝×＝×，则变形得R＝·－，故图像中的斜率等于k＝＝＝2，解得E＝12 V；图像与纵坐标的交点为－6.0＝－ ，解得r＝1.0 Ω。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 　（2026·四川泸州期中）某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和柠 檬制作了水果电池，已知铜片是电池的正极，锌片是负极。他们通过系列 实验测量水果电池的电动势和内阻。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （1）他们首先用多用电表的电压挡测量电池的电动势。将多用电表的选 择开关旋转到直流电压挡2.5 V，然后将电压表连接到水果电池两极，其中 红表笔应与 （选填“铜片”或“锌片”）相连。电表读数如图甲 所示，该水果电池的电动势为 V。 铜片　 0.48（0.47～0.49均可）　 解析： 将多用电表的选择开关旋转到直流电压挡2.5 V，红表笔应与 正极相连，所以连接铜片；由题图甲可以看出该水果电池的电动势为E＝ 0.48 V。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （2）课外科技活动小组继续利用电阻箱R、电压表（内阻为RV）等电路元 件设计如图乙所示的电路图进一步测量电源电动势和内阻。闭合开关S 后，调节电阻箱得到一系列实验数据。 ①根据图乙的电路图，正确连接图丙的实物图； 目 录 物 理·必修第三册（JK） ②用E和r表示电源电动势和内阻，则和的关系式为 　＝＋＋·　 （用E、r、RV表示）； ③将5个这样的水果电池串联，将额定电压为2.5 V的小灯泡连到电池两 端，闭合开关，小灯泡却没有发光，已知电路连接正确，没有短路、断路 等电路连接问题，你认为小灯泡不发光的原因是： ⁠ ⁠。 ＝＋＋·　 水果电池内阻太大， 输出电压太小 答案： ①图见解析 目 录 物 理·必修第三册（JK） 解析： ①实物图如图 ②根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir ， 其中I＝， 整理得＝＋＋·。 ③小灯泡不发光的原因是水果电池内阻太大，输出电压太小。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 教学效果检测 目 录 45 1. 利用如图所示的电路测定一节干电池的电动势和内电阻，要求尽量减小 实验误差。供选择的器材有： A. 电流表A（0～0.6 A） B. 电压表V1（0～3 V） C. 电压表V2（0～15 V） D. 滑动变阻器R1（0～20 Ω） E. 滑动变阻器R2（0～200 Ω） F. 定值电阻R0＝1 Ω G. 开关一个，导线若干 目 录 物 理·必修第三册（JK） （1）实验中电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 。（选填相应 器材前的字母） B　 D　 解析： 一节干电池的电动势约为1.5 V，故电压表选择B，为了调节方便并能减小误差，故滑动变阻器应该选择D。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （2）某位同学记录了6组数据，对应的点已经标在如图所示的坐标纸上， 请画出图线并根据所画图线得出干电池的电动势E＝ V，内电阻r ＝ Ω。（结果均保留2位有效数字） 答案：见解析图 1.5　 0.14　 目 录 物 理·必修第三册（JK） 解析：电源的U-I图像如图所示，由于U-I图 像与纵轴的截距为电动势，故干电池的电动势 E＝1.5 V，图像斜率的绝对值为｜k｜＝r＋ R0，所以r＝｜k｜－R0≈0.14 Ω。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 2. 在“测定电池的电动势和内 阻”的实验中，已连接好部分 实验电路。 （1）按如图甲所示的实验电路， 把图乙中剩余的电路连接起来。 答案： 见解析图　 解析： 电路连接如图所示。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （2）在图乙所示的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器 的滑片应置于 （选填“A”或“B”）端。 B　 解析：闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置 于B端。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （3）图丙是根据实验数据作出的U-I图像，由图像可知，电源的电动势E ＝ V，内阻r＝ Ω。 1.5　 1.0　 解析：由图像可知，电源电动势为1.5 V，内阻r＝ Ω＝1.0 Ω。 目 录 物 理·必修第三册（JK） 3. 一同学测量某干电池的电动势和内阻。 （1）如图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）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 ⁠ ； ⁠。 开关未断 开　 电阻箱阻值为零　 解析： 在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调 为最大，确保实验仪器、仪表的安全。 目 录 物 理·必修第三册（JK） （2）实验测得的电阻箱阻值R和理想电流表示数I，以及计算的数据 见下表： R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A－1 6.7 5.9 5.3 4.5 3.8 根据表中数据，在图中方格纸上作出R-关系图像。 由图像可计算出该干电池的电动势为 V（结 果保留3位有效数字）；内阻为 Ω（结果保留2 位有效数字）。 1.33（1.30～1.36均可）　 1.2（1.0～1.4均可）　 答案： 见解析图　　 目 录 物 理·必修第三册（JK） 解析：根据闭合电路欧姆定律得E＝I（R＋r） 即R＝－r＝E·－r， 即R-图像为直线。 描点连线后图像如图所示。 根据图像可知r＝1.2 Ω，图像的斜率为电动 势E， 在R-图像上取两点（2，1.60）、（5，5.60） 则E＝ V≈1.33 V。 目 录 物 理·必修第三册（JK） $