4.2 科学测量：电源的电动势和内阻 课件（23张PPT）

4.2 科学测量：电源的电动势和内阻
第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电
鲁科版 （2019版） 必修3
1
原理和方法
A
V
1.1 伏安法：E=U+Ir
1
原理和方法
A
E=？，r=？
R
1.2 安阻法：
E=I（R+r）
1
原理和方法
E=？，r=？
V
R
1.3 伏阻法：
E=U+ r
U
R
2
伏安法测电动势和内阻
2.1 电路选择及误差分析
A
V
S
甲
R
A
V
S
乙
R
甲图：
乙图：
误差来源于电压表的分流作用
误差来源于电流表的分压作用
E测＜E r测＜ r
外接法
内接法
2
伏安法测电动势和内阻
2.2 仪器选择：
安培表：
0 ~ 0.6A
伏特表:
0 ~ 3V
滑动变阻器:
选用阻值较小的,最大阻值10~20Ω
内接、外接？
分压、限流？
2
伏安法测电动势和内阻
2.3 实验步骤
（1）按原理图连接实物图
A
V
S
甲
R
2
伏安法测电动势和内阻
（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表的读数有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组U，I值。
（4）断开电键，整理好器材
（2）把变阻器的滑片移到一端使电阻值最大
2
伏安法测电动势和内阻
2.4 数据处理之公式法
改变R的阻值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解，多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值.
2
伏安法测电动势和内阻
2.4 数据处理之图象法
在坐标纸上以Ｉ轴为横坐标，Ｕ为纵坐标，用测出几组的Ｕ，Ｉ值画出Ｕ－Ｉ图像
所得直线跟纵轴的交点即为电动势E的值，图线的斜率的绝对值即为内阻的值。
思考：考虑电压表的分流作用，大致画出U-I真实图线
O
I/A
U/V
.
E
.
E
I
r
=
短
2
伏安法测电动势和内阻
v
A
测量值
真实值
2.5 误差分析法1：理论分析法
2
伏安法测电动势和内阻
真实值
测量值
v
A
误差分析法2：图像修正法
教材帮P172
2
伏安法测电动势和内阻
测量值
真实值
2
伏安法测电动势和内阻
真实值
测量值
（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处
（2）使用内阻较大一些的旧电池。在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化
（3）要测出不小于6组Ｉ、Ｕ数据，且变化范围要大一些
（4）画Ｕ—Ｉ图线时，应使图线通过仅可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。
（5）画U--I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当的值开始（但横坐标必须从0开始)但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r.
2
伏安法测电动势和内阻
3
练习
U/
I/
练习. 一位同学记录的7组数据见表。试根据这些数据在下图中画出U—I图线，并根据图线读出电池的电动势E= ，电池的内阻 r = Ω .
1.47 V
0.76
4
其他方法
I-R法：
A
R
K
图像分析：E=I(R+r）
R
I
1
R
I
1
E
r
-r
4
其他方法
U-R法：
V
R
K
U
1
R
1
r
-1
E
-1
思考：还有其他方法吗？
5
例题
用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图所示,一位同学测得的六组数据如下表所示。
(1)试根据这些数据在图中作出U-I图线
(2)根据图线求出电池的电动势E= V,电池的内阻r= Ω。
组别
1
2
3
4
5
6
电流I/A
0.12
0.20
0.31
0.38
0.50
0.59
电压U/V
1.37
1.32
1.24
1.18
1.10
1.05
（1）略 （2）1.46 0.72
5
例题
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图所示中甲的（a)、 (b)两个参考实验电路，其中合理的是 图（选填“a”、“b”）所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选 （填写器材前的字母代号）。
(2）图乙为该同学根据（1)中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出的I1—I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），则由图线可以得被测电池的电动势E= V，内阻r= Ω。
在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
A、待测的干电池（电动势约为1. 5 V，内电阻小于1. 0Ω)
B、电流表G（满偏电流3 mA，内阻Rg=10Ω)
C、电流表A(0～0. 6 A，内阻0.1Ω)
D、滑动变阻器R1(0-20Ω,10 A) E、滑动变阻器R2(0～200Ω,l A)
F、定值电阻R0 (990Ω) G、开关和导线若干
（1）b （2）R1 （2）1.48 0.82—0.86
5
例题
研究性学习小组的同学们用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内电阻r.实验室提供的器材如下:电压表,电阻箱(阻值范围0~999.9 Ω),开关,导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图,在图乙中画出连线,将器材连接成实验电路.
(2)某同学开始做实验,先把电阻箱阻值调到最大,再接通开关,然后逐次改变电阻箱接入电路的阻值R,读取与R对应的电压表的示数U,并将相应的数据转化为坐标点描绘在U-????????图中.请将图丙、丁中电阻箱和电压表所示的数据转化为坐标点描绘在图中所示的坐标系中(用“+”表示),并画出U-????????图线。
(3)根据实验数据绘出的图线可以得出该电池组电动势的测量值E= V,内阻的测量值r= Ω.(保留3位有效数字)?
(4)实验测量都存在误差,关于本实验的误差,下列说法中正确的是　　　　(填选项前的字母)。
A.由于读数所引起的误差属于偶然误差
B.利用图像法处理本实验数据可以减小系统误差
C.由于电压表内阻引起的误差属于系统误差
D.电压表的内阻越大,其引起的误差越大；
?
5
例题
（1）略 （2）略 （3）2.90 1.34 （4）AC
5
例题
测一节干电池的电动势E和内阻r。某同学设计了如图a所示的实验电路，已知电流表内阻与电源内阻相差不大。
（1）连接好实验电路，开始测量之前，滑动变阻器R的滑片P应调到 （选填“a”或“b”）端。
（2）闭合开关S1，S2接位置1，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数。
（3）重复（1）操作，闭合开关S1，S2接位置2，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数。
（4）建立U—I坐标系，在同一坐标系中分别描点作出S2接位置1、2时图象如图b所示。
① S2接1时的U—I图线是图b中的 （选填“A”或“B”）线。
② 每次测量操作都正确，读数都准确。由于S2接位置1，电压表的分流作用，S2接位置2，电流表的分压作用，分别测得的电动势和内阻与真实值不相等。则由图b中的A和B图线，可得电动势和内阻的真实值，E= V，r= Ω。
（1）a （4）①B ②1.50 1.50