2013-2014学年高二物理粤教版选修3-1同步课件：实验：测电源电动势和内阻（37张PPT）.ppt

1、实验：测电源电动势和内阻电路1掌握测量电源电动势和内阻的原理2能够画出测电源电动势和内阻的原理图，并能连好实物图3能够运用“代数法”和“图象法”处理实验数据1实验目的：测定电源的电动势和内阻2实验原理(1)图1中，电源电动势E、内电阻r、与路端电压U、电流I的关系可写为E _ .图1UIr(2)图2中，电源电动势E、内电阻r、电流I、电阻R的关系可写为E _ .(3)图3中，电源E、内电阻r、路端电压U、电阻R的关系可写为E_ .图2 图3I(Rr)考点一 实验原理和实物连线用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量电源电动势和内阻原理：EUIr.对于给定的电源，E和r是一定的，由闭合电路

2、可知，I和U都随负载电阻R的变化而变化，在图1的实验电路中，改变R的阻值，可以测出两组I和U的数据，然后代入闭合电路欧姆定律EUIr可得方程组EU1I1r，EU2I2r.解此方程组，可得电动势和内阻的测量值：测量电源的电动势E及内阻r(E3 V，r约为1.5)器材：量程为3 V的理想电压表，量程为0.5 A的电流表(具有一定的内阻)，滑动变阻器，开关K，导线若干(1)画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出(2)根据电路图将图4的仪器连成实验电路图(3)实验中，当电流表读数为时I1，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2，则可以求出E_，r_.(用I1，

3、I2，U1，U2及R表示)解析：(1)设计实验电路原理图如图所示(2)如图所示(3)由闭合电路欧姆定律EUIr可知，只要能测出两组路端电压和电流即可，由EU1I1r，EU2I2r，可得：图5 图6答案：(1)、(2)见解析图(3)练习 1某学生用电流表和电压表测量干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为020，连接电路的实物图如图所示答案：(1)ABCD(2)略(1)该学生接线中错误的和不规范的做法是()A滑动变阻器不起变阻作用B电流表的接线有错C电压表量程选用不当D电压表的接线不妥(2)画出这个实验的正确电路图考点二 仪器选择1电压表和电流表：在满足所测电流(电压)不超过电流表(电

4、压表)量程的情况下，尽量选择小量程的电表，以提高测量的精确度，减小误差2滑动变阻器：在本实验中滑动变阻器一般采用限流接法，由于中学实验所用电源电动势一般较小，所以选择阻值较小的变阻器有利于测量I和U.练习2在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中：(1)移动滑动变阻器的滑动头应特别注意防止_(2)现备有以下器材：A干电池1个B滑动变阻器(050)C滑动变阻器(01750)D电压表(03 V)E电压表(015 V)F电流表(00.6 A)G电流表(03 A)其中滑动变阻器应选_，电流表应选_，电压表应选_解析：在使用滑动变阻器时容易因滑动过快而将滑片滑出，与金属接触，从而造成短路因为待测

5、电源电动势约为1.5 V，所以电压表选用03 V的量程，干电池的允许电流一般在0.5 A左右，所以电流表应选用00.6 A的量程；滑动变阻器一般采用限流接法，为了方便调节，要选阻值稍小的滑动变阻器注意开关闭合前，要使滑动变阻器接入电路的阻值尽量大些，保护电流表以防烧毁答案：(1)短路(2)BFD考点三 数据处理1计算法用伏安法测电源E和r，对于给定的电源，E和r是一定的，在右图的实验电路中，改变R的阻值，可以测出多组I和U值，代入UEIr 可分别得到EU1I1rEU2I2rEU3I3r以上方程两两组成方程组，可求得多组E、r值，为减小误差取其平均值作为电池的电动势和内阻的大小2图象法由UEIr

6、说明U和I是一次函数关系，所以可在在UI坐标平面内描出各组U、I对应的点，然后通过这些点画一直线，如右图所示，直线与纵轴交点的纵坐标就是电池的电动势的大小E，直线与横轴交点的坐标就是电池的短路电流I0，图线斜率的绝对值为电源内阻r的大小但要注意，有时纵轴起点不是零，这时图线与横轴的交点不是短路电流，图线斜率的绝对值仍是内阻值，与纵轴的交点坐标值仍为电源电动势值例如，干电池内阻较小时，U的变化较小此时，坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用为此，可使纵坐标不从零开始，如图乙所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小此时图线与横轴交点不表示短路电流另外，计算内阻要在直线上

7、任取两个相距较远的点，计算出电池的内阻r.在“用电流表和电压表测电池的电动势和内阻”的实验中，提供的器材有：A干电池一节B电流表(量程0.6 A)C电压表(量程3 V)D电键S和若干导线E滑动变阻器R1(最大阻值20，允许最大电流1 A)F滑动变阻器R2(最大阻值300，允许最大电流 0.5 A)G滑动变阻器R3(最大阻值1000，允许最大电流0.1 A)(1)按如图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选_(填写代号)为使测量尽可能精确，将如图乙所示的实物图连接成实验电路(已连接了部分线)，要求变阻器的滑动触头滑至最右端时，其使用电阻值最大(2)实验步骤：按实验要求连接好电路闭合电

8、键前把变阻器的滑动触头滑至一端，使接入电路的阻值最大闭合电键，调节滑动变阻器，使_的指针有明显偏转，读取_和_的示数用同样方法测量多组数据断开电键，整理好器材数据处理(3)将实验测得的数据标在如图所示的坐标图中，请作出UI图线，由此求得待测电池的电动势E_V，内阻r_.(结果保留三位有效数字)图甲图乙图丙解析：(1)因为电源电动势比较小，为了方便调节，减小误差应尽量选择阻值较小的滑动变阻器，所以选E.该问考查了滑动变阻器的限流接法，特别要注意的是滑片在右边时电阻最大(2)该问考查的是实验步骤(3)U和I是一次函数关系，所以各组U、I对应的点，应在同一直线上，所以在作图时要使尽可能多的点在直线上

9、答案：(1)E(或R1)如图1所示(2)电流表 电流表 电压表(3)如图2所示 1.501.88(E：1.471.50 V，r：1.801.88 均算对)图1 图2考点四 误差分析因为公式中的U是电源两端的路端电压，I是通过电源的电流，因此如图1所示电路，可等效为电压表与电源并联，当外电路断开时，电源与电压表串联，则比真实值偏小，比真实值偏小如图2可等效为电流表与电源串联，当外电路断开时，没有电流流过电源，电动势准确，rrR，内阻偏大在实际测定时常常采用图2所示的电路设计，因为虽然电动势和内阻均有误差，但由于电压表内阻RV远远大于电源内阻r，所以电动势和内阻的测量值和真实值非常接近图1图2S2

10、S1S练习3应用闭合电路欧姆定律测电源电动势和内电阻的实验：(1)有图甲、乙所示的两种电路供选择，为了减小误差，应选用_图(2)某同学根据(1)所选的电路测量并求出E和r，则E_E真，r_r真(填、或)答案：3(1)甲(2)1在本实验数据处理中，图象法比计算法更直观、更容易发现偶然误差并进行纠正(如例题2)因此在实验中多采取图象法处理数据2除了用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量电源E和r外，通常还可以采用以下常用的方法方法一：用电流表、电阻箱测量实验电路如图所示：改变电阻箱的阻值，记录R与I，应用EI1(R1r)、EI2(R2r)求出S方法二：用电压表、电阻箱测量实验电路如图所示：

11、改变电阻箱的阻值，记录R与U，S练习4测电源的电动势和内阻：(1)测定电源的电动势和内阻的方法有多种下面四组器材中，能测定一未知电源的电动势和内阻的是()A一只电压表V，一只电流表A，一只滑动变阻器R0和开关K、导线若干B一只电压表V，一只滑动变阻器R0和开关K、导线若干C一只电流表A，一只滑动变阻器R0和开关K、导线若干D一只电流表A，一只电阻箱R和开关K、导线若干(2)请你在虚线框内，利用(1)中的一组器材，画出能测量一节干电池的电动势和内阻的电路原理图(标明器材符号)，并简要说明测量原理和计算方程式解析：在测电源的电动势和内阻实验中，除了最常用的伏安法(电压表、电流表和滑动变阻器)外，通常还会用到安阻法(电流表、电阻箱)、伏阻法(电压表、电阻箱)、等效法等所以A、D正确选择A：则实验电路如图(1)根据闭合电路欧姆定律EUIr，改变滑动变阻器R0的阻值，可以测得两组I、U值列出方程EU1I1r，EU2I2r，解得E、r选择D：则实验电路如图(2)在电阻箱中选定R1，可读出I1，选定R2可读出I2根据闭合定律欧姆定律E(R1r)I1，E(R2r)I2，解得：E、r.图(1)图(2)祝您