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 课件（共29张ppt）

(共29张PPT)
12.3实验：电池电动势和内阻的测量
思考讨论：电动势和内阻是电源的两个重要参量，若电池的电动势和内阻未知，我们该如何测量？有哪些测量方法呢？
方案一：电流表，电压表，滑动变阻器
E= U + I r
E=I （R+ r）
方案二：电流表，电阻箱
方案三：电压表，电阻箱
伏阻法
安阻法
伏安法
一、实验思路
A
V
S
R
电流表外接法
二、实验案例1
伏安法
E= U + I r
实验器材、实物图
实验步骤
1. 确定电流表、电压表的量程，按图甲所示电路把器材连接好，如图乙。
2. 把变阻器的滑片移到一端使阻值最大。
3. 闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，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I 和U 的值。
4. 断开开关，整理好器材。
处理数据
原则：多次测量减少误差，变阻器取代定值电阻
方法 1 ：平均值法
方法 2 ：图像法
①图像与纵轴交点为E
②图像与横轴交点为I短
③图像斜率的绝对值表示
实验数据分析
误差来源：电压表分流。路端电压越大，电压表分流越多。图像修正如图。
U
I
O
测量值
真实值
A
V
S
E, r
E测误差分析
E测=E真 r测＞r真
误差来源：电流表分压（归内）
1.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。如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速；
3.要测出不少于6组Ｉ、Ｕ数据，且变化范围要大一些；
4.画图线时，应使图线通过尽可能多的点，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；
注意事项
大本121【例1】 在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中，供选用的器材有
A. 电流表(量程0~0.6 A，RA=1 Ω)
B. 电流表(量程0~3 A，RA=0.6 Ω)
C. 电压表(量程0~3 V，RV=5 kΩ)
D. 电压表(量程0~15 V，RV=10 kΩ)
E. 滑动变阻器(0~10 Ω，额定电流1.5 A)
F. 滑动变阻器(0~2 kΩ，额定电流0.2 A)
G. 待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干。
(1)请在虚线框中画出能使本实验测量精确程度高的实验电路。
(2)电路中电流表应选用　　　　，电压表应选用　　　，滑动变阻器应选用　　　　。(用字母代号填写)
A
C
E
(3)下图为实验所需器材，请按原理图连接出正确的实验电路。
(4)引起该实验系统误差的主要原因是　　 　　　。
电压表的分流作用
大本122【例2】 用伏安法测一节干电池的电动势E 和内阻r，所给的器材有
A. 电压表
B. 电流表
C. 滑动变阻器R1：总阻值20 Ω
D. 滑动变阻器R2：总阻值100 Ω
E. 开关S和导线若干
(1)电压表量程选用　　　；滑动变阻器选用　　(选填“R1”或“R2”)。
(2)在虚线框中将电压表连入实验电路中。
答案：(1)0~3 V　R1
(3)在 图中已画出七组实验数据所对应的坐标点，请根据这些点作出图线并由图线求出：E=　　　 V，r=　 Ω。
1.46　0.72
拓展创新
大本123【例3】 为了响应“地球一小时”的活动，某校学生组织了一次自制水果灯比赛，小明同学自制的“橙子电池”成功点亮了一个LED小灯泡。在实验成功前，小明为了测量“橙子电池”的电动势和内阻，进行了多次实验，他设计的电路图如图。
若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择:
A. 电流表A1(量程为0~0.6 A，内阻R1=1 Ω)
B. 灵敏电流表A2(量程为0~0.6 mA，内阻R2=800 Ω)
C. 灵敏电流表A3(量程为0~600 μA，内阻未知)
D. 电阻箱(0~9 999 Ω)。
(1)为了能尽可能准确地测定“橙子电池”的电动势和内阻，实验中电流表应选择 (填器材前的字母)。 看第二问再答题！
B
(2)测出多组数据并记录在下表中：应该作　 图像(选填“R-I ”或“R- ”)。
(3)请根据小明获得的数据在图中作出图像。(4)由图线可以得到被测电池的电动势
E=　　　 V，内阻r=　　　 Ω。(结果均保留2位有效数字)
答案: (2) R- (3)见解析图 (4)0.86　3.0×102
大本124.变式训练3.为测定某旧干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材:
A. 旧干电池两节(假设两节电池完全一样)
B. 电压表(视为理想电压表，量程0~3 V)
C. 电阻箱R(0~999.9 Ω)
D. 定值电阻R0=10 Ω
E. 多用电表
F. 开关、导线若干。
(1)同学甲直接使用多用电表的直流电压2.5 V挡测量一节电池的电动势，读数如图，则该同学测得的电动势E=　　　　，此测量值比旧干电池电动势的真实值　　　(选填 “偏大” 或 “偏小” )。
1.45 V　偏小
(2)同学乙将两节干电池串联接入如图甲的电路，规范操作得到如图乙的图像(U 为电压表读数)。该同学所描绘的图像中，横坐标是　　(填选项前的字母)。
R C.
(3)按照(2)问中所选的横坐标，已知图像的斜率为k，纵轴的截距为b，则一节干电池的电动势为　　　　，内阻r为　　　。(均用k、b、R0表示)
B
5.3p10414.某中学生课外科技活动小组将铜片(正极)、锌片(负极)插入一只苹果内，制成了一个简单的“水果电池”，他们做了两个这样的水果电池，如图甲，并依次进行以下实验:
(1)用多用电表的直流电压2.5V挡粗测其中一个水果电池的电动势，测量时水果电池的铜极应与多用电表的 表笔相接。指针位置如图乙，其示数为 V;
红
0.65
(2)将两个水果电池串联起来组成电池组给“1.5V、0.3A”的小灯泡供电，小灯泡不能发光，检查电路无故障。再将多用电表串联在电路中测量电流，发现读数不足3mA。由此可推测小灯泡不发光的原因是 ;
A. 水果电池的电动势太大
B. 水果电池的电动势太小
C. 水果电池的内阻太大
D.小灯泡的电阻太大
C
(3)为了尽可能准确地测出该水果电池组的电动势和内阻，小组成员在实验室中找到了
电流表A(0~300μA，内阻为100Ω)、电阻箱R(0~9 999Ω)、导线、开关等实验器材。设计了如图丙的实验电路，请用笔画线代替导线将实物电路图丁补充完整;
(4)连接电路后，调节电阻箱R的阻值，得到的测量数据如表。
将实验数据输入电子表格，根据实验数据作出的R图像如图戊，则从图像中得出
水果电池组的电动势E= V，
内阻为r= kΩ(均保留两位有效数字)。
1.2
1.1
5.3p10719.(2022 湖北新高考模拟)某实验小组准备用铜片和锌片作为2个电极插入苹果制成水果电池，探究电极间距、电极插入深度对水果电池的电动势和内阻的影响。实验小组在市场上购买了品种、大小和成熟程度几乎相同的苹果，成员设计了两个方案测量苹果电池的电动势E和内阻r，电路原理如图A、B。实验室可供器材如下:
电压表V(0~3 V，内阻约3 kΩ；0~15 V，内阻约15 kΩ);
电流表A(0~0.6A，内阻约0.125 Ω；0~3 A，内阻约0.025Ω);
微安表G(量程0~200μA，内阻约1000Ω);
滑动变阻器(额定电流2A，最大阻值100Ω)，电阻箱(最大阻值99999Ω)，开关、导线若干
(1)查阅资料知道苹果电池的电动势约为1V，内阻约为几千欧，经过分析后发现方案A不合适，你认为方案A不合适的原因是 (多选题)。
A.滑动变阻器起不到调节的作用
B.电流表几乎没有示数
C.电压表分流明显导致测量误差偏大
D.电压表示数达不到量程的三分之一
(2)实验小组根据方案B进行实验，根据数据作出R图像，
已知图像的斜率为h，纵轴截距为b，微安表内阻为r，
可求得被测电池的电动势E=____，内阻r= 。
ABD
(3)改变电极间距、电极插入深度重复实验，测得数据如表。
分析以上数据可知电极插入越深入，水果电池内阻越 ，电极间距越大，水果电池内阻越___。
小
大
5.3p10821.反复考(2022 湖北卷)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。
(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲，其读数为 mm。
再用游标卡尺测得其长度L。
3.700
(2)该小组用如图乙的电路测量该圆柱形电阻R的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻R0的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9Ω。先将S2置于位置1，闭合 S1，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的读数I，数据见表。在图丙中绘制R图像。再将S2置于2，此时电流表读数为0.400A。由图丙可得Rx= Ω(结果保留2位有效数字)。最后可得电阻率= (用D、L、Rx表示)。
6.0
(3)该小组根据图乙的电路和图丙的R图像，可以求得电源电动势E= V，
内阻r= Ω。(结果均保留2位有效数字)
(4)持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
12
3.0
偏大