高二物理人教版選修3-1課件 第2章恒定電流 第9節(jié)《實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻》

歡迎進(jìn)入物理課堂 第九節(jié)實(shí)驗(yàn) 測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 了解并掌握測定電池的電動(dòng)勢與內(nèi)阻的原理 2 掌握實(shí)驗(yàn)方法 并學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 重點(diǎn)難點(diǎn) 掌握實(shí)驗(yàn)原理 合理處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 易錯(cuò)問題 數(shù)據(jù)處理 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 進(jìn)一步熟練電壓表 電流表 滑動(dòng)變阻器的使用 2 學(xué)會(huì)用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 3 學(xué)會(huì)利用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 二 實(shí)驗(yàn)原理1 原理圖如圖2 9 1所示 圖2 9 1 2 原理 通過改變滑動(dòng)變阻器的阻值 用電壓表和電流表測出每種狀態(tài) 最少兩種 下的U I值 列出兩個(gè)方程 即可求出電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r 即聯(lián)立求解可得 三 實(shí)驗(yàn)器材被測電池 干電池 電流表 電壓表 滑動(dòng)變阻器 電鍵和導(dǎo)線等 四 實(shí)驗(yàn)步驟1 確定電流表 電壓表的量程 按圖2 9 1所示電路把器材連接好 如圖2 9 2所示 圖2 9 2 2 把變阻器的滑動(dòng)片移到一端使阻值最大 3 閉合電鍵 調(diào)節(jié)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) 用同樣的方法測量并記錄幾組I和U的值 4 斷開電鍵 整理好器材 5 數(shù)據(jù)處理 用原理中的方法計(jì)算或從U I圖象中找出E和r 一 測量數(shù)據(jù)處理方法1 代數(shù)法 運(yùn)用解方程組求解E和r 為了減小實(shí)驗(yàn)的偶然誤差 應(yīng)該利用U I值多求幾組E和r的值 算出它們的平均值 2 圖象法對(duì)于E r一定的電源 路端電壓U與通過干路的電流I U I圖象應(yīng)該是一條直線 這條直線與縱軸的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢 與橫軸I的交點(diǎn)表示短路電流 圖線斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻 二 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)阻宜大一些 實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大 讀完U和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源 以免干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象嚴(yán)重 使得E和r明顯變化 2 在畫U I圖象時(shí) 要盡量使多數(shù)點(diǎn)落在直線上 不在直線上的點(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 這樣可減小偶然誤差 提高測量精確度 3 干電池內(nèi)阻較小時(shí)U的變化較小 坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖2 9 3甲所示的狀況 下部分大面積空間得不到利用 為此可使坐標(biāo)不從零開始 如圖乙所示 縱坐標(biāo)不從零開始 把縱坐標(biāo)的比例放大 可使結(jié)果的誤差減小些 此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流 計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn) 用r 計(jì)算出電池的內(nèi)阻r 圖2 9 3 三 誤差分析造成誤差的主要原因是未考慮電壓表的分流作用 使得電流表上讀出的數(shù)值比實(shí)際的總電流 即流過電源的電流 要小一些 U越大 電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大 作圖不準(zhǔn)確會(huì)造成偶然誤差 采用課本圖2 9 1電路時(shí)E測 E真 r測 r真 如圖2 9 4所示 圖2 9 4 四 測電源E r的幾種方法與電路連接 2010年常熟高二檢測 在測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中 備有下列器材 A 待測干電池 電動(dòng)勢約為1 5V 內(nèi)阻小于1 0 B 電流表G 滿偏電流Ig 3mA 內(nèi)阻Rg 10 例1 C 電流表A 0 0 6A 內(nèi)阻0 1 D 滑動(dòng)變阻器R1 0 20 10A E 滑動(dòng)變阻器R2 0 200 1A F 定值電阻R0 990 G 開關(guān)和導(dǎo)線若干 1 某同學(xué)發(fā)現(xiàn)上述器材中雖然沒有電壓表 但給出了兩個(gè)電流表 于是他設(shè)計(jì)了圖2 9 5甲中的a b兩個(gè)參考實(shí)驗(yàn)電路 其中合理的是圖 所示的電路 在該電路中 為了操作方便且能較準(zhǔn)確的進(jìn)行測量 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 填寫器材的字母代號(hào) 2 圖乙為該同學(xué)根據(jù) 1 中選出的合理實(shí)驗(yàn)電路 利用測出的數(shù)據(jù)繪出的I1 I2圖線 I1為電流表G的示數(shù) I2為電流表A的示數(shù) 則由圖線可得被測電池的電動(dòng)勢E V 內(nèi)阻r 圖2 9 5 解析 1 電路a中電流表A和定值電阻R0組成的電壓表量程為0 6 990 1V 594V 而電源電動(dòng)勢僅約為1 5V 所以電路a不合理 電路b合理 電源的內(nèi)阻較小 又滑動(dòng)變阻器采用限流式改變電路 所以用滑動(dòng)變阻器R1改變電路較為方便 2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知電流表G的讀數(shù)乘以 10 990 即為電路的路端電壓 所以圖線在縱軸上的截距乘以 10 990 1000 可得電源電動(dòng)勢E 1 48 10 3 1000V 1 48V 從圖線上取兩點(diǎn)得電池的內(nèi)阻 答案 1 bD 2 1 48 1 47 1 49均正確 0 8 0 78 0 82均正確 2009年高考海南卷 圖2 9 6甲是利用兩個(gè)電流表A1和A2測量干電池電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r的電路原理圖 圖中S為開關(guān) R為滑動(dòng)變阻器 固定電阻R1和A1內(nèi)阻之和為10000 比r和滑動(dòng)變阻器的總電阻都大得多 A2為理想電流表 例2 圖2 9 6 1 按電路原理圖在圖乙虛線框內(nèi)各實(shí)物圖之間畫出連線 2 在閉合開關(guān)S前 將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c移動(dòng)至 填 a端 中央 或 b端 3 閉合開關(guān)S 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c至某一位置 讀出電流表A1和A2的示數(shù)I1和I2 多次改變滑動(dòng)端c的位置 得到的數(shù)據(jù)為在圖2 9 7所示的坐標(biāo)紙上以I1為縱坐標(biāo) I2為橫坐標(biāo)畫出所對(duì)應(yīng)的I1 I2曲線 4 利用所得曲線求得電源的電動(dòng)勢E V 內(nèi)阻r 保留兩位小數(shù) 5 該電路中電源輸出的短路電流Im A 圖2 9 7 答案 1 連線如圖2 9 8甲所示 2 3 4 5 見解析圖2 9 8 1 在用圖2 9 9甲所示的電路測電池電動(dòng)勢和內(nèi)電阻時(shí) 由于電壓表的分流作用造成系統(tǒng)誤差 圖2 9 9乙所示的U I圖象中有兩條直線AB和A B 其中一條是根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)畫出的直線 另一條是修正電壓表分流所引起的誤差得到的直線 由圖可知 正確的是 圖2 9 9 A AB是根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)畫出的直線B A B是根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)畫出的直線C 路端電壓U越大 通過電壓表的電流越大D 由于電壓表的分流作用 使電池電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的測量值都小于真實(shí)值答案 ACD 2 在用伏安法測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中 圖2 9 10是某一同學(xué)的實(shí)際接線圖 圖中接線有一處錯(cuò)誤 只需去掉一根導(dǎo)線 這根導(dǎo)線的編號(hào)是 圖2 9 10 答案 3 圖2 9 11中E為直流電源 R為已知電阻 V為理想電壓表 其量程大于電源電動(dòng)勢 S1和S2是開關(guān) 現(xiàn)要利用圖中電路測量電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r 試寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果的表達(dá)式 圖2 9 11 4 2010年揚(yáng)州模擬 測量電池的電動(dòng)勢E及內(nèi)阻r E約為6V r約為1 5 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(nèi)阻 固定電阻R 8 5 滑動(dòng)變阻器R 0 10 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 1 在圖2 9 12的虛框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖 圖中各元件需用題目中所給出的符號(hào)或字母標(biāo)出 2 用筆畫線代替導(dǎo)線在圖2 9 12中完成實(shí)物連線 圖2 9 12 3 實(shí)驗(yàn)中 當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時(shí) 電壓表讀數(shù)為U1 當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時(shí) 電壓表讀數(shù)為U2 則可以求出E r 用I1 I2 U1 U2及R表示 解析 本題考查實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)圖的連接 及處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力 1 2 如圖甲 乙所示 答案 見解析 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全