新教材物理必修第三册 12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 课件（40张ppt）

第3节　实验：电池电动势和内阻的测量
1.知道测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流变化的关系。
2.学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。
3.尝试分析电源电动势和内阻的测量误差，了解测量中减小误差的方法。
4.培养仔细观察，真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质。
学习目标
一、实验原理
1、U-I法（伏安法）：E=U+Ir
r
I
U
E
r
I
U
E
2
2
1
1
+
=
+
=
A
V
S
甲
R
A
V
S
乙
R
（外接法） （内接法）
2、I –R 法：E =IR +Ir
R1
A
R2
S1
S2
A
R
S
r
I
I R
E
r
I
I R1
E
2
2
1
1
+
=
+
=
2
3、U –R 法：
r
R
U
U +
E =
U2
E
U1
E
+
=
+
=
V
V
R1
R2
S1
S2
R
S
1、电路选择及误差分析
A
V
S
甲
R
甲图：误差来源于电压表的分流作用
二、U-I法电路和器材的选择
适宜测小内阻电源
A
V
S
乙
R
一般采用甲图电路误差较小
乙图：误差来源于电流表的分压作用
适宜测大内阻电源
2、器材选择：
电流表：
0~0.6A（指针偏转大一些）
电压表：
0~3V （指针偏转大一些）
滑动变阻器：（总阻值较小，额定电流较大）
一般选择最大阻值10~20Ω
被测干电池：内阻相对较大（旧电池），外电压变化范围比较大
开关和导线
滑动变阻器阻值是1Ω时，最大电流（内阻0.5Ω）大概是1.5/1.5=1A，选择3A的量程偏角太小
1、按原理图连接实物图
A
V
S
R
三、实验步骤
+
2、把变阻器的滑片移到一端使其阻值最大
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6组U,I值
4、断开电键,整理好器材
方法一: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.
四、数据处理
方法二:图象法
在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U，I值画出U－I图像.
E等于U轴截距
r等于直线的斜率的绝对值
E
I短
E
I
r
=
短
E
五、注意事项
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、使用内阻较大的一些旧电池. 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.
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)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.
A
V
不考虑电表影响
解得
六、系统误差原因分析
考虑电表影响
r 测 =r+RA> r
E测=E
比较得
解得
E真、r真
A
V
r 测 < r真
A
V
甲
E测 < E真
分析误差的另一种方法
误差分析： 偶然误差来自电表读数 、作图描点，系统误差来自电压表的分流作用或电流表的分压作用.如何减小这两种误差？
当r很小时用此方法
.
.
----------------
.
.
.
I
U
O
r 测 > r真
A
V
乙
E测 = E真
当r很大时用此方法
.
.
.
.
I
U
O
设计测E、r的其它方法及误差分析
I-R 法：
R1
A
R2
S1
S2
A
R
S
七、其他实验设计的误差分析
U-R法：
V
R
S
S2
R1
V
R2
S1
常考题型
题组一　实验原理及实物图的连接
2.90
1.02
解析：（1）电源电动势约为2 V，所以电压表应选A；电流表量程为0~0.6 A，如果定值电阻选择D，电路电流太小，所以定值电阻应选择C。
　C
A
C
2.04（2.03~2.05）
0.48（0.45~0.55）
2.8　
0.9
偶然误差较大
电压表分流
题组二　实验仪器的选择
B
①
E
2.67
0~0.6 A
B
1.2
1.45
0.50
AD　
题组三　用图像处理实验数据
1.47　
0.75
3
4
b端
1.50
0.63
2.38
题组四　实验的误差分析与改进
乙
1.5
0.5
3.0
0.5
0.5
小于
小于
谢谢！