人教選修實(shí)驗(yàn)測定電池的電動勢和內(nèi)阻

1、第二章 恒定電流第十節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測定電池(dinch)的電動勢和內(nèi)阻共二十八頁教材(jioci)中提供了三種實(shí)驗(yàn)方法供教學(xué)選擇，但實(shí)驗(yàn)原理大致相同，教學(xué)中可以就第一種方法進(jìn)行詳細(xì)的分析，要讓學(xué)生理清電動勢和內(nèi)阻測量的思維線索。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以靈活地運(yùn)用閉合電路歐姆定律，對圖像法處理數(shù)據(jù)進(jìn)一步熟悉。教學(xué)內(nèi)容不只是給學(xué)生一種測量電動勢的方法，更重要的是通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生更好地理解電動勢這一概念。共二十八頁1. 理解(lji)測量電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)一步感受電源路端電壓隨電流的變化關(guān)系。2. 體驗(yàn)測量電源電動勢和內(nèi)阻的探究過程，掌握實(shí)驗(yàn)方法。3. 用解析法和圖像法求解電源電動勢和內(nèi)阻，

2、能對結(jié)果進(jìn)行誤差分析、了解減小誤差的方法。重點(diǎn)：探究測量電源電動勢和內(nèi)阻的原理和方法，掌握其數(shù)據(jù)處理和誤差分析。難點(diǎn)：電阻率的影響因素,實(shí)驗(yàn)電路連接，圖像法求解及誤差分析。共二十八頁 電池已成為人類生活的親密伙伴，生活中處處需要電池，新舊電池的主要不同是什么呢？如果我們想比較下它們的電動勢和內(nèi)阻的關(guān)系應(yīng)該如何設(shè)計(jì)(shj)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?本節(jié)課我們就一起來探討下電池的電動勢和內(nèi)阻的測量方法。共二十八頁 1. 給你一節(jié)使用過的干電池、一個滑動變阻器、一塊安培表、一塊伏特(ft)表、一個開關(guān)和導(dǎo)線若干 , 如何測量這節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻？AVSR原理(yunl)：E = U + Ir一、實(shí)驗(yàn)原理及電路E

3、 = U1+ I1rE = U2+ I2r共二十八頁 2. 給你一節(jié)使用(shyng)過的干電池、一個變阻箱、一塊安培表、一個開關(guān)和導(dǎo)線若干 , 如何測量這節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻？ E = I1 ( R1 + r ) E = I2 ( R2 + r )ARS原理(yunl): E = I ( R + r ) 3. 給你一節(jié)使用過的干電池、一個變阻箱、一塊電壓表、一個電鍵和導(dǎo)線若干 , 如何測量這節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻？VRS原理: E = U +URr E = U1 +U1R1r E = U2 +U2R2r共二十八頁電流表電壓表滑動(hudng)變阻器開關(guān)(kigun)、導(dǎo)線及坐標(biāo)紙、鉛筆(選擇量

4、程接近電源電動勢)選用阻值較小的,最大阻值10 20二、實(shí)驗(yàn)器材的選擇以方案1為例 被測電池（干電池）共二十八頁AV甲AV乙 兩圖中電壓表和電流表的測量值都是準(zhǔn)確的嗎？如果不是，哪么哪個(n ge)表測量值準(zhǔn)確？哪個(n ge)表測量值有誤差？誤差是偏大還是偏小？ 因?yàn)榇郎y部分(b fen)（電池）的電阻是小電阻，故采用電流表外接法（相對待測部分(b fen)）誤差會小些，即甲圖。共二十八頁1. 確定(qudng)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)(shyn)步驟AVSR共二十八頁2. 把滑動變動(bindng)器的滑片移到一端使其阻值最大。3. 閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流

5、表有明顯讀數(shù)， 記錄一組電流電壓值，用同樣的方法測量并記錄幾組 U、I 值。4. 斷開開關(guān)，整理好器材。5. 數(shù)據(jù)處理：用原理中的方法計(jì)算或畫圖線算 E 和 r。共二十八頁通過(tnggu)視頻，觀看測定電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)操作過程。/edu/ppt/ppt_playVideo.action?mediaVo.resId=55c9a1ddaf508f0099b1c5dc共二十八頁例 1. 在用電壓表、電流表測兩節(jié)干電池串聯(lián)的電動勢和內(nèi)阻(ni z)時 ，除備有被測電池 、開關(guān)和足夠的導(dǎo)線外 ，還備有下列儀器可供選擇： A. 電流表(00.6 A) B. 電流表(03 A) C. 電壓表(03

6、V) D. 電壓表(015 V) E. 滑動變阻器(20 ，2 A) F. 滑動變阻器(1700 ，0.3 A)應(yīng)該選用的儀器是 _ (填器材前面的選項(xiàng)字母)。ACE共二十八頁四、數(shù)據(jù)處理方法(fngf)一：公式法 改變 R 的阻值(z zh)，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，多測量幾次 I、U 的值，算出 E、r 取平均值。共二十八頁方法(fngf)二：圖象法OI/AU/VEEIr=短 在坐標(biāo)紙上以 I 軸為橫坐標(biāo)，U 為縱坐標(biāo)，用測出幾組的 U，I 值畫出 UI 圖象。 所得直線(zhxin)跟縱軸的交點(diǎn)即為電動勢 E 的值，圖線的斜率的絕對值即為內(nèi)阻的值。共二

7、十八頁通過視頻(shpn)，了解數(shù)據(jù)處理辦法中的圖象法的作圖過程和注意要點(diǎn)。/edu/ppt/ppt_playVideo.action?mediaVo.resId=55c9a1c5af508f0099b1c5da共二十八頁例2. 一個(y )學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)方法測得數(shù)據(jù) ，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，畫出了如圖所示的 UI 圖象 ，從圖中可得出電源電動勢為 _V，內(nèi)阻為_。2.92.6共二十八頁AVSR1. 測量電路(dinl)存在系統(tǒng)誤差 。由于電壓表的分流 ，據(jù)此作出如圖乙所示的真實(shí)和測量的 UI 圖線 ，由圖不難看出 ，E、r 的測量值均小于真實(shí)值，r測 r真、E測 E真 。五、誤差(wch)分析2. 電

8、壓表和電流表讀數(shù)時會造成偶然誤差。用作圖法求 E、r 時，作圖不準(zhǔn)確造成偶然誤差。I真IvI測UI測量值真實(shí)值I真 = I測 + IvE r共二十八頁六、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(選用已使用過一段時間的干電池)。2. 電池在大電流放電時極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動勢 E 會明顯下降，內(nèi)阻 r 會明顯增大，故長時間放電不宜超過 0.3 A，短時間放電不宜超過 0.5 A，因此，實(shí)驗(yàn)中不要將 R 調(diào)得過小，讀電表示數(shù)要快，每次讀完應(yīng)立即斷電。3. 測出不少于 6 組 I、U 數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些。用方程組求解，要將測出的 I、U 數(shù)據(jù)中，第 1 和第 4 為一組，第

9、2和第 5 為一組，第 3 和第 6 為一組，分別解出 E、r 值，再求平均值4. 計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用公式(gngsh)計(jì)算出電源的內(nèi)阻 r。共二十八頁5. 干電池內(nèi)阻較小時，U 的變化較小，此時，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如下圖甲所示的狀況，使下部大面積空間得不到利用。為此，可使縱坐標(biāo)不從零開始而是根據(jù)(gnj)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo) I 必須從零開始)，如圖乙所示，并且把縱坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小。此時圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動勢要在直線上任取兩個相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用 r | U/I |求電池的內(nèi)阻 r。共二十八頁6. 畫

10、UI 圖線時，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè) ，個別(gbi)偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。這樣可使偶然誤差得到部分抵消，提高精確度。共二十八頁等效(dn xio)電源的電動勢和內(nèi)阻： 兩端有源網(wǎng)絡(luò)可等效為一個(y )電源，電源的電動勢為兩端開路時的電壓，電源的內(nèi)阻為從電源兩端看的內(nèi)電阻。abErR甲。abEr乙情況1：把圖甲的電路等效為圖乙的電源等效電源法E = Er = r + R共二十八頁 情況2：把圖丙的電路等效(dn xio)為圖丁的電源：。abEr丁R。abEr丙共二十八頁例3. 如圖是測量(cling)電源內(nèi)電阻的電路，下列關(guān)于誤差的說法，正確的是 ( ) A

11、.由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí) 值 B. 由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值 C. 由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值 D. 由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值 AVSR共二十八頁解析： E = U + Ir ， I = ( IA + U/ RV ) ，由于(yuy)電壓表的分流作用，對于每個電壓值 U1 ，測得的電流 IA小于總電流 I1，U 越大，I A 跟 I1 相差越大， 畫出的圖線應(yīng)為實(shí)線所示：UIU1IAI1所以(suy)內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值。測量值真實(shí)值答案：C共二十八頁測定電池(dinch)的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)原理原

12、理 1：用伏安法測 E、r原理 2：用電流表和電阻箱測 E、r原理 3：用電壓表和電阻箱測 E、r試驗(yàn)方法要點(diǎn)：熟悉(shx)實(shí)驗(yàn)所用的器材，會根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)原理選擇不同的實(shí)驗(yàn)器材，并按照合理規(guī)范的步驟進(jìn)行操作。3. 數(shù)據(jù)處理（伏安法）：平均值法、圖象法共二十八頁ABC1. 在測定電池的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中 ，用待測電池、開關(guān)和導(dǎo)線 ，配合下列(xili)儀器可以達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵?） A. 一只電流表和一個電阻箱 B. 一只電流表、一只電壓表和一個滑動變阻器 C. 一只電壓表和一個電阻箱 D. 一只電流表和一個滑動變阻器共二十八頁2. 用圖所示的電路(dinl)測定電源電動勢和內(nèi)阻，已知干

13、電池的電動勢約為 1.5 V，內(nèi)阻約 1 ，電壓表 ( 0 3 V , 3 k ) , 電流表 (0 0.6 A , 1.0 ) , 滑動變阻器有 R1 (10 ，2 A ) 和 R2 ( 100 ， 0.1 A ) 各一只。(1) 實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選用 。(2) 請用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)驗(yàn)電路。(3)在實(shí)驗(yàn)中測得多組電壓和電流值,得到如圖丙所示的 U I 圖線 , 由圖線可較準(zhǔn)確求出該電源電動勢 E = V ; 內(nèi)阻 r = 。1.50 0.1 0.2 0.3 0.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VR11.500.85AV共二十八頁內(nèi)容摘要第二章 恒定電流。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以靈活地運(yùn)用閉合電路歐姆定律，對圖像法處理數(shù)據(jù)進(jìn)一步熟悉。教學(xué)內(nèi)容不只是給學(xué)生一種測量電動勢的方法，更重要的是通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生更好地理解電動勢這一概念。1. 理解測量電源電動勢