物理人教版（2019）必修第三册12.3 实验：电池电动势和内阻的测量（共17张ppt）

(共17张PPT)
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
电池已成为人类生活的亲密伙伴，生活中处处需要电池，新旧电池的主要不同是什么呢？如果我们想比较下它们的电动势和内阻的关系应该如何设计实验呢？
本节课我们就一起来探讨下电池的电动势和内阻的测量方法。
一、原理与方法：
情景一：给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一个电流表、一个电压表、一个开关和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻
1、伏安法：电压表、电流表、滑动变阻器
原理：E = U + Ir
E = U1+ I1r
E = U2+ I2r
一、原理与方法：
情景二：给你一节使用过的干电池、一个电阻箱、一个电流表、一个开关和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻
E = I ( R + r )
E = I1 ( R1 + r )
E = I2 ( R2 + r )
一、原理与方法：
情景三：给你一节使用过的干电池、一个电阻箱、一个电压表、一个开关和导线若干，如何测量这节电池的电动势和内阻
r
r
二、实验器材及步骤（伏安法）：
电流表：0～0.6A
电压表：0～3V
滑动变阻器：阻值较小的,最大阻值10～20Ω
被测干电池：内阻较大
开关和导线
实验器材选择
二、实验器材及步骤（伏安法）：
实验步骤：
(1) 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，使其接入电路中的阻值_____.
(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.
(4)断开开关，整理好器材.
最大
三、数据处理：
实验序号 1 2 3 4 5 6
I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6
U/V U1 U2 U3 U4 U5 U6
(1)公式法
分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值作为测量结果.
三、数据处理：
(2)图象法
①根据多次测出的U、I值，作U－I图象；
②将图线两侧延长，纵轴截距的数值就是电池_________；
电动势E
③横轴截距(路端电压U＝0)的数值就是___________；
短路电流I短
④图线斜率的绝对值等于电池的_______，即r＝_____＝ ，如图所示.
内阻r
四、注意事项：
(1)为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻_____的旧干电池和内阻较大的电压表.
较大
(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.
五、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：
E = U + Ir
产生系统误差的原因：电流表示数并不是准确通过电源的电流。
修正
E = U +( +I )r
电流表外接法：适合测内阻较小的电源
五、误差分析：
(2)系统误差：
E = U + Ir
产生系统误差的原因：电压表示数并不是准确的路端电压。
修正
E =（ U + IRg)+Ir
电流表外接法：适合测内阻较大的电源
E测=E真
r测=r真+RA
典例分析
例1　利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差.
(1)应该选择的实验电路是图中的_____(填“甲”或“乙”).
甲
(2)现有开关和导线若干，以及以下器材：
A.电流表(0～0.6 A) B.电流表(0～3 A)
C.电压表(0～15 V) D.电压表(0～3 V)
E.滑动变阻器(0～10 Ω) F.滑动变阻器(0～500 Ω)
实验中电流表应选用____；电压表应选用____；滑动变阻器应选用____.
(选填相应器材前的字母)
A
D
E
典例分析
例2 在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1 Ω和1 kΩ，如图为实验原理图及所需器材图.
(1)在图中用笔画线代替导线将器件按原理图连接成实验电路.
(2)一位同学记录的6组数据见上表：
试根据这些数据在图中画出U－I图象，根据图象读
出电池的电动势E＝_____ V，求出电池内阻r＝_____ Ω.
1.46(1.45～1.47均可)
0.71(0.69～0.73均可)
典例分析
例3　小聪和小明收集了手机的锂电池(电动势E的标称值为3.4 V)，并设计了如图甲所示的电路图测量锂电池的电动势E和内阻r.
(1)小聪的实验操作是：闭合开关S.调整电阻箱R0的阻值为R1时，读出电压表的示数为U1；调整电阻箱的阻值为R2时，读出电压表的示数为U2.根
据小聪测出的数据可求得该电池的电动势，其表达式为E＝___________；
(2)小明认为用线性图象处理数据更便于分析.他在实验中多次改变电阻箱的阻值，获取了多组数据，画出的 图象为一条直线(如图乙).由图乙可知该电池的电动势E为____ V、内阻r为_____ Ω.(结果均保留两位有效数字)
3.3
0.25
典例分析
例4　一同学测定某干电池的电动势和内阻.
(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处__________；_______________.
开关未断开
电阻箱阻值为零
(2)实验测得的电阻箱阻值R和理想电流表示数I，以及计算的 数据见下表：
根据表中数据，在图方格纸上作出R－ 关系图象.
由图象可计算出该干电池的电动势为_______V(结果保留三位有效数字)；内阻为______Ω(结果保留两位有效数字).
1.33V(1.30 ～1.36均可)
1.2 Ω(1.0～1.4均可)