測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻課件(魯科版選修)

1、第3節(jié)測(cè)量(cling)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻共五十二頁(yè)目標(biāo)導(dǎo)航1.理解用伏安法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理，合理選擇實(shí)驗(yàn)器材并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路完成實(shí)驗(yàn)(重點(diǎn))2能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(shj)，會(huì)用代數(shù)法、圖象法計(jì)算電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻(重點(diǎn))3能正確分析實(shí)驗(yàn)誤差(難點(diǎn))共五十二頁(yè)新知初探自學(xué)導(dǎo)引一、測(cè)量(cling)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的原理1伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻原理：E_.2電路圖：如圖所示UIr共五十二頁(yè)3方法：只要能測(cè)出_和_的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出關(guān)于E、r的兩個(gè)(lin )方程，從中解出E、r.4實(shí)驗(yàn)器材：干電池、_、_、_、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線5實(shí)驗(yàn)步驟(1)確定_表、_表的量程，按照電路圖連接好電

2、路，且使滑動(dòng)變阻器阻值滑到_.UI電流表電壓表滑動(dòng)(hudng)變阻器電流電壓最大共五十二頁(yè)(2)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)(hudng)變阻器，使電流表和電壓表有明顯的讀數(shù)，記錄一組_、_值(3)用同樣的方法，多測(cè)幾組U、I值(4)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材(5)利用代數(shù)法或圖象法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理UI共五十二頁(yè)想一想1原理圖中，電流表是內(nèi)接還是外接？為什么用這種接法？提示：由于待測(cè)電阻(dinz)在電源內(nèi)部,阻值較小,與電流表內(nèi)阻差不多,比電壓表內(nèi)阻小得多,故用電流表外接法共五十二頁(yè)U1I1rU2I2r共五十二頁(yè)2圖象法：以縱軸表示路端電壓，橫軸表示總電流，建立直角坐標(biāo)(zh jio zu bio)系，將所測(cè)

3、多組相應(yīng)的U、I值進(jìn)行描點(diǎn)，然后用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來(lái)由UEIr知，UI圖象是一條斜向下的直線,如圖所示，直線與縱軸的交點(diǎn)表示電源_，與橫軸交點(diǎn)表示電源的_(數(shù)軸刻度從零開(kāi)始)，圖線斜率的絕對(duì)值代表電源_電動(dòng)勢(shì)短路(dunl)電流內(nèi)阻共五十二頁(yè)想一想2在上圖中，如何求解(qi ji)電源的內(nèi)電阻？共五十二頁(yè)要點(diǎn)探究講練互動(dòng)要點(diǎn)一對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解(lji)學(xué)案導(dǎo)引1本實(shí)驗(yàn)為什么采用電流表外接法？2使用舊干電池和新干電池的效果一樣好嗎？3有沒(méi)有其他測(cè)量E和r的方法？共五十二頁(yè)1實(shí)驗(yàn)原理(1)由閉合電路歐姆定律得EU端Ir，改變滑動(dòng)(hudng)變阻器R的阻值，測(cè)出兩組U、I值，列方程得EU1I

4、1rEU2I2r共五十二頁(yè)共五十二頁(yè)(2)其他測(cè)量(cling)電路用電阻箱和電流表測(cè)定實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示用電阻箱和電壓表測(cè)定實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示共五十二頁(yè)2誤差分析(1)偶然誤差由讀數(shù)誤差和電表線性不良引起的誤差由于導(dǎo)線與電池接觸(jich)不好造成電池內(nèi)阻不穩(wěn)定用圖象法求E和r時(shí)，作圖不準(zhǔn)產(chǎn)生誤差共五十二頁(yè)共五十二頁(yè)對(duì)此也可由電路來(lái)解釋?zhuān)喝舭褕D甲中的R和電流表看成外電路，則電壓表可看成內(nèi)電路的一部分，故實(shí)測(cè)(sh c)出的是電池和電壓表這個(gè)整體等效的r和E.電壓表和電池并聯(lián)，故等效內(nèi)阻r小于電池內(nèi)阻r真，r測(cè)r真外電路斷開(kāi)時(shí)，ab兩點(diǎn)間電壓Uab即等效電動(dòng)勢(shì)E，此時(shí)電壓表構(gòu)成回路，故UabE

5、真，即E測(cè)E真共五十二頁(yè)3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)阻宜大些(可選用舊的干電池)(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會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過(guò)(chogu)0.3 A，短時(shí)間放電不宜超過(guò)0.5 A因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過(guò)大，讀電表要快，每次讀完后應(yīng)立即斷電；共五十二頁(yè)(3)選用內(nèi)阻適當(dāng)大一些(yxi)的電壓表；(4)電壓表、電流表應(yīng)選擇合適的量程，使測(cè)量時(shí)偏轉(zhuǎn)角大些，以減小讀數(shù)時(shí)的相對(duì)誤差；(5)測(cè)出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解，將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組，第2和第5為一組，第3和第6為一組，分

6、別解出E、r值，再求平均值；共五十二頁(yè)(6)畫(huà)出UI圖，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均衡分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別(gbi)偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不予考慮這樣，就可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確程度共五十二頁(yè) 測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E和r(E約為4.5 V，r約為1.5 )器材：量程(lingchng)為3 V的理想電壓表V，量程為0.5 A的電流表A(具有一定內(nèi)阻)，定值電阻R4 ，滑動(dòng)變阻器R，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖圖中各元件需用題目中給出的符號(hào)或字母標(biāo)出例1共五十二頁(yè)(2)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

7、E_，r_.(用I1、I2、U1、U2及R表示)【思路點(diǎn)撥(din bo)】解答本題應(yīng)該把握以下兩點(diǎn)：(1)電流表接入電路中的位置(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律，列出方程式共五十二頁(yè)【精講精析】(1)實(shí)驗(yàn)中由于電源的內(nèi)電阻較小，故電流表相對(duì)于電源應(yīng)該外接電路中最大電流不能超過(guò)(chogu)電流表的量程0.5 A,故路端電壓最小為EImaxr3.75 V，大于電壓表的量程3 V，所以保護(hù)電阻R應(yīng)置于并聯(lián)部分之外，這樣電壓表最小電壓U4.5 V0.5(1.54)V1.75 V，小于電壓表量程，故實(shí)驗(yàn)原理圖如圖所示共五十二頁(yè)共五十二頁(yè)【方法總結(jié)】實(shí)驗(yàn)是根據(jù)器材“因材制宜”的，對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理要把握準(zhǔn)確(zh

8、nqu)，根據(jù)實(shí)際情況選擇“可行性”的實(shí)驗(yàn)方案，既保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行，又保證器材不受損壞共五十二頁(yè)變式訓(xùn)練1下列給出多種用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)，處理方法(fngf)既能減小偶然誤差,又直觀、簡(jiǎn)便的是()A測(cè)出兩組I，U的數(shù)據(jù)，代入方程EU1I1r和EU2I2r，求出E和rB多測(cè)幾組I，U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求出其平均值共五十二頁(yè)C測(cè)出多組I，U的數(shù)據(jù)，畫(huà)出UI圖象，再根據(jù)圖象求出E、rD多測(cè)幾組I，U的數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測(cè)出斷路時(shí)的路端電壓即為電動(dòng)勢(shì)E，再用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)電阻r解析：選C.圖象法處理(chl)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能減小偶然誤差，而且

9、又直觀、形象，故選項(xiàng)C正確共五十二頁(yè)要點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理的方法學(xué)案(xu n)導(dǎo)引1用圖象處理數(shù)據(jù)有什么優(yōu)點(diǎn)？2UI圖象的縱坐標(biāo)必須從零開(kāi)始變化嗎？共五十二頁(yè)共五十二頁(yè)(4)應(yīng)注意當(dāng)電源內(nèi)電阻較小時(shí),U的變化較小,圖象(t xin)中描出的點(diǎn)呈現(xiàn)如圖甲所示狀態(tài)，下面大面積空間得不到利用，所描得的點(diǎn)及作出的圖線誤差較大為此，可使縱軸不從零開(kāi)始，如圖乙所示，把縱坐標(biāo)比例放大，可使結(jié)果誤差小些此時(shí)，圖線與縱軸的交點(diǎn)仍代表電源的電動(dòng)勢(shì)，但圖線與橫軸的交點(diǎn)不再代表短路電流，計(jì)算內(nèi)電阻要在直線上選取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)共五十二頁(yè)的點(diǎn)，由它們(t men)的坐標(biāo)值計(jì)算出斜率的絕對(duì)值，即為內(nèi)電阻r.共五十二頁(yè)特別提醒：利用

10、圖象求電源內(nèi)阻時(shí)，要特別注意(zh y)縱坐標(biāo)是否由零開(kāi)始變化，若從零開(kāi)始變化，圖象的橫軸截距即短路電流，若不是從零開(kāi)始變化，圖象的橫軸截距則不是短路電流共五十二頁(yè) 如圖所示，在“測(cè)定(cdng)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中：例2共五十二頁(yè)(1)請(qǐng)不要改動(dòng)(gidng)已接導(dǎo)線，在甲圖中把還需要連接的導(dǎo)線補(bǔ)上(2)閉合電鍵前，應(yīng)使變阻器滑片處在_位置上(3)測(cè)得該電源的伏安特性曲線如圖乙所示，則縱坐標(biāo)表示的是該電路的_電壓，該電源的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)V，內(nèi)電阻為_(kāi).共五十二頁(yè)【思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)實(shí)物圖的連接細(xì)節(jié)(2)UI圖象的坐標(biāo)原點(diǎn)是否為U、I零點(diǎn)【精講精析】(1)電壓表測(cè)路

11、端電壓，滑動(dòng)變阻器采用(ciyng)限流接法，開(kāi)關(guān)控制整個(gè)電路實(shí)物圖如圖所示共五十二頁(yè)(2)閉合電鍵前，為安全起見(jiàn)，變阻器滑片應(yīng)處在阻值最大端(3)在UI圖象上，縱坐標(biāo)表示電源的路端電壓由于橫軸不從零開(kāi)始，故該圖象與縱軸的交點(diǎn)不表示電源電動(dòng)勢(shì)，先求電源內(nèi)阻(ni z)再求電源電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)I0.20 A時(shí)，U1.8 V，斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻的大小共五十二頁(yè)【答案(d n)】(1)見(jiàn)精講精析圖(2)阻值最大(3)路端2.22共五十二頁(yè)變式訓(xùn)練2用如圖甲所示的電路測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(ni z)，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的UI圖線，由圖線可知下列選項(xiàng)錯(cuò)誤的是()共五十二頁(yè)A電池電動(dòng)勢(shì)為1.

12、40 VB電池內(nèi)阻(ni z)阻值為1 C外電路短路時(shí)的電流為0.40 AD電壓表的示數(shù)為1.20 V時(shí)，電流表的示數(shù)I約為0.20 A共五十二頁(yè)共五十二頁(yè)熱點(diǎn)示例創(chuàng)新拓展經(jīng)典案例(10分)一特種電池的電動(dòng)勢(shì)約為9 V，內(nèi)阻約為50 ，為了測(cè)定這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，某同學(xué)(tng xu)利用了如圖甲所示電路,圖中電壓表內(nèi)阻很大,對(duì)電路的影響可不考慮，R為電阻箱，其阻值范圍為0999 .共五十二頁(yè)共五十二頁(yè)共五十二頁(yè)共五十二頁(yè)【答案(d n)】10 V50 共五十二頁(yè)共五十二頁(yè)用電勢(shì)差計(jì)測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)在一般情況下，常用電壓表或多用電表直接測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)電源總是有內(nèi)阻的，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，內(nèi)阻上必然有電勢(shì)降落，因而測(cè)出的值仍為路端電壓采用電勢(shì)差計(jì)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)，可以避免(bmin)電源內(nèi)阻的影響名師講壇精品資源共五十二頁(yè)如圖所示，E為供電電源，ES為標(biāo)準(zhǔn)電源，Ex為待測(cè)電源，RP是限流電阻，r0是小量程(lingchng)電流表的保護(hù)電阻共五十二頁(yè)共五十二頁(yè)請(qǐng)你參照(cnzho)圖選擇器材，安裝電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)討論當(dāng)電勢(shì)差計(jì)平衡時(shí)，為什么檢流計(jì)的指針指零？共五十二頁(yè)知能演練輕松闖關(guān)共五十二頁(yè)本部分(b fen)內(nèi)容講解結(jié)束按ESC鍵退出(tuch)全屏播放共五十二頁(yè)內(nèi)容摘要第3節(jié)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。2能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，會(huì)用代數(shù)法、圖象