【課件】實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻(課件)（人教版2019必修第三冊）

第十二章電能

能量守恒定律12.3實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻高中物理同步備課必修第三冊目錄contents伏安法0102伏阻法03安阻法04安安法05伏伏法2、電源電動勢與內(nèi)、外電壓關(guān)系1、閉合電路歐姆定律EI短圖象在橫軸上的截距為短路電流I短（U=0）圖象斜率的絕對值為電源內(nèi)阻（I=0）I/AU/V0圖象在縱軸上的截距為電源的電動勢E由U=E-Ir可知，U是I的一次函數(shù)。知識回顧

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？電動勢和內(nèi)阻是電源的兩個重要參量，若電池的電動勢和內(nèi)阻未知，我們該如何測量？有哪些測量方法呢？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。新課導(dǎo)入(1)掌握用電壓表和電流表測定電源電動勢和內(nèi)阻的方法.(2)學(xué)會用U-I圖線處理數(shù)據(jù)的方法.實驗?zāi)康腁VKE,r伏安法01（1）

Ｕ：路端電壓;

Ｉ：通過電源的電流;

E：待測電動勢；r:待測內(nèi)阻；（2）只要測出幾組（至少兩組）U、I值就可求出E、r閉合電路的歐姆定律：E=U1+I1rE=U2+I2r1、基本原理AVSE,r···電流表外接法AVSE,r···電流表內(nèi)接法2、電路設(shè)計

通過改變多次滑動變阻器的阻值（外電阻），測出相應(yīng)的外電壓（伏特表讀數(shù)）、電流（安培表讀數(shù)），利用解方程的辦法或圖象法求得電動勢E和內(nèi)阻r。注意：這里“外接法”是相對于電源來說的，而不是滑動變阻器。電流表電壓表滑動變阻器開關(guān)、導(dǎo)線及坐標(biāo)紙、鉛筆(選擇量程接近電源電動勢)選用阻值較小的,最大阻值10

~20Ω

被測電池（干電池）3、實驗器材AVSR電流表外接法4、實物圖連接2.把變阻器的滑動片移到使阻值最大的一端；3.閉合開關(guān)，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.斷開開關(guān)，整理好器材；1.確定電流表、電壓表的量程，按原理圖連接電路；5、實驗步驟AVSR方法一：公式法E=U2+I2rE=U1+I1rAVSR電流表外接法6、數(shù)據(jù)處理

改變R的值，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，多測量幾次I、U的值，算出E、r取平均值。注意：利用解方程組的方法求解E和r的優(yōu)點是簡單,缺點則是有可能產(chǎn)生較大的誤差，因此一般采用圖象法求解E和r。I短EU軸截距等于電動勢E在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)，用測出幾組的U、I值畫出U-I圖象。r是直線的斜率的絕對值短路電流縱坐標(biāo)可以不從0開始EIr=短方法二：圖像法1.電鍵閉合前，變阻器滑片應(yīng)置于阻值最大位置處;2.使用內(nèi)阻較大一些的舊電池。在實驗中不要將電流調(diào)得太大，每次讀完數(shù)后立即斷電，以免使電動勢和內(nèi)阻發(fā)生變化.如果使用的是水果電池，它的內(nèi)阻雖然比較大，但不夠穩(wěn)定，測量前要做好充分的準(zhǔn)備，測量盡量迅速;3.要測出不少于6組Ｉ、Ｕ數(shù)據(jù)，且變化范圍要大一些;4.畫Ｕ—Ｉ圖線時，應(yīng)使圖線通過盡可能多的點，并使不在直線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別偏離直線太遠(yuǎn)的點可舍去;7、注意事項5.畫U--I圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)?shù)闹甸_始，（但橫坐標(biāo)必須從0開始)但這時圖線與橫軸的交點不再是短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動勢E，圖線的斜率的絕對值仍為內(nèi)阻r;6.畫U--I圖線時，坐標(biāo)軸的單位選擇要恰當(dāng)，使作出的圖線基本充滿整個區(qū)域為宜，不能使圖線位于某一角上；7.使用U--I圖線計算內(nèi)阻要在直線上任取兩個相距較遠(yuǎn)的點，用公式計算出電源的內(nèi)阻r。8、實驗視頻拓展：伏安法系統(tǒng)誤差分析（1）電壓表內(nèi)阻越大，電壓表分流越小，系統(tǒng)誤差越小。（2）電壓表內(nèi)阻已知，可求流過電壓表的電流，可消除系統(tǒng)誤差。1.誤差來源：電壓表分流。路端電壓越大，電壓表分流越多。U-I圖像修正如圖所示。電流表外接法AVSE,r···2.

E測<E真

r測<r真適用情況①內(nèi)阻r很小(干電池)②滑動變阻器R阻值要小3.說明：方法一：U-I圖像修正法①UIO測量值真實值電壓表分流Iv1.誤差來源：電流表表分壓。通過電源的電流越大，電流表分壓越多。U-I圖像修正如圖。2.AVSE,r···電流表內(nèi)接法

E測=E真

r測>r真UIO測量值真實值適用情況①內(nèi)阻r很大(水果電池)②滑動變阻器R阻值要大（1）電流表內(nèi)阻越小，電流表分壓越小，系統(tǒng)誤差越?。?）電流表內(nèi)阻已知，可求電流表兩端電壓，可消除系統(tǒng)誤差。3.說明：方法一：U-I圖像修正法②電流表分壓UA不考慮電表影響考慮電表影響解得解得方法二：計算法（外接）①對比系數(shù)得：r測

<r真

E測<E真不考慮電表影響考慮電表影響r

測

=r+RA>r

E測=E解得解得AVSE,r···方法二：計算法（內(nèi)接）②電流表內(nèi)接法對比系數(shù)得：r測>r真

E測=E真AVS乙R方法二：計算法（內(nèi)接）②——另解r

測

<rE測

<E把電源和電壓表看成一個整體，這樣測得的就是這個整體的路端電壓和通過這個整體的電流，計算出的就是這個整體的電動勢和這個整體的內(nèi)電阻。這個整體的電動勢相當(dāng)于開路時電壓表所分得的電壓，整體的電阻相當(dāng)于電源和電壓表并聯(lián)的阻值。即：電流表外接法AVSE,r···方法三：等效電源法①

把電流表和電源等效為一新電源，如圖虛線框所示，這個等效電源的內(nèi)阻r測為r和RA的串聯(lián)總電阻，也就是測量值，即

E測

=E等效電源的電動勢為電流表和電源串聯(lián)后的路端電壓，也就是測量值，即電流表內(nèi)接法方法三：等效電源法②AVSE,r···基本電路誤差分析

①原因:電壓表分流②結(jié)果:E測<E真,r測<r真①原因:電流表分壓②結(jié)果:E測=E真,r測>r真U-I斜率適用條件①內(nèi)阻r很小(干電池)②滑動變阻器R阻值要?、賰?nèi)阻r很大(水果電池)②滑動變阻器R阻值要大與前面伏安法測電阻中講的“大內(nèi)偏大，小外偏小”也吻合。伏阻法2

采用一個電阻箱、一塊電壓表、一個電鍵和導(dǎo)線若干,測量一節(jié)使用過的干電池的電動勢和內(nèi)阻。原理：VE

rSR實驗原理方法二:圖象法誤差來源：電壓表的分流。電壓表內(nèi)阻已知，可消除系統(tǒng)誤差。E測＜E真

r測＜r真方法一:公式法數(shù)據(jù)處理安阻法3

采用一個電阻箱、一塊電流表、一個電鍵和導(dǎo)線若干,測量一節(jié)使用過的干電池的電動勢和內(nèi)阻。原理：E=I（R+r)ASE,rR實驗原理誤差來源：電流表的分壓。電流表內(nèi)阻已知，可消除系統(tǒng)誤差。E測=E真

r測>r真方法一:公式法方法二:圖象法

E測=I1(R1+r)

E測=I2(R2+r)數(shù)據(jù)處理E測=I1（R1+r測）①E測=I2（R2+r測）②E真=I1（R1+RA+r真）

③

E真=I2（R2+RA+r真）④1.不考慮電流表內(nèi)阻時，得出的是E，r的測量值2.考慮電流表內(nèi)阻時，得出的是E，r的真實值結(jié)論：E測=

E真r測>r真ASE,rR誤差分析安安法4

采用一個定值電阻、兩塊電流表、一個電鍵和導(dǎo)線若干,測量一節(jié)使用過的干電池的電動勢和內(nèi)阻。原理：E=U+IrA2SE,rRA1A2SE,rRA1實驗原理伏伏法5采用一個定值電阻、兩塊電壓表、一個電鍵和導(dǎo)線若干,測量一節(jié)使用過的干電池的電動勢和內(nèi)阻。原理：E=U+IrSE,rRV2V1SE,rRV2V1實驗原理典例分析6【例題】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(0～0.6A)B.電流表(0～3A)C.電壓表(0～3V)D.電壓表(0～15V)E.滑動變阻器(20Ω，2A)F.滑動變阻器(1700Ω，0.3A)應(yīng)該選用的儀器是__________(填器材前面的選項字母)。ACE【例題】一個學(xué)生利用實驗方法測得數(shù)據(jù),根據(jù)這些數(shù)據(jù),畫出了如圖所示的U－I圖象,從圖中可得出電源電動勢為______V，內(nèi)阻為______Ω。2.92.6【例題】用伏安法測定電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，下列注意事項中錯誤的是()A．應(yīng)選用舊的干電池作為被測電源，以使電壓表示數(shù)的變化比較明顯B．移動變阻器的觸頭時，不能使滑動變阻器短路造成電流表過載C．根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)作U-I圖象時，應(yīng)通過盡可能多的點畫一條直線，并使不在直線上的點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，量程越大越好DErAR1R2【例題】如圖示的電路中，R1

、R2為標(biāo)準(zhǔn)電阻，測定電源的電動勢和內(nèi)阻時，如果偶然誤差可以忽略不計，則電動勢的測量值

真實值，內(nèi)阻的測量值

真實值，產(chǎn)生誤差的原因是

。等于大于電流表有內(nèi)阻【例題】在測定電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，待測電池、開關(guān)和導(dǎo)線配合下列哪組儀器，可以達(dá)到測定目的（）A.一只電流表和一個滑動變阻器B.一只電流表和一只電壓表C.一只電流表和一個電阻箱D.一只電壓表和一個電阻箱CD【例題】如圖是測量電源內(nèi)電阻的電路，下列關(guān)于誤差的說法，正確的是()

A.由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實值；

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值；vA解：E=U+Ir，I=(IA+U/RV)，由于電壓表的分流作用，對于每個電壓值U1

，測得的電流IA小于總電流I1，U越大，IA跟I1相差越大，畫出的圖線應(yīng)為實線所示：UIU1IAI1所以內(nèi)電阻的測量值小于真實值。C【例題】在用伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，一位同學(xué)記錄了6組數(shù)據(jù)(如下表)。(1)根據(jù)數(shù)據(jù)選定下列供選用儀器，并按本實驗要求：電流表量程選________A，電壓表量程選________V，滑動變阻器選________Ω。①干電池(E＝1.5V)；②直流電流表(0～0.60A擋，內(nèi)阻0.1Ω)，(0～3.00A擋，內(nèi)阻為0.02Ω)；③直流電壓表(0～3.00V擋，內(nèi)阻5kΩ)，(0～15.0V擋，內(nèi)阻為25kΩ)；④滑動變阻器(0～10Ω，允許最大電流為1.00A)；⑤滑動變阻器(0～1000Ω，允許最大電流為0.60A)；⑥開關(guān)一個、導(dǎo)線若干。在圖3-3甲實物圖中按所選規(guī)格連線。(2)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)在圖乙所示的坐標(biāo)紙上作U－I圖線，并根據(jù)圖線求出E＝________，r＝________。0.603.000~101.45V0.70Ω開關(guān)未斷開電阻箱的阻值為01.331.21.30~1.36均可1.0~1.4均可2.91.21.在測定電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，用待測電池、開關(guān)和導(dǎo)線，配合下列儀器可以達(dá)到的實驗?zāi)康牡氖牵ǎ〢.一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ABC小試牛刀2.用圖所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)阻，已知干電池的電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約1Ω，電壓表(0─3V,3kΩ),電流表(0─0.6A,1.0Ω),滑動變阻器有R1(10Ω，2A)和R2(100Ω，0.1A)各一只。(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選用

。(2)請用筆畫線代替導(dǎo)線連接實驗電路。(3)在實驗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=

Ω。1.500.10.20.30.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VR11.500.85AV小試牛刀3.下圖為測電源電動勢和內(nèi)阻電路，備有器材：一節(jié)待測干電池，電壓表(0-3V)，電流表(0-0.6A，rA=1Ω)，滑動變阻器有R1(10Ω/2A)和R2(100Ω/0.1A)。(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選用

；(2)為使測量結(jié)果