公开课PPT《实验：测定电池的电动势和内阻》(新人教版选修3-1)

欢 迎 各 位 老 师 莅 临 指 导安 徽 省 阜 阳 市 颍 州 区 红 旗 中 学物 理 教 研 组 李 铁 马 测 定 电 源 的 电 动 势 和 内 阻 的误 差 分 析 及 变 式 1、 基 本 原 理 2、 实 验 基 本 电 路 ： 路 端 电 压只 要 测 出 几 组 （ 至 少 两 组 ） U、 I值 就 可 求 出 E、 r闭 合 电 路 的 欧 姆 定 律 ： r A V乙 ： 通 过 电 源 的 电 流R V AS 以 实 验 电 路 甲 进 行 原 理 分 析 。 根 据 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 ：E=U+Ir， 本 实 验 电 路 中 电 压 表 的 示 数 是 准 确 的 ， 而 电 流 表 的 示数 比 通 过 电 源 的 实 际 电 流 小 ， 所 以 本 实 验 的 系 统 误 差 是 由 电 压 表的 分 流 引 起 的 。 为 了 减 小 这 个 系 统 误 差 ， 滑 动 变 阻 器 R的 阻 值 应该 小 一 些 ， 所 选 用 的 电 压 表 的 内 阻 应 该 大 一 些 。（ 用 图 像 法 分 析 误 差 ） 为 了 减 小 偶 然 误 差 ,要 多 做 几 次 实 验 ,多 取 几 组 数 据 ,然后 利 用 U-I 图 象 处 理 实 验 数 据 .将 点 描 好 后 ,用 直 尺 画 一 条 直 线 ,使 尽可 能 多 的 点 落 在 这 条 直 线 上 ,而 且 在 直 线 两 侧 的 点 数 大 致 相 等 .这 条直 线 代 表 的 U-I关 系 的 偶 然 误 差 比 每 一 组 实 验 数 据 的 偶 然 误 差 都 小 .I/AU/V 0 0.2 0.4 0.63.02.01.0 这 条 直 线 在 U轴 上 的 截 距 就 是 被 测 电 源 电 动 势 E (对 应 的 I=0) ,斜 率 的 绝 对 值 就 是 被 测 电 源 的 内 阻 r。 （ 结 果 存 在 系 统 误 差 ）特 别 要 注 意 ： 有 时 纵 坐 标 的起 始 点 不 是 0， 求 内 阻 的 一 般式 应 该 是 r=|U/I |。 3、 系 统 误 差 原 因 分 析r 测 r真 A V 甲 A V 乙E 测 E真 E测 = E真1U . .2U -. . .真E测E IU 1VI 2VI1I 2I 1U . .2U . .测E IU 1AU2AU1I2I真真测 rRv Rvrr 真真测 ErRvRvE ARrr 测 真测 EE 4、 实 验 数 据 处 理 21 21211 II IUUIE 把 所 测 量 的 数 据 代 入 U = EIr， 计 算 出 ， 21 121 II UUr 同 理 ， 把 其 它 几 组 r2、 r3、 E2、 E3算 出 来 ， 用 公 式 ， 即 为 所 测 电 源 的 电 动 势 和 内 阻 。 3 EEEE 321 3 rrrr 321 平 均 值 法 I/AU/V 0.1 0.2 0.3 0.4 0.51.11.21.41.3 丙1.5 U/V00.51.01.5 I/ A0.1 0.2 0.3 0.4 0.5* * * * *甲 I/A乙0.51.0 1.5U/V 0.2 0.3 0.4 0.50 0.1 图 象 法 小 试 牛 刀 ： 05年 南 通 质 量 检 测 一 12、 某 同 学 采 用 如 图 甲 所 示 的 电 路 测 定 电 源 电 动 势 和 内阻 ， 已 知 干 电 池 的 电 动 势 约 为 1.5V， 内 阻 约 1， 电 压表 (0-3V,3k),电 流 表 (0-0.6A,1.0),滑 动 变 阻 器 有R1(10 2A)和 R2(100 0.1A)各 一 只 ;(1)实 验 中 滑 动 变 阻 器 应 选 用 (选 填 R1或 R2).(2)在 乙 图 中 用 笔 画 线 代 替 导 线 连 接 实 验 电 路 .(3)在 实 验 中 测 得 多 组 电 压 和 电 流 值 ,得 到 如 图 丙 所 示 的U-I图 线 ,由 图 线 可 较 准 确 求 出 该 电 源 电 动 势 E= V; 内 阻 r= . 1.5 0 0.1 0.2 0.3 0.40.91.11.31.21.00.81.4 I/AU/VV A图 甲 图 乙 R1 1.50图 线 的 斜 率 为 0.7/0.37=1.85 r=1.85-RA=0.85 0.85 某 同 学 在 实 验 室 先 后 完 成 下 面 二 个 实 验 ： 测 定 一 节 干 电 池 的 电 动 势 和 内 电 阻 ； 描 绘 小 灯 泡 的 伏 安 特 性 曲 线 (1)用 实 验 测 量 得 到 数 据 作 出 U一 I图 线 如 图 中 a线 , 实 验 所 测 干 电 池 的电 动 势 为 V,内 电 阻 为 .05年 徐 州 市 第 二 次 质 量 检 测 12、 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0 I/AU/Va1.500.75 (2)在 描 绘 小 灯 泡 伏 安 特 性 曲 线 的 实 验 中 ,为 减 小 实 验 误差 ,方 便 调 节 ,请 在 给 定 的 四 个 电 路 图 和 三 个 滑 动 变 阻 器中 选 取 适 当 的 电 路 或 器 材 ,并 将 它 们 的 编 号 填 在 横 线 上 .应 选 取 的 电 路 是 ,滑 动 变 阻 器 应 选 取 E 总 阻 值 15， 最 大 允 许 电 流 2A的 滑 动 变 阻 器F 总 阻 值 200， 最 大 允 许 电 流 2A的 滑 动 变 阻 器 G 总 阻 值 1000， 最 大 允 许 电 流 1A的 滑 动 变 阻 器SV A RL E r V AE r S V AE r SV ARLE r SA B C DC E 上 页 下 页 (3)将 实 验 中 得 到 的 数 据 在 实 验 中 同 一 U-I坐 标 系内 描 点 作 图 ， 得 到 如 图 所 示 的 图 线 b， 如 果 将 实 验 中 的 电 池 与 实 验 中 的 小 灯 泡 组 成 闭 合 回 路 ， 此 时 小灯 泡 的 实 际 功 率 为 ，若 将 两 节 与 实 验 中 相 同 的 干 电 池 串 联 后 与 该 小 灯 泡 组 成 闭 合 回 路 ，则 此 时 小 灯 泡 的电 压 为 ，实 际 功 率 为 . 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0 I/AU/Va b解 ： P1=0.60 1.20=0.72W 0.72 0.02W画 出 这 时 的 U-I图 线 如 图 c示 c0.85 0.88VP2=0.88 1.40=1.23W1.2 1.3W 题 目 上 页 二 、 电 源 电 动 势 与 内 阻 测 量 的 基 本 情 景 变 式变 式 一 实 验 中 除 了 待 测 电 池 和 电 键 导 线 外 只 有 电 阻 箱 和 电 流 表 ， 测 定 电 源 的 电 动 势 和 内 电 阻 。 如 何 测 ？（ 1） 电 路 如 图 所 示 ： A （ 2） 主 要 步 骤改 变 电 阻 箱 阻 值 R， 测 出 对 应 的 电 流 I由 （ E=I1R1+I1r， E=I2R2+I2r） 得 ： 21 1221 II )R(RIIE 21 1122 II RIRIr 若 能 测 出 多 组 I、 R值 ， 以 R为 纵 坐 标 ， 为 横 坐 标 ， 作 出 图 象 ， 由 于 ，可 知 这 条 图 线 是 直 线 ， 直 线 在 纵 轴 的 截 距 是 r， 图 线 的 斜 率 是 E。I1 I1R rIER 1/IR-r （ 3） 某 研 究 性 学 习 小 组 利 用 右 图 所 示 电 路 测 量 电 池 组的 电 动 势 E和 内 阻 r。 根 据 实 验 数 据 绘 出 如 下 图 所 示 的小 试 牛 刀 ： 2006年 天 津 理 综 卷 22(3)、R 1/I图 线 ， 其 中 R为 电 阻 箱 读 数 ，I为 电 流 表 读 数 ， 由 此 可 以 得 到E V， r 。 A RE rS10 3.01.0 2.0202468 /A1IR/解 ： E=I(R+r） R= E/I - r在 R 1/I图 线 中 ，斜 率 等 于 电 动 势 的 数 值 ， E=(10+0.9)/3.8=2.9V截 距 的 绝 对 值 等 于 内 阻 的 数 值 , r=0.92.9 0.9 变 式 二 实 验 中 除 了 待 测 电 源 和 电 键 导 线 外 ， 只 有 电 阻 箱 和 电 压 表 ， 如 何 测 ？ （ 1） 电 路 如 图 所 示 V （ 2） 主 要 步 骤 改 变 电 阻 箱 阻 值 R， 测 出 对 应的 电 压 U由 ， 求 出 电 源 的 电 动 势 和 内 阻rRUUE 111 rRUUE 222 变 式 三 今 有 一 个 阻 值 为 5 的 定 值 电 阻 ， 一 个 理 想 电 压 表 (量 程 大于 电 源 电 动 势 )， 开 关 及 导 线 若 干 ， 能 否 测 电 源 电 动 势 和 内 阻 ？（ 2） 主 要 步 骤 ：（ 3） 电 源 电 动 势 和 内 阻 ： RU UUr 2 21 闭 合 K1 、 K2 ，记 下 电 压 表 读 数 U2（ 1） 电 路 如 图 所 示 ： 断 开 K2、 闭 合 K1，记 下 电 压 表 读 数 U1E=U1 变 式 四 今 有 一 个 阻 值 为 10 的 定 值 电 阻 ， 一 个 电 压 表 ， 开 关 和 导 线 若 干 ， 电 压表 表 盘 上 有 刻 度 但 无 刻 度 值 。 请 设 计 一 个 能 测 定 某 电 源 内 阻 的 实 验 方 案 （ 已 知 电压 表 内 阻 很 大 ， 电 压 表 量 程 大 于 电 动 势 ， 电 源 内 阻 约 为 几 欧 ） 。要 求 ： 画 出 实 验 电 路 图 简 要 写 出 完 成 接 线 后 的 实 验 步 骤 写 出 需 测 量 的 量 ， 计 算 电 源 内 阻 的 表 达 式 （ 1） 电 路 如 图 所 示 ： （ 2） 主 要 步 骤 ：断 开 K2、 闭 合 K1，记 下 电 压 表 偏 转 格 数 N1 闭 合 K1 、 K2 ，记 下 电 压 表 偏 转 格 数 N2 （ 3） 电 源 内 阻 ： 2 212 21 NNN10RNNNr 变 式 五 有 两 只 伏 特 表 V1和 V2， 量 程 已 知 ， 内 阻 不 知 ， 另 有 一 干 电 池 ， 它 的内 阻 不 能 忽 略 ， 但 大 小 未 知 。 只 有 这 两 只 伏 特 表 ， 电 键 和 连 接 导 线 若 干 ， 要 求通 过 测 量 计 算 出 干 电 池 的 电 动 势 （ 已 知 电 动 势 不 超 过 伏 特 表 的 量 程 ）要 求 ： 画 出 测 量 时 所 用 的 电 路 图 以 测 量 的 量 为 已 知 量 ， 导 出 计 算 电 动 势 的 表 达 式 （ 1） 电 路 如 图 所 示 ：S1V1 S2V2 （ 2） 主 要 步 骤 ：闭 合 S1、 S2， 记 下 V1的 读 数 U1，则 rRUUE V111由 上 两 式 可 得 ： 11 21 UU UUE 闭 合 S1、 断 开 S2， 记 下 V1的 读 数V2的 读 数 U2， 则 rRUUUE V1121 1U AV （ 一 ） AV （ 二 ）变 式 六 . 判 断 下 列 电 路 能 否 测 电 源 电 动 势 和 内 阻 （ 电 表 都 是 理 想 电 表 ）AV（ 三 ） 已 知 电 阻 AV（ 四 ） 已 知 电 阻 变 式 七 测 量 电 源 B的 电 动 势 E及 电 阻 r（ E约 为 4.5V， r约 为 1.5 ） 器 材 ： 量 程 3V的 理 想 电 压 表 、 量 程 0.5A的 电 流 表 （ 具 有 一 定 内 阻 ） 、 固 定 电 阻 R=4 、 电 键 K、 滑 线 变 阻 器 R 、 导 线 若 干要 求 ： 画 出 实 验 电 路 原 理 图 （ 图 中 各 元 件 需 用 题 目 中 给 出 的 符 号 或 字 母 标 出 ） 实 验 中 ， 当 电 流 表 读 数 为 I1时 ， 电 压 表 读 数 为 U1， 当 电 流 表 读 数 为 I2时 ， 电 压 表 读 数 为 U2，则 可 以 求 出 E= _ r= _（ 用 I1、 I2、 U1、 U2及 R表 示 ）（ 1） 电 路 如 图 所 示 ： AVK B RR 21 1221 II UIUIE2 ）（ RII UUr 21 12 祝 同 学 们 学 习 愉 快 ！ 再 见 ！