物理人教版（2019）必修第三册12.3电池电动势和内阻的测量（共21张ppt）

(共21张PPT)
1.3 平抛运动1.3 平抛运动
第十二章 电能 能量守恒定律
第三节 电池电动势和内阻的测量
伏安法
【实验器材】电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
【实验目的】测量电源电动势和内阻
【实验步骤】
1.电流表电压表选择合适量程，连接好电路。滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。
2.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中。
3.断开开关，拆除电路，整理好器材。
【实验原理】闭合电路的欧姆定律
2.用作图法处理数据，如图所示。
E
伏安法
【数据处理】
(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池。
(2)电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快。
(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些。
（6）画U--I 图线时，坐标轴的单位选择要恰当，使作出的图线基本充满整个区域为宜，不能使图线位于某一角上；
（7）使用 U--I 图线计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计算出电源的内阻 r。
(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝________确定。
伏安法
【注意事项】
1.误差来源：电压表分流。路端电压越大，电压表分流越多。
A
V
S
E, r
·
·
·
2.
适用 情况 ①内阻 r很小(干电池)
②滑动变阻器R阻值要小
误差分析
（1）电压表内阻越大，电压表分流越小，系统误差越小。
（2）电压表内阻已知，可求流过电压表的电流，可消除系统误差。
电流表外接法
相对电源
3.说明：
伏安法
【误差分析】
把电源和电压表并联的整体看成一个一新电源（等效电源）.
4.等效电源法
r 测 < r真 E测 等效电源的内阻r测为r和RV的并联总电阻
等效电源的电动势 E测为电压表和电源并联（电流表处断路）后的路端电压
口诀：小外偏小
电表内阻已知，可消除系统误差。
5.U-I图像修正法
U
I
O
测量值
真实值
电流表外接法
A
V
S
E, r
·
·
·
伏安法
E测1.误差来源：电流表表分压。通过电源的电流越大，电流表分压越多。
2.
适用 情况 ①内阻 r很大(水果电池)
②滑动变阻器R阻值要大
（1）电流表内阻越小，电流表分压越小，系统误差越小
（2）电流表内阻已知，可求电流表两端电压，可消除系统误差。
3.说明：
相对电源
A
V
S
E, r
·
·
·
电流表内接法
4.等效电源法
电流表和电串联的整体等效为一新电源（等效电源）,
E测=E真 r测>r真
等效电源的电动势 E测为电流表和电源串联（电流表处断路）后的路端电压
E测=E真
伏安法
【误差分析】
等效电源的内阻r测为r和RA的串联总电阻.
口诀：大内偏大
电表内阻已知，可消除系统误差。
5.U-I图像修正法
A
V
S
E, r
·
·
·
电流表内接法
E测=E真 r测>r真
U
I
O
测量值
真实值
伏安法
不考虑电表影响
考虑电表影响
r 测 =r+RA> r
E测=E
解得
解得
A
V
S
E, r
·
·
·
6.计算法
伏安法
1.原理：E=I（R+r)
A
S
E,r
R
安阻法
2.误差分析：等效电源法
E测=E真 r测>r真
电表内阻已知，可消除系统误差。
1.原理：
V
E r
S
R
伏阻法
2.误差分析：等效电源法
r 测 < r真 E测 电表内阻已知，可消除系统误差。
【练习】 (2021·山东烟台市适应性模拟)某实验小组欲测定一硅光电池的电动势和内电阻，可供选择的实验器材如下：
待测硅光电池E(电动势约为1.3 V，内阻约为100 Ω)；
直流电流表A1(量程0～ 12 mA，内阻为50 Ω)；
直流电流表A2(量程0～ 24 mA，内阻为5 Ω);
电压表V1(量程0～3 V，内阻约为3 kΩ)；
电压表V2(量程0～ 1.5 V，内阻约为1.5 kΩ)；
滑动变阻器R1(最大电阻200 Ω，额定电流0.1 A)；
滑动变阻器R2(最大电阻20 Ω，额定电流1 A)；
开关S、导线若干。
(1)为了完成上述实验，电流表应选______，电压表选________，滑动变阻器选________(选填所给器材的符号)。
(2)请在图4虚线框中将实验电路图补充完整。
A1
V2
R1
随堂练习
(1)为了完成上述实验，电流表应选______，电压表选________，滑动变阻器选________(选填所给器材的符号)。
(2)请在图4虚线框中将实验电路图补充完整。
图4
A1
V2
R1
随堂练习
随堂练习
(3)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图5甲所示的U－I图像。则该硅光电池的电动势为______ V，内阻为______Ω(结果均保留3位有效数字)。
(4)已知某非线性元件的伏安特性曲线如图乙所示，将该元件与所测硅光电池组成闭合回路，则该电池的效率为________%(结果保留2位有效数字)。
甲 乙
图5
1.20
100
25
随堂练习
答案　(1)A1　V2　R1　(2)见解析图 (3)1.20　100　(4)25
(2)根据上面的分析，补充完整后电路如图
随堂练习
(3)甲图中，纵轴截距为该硅光电池的电动势，即E＝1.20 V
图线的斜率绝对值表示硅光电池的内阻与电流表内阻之和，即r＋RA1＝|k|＝150 Ω
整理可得r＝100 Ω。
(4)甲图和乙图的两段图像放到一个图中，找到交点为坐标为(6.00 mA，0.30 V)则
随堂练习
【真题示例】 (2020·山东卷，14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：
干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)；
电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；
电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)；
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；
定值电阻R1(阻值2 Ω)；
定值电阻R2(阻值5 Ω)；
开关一个，导线若干。
随堂练习
(1)该小组按照图3甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图3乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________。(单选，填正确答案标号)
A.电压表分流
B.干电池内阻较小
C.滑动变阻器最大阻值较小
D.电流表内阻较小
图3
随堂练习
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。
请根据实验数据，回答以下问题：
①图丙上已标出后3组数据对应的坐标点，请在图丙上标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像。
②根据实验数据可知，所选的定值电阻为__________(填“R1”或“R2”)。
序号 1 2 3 4 5 6 7
I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40
U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52
③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图丁中的实物图连接成完整电路。
随堂练习
(2)①在坐标纸上根据前4组数据描出对应的坐标点并画出U－I图像，见答案图所示。
③连接实物图时，从电源正极出发，依次连接各器材，电压表并联在滑动变阻器和电流表两端，注意电流从正接线柱流入，负接线柱流出。
随堂练习
答案　(1)B　(2)①如图所示
②R1　③如图所示