人教版高中物理必修第三册精品课件 第十二章 电能 能量守恒定律 3.实验电池电动势和内阻的测量.ppt

(1)应选图(选填“a”或“b”)电路图实验。?(2)根据实验记录的数据,经描点、连线得到水果电池的路端电压随电流变化的U-I图像如图乙所示,由图可知,水果电池的电动势E=V,内阻r=Ω。?乙解析(1)由题意可知水果电池内阻较大,为减小实验误差,相对于电源来说,电流表应采用内接法,因此应选择图a所示电路图。(2)由图乙所示电源U-I图像可知,图像与纵轴截距为1.35V,则电源电动势为E=1.35V答案(1)a(2)1.35450重难探究?能力素养全提升探究一伏安法测E、r的仪器选择与数据处理【知识归纳】1.数据分析(1)求平均值法:由E=U1+I1r,E=U2+I2r可解得可以利用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将图像两侧延长,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,它的数值就是短路电流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;c.因为,所以r测r真,r测为r真和RA的串联值,由于通常情况下电池的内阻较小,所以这时r测的测量误差非常大。3.注意事项(1)为使干电池的路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表。(2)实验中不能将电流调得过大,且读数要快,读完后立即切断电源,防止干电池大电流放电时内阻r发生明显变化。(3)若干电池的路端电压变化不明显,作图像时,纵轴单位可取的小一些,且纵轴起点可不从零开始。如图所示,此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E,但图线与横轴交点不再是短路电流,内阻要在直线上取较远的两点用【应用体验】例题1在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中。(1)备有如下器材A.干电池1节B.滑动变阻器(0~20Ω)C.滑动变阻器(0~1kΩ)D.电压表(0~3V)E.电流表(0~0.6A)F.电流表(0~3A)G.开关、导线若干其中滑动变阻器应选,电流表应选。(选填字母)?(2)为了最大限度地减小实验误差,请在虚线框中画出该实验最合理的电路图。(3)某同学根据实验数据画出的U-I图像如图所示,由图像可得电池的电动势为V,内阻为Ω。?(4)写出该实验误差的原因:;电动势的测量值真实值,内阻的测量值真实值。(后两空均选填“大于”“等于”或“小于”)?解析(1)滑动变阻器的最大值为待测电阻的几倍时较好,在该实验中因干电池内阻比较小,故滑动变阻器选择较小一点的即可,故滑动变阻器应选B。电流表的量程要大于电源允许通过的最大电流,对于干电池来讲,允许通过的最大电流一般是0.5A,且为便于读数,故需要选择0~0.6A,所以电流表应选E。(2)电路图如图所示。(3)由U-I图像可知纵截距为1.5V,故干电池的电动势为1.5V;(4)由于电压表的分流作用,电流表读数总是比干路电流小,造成E测E真,r测r真。答案(1)BE(2)见解析图(3)1.51(4)电压表的分流小于小于探究二安阻法和伏阻法测电源电动势和内阻【知识归纳】1.安阻法(1)实验原理:由E=IR+Ir可知,只要能得到I、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,用到的器材有干电池、开关、电阻箱、电流表,电路图如图所示。(2)数据处理:2.伏阻法(1)实验原理:由知,如果能得到U、R的两组数据,列出关于E、r