12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 课件 (共21张PPT) 高一物理人教版（2019）必修第三册

(共21张PPT)
第3节 实验：电池电动势和内阻的测量
第十二章
能量 能量守恒定律
在前面的学习中，我们知道电池内是有电阻的，我们还知道用伏安法测灯泡的电阻，那怎么测量电池的内阻呢？
E
S
R
A
V
L

1.经历实验设计过程，理解测定电源电动势和内阻的实验原理。
2学会科学处理实验数据的方法：公式法和图像法。
3.了解实验中的误差来源，了解用不同方法测量得出结果E和r的误差分析。
电动势和内阻是电源的重要参量，根据闭合电路欧姆定律，由多种方法可以测定电池的电动势和内阻。
根据闭合电路的欧姆定律E=U+Ir，对一个给定的电池，E和r是一定的，I和U都随负载电阻R的改变而改变。
闭合电路欧姆定律
E=U+Ir
E=U1+I1r
E=U2+I2r
求出E、r
电压表、电流表测U、I
知识点一：实验思路
A
V
S
E, r
电路1
电路2
A
V
S
E, r
思考：两个图有何区别？为什么实验不使用电路2测量？
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
实验时采用电路1误差较小
一、实验器材
待测电池一节，电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。
安培表：0~0.6A
伏特表：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
电键和导线
二、实验步骤
1．选定电流表、电压表的量程，按照电路图把器材连接好。
2．把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端(图中左端)。
3．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入事先绘制好的表格(如下表)。
实验序号 1 2 3 4 5 6
I/A
U/V
4.多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中。
5．断开开关，整理好器材。
知识点二：数据分析
1．公式法
A
V
S
E, r
将记录的实验数据两两一组带入公式，计算出电源电动势和内阻。
得到电动势：E1、 E2、 E3 ；内阻： r1 、 r2 、 r3
求出它们的平均值E= ，
r=作为测量结果。
2．图像法
(2)用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧。
(1)以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。
根据
E = U + Ir
U = E － Ir
电源的伏安特性曲线
I
U
A
B
O
电动势E
短路电流
纵坐标可以不从0开始
斜率k的绝对值= r
①直线与U坐标轴的交点表示断路时的路端电压，这时的电压U等于电源的电动势E。即U=E。
②直线与I坐标轴的交点短路时的电流，可以读得I短。
r=可以求出内阻r
③斜率K的绝对值等于内阻r：
知识点三：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 图像时描点不准确。
2．系统误差
主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些。
U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，
将测量结果与真实情况在U I坐标系中表示出
来，如图所示，可见E测 思考：如果只有一个电流表没有电压表，如何设计测量电源电动势和内阻的电路？还需要什么器材？如果只有一个电压表呢？
E＝IR＋Ir
如果能够知道I、R的两组数据，也是可以得到关于E、r的两个方程，于是能够从中解出E和r。
电阻：用电阻箱方便读数，方便调节电阻大小。
①电流表、电阻箱测量
E＝U＋Ir
U＝IR
E＝IR1＋I1r
E＝IR2＋I2r
电压表、电阻箱测量
如果能够得到U、R的两组数据，也可以通过解方程得E和r。
E＝U＋Ir
I=
E=U+
E=U1+
E=U2+
跟踪导练
1.如图所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与干路电流的关系图像，曲线C为某热敏电阻R两端的电压与电流的关系图像，则（ ）
A. 电源a的电动势较小
B. 电源b的内阻较大
C. R接到a电源上，电源输出功率较小
D. R接到b电源上，电源输出功率较小
D
2.如图所示，甲图中直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的U-I图像。用此电源与电阻R连接成如图乙所示闭合电路。根据甲图中的直线Ⅰ，求出电源的电动势和内阻分别是（ ）
A. 3 V，0.5 Ω
B. 3 V，1 Ω
C. 2 V，1 Ω
D. 2 V，0.5 Ω
A
3. 如图所示，电容器耐压值足够大，二极管为理想二极管。闭合开关s，电路稳定之后又断开开关，以下说法正确的是（ ）
A. 刚闭合开关时，R1和R2中都有电流
B. 电路稳定时，有恒定的电流流过R0
C. 电路稳定时，电容器板间电压等于
电源电动势
D. 将开关S断开时，电容器放电
C
4.如图所示,在用一只电压表和两个定值电阻测定电源电动势和内阻的实验中,由于未考虑电压表内阻,其测量值E和r与真实值与相比较,正确的是( )
A.E ,r
B.E = ,r
C.E ,r
D.E ,r
A
P91：参考案例1
测量干电池的电动势和内阻
旧电池的内阻相对于新电池要大得多，容易测量。实验中可以选择旧的干电池进行实验。
P91：参考案例2
测量水果电池的电动势和内阻
水果电池的内阻较大，容易测量。但实验时，内阻会发生明显改变。测量应尽量迅速，在内阻发生较大变化之前结束测量。
一、实验思路
闭合电路的欧姆定律：E=U+Ir
实验器材
实验步骤
二、数据分析
1.公式法：带入求多组数据的平均值
2.图像法：U = E － Ir
三、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 图像时描点不准确。
2.系统误差：主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些。