高考物理人教版选修3-1 7.5《实验：测定电源的电动势和内阻》课件

欢迎进入物理课堂 1 实验目的 1 进一步理解闭合电路欧姆定律 掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内电阻的方法 2 掌握用图象法求电动势和内阻的方法 理解并掌握路端电压U与干路电流I的关系图象 即U I图象 与纵横坐标轴交点坐标的意义以及图象斜率的意义 2 实验原理用电流表和电压表测出和 再用闭合电路欧姆定律求出电池的电动势和内阻 3 实验器材被测电池 干电池 电流表 电压表 滑动变阻器 开关和导线等 电流 路端电压 4 数据处理方法 1 公式法 运用解方程组的方法求解E和r 为了减小实验的偶然误差 应该利用 I U 值多求几组E和r的值 算出它们的 2 图象法 对于E r一定的电源 路端电压U与干路的电流I组成的U I图象应该是一条 这条直线与纵轴的交点表示电源的 与横轴I的交点表示 图线斜率的绝对值表示电源的内阻 平均值 直线 电动势 短路电流 考点实验过程1 实验步骤 1 连接电路 电流表取0 6A量程 电压表取3V量程 移动触头位置 使开关刚闭合时 连入电路中的有效阻值最大 2 测几组 I U 值 闭合开关 移动变阻器触头 使电流表有明显示数 记下一组 I U 值 然后断开开关 用同样的方法多次移动变阻器触头 记录多组 I U 值 最后断开开关 整理器材 3 建立坐标系 描点 纵轴表示电压 横轴表示电流 取合适的标度 使所描坐标点绝大部分分布在坐标纸上 必要时纵坐标可以不从零开始取值 4 根据描出的坐标点作出U I图象 5 测算电动势和内电阻 准确读出U I图线与纵轴和横轴的交点坐标 并代入公式U E Ir中 算出E和r 2 注意事项 1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻应选得大一些 选用已使用过一段时间的干电池 2 在实验中不要将I调得过大 每次读完U和I的数据后应立即断开电源 以免干电池在大电流放电时极化现象严重 使得E和r明显变化 3 在画U I图线时 要使尽可能多的点落在这条直线上 不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧 不要顾及个别离开直线较远的点 以减小偶然误差 3 误差分析 1 由读数视差和电表线性不良引起误差 2 由于导线未焊接在电池的正 负极上 接触不良 造成电池内阻不稳定 单掷开关接触不良 造成电池内阻增大 3 每次读完电表示数后没有立即断开 而是长时间闭合开关S 甚至改变滑动变阻器阻值 全过程中始终放电 造成电池电动势E下降 内阻r增大 4 测量电路存在系统误差 未考虑电压表的分流作用 5 用图象法求E和r时 由于作图不准确造成的偶然误差 6 如图所示 在理论上有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而造成误差 如图中虚线段 而且电压表示数越大 IV越大 结论 当电压表示数为零时 IV 0 IA I短 短路电流测量值等于真实值 E测 E真 7 如采用图甲所示接法 IA为电源电流真实值 理论上有E U UA IAr 其中的UA不可知 从而造成误差 如图乙中虚线段UA 而且电流表示数越大 UA越大 当电流为零时 UA 0 电压为准确值 等于E 结论 E为真实值 I短测 I短真 案例1 2011 四川理综 为测量一电源的电动势及内阻 1 在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表A 量程为1V 内阻大约为1k 的电压表B 量程为2V 内阻大约为2k 的电压表C 量程为3V 内阻为3k 的电压表选择电压表 串联 k 的电阻可以改装成量程为9V的电压表 2 利用一个电阻箱 一只开关 若干导线和改装好的电压表 此表用符号 或与一个电阻串联来表示 且可视为理想电压表 在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图 3 根据以上实验原理电路图进行实验 读出电压表示数为1 50V时 电阻箱的阻值为15 0 电压表示数为2 00V时 电阻箱的阻值为40 0 则电源的电动势E V 内阻r 案例2 2011 山东理综 某同学利用图甲所示电路 探究了电源在不同负载下的输出功率 1 所得实验数据如下表 请在给出的直角坐标系上画出U I图象 2 根据所画U I图象 可求得电流I 0 20A时电源的输出功率为 W 保留两位有效数字 3 实验完成后 该同学对实验方案进行了反思 认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患 并对电路重新设计 在图乙所示的电路中 你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率 又能消除安全隐患的是 Rx阻值未知 解析 1 选择合适标度后描点 连线得图象时 应舍弃第四组数据点 2 在图象上读出与I 0 20A对应的电压U值 根据P IU求解 3 题中 存在安全隐患 意为缺乏保护措施 a电路中Rx起不到保护作用 d中Rx起保护作用 但不能测出电源的输出功率 b c能满足题目要求 选b c 答案 1 如图所示 2 0 37 或0 36 3 bc 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全