【创新设计】2014-2015学年鲁科版物理选修3-1课件：第4章 第4讲 测定电源的电动

高中物理· 选修3-1· 鲁科版

第四章 闭合电路欧姆定律和 逻辑电路第四讲 测定电源的电动势和内阻

目标定位

测量电源的电动势和内阻

1

1.掌握实验目的、原理、步骤.

2 会用图像法处理实验数据的处理方法.

3 会进行误差分析.

目标定位

预习导学

课堂讲义

对点练习

预习导学一、测量电源电动势和内电阻的原理 改变滑动变阻器 电压表 电流表

测量电源的电动势和内阻

U

I

二、测量数据处理方法 1. 滑动变阻器滑片 2. U I 电压表 电流表 U I

电动势E

电源的内阻

目标定位

预习导学

课堂讲义

对点练习

课堂讲义

测量电源的电动势和内阻

测电池电动势和内阻的实验方案有以下三种(以伏安法为例) 一、伏安法： 由E=U+Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关 于E、r的方程，从而解出E、r,用到的器材有电池、开关、滑 动变阻器、电压表、电流表，电路图如图所示. 1. 实验步骤 (1)电流表用0~0.6 A量程，电压表用0~ 3 V量程，按实验原理图连接好电路. R V A

(2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其阻值最大. (3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录 一组数据(I1、U1).用同样的方法测量几组I、U值.目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习

课堂讲义

测量电源的电动势和内阻

测电池电动势和内阻的实验方案有以下三种(以伏安法为例) 1. 实验步骤 4.断开开关，整理好器材. 5.处理数据，用公式法和作图法这两种方法求出电池的电动 势和内阻.

2. 实验数据的处理1.求平均值法： 由E=U1+I1r,E=U2+I2rU 2 U1 I1U 2 I 2U1 可解得E= , r= I1 I 2 I1 I 2

.

可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值.目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习

课堂讲义

测量电源的电动势和内阻

2. 实验数据的处理 (2)作U—I图象法 ①本实验中，为了减少实验误差，一般用图象法处理实验数据 ，即根据多次测出的U、I值，作U—I图象；

②将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情 况，它的数值就是电池电动势E;③横轴截距点(路端电压U=0)意味着短路E r

情况，它的数值就是短路电流 I ; ④图线斜率的绝对值即电池的内阻r,即r=| U |E = I ,如图所示. 短目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习

I

课堂讲义

测量电源的电动势和内阻

3. 注意事项 (1)为使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的明显变化. (3)当干电池的路端电压变化不很明

显时，作图象时，纵轴单 位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始. 没从0 (4)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 U △U r=| |求出. I

开始

△I预习导学 课堂讲义 对点练习

目标定位

课堂讲义

测量电源的电动势和内阻

4. 误差分析 ( 1 )偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作 U—I图象时描点不准确. (2)系统误差：主要原因是电压表的分流作用，使得电流表 上读出的数值比流过电源的电流偏小一些. U越大，电流表的读数与总 电流的偏差就越大，将测量 U/V

结果与真实情况在U—I坐标系中表示出来，可以得到E测 <E真，r测<r真.

E真 E测 U

I测 I

I短 I/A

目标定位

预习导学

课堂讲义

对点练习

课堂讲义二、安阻法：

测量电源的电动势和内阻

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,用到的器材有电池、开 关、电阻箱、电流表，电路图如图所示. 三、伏阻法： 由E=U+Ur/R知，如果能得到U 、R的两组数据，列出关于E、r的

两个方程，就能解出E、r,用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压 表，电路图如图所示

目标定位

预习导学

课堂讲义

对点练习

课堂讲义一、伏安法测E、r的仪器选择与实验原理

测量电源的电动势和内阻

例1 在“用电流表和电压表测 定电池的电动势和内电阻”的实 验中. (1)备有如下器材 (2)为了最大限度的减小实验误 A.干电池1节 内阻较小 差，请在虚线框中画出该实验 B .滑动变阻器(0~20Ω) 便于调节 C .滑动变阻器 (0 ~ 1 kΩ) 最合理的电路图. D.电压表(0~3 V) (3) 某同学根据实验数据画出的 电动 E .电流表 (0~0.6 A) 势 F .电流表 (0~3 A) U —I图象如图所示，由图象可 G.开关、导线若干1.5 得电池的电动势为____ V,内 其中滑动变阻器应选____ ,电流 B 1 Ω. 电阻为 ____ 表应选____ E .(只填器材前的序 r = U = 0.9-1.5 =1 号) I 0.6-0目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习

课堂讲义二、伏安法测电阻的数据处理

测量电源的电动势和内阻

例2 用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图 a所示，一位同学测得的六组数据如下表所示.

(2)根据图线求出 (1)试根据这些数 电池的电动势E 据在图 b中作出 1.45 = ____V,电池 U—I图线. 0.69 的内阻r= ___Ω.E=1.45Vr= = U I

1.45-1.00 0.65-0 0.69

目标定位

预习导学

课堂讲义

对点练习

课堂讲义例3 某研究性学习小组利用如 图甲所示电路测量电池组的电

测量电源的电动势

和内阻

三、安阻法(或伏阻法)测E、r的实验原理与数据处理

动势E和内阻r。根据实验数据 1 绘出如图乙所示的R - 图线， r=0.9Ω I 其中R为电阻箱读数，I为电流 表读数，由此可以得到E=

2.9V ,r=________. 0.9Ω ________

解析 E=I(R+r)

2- -0.9 E= V=2.9 V 1.0目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习

E R = -r I

对点练习在做测干电池电动势和内阻 的实验时备有下列器材可供选 只有1节 不易过大 用.A.干电池(电动势约为1.5 V) B.直流电流表(量程为0~0.6~3 A,0.6 A挡内阻为0.10 Ω,3 A挡 内阻为0.025 Ω) C.直流电压表(量程为0~3~15 V,3 V挡内阻为5 kΩ,15 V挡内 阻为25 kΩ) D.滑动变阻器(阻值范围为0~15 Ω,允许最大电流为1 A) E.滑动变阻器(阻值范围为0~1 000 Ω,允许最大电流为0.5 A) F.开关 G.导线若干 H.电池夹目标定位 预习导学 课堂讲义

测量电源的电动势和内阻 (1)将选定的器材按本实验要求 的电路(系统误差较小)给图所示 的实物图连线.

解析

对点练习

对点练习在做测干电池电动势和内阻 的实验时备有下列器材可供选 只有1节 不易过大 用.A.干电池(电动势约为1.5 V) B.直流电流表(量程为0~0.6~3 A,0.6 A挡内阻为0.10 Ω,3 A挡 内阻为0.025 Ω) C.直流电压表(量程为0~3~15 V,3 V挡内阻为5 kΩ,15 V挡内 阻为25 kΩ) D.滑动变阻器(阻值范围为0~15 Ω,允许最大电流为1 A) E.滑动变阻器(阻值范围为0~1 000 Ω,允许最大电流为0.5 A) F.开关 G.导线若干 H.电池夹目标定位 预习导学 课堂讲义

测量电源的电动势和内阻

(2)根据实验记录，画出的U-I 图像如图所示，可得待测电池 的内阻r=________ 1 Ω.

U E Ir

E= 1.5V

U 1.5 0.7 r =1 I 0.8 0对点练习

再见