2019春高中物理 第2章 恒定电流 10 实验：测定电池的电动势和内阻课件 新人教版选修3-1.ppt

第二章 恒定电流 10实验 测定电池的电动势和内阻 课前预习 闭合电路的欧姆定律 实验原理 测电源E r的几种方法与电路连接图 I1r U2 U2 I1r I2R2 测量数据的处理方法 2 图象法以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 此时可大致看到 U I图象是一条斜向下的直线 如图所示 纵轴的截距等于电源的 E 横轴的截距等于外电路短路时的电流I0 电动势 电源的内阻 判一判 1 在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中 应选用旧的干电池作为被测电源 以使电压表读数变化明显 2 在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中 移动滑动变阻器的滑片时 不能使滑动变阻器短路造成电流表过载 3 用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中 偶然误差主要来源于电压表 电流表的读数以及作U I图线时描点不准确 选一选 如图所示 是甲 乙 丙三位同学设计的测量电源电动势和内电阻的电路 电路中R1 R2为已知阻值的电阻 下列说法中正确的是 A 只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻B 只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻C 只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻D 三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻 D 想一想 某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时 所用滑动变阻器的阻值范围为0 20 连接电路的实物图如图所示 请指出该学生接线中的错误和不规范的做法答案 滑动变阻器不起变阻作用 电流表接线有错 电压表接线不妥 解析 由图中接线可知 滑动变阻器连成定值电阻起不到变阻作用 电流表正 负接线柱接错 电压表始终有读数 开关不能控制电压表 电压表接线应接到开关外侧 课内探究 一 器材准备被测电源 如干电池 水果电池等 电流表 电压表 滑动变阻器 电键和导线 二 操作过程1 确定电流表 电压表的量程 按图所示电路把器材连接好 如图所示 2 把变阻器的滑动片移到最左端使阻值最大 3 闭合电键 调节变阻器 使电流表有明显示数 记录一组电流表和电压表的示数 用同样的方法测量并记录几组I和U的值 并填入下表 4 断开电键 整理好器材 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 四 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图象时描点不准确 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 五 注意事项在实验时应注意以下四点 1 电池应选使用过一段时间的半新电池 电流表一般选0 0 6A挡 电压表一般选0 3V挡 2 闭合开关前 一定把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端 3 在电流表有明显示数且稳定后 再读出电压表读数U和电流表读数I 4 一般来说电池的电动势和内阻都随着使用时间的增长而变化 实验时不要长时间通电 只是在读数时让电路接通 其他时间要断开电路 1 请画出能使本实验测量精确程度较高的实验电路图 2 电路中电流表应选用 电压表应选用 滑动变阻器应选用 填字母代号 3 如图甲所示为实验所需器材 请按电路图连接实物图 解题指导 1 实验器材的选取应遵循安全 精确和操作方便的原则 本实验的误差主要来自电压表的分流 因此 本实验中滑动变阻器的选择原则是 阻值范围小而额定电流较大 电压表的选择原则是 在满足量程要求的前提下选取内阻较大的 电流表的选择需根据实验中电流大小的估算值来确定 2 根据实验要求 先画出电路图 然后根据电路图连接实物图 A C E 解析 1 电路如图乙所示 2 考虑到待测电源只有一节干电池 所以电压表应选C 实验中电流又不能太大 一般不超过0 5A 所以电流表应选A 滑动变阻器不能选择太大的阻值 从允许最大电流和减小实验误差来看 应选择电阻较小而额定电流较大的滑动变阻器E 3 如图丙所示注意 闭合开关前 要使滑动变阻器接入电路的电阻最大 即滑到最左端 答案 1 如图乙所示 3 如图丙所示 对点训练1 用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组 电动势约4 5V 内电阻约1 的电动势和内电阻 除待测电池组 电键 导线外 还有下列器材供选用 A 电流表 量程0 6A 内电阻约1 B 电流表 量程3A 内电阻约0 2 C 电压表 量程3V 内电阻约30k D 电压表 量程6V 内电阻约60k E 滑动变阻器 0 1000 额定电流0 5AF 滑动变阻器 0 20 额定电流2A 1 为了使测量结果尽量准确 电流表应选用 电压表应选用 滑动变阻器应选用 均填仪器的字母代号 2 如图为正确选择仪器后 连好的部分电路 为了使测量误差尽可能小 还需在电路中用导线将 和 相连 和 相连 和 相连 均填仪器上接线柱的字母代号 A D F a d c g f h 解析 1 此次实验电流表内阻对实验没有影响 选择小量程电流表 减小读数误差 串联电池的电动势约为4 5V 电压表应选择D项 接入电路中的电阻在满足要求的条件下不宜过大 容易调节 故滑动变阻器应选F 2 电压表的内阻相对滑动变阻器的内阻较大 流经电压表的电流可以忽略不计 所以选择电流表内接法 以减小误差 1 图中电流表的示数为 A 0 44 2 调节滑动变阻器 电压表和电流表的示数记录如下 请根据表中的数据 在图2所示的方格纸上作出U I图线 由图线求得 电动势E V 内阻r 1 60 1 58 1 62都算对 1 2 1 18 1 26都算对 3 实验时 小明进行了多次测量 花费了较长时间 测量期间一直保持电路闭合 其实 从实验误差考虑 这样的操作不妥 因为 解析 1 电流表读数时注意量程和有效数字 电流表使用的量程为0 0 6A 所以电流表读数为0 44A 干电池长时间使用后 电动势和内阻会发生变化 导致实验误差增大 2 画U I图线时注意所描各点要均匀分布在线的两侧 并且纵坐标要从1V开始 U I图线如图所示根据E U Ir 图像中纵截距为电动势 所以E 1 60V 1 58 1 62都算对 斜率为内阻 所以r 1 2 1 18 1 26都算对 3 干电池长时间使用后 电动势和内阻会发生变化 导致实验误差增大 对点训练2 2017 广州市荔湾区高二上学期期末 利用图甲所示电路测定一节干电池的电动势和内电阻 定值电阻R0 2 0 1 某实验得到的部分数据如下表所示 序号为2的电压表 电流表的示数如图乙所示 请读出数据 完成下表 答 1 14 0 12 2 在答卷上图丙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图 根据图线求得斜率k V A 保留两位有效数字 3 根据图线求得干电池的电动势E V 内电阻r 保留两位有效数字 解析 1 一节干电池的电动势约为1 5V 所以电压表量程为0 3V 根据乙图可知 电压表示数U 1 14V 定值电阻R0 2 0 电源内阻约为1 左右 所以电流表选量程0 0 6A 根据乙图可知 电流表示数I 0 12A 3 0 1 5 1 0 素养提升 1 实验原理实验电路如图所示 改变电阻箱的阻值 记录几组R和I 根据E I R r 列方程组或利用图象法求解E r 用电流表和电阻箱测E和r 安阻法 1 30 2 为了更准确地测量电源的电动势和内电阻 他用多用电表的 直流100mA 挡设计了如图乙所示的测量电路 为了电表安全 请估算开关闭合前电阻箱的最小取值为 3 将多用电表的选择开关从 OFF 旋转至 直流100mA 挡 调节电阻箱到合适的值并记录其读数R 合上开关从多用电表上读出相应的示数I 13 1 40 8 r