物理實用課件選修31人教全國通用第二章恒定電流10實驗測定電池的電動勢和內阻.pptx

10實驗：測定電池的電動勢和內阻,第二章恒定電流,學習目標1.知道測定電池的電動勢和內阻的實驗原理，會設計測量電動勢和內阻的電路.2.掌握實驗的方法和實驗數(shù)據(jù)處理的方法.,內容索引,技能儲備明確原理提煉方法,題型演練學以致用實訓演練,達標檢測檢測評價達標過關,技能儲備,圖2,一、測定電池電動勢和內阻的實驗方案設計1.伏安法：由EUIr知，只要測出U、I的數(shù)據(jù)，就可以列出兩個關于E、r的方程，從而解出E、r，用到的器材有、，電路圖如圖1所示.2.安阻法：由EIRIr可知，只要能得到的兩組數(shù)據(jù)，列出關于E、r的兩個方程，就能解出E、r，用到的器材有、，電路圖如圖2所示.,圖1,兩組,電池,開關,滑動變阻器,電壓表,電流表,I、R,電池,開關,電阻箱,電流表,3.伏阻法：由EUr知，如果能得到的兩組數(shù)據(jù)，列出關于E、r的兩個方程，就能解出E、r，用到的器材是、，電路圖如圖3所示.,圖3,U、R,電池,開關,電阻箱,電壓表,二、實驗操作與實驗數(shù)據(jù)的處理1.實驗步驟(以伏安法為例)(1)電流表用00.6A量程，電壓表用03V量程，按實驗原理圖連接好電路.(2)把滑動變阻器的滑片移到一端，使其接入電路中的阻值最大.(3)閉合開關，調節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1).用同樣的方法測量幾組I、U值.(4)斷開開關，整理好器材.(5)處理數(shù)據(jù)，用公式法和圖象法這兩種方法求出電池的電動勢和內阻.,2.實驗數(shù)據(jù)的處理(1)公式法依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)如表所示：,分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值作為測量結果.,(2)圖象法根據(jù)多次測出的U、I值，作UI圖象；將圖線兩側延長，縱軸截距點意味著斷路情況，它的數(shù)值就是電池電動勢E；橫軸截距點(路端電壓U0)意味著短路情況，它的數(shù)值就是短路電流；圖線斜率的絕對值等于電池的內阻r，即r，如圖4所示.,圖4,3.注意事項(1)為使電池的路端電壓有明顯變化，應選取內阻較大的舊干電池和內阻較大的電壓表.(2)實驗中不能將電流調得過大，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時內阻r的明顯變化.(3)當干電池的路端電壓變化不很明顯時，作圖象時，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點可不從零開始.,如圖5所示，此時圖線與縱軸交點仍為電池的電動勢E，但圖線與橫軸交點不再是短路電流，內阻要在直線上取較遠的兩點用r求出.,圖5,4.誤差分析(1)偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作UI圖象時描點不準確.(2)系統(tǒng)誤差：主要原因是電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比流過電源的電流偏小一些.U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大，將測量結果與真實情況在UI坐標系中表示出來，如圖6所示，可見E測E真，r測r真.,圖6,題型演練,解析如果用乙電路，誤差來源于電流表的分壓，測量時將電流表內阻當成電源內阻的一部分，而電流表內阻與電源內阻很接近，故電源內阻測量誤差大，用甲電路，誤差來源于電壓表的分流，因為電壓表的內阻遠大于滑動變阻器的電阻，故電壓表分流很小.測量引起的誤差小，故選擇甲電路圖；,例1利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內電阻.要求盡量減小實驗誤差.(1)應該選擇的實驗電路是圖7中的_(填“甲”或“乙”).,一、伏安法測電動勢和內阻,答案,解析,圖7,甲,(2)現(xiàn)有電流表(00.6A)、開關和導線若干，以及以下器材：A.電壓表(015V)B.電壓表(03V)C.滑動變阻器(010)D.滑動變阻器(0500)實驗中電壓表應選用_；滑動變阻器應選用_.(選填相應器材前的字母),答案,解析,解析電源電動勢為1.5V，因此電壓表量程選擇3V，故選B；為使電流表有較大角度的偏轉，需選用全阻值小的滑動變阻器，故選C.,B,C,選擇儀器時注意掌握的原則1.安全性原則，即一定要保證儀器的安全，對電表來講不超量程，對滑動變阻器來講不能超其額定電流.2.精確性原則，即要保證測量時讀數(shù)精確，對電表來講在不超量程的前提下，盡量選用小量程的，對歐姆表來講盡量讓指針指在中值刻度附近.3.方便性原則，此原則主要針對滑動變阻器來講，在滑動變阻器控制電路時，電路的電壓、電流的變化范圍要盡可能大，以便獲取多組測量值.,例2在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內電阻的實驗中，所用電流表和電壓表的內阻分別為0.1和1k，如圖8為實驗原理圖及所需器材圖.,答案,解析,圖8,(1)在圖中用筆畫線代替導線將器件按原理圖連接成實驗電路.,答案見解析圖甲,解析按照實驗原理圖將實物圖連接起來，如圖甲所示.,(2)一位同學記錄的6組數(shù)據(jù)見下表：,答案,解析,試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖9中畫出UI圖象，根據(jù)圖象讀出電池的電動勢E_V，求出電池內阻r_.,圖9,1.46(1.451.47),0.71(0.690.73),答案見解析圖乙,解析根據(jù)U、I數(shù)據(jù)，在UI坐標系中找點描跡，如圖乙所示，然后連線并將直線延長，交U軸于U11.46V，此即為電源電動勢；,由閉合電路歐姆定律得,1.伏阻法(1)電路圖：如圖10所示,二、伏阻法和安阻法測電動勢和內電阻,圖10,(2)實驗原理：EU,由圖象的斜率和截距求解.,圖11,2.安阻法(1)電路圖：如圖12所示.,(2)實驗原理：EIRIr.,圖12,圖13,(3)數(shù)據(jù)處理計算法：由解方程組求得E，r.,由圖象的斜率和截距求解.,(1)本實驗中的R0應選_(填字母).A.10B.50C.150D.500,例3有一特殊電池，它的電動勢約為9V，內阻約為40，已知該電池允許輸出的最大電流為50mA.為了測定這個電池的電動勢和內阻，某同學利用如圖14甲所示電路進行實驗，圖中電流表的內阻RA5，R為電阻箱，阻值范圍0999.9，R0為定值電阻，對電源起保護作用.,圖14,C,答案,解析,解析當電阻箱接入電路的阻值為零時，電路中的電流不能超過50mA，即電路中電阻的最小值約為180，除去電源內阻約為40、圖中電流表的內阻RA5，C選項最為合適.,解析由U外EIr得I(R0RRA)EIr，變形得,(2)該同學接入符合要求的R0后，閉合開關S，調整電阻箱的阻值，讀取電流表的示數(shù)，記錄多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖線，則根據(jù)圖線可求得該電池的電動勢E_V，內阻r_.,答案,解析,10,45,結合題圖可得E10V，r45.,達標檢測,1.(實物連線)(多選)某學生用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內阻時，所用滑動變阻器的阻值范圍為020，連接電路的實物圖如圖15所示.圖中接線錯誤或不妥的是A.滑動變阻器不起變阻作用B.電流表接線有錯C.電壓表量程選用不當D.電壓表接線不妥,1,2,答案,解析,圖15,解析變阻器要起到變阻作用，接入電路的兩根導線一條接在上面的金屬桿一端，另一條接在下面的接線柱上；電表接入電路，選好量程后，還應注意正、負接線柱，圖中電流表接法不對；在實驗中電壓表不應并聯(lián)在電源兩端，因為開關斷開后，電壓表仍有讀數(shù).,1,2,2.(實驗設計和數(shù)據(jù)處理)如圖16a是“測定電池的電動勢和內阻”的實驗電路，如果采用一節(jié)新干電池進行實驗，實驗時會發(fā)現(xiàn)，當滑動變阻器在阻值較大的范圍內調節(jié)時，電壓表讀數(shù)變化很小，為了較精確地測量一節(jié)新干電池的內阻，加接一定值電阻，實驗電路原理圖如圖b.可用以下給定的器材和一些導線來完成實驗，器材：量程3V的理想電壓表V，量程0.6A的電流表A(具有一定內阻)，定值電阻R0(R01.5)，滑動變阻器R1(010)，滑動變阻器R2(0200)，開關S.,1,2,圖16,(1)為方便實驗調節(jié)且能較準確地進行