教科版高中物理必修第三册精品课件 第2章 电路及其应用 7.实验 测量电池的电动势和内阻.pptVIP

第二章7.实验:测量电池的电动势和内阻

【学习任务与素养目标】1.理解测定电源的电动势与内阻的实验原理。(物理观念)2.在理解实验原理的基础上,能完成测电源的电动势与内阻的规范实验操作。(科学探究)3.学会利用U-I图像处理数据并得出电源电动势和内阻,进一步体会利用图像进行数据处理的方法。(科学思维)4.尝试分析电源电动势和内阻的测量误差,了解实验中减小误差的方法。(科学态度与责任)

基础知识梳理与落实重点难点探究与突破目录索引即学即用检测与提升

基础知识梳理与落实

一、实验设计我们可以利用闭合电路欧姆定律来同时测量电池的电动势和内电阻。方法1:如图所示的电路中,通过改变,测量出____________和的两组数据U1、I1和U2、I2,根据闭合电路欧姆定律,可以列出下面的二元一次方程组:?解析法外电路电阻R路端电压U通过干路的电流I

方法2:闭合电路欧姆定律可以变换形式写成U=-Ir+E,其中r、E分别是电池的和,对于同一个电池在较短的实验过程来说可看作;而对于不同的几次测量来说,I、U的值各不相同,是。所以上式可以看作U与I的一次函数的表达式,它的U-I图像是。?图像法内电阻电动势常量变量一条直线

测两组U、I数据解方程组的方法,操作起来简单,但误差可能很大,这是测量时的偶然误差造成的。测得多组数据后描点作图像的方法,由于数据较多,某些错误的数据点可以看出来并排除,最后求出的是平均值,可以把测量时偶然误差的影响降到较小。

二、实验操作1.选用合适的量程,按实验原理图连接好电路。2.把滑动变阻器的滑片移到一端,使其接入电路的阻值最大。3.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显的示数,测量多组U、I值。4.断开开关,整理好器材。5.处理数据,用公式法和作图法求出电源的电动势和内阻。

三、实验技巧在实验时,如果我们测量的电源内电阻较小,则在U-I坐标系中得到的图线的倾斜度很小,与I坐标轴的交点将延伸很远。我们可以把横坐标轴上移,即U坐标轴的起点不从0取起,根据测量数据可以从U0(如1.0V)取起。这时我们可以得到如图所示的图线。图线中,U坐标轴上的截距仍然表示,图线的“斜率”(绝对值)仍然表示。但是图线与横坐标的交点不再是,而是电压为U0时对应的电流。因此,电池的内电阻的计算式为。?电源电动势E电池的内电阻r短路电流

易错辨析(1)测干电池的电动势和内阻时,选的滑动变阻器阻值越大越好。()(2)测干电池的电动势和内阻时,选的电流表和电压表量程越大越好。()×提示干电池的内阻比较小,为使电路中的电流大范围调节,滑动变阻器的阻值比干电池的内阻大几倍就可以。×提示干电池的电动势为1.5V,因此选用3V的电压表就可精确测量,量程过大会增大误差。

(3)只要测量一组(I,U)的数值,就可计算出电源电动势和内阻的大小。()(4)利用U-I图像处理实验数据时,纵截距就是电源的电动势。()×提示最少测量两组(I,U)的数值,联立方程组计算出电源电动势和内阻的大小。√

重点难点探究与突破

学习任务一伏安法测E、r的仪器选择与数据处理规律总结1.数据分析可以利用U、I的值多求几组E、r的值,算出它们的平均值。(2)作U-I图像法:①本实验中,为了减小实验误差,一般用图像法处理实验数据,即根据多次测出的U、I值,作U-I图像;②将图线两侧延长,纵轴截距意味着断路情况下的电压,它的数值就是电源电动势E的数值;

③横轴截距(路端电压U=0)意味着短路情况下的电流,它的数值就是短路

2.误差分析(1)偶然误差:①由于读数不准引起误差。②用图像法求E和r时,由于作图不准确造成误差。(2)系统误差:①如图甲所示,E=U+(IV+IA)r,其中电压表示数U是准确的电源两端电压。而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差。

从电路的角度看,电压表应看成内电路的一部分,故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势(r测和E测),如图乙所示,因为电压表和电池并联,所以r测小于电池内阻r真,因为外电阻R断开时,a、b两点间电压Uab等于电动势E测,此时电源与电压表构成回路,所以UabE真,即E测E真。

结论:a.当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,短路电流测量值=真实值;b.E测E真;

②若采用如图丙所示的电路,IA为电源电流真实值,理论上有E=U+UA+IAr,其中UA不可知,而造成误差,而且电流表示数越大,UA越大,当电流为零时,UA=0,电压为准确值,等于E。结论:a.E为真实值;b.I短测I短真;