《高中物理 第二章 恒定電流 第13講 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課件 新人教版選修31》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第二章 恒定電流 第13講 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課件 新人教版選修31（29頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第二章恒定電流1.知道測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理.2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，掌握實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會(huì)根據(jù)圖象合理外推進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理的方法.3.嘗試分析電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量誤差，了解測(cè)量中減小誤差 的方法目標(biāo)定位欄目索引實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻對(duì)點(diǎn)檢測(cè) 自查自糾實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一、實(shí)驗(yàn)原理和方法1.伏安法：由EUIr知，只要測(cè)出U、I的 數(shù)據(jù)，就可以列出兩個(gè)關(guān)于E、r的方程，從而解出E、r，用到的器材有 、 、_ 、 、 ，電路圖如圖1所示.圖1兩組電池開(kāi)關(guān)滑動(dòng)變阻器電壓表電流表答案2.安阻法：由EIRIr可知，只要能得到 的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器
2、材有 、 、 、 ，電路圖如圖2所示.3.伏阻法：由EU 知，如果能得到 的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器材是 、 、 、 ，電路圖如圖3所示.圖2圖3I、R電池開(kāi)關(guān)電阻箱電流表U、R電池開(kāi)關(guān)電阻箱電壓表答案二、實(shí)驗(yàn)步驟(以伏安法為例)1.電流表用00.6 A量程，電壓表用03 V量程，按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路(如圖1).2.把滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端，使其阻值最 .3.閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1).用同樣的方法測(cè)量幾組I、U值.4.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材.5.處理數(shù)據(jù)，用公式法和圖象法這兩種方法求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.大
3、答案三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理可以利用U、I的值多求幾組E、r的值，算出它們的平均值.2.作圖法：(1)本實(shí)驗(yàn)中，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，一般用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即根據(jù)多次測(cè)出的U、I值，作UI圖象；(2)將圖線(xiàn)兩側(cè)延長(zhǎng)，縱軸截距點(diǎn)意味著斷路情況，它的數(shù)值就是_ ；電池電動(dòng)勢(shì)E答案(3)橫軸截距點(diǎn)(路端電壓U0)意味著短路情況，它的數(shù)值就是 ；(4)圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值即電池的 ，即r ，如圖4所示. 圖4短路電流內(nèi)阻r答案四、注意事項(xiàng)1.為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表.2.實(shí)驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過(guò)大，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池因大電流放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致
4、發(fā)生明顯變化.3.當(dāng)干電池的路端電壓變化不很明顯時(shí)，作圖象，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點(diǎn)可不從零開(kāi)始.如圖5所示，此時(shí)圖線(xiàn)與縱軸交點(diǎn)仍為電池的電動(dòng)勢(shì)E，但圖線(xiàn)與橫軸交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線(xiàn)上取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)用r 求出.圖5內(nèi)阻r答案五、誤差分析1.偶然誤差：主要來(lái)源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作UI圖象時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確.2.系統(tǒng)誤差：主要原因是電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比流過(guò)電源的電流偏 一些.U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越 ，將測(cè)量結(jié)果與真實(shí)情況在UI坐標(biāo)系中表示出來(lái)，可以得到E測(cè) E真，r測(cè) r真.小大答案例例1在“用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中.
5、(1)備有如下器材A.干電池1節(jié)B.滑動(dòng)變阻器(020 )C.滑動(dòng)變阻器(01 k)D.電壓表(03 V)E.電流表(00.6 A) F.電流表(03 A)G.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_.(只填器材前的序號(hào))解析解析滑動(dòng)變阻器的最大值一般為待測(cè)電阻的幾倍時(shí)較好，在該實(shí)驗(yàn)中因干電池內(nèi)阻比較小，故滑動(dòng)變阻器選擇較小一點(diǎn)的即可，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選B.(也可以從便于調(diào)節(jié)的角度來(lái)分析，應(yīng)該選擇阻值較小的滑動(dòng)變阻器.)電流表的量程要大于電源允許通過(guò)的最大電流，對(duì)于干電池來(lái)講允許通過(guò)的最大電流一般是0.5 A，故需要選擇00.6 A，所以電流表應(yīng)選E.BE解析答案(2)為了最大限度的減小
6、實(shí)驗(yàn)誤差，請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框中畫(huà)出該實(shí)驗(yàn)最合理的電路圖.解析解析電路圖如圖所示.答案答案見(jiàn)解析圖解析答案(3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的UI圖象如圖6所示，由圖象可得電池的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi) V，內(nèi)阻為_(kāi) .圖61.51解析答案(4)寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)誤差的原因：_；電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值_真實(shí)值，內(nèi)阻的測(cè)量值_真實(shí)值.(填“大于”“等于”或“小于”)解析解析由于電壓表的分流作用，使電流表讀數(shù)總是比干路電流小，造成E測(cè)E真，r測(cè)r真.電壓表的分流小于小于解析答案例例2某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻(R05 )一個(gè)，開(kāi)關(guān)兩個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖7(a).(1)在圖(b)的實(shí)物圖中
7、，已正確連接了部分電路，請(qǐng)完成余下電路的連接.答案答案如圖所示答案圖7(2)請(qǐng)完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟：檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零；調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖(c)所示，讀得電阻值是_；將開(kāi)關(guān)S1閉合，開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)，電壓表的示數(shù)是1.49 V；將開(kāi)關(guān)S2_，電壓表的示數(shù)是1.16 V；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1.解析解析由題圖(c)讀得電阻箱阻值為R20 ；將S1閉合，S2斷開(kāi)，電壓表示數(shù)為電源電動(dòng)勢(shì)E1.49 V，將S2再閉合，電壓表示數(shù)為電阻箱R兩端電壓.將電壓表視為理想電表，則干路電流I 0.058 A.20 閉合解析答案(3)使用測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出干電池的電動(dòng)勢(shì)是_，內(nèi)阻是_ (計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).1.
8、49 V0.69 解析答案方法點(diǎn)撥方法點(diǎn)撥(1)外電路斷路時(shí)外電壓等于電動(dòng)勢(shì)，即例2中S2斷開(kāi)時(shí)電壓表示數(shù)為電動(dòng)勢(shì).(2)不管哪種方法，測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理都是閉合電路的歐姆定律.例例3某研究性學(xué)習(xí)小組利用如圖8甲所示電路測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R 圖線(xiàn)，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E_，r_.圖8解析解析由歐姆定律有，由此知圖線(xiàn)的斜率為電動(dòng)勢(shì)E，縱軸截距大小為內(nèi)阻r.r1 .2.8 V(2.72.9 V均可)1 返回解析答案總結(jié)提升總結(jié)提升本題依據(jù)的基本公式EIRIr，并給出了R 圖象，體現(xiàn)了物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的“化曲為直”的思想.首先由EIR
9、Ir變形得出R r，然后分析圖象的截距和斜率的意義，得到結(jié)論.返回 對(duì)點(diǎn)檢測(cè) 自查自糾1.用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，所用電路如圖9(a)所示，一位同學(xué)測(cè)得的六組數(shù)據(jù)如下表所示.組別123456電流I/A0.120.200.310.320.500.57電壓U/V 1.371.321.241.181.101.05圖9(1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖(b)中作出UI圖線(xiàn).解析解析作圖線(xiàn)時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線(xiàn)上，個(gè)別偏離太遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去，圖線(xiàn)如圖所示.答案答案見(jiàn)解析圖解析答案(2)根據(jù)圖線(xiàn)求出電池的電動(dòng)勢(shì)E_V，電池的內(nèi)阻r_.1.450.69解析解析由圖線(xiàn)與縱軸的交點(diǎn)可得電動(dòng)勢(shì)E1.45
10、 V，再讀出圖線(xiàn)與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)(0.65,1.00)，由EUIr得r 0.69 .解析答案2.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖10所示的電路來(lái)測(cè)量定值電阻R0的阻值(約為幾歐到十幾歐)及電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)電源，待測(cè)電阻R0，電流表A(量程為0.6 A，內(nèi)阻不計(jì))，電阻箱R(099.9 )，開(kāi)關(guān)S1和S2，導(dǎo)線(xiàn)若干.圖10(1)先測(cè)電阻R0的阻值.請(qǐng)將學(xué)習(xí)小組同學(xué)的操作補(bǔ)充完整；先閉合S1和S2，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)R1和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I，然后_，使電流表的示數(shù)仍為I，讀出此時(shí)電阻箱的示數(shù)R2.則電阻R0的表達(dá)式為R0_.解析解析器材中只有電流表而沒(méi)有電壓表，無(wú)法由伏安法求
11、出電阻，故只能利用電阻箱得出待測(cè)電阻的阻值；當(dāng)電路中電流相同時(shí)，電阻也應(yīng)相同；因此可以控制電流相等，利用電阻箱的電阻，得出待測(cè)電阻的阻值；因此缺少的步驟應(yīng)為：斷開(kāi)S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)仍為I；而待測(cè)電阻等于兩次電阻箱的示數(shù)之差，即：RxR1R2.斷開(kāi)S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R1R2解析答案(2)同學(xué)們通過(guò)上述操作，測(cè)得電阻R09.5 ，繼續(xù)測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.該小組同學(xué)的做法是：閉合S1，斷開(kāi)S2，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I，如下表數(shù)據(jù)：組數(shù)12345電阻R/03.06.012.018.0電流I/A0.500.400.330.250.20根據(jù)圖11給定的坐標(biāo)系并結(jié)合以上數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖.圖11解析解析描點(diǎn)連線(xiàn)如圖所示答案答案見(jiàn)解析圖解析答案利用圖象求出該電源的電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)阻r_ (保留兩位有效數(shù)字).解析解析由閉合電路歐姆定律可知：EI(RR0r)結(jié)合圖象可知：E6.0 Vr2.5 6.02.5返回解析答案
高中物理 第二章 恒定電流 第13講 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課件 新人教版選修31
