第2章 第5节 学生实验：测量电源的电动势和内阻（课件）-2018年物理同步优化指导（教科版选修3-1）

第二章　直流电路 第五节　学生实验： 测量电源的电动势和内阻 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 一、实验目的 1．掌握测量电源电动势和内阻的实验原理、实验电路和实验方法． 2．学会用图像法处理实验数据． 3．会对测量误差进行分析，了解测量中减小误差的方法． 二、实验原理 根据闭合电路欧姆定律可以有下面三种思路求出电池的电动势和内阻 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 思路1.伏安法测电动势E和内电阻r (1)如图甲所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组I和U的值，由U＝E－Ir可得 E＝eq \f(I1U2－I2U1,I1－I2)，r＝eq \f(U2－U1,I1－I2)． 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 (2)为减小误差，至少测出六组U和I值，且变化范围要大些．然后在U­I图中描点作图，由图线纵截距和斜率找出E、req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(r＝\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))))，如图乙所示． 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 思路2.用电流表、电阻箱测电动势E和内电阻r 由闭合电路的欧姆定律得：E＝I(R＋r) 用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组R、I数据，就可以列出两个关于E、r的方程：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)． 联立解出结果，实验电路如图所示． 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 思路3.用电压表、电阻箱测电动势E和内电阻r 由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋eq \f(Ur,R) 用电压表测得路端电压，通过改变电路中的电阻，测出两组U、R数据，就可以列出两个关于E、r的方程： E＝U1＋eq \f(U1r,R1)，E＝U2＋eq \f(U2r,R2)． 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 联立解出结果，实验电路如图所示． 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 三、实验器材 在不同的思路中需要的实验器材略有不同，分别如下： 思路1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干． 思路2：待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干． 思路3：待测电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干． 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 四、实验步骤 1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端． 2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始．记录一组电流表、电压表读数． 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 3．同样的方法，依次记录多组U、I值． 4．断开开关S，拆除电路． 5．以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻． 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 五、数据处理 为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法： 1．公式法 利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示： 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值． E＝eq \f(E1＋E2＋E3,3)，r＝eq \f(r1＋r2＋r3,3)作为测量结果． 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 2．图像法 把测出的多组U、I值，在U­I图中描点画图像，使U­I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U＝E－Ir可知： 探究·典型实验 物理　选修3-1(配教科版) 实验·要点精讲 反馈·课堂达标 (1)纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流Im＝eq \f(E,r)． (2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻