物理人教版高中必修三（2019年新編）12-3實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量（課件）

第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量第十二章電能能量守恒定律課標(biāo)定位1、知道測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理；2、學(xué)會(huì)公式法和圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；3、了解實(shí)驗(yàn)中的誤差來(lái)源，了解用不同方法測(cè)量得出結(jié)果E和r的誤差分析。素養(yǎng)闡釋1、物理觀念：電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻2、科學(xué)思維：通過(guò)實(shí)驗(yàn)的操作，以及圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過(guò)程，體驗(yàn)如何選擇電表的內(nèi)接和外接，減少系統(tǒng)誤差的操作方法。引入這是常用的電池，要想測(cè)出其電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，你需要什么儀器，采用什么樣的電路圖，原理是什么？一、實(shí)驗(yàn)思路AVSR原理：E=U+Ir1、伏安法：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器E=U2+I2rE=U1+I1r思考：如果沒有電壓表或者電流表呢？2.安阻法：電流表、電阻箱

E=I1(R1+r)

E=I2(R2+r)ARS原理:E=I(R+r)3.伏阻法：電壓表、電阻箱VRS原理:E=U+URr

E=U1

+U1R1r

E=U2

+U2R2r二、物理量的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量路端電壓U和電流I兩個(gè)物理量。然而，是否只需測(cè)量?jī)山MU、Ⅰ數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程解得E和r就行呢?只測(cè)量?jī)山M數(shù)據(jù)，通過(guò)聯(lián)立方程解得E和r，看起來(lái)比較簡(jiǎn)單，誤差卻可能較大。只有多次測(cè)量，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，才能減小誤差。所以，應(yīng)該使用滑動(dòng)變阻器改變外電路的電阻，進(jìn)行多次測(cè)量。電流表：0～0.6A電壓表：0～3V滑動(dòng)變阻器：阻值較小的,最大阻值10～20Ω被測(cè)干電池：內(nèi)阻較大開關(guān)和導(dǎo)線實(shí)驗(yàn)器材選擇【課堂檢測(cè)1】（多選）測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)電池、開關(guān)和導(dǎo)線配合下列哪組儀器，可以達(dá)到測(cè)定目的（）A.一只電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器B.一只電流表和一只電壓表C.一只電流表和一個(gè)電阻箱D.一只電壓表和一個(gè)電阻箱ACD1.確定電流表和電壓表的量程，按圖示電路把器材連好。三、實(shí)驗(yàn)步驟AVSR2.把滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端，使接入電路部分的電阻最大；3.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)；4.用同樣的方法，測(cè)量幾組電壓、電流的數(shù)值并記錄下來(lái)；5.斷開開關(guān)，整理好器材；6.根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)求解。注意事項(xiàng)1.為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應(yīng)大些(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的干電池)。2.電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì)

E、內(nèi)阻r會(huì)明顯變化，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過(guò)0.3A，短時(shí)間放電不宜超過(guò)0.5A，因此，實(shí)驗(yàn)中不要將R調(diào)得過(guò)小，讀電表示數(shù)要快，每次讀完應(yīng)立即斷電。3.測(cè)出不少于6組I、U

數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些。四、數(shù)據(jù)分析方法一:公式法改變R的阻值，從電流表和電壓表中讀取兩組I、U的值，代入方程組聯(lián)立求解，多測(cè)量幾次I、U的值，算出E、r取平均值.EI短（1）在坐標(biāo)紙上以Ｉ為橫坐標(biāo)，Ｕ為縱坐標(biāo)，用測(cè)出的幾組Ｕ、Ｉ值畫出Ｕ－Ｉ圖像。（2）所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì)E的值，圖線的斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)阻。方法二:圖像法使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。(3)畫U-I圖線時(shí)，縱軸的刻度可以不從零開始,而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)?shù)闹甸_始(但橫坐標(biāo)必須從0開始),這時(shí)圖線與橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動(dòng)勢(shì)E，圖線的斜率的絕對(duì)值仍為內(nèi)阻r?！菊n堂檢測(cè)2】用伏安法測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，下列注意事項(xiàng)中錯(cuò)誤的是()A．應(yīng)選用舊的干電池作為被測(cè)電源，以使電壓表示數(shù)的變化明顯B．移動(dòng)變阻器的觸頭時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路造成電流表過(guò)載C．根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作U-I圖象時(shí)，應(yīng)通過(guò)盡可能多的點(diǎn)畫一條直線，并使不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)D.出于安全的考慮，在選擇電表時(shí)，量程越大越好D五、誤差分析測(cè)出的虛線框內(nèi)的等效電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻滑動(dòng)變阻器+電流表為外電路電壓表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分。r測(cè)量值偏小。E測(cè)<E真如果斷開外電路IA=0，通過(guò)電源的電流I≠0U測(cè)=U外<E

AVKE,r測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)無(wú)偏差，內(nèi)阻偏大測(cè)出的虛線框內(nèi)的等效電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻滑動(dòng)變阻器+電壓表為外電路電流表看作內(nèi)電路的一部分如果斷開外電路，則IA=0，通過(guò)電源的電流I=0r測(cè)量結(jié)果偏大U測(cè)=E

，所以E測(cè)=E真I真IVAVKE,rI測(cè)UI測(cè)量值××真實(shí)值A(chǔ)VKE,rU外U測(cè)UAUI測(cè)量值×××真實(shí)值內(nèi)接誤差：電壓表分流口訣：分流小人（r）小義（E）外接誤差：電流表的分壓口訣：分壓高人(r)一（E）等總結(jié)：

【課堂反饋3】用伏安法測(cè)電池1和電池2的電動(dòng)勢(shì)E1、E2以及內(nèi)阻r1和r2．由測(cè)得的數(shù)據(jù)在U—I圖上分別它們的圖線直線1和直線2，如圖所示，由圖可以判斷：（）A．E1

<E2、r1<r2B．E1

<E2、r1>r2C．E1

>E2、r1>r2D．E1

>E2、r1<r2A課堂小結(jié)一、實(shí)驗(yàn)思路二、物理量的測(cè)量三、實(shí)驗(yàn)步驟四、數(shù)據(jù)分析五、誤差分析【課堂檢測(cè)1】在用電壓表、電流表測(cè)兩節(jié)干電池串聯(lián)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，除備有被測(cè)電池、電鍵和足夠的導(dǎo)線外，還備有下列儀器可供選擇：A．電流表(0～0.6A)B．電流表(0～3A)C．電壓表(0～3V)D．電壓表(0～15V)E．滑動(dòng)變阻器(20Ω，2A)F．滑動(dòng)變阻器(1700Ω，0.3A)（1）應(yīng)該選用的儀器是__________(填器材前面的選項(xiàng)字母)．A、C、EAVKE,r（2）一個(gè)學(xué)生用以上儀器測(cè)得數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，畫出了如圖所示的U－I圖象，從圖中可得出電源電動(dòng)勢(shì)為______V，內(nèi)阻為_______Ω。2.902.55

【課堂檢測(cè)2】

用如圖所示的電路測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，由于電表內(nèi)阻的影響，關(guān)于電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)值E0與測(cè)量值E及電池內(nèi)阻的真實(shí)值r0與內(nèi)阻的測(cè)量值r的說(shuō)法正確的是（）A．E0＞E，r0＞r

B．E0＝E，r0＜rC．E0＝E，r0＞r

D．E0＜E，r0＜rB【課堂檢測(cè)3】如圖甲所示