高中物理 第二章 直流電路 第5節(jié) 學(xué)生實(shí)驗(yàn) 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課件 教科版選修31

《高中物理 第二章 直流電路 第5節(jié) 學(xué)生實(shí)驗(yàn) 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課件 教科版選修31》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第二章 直流電路 第5節(jié) 學(xué)生實(shí)驗(yàn) 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課件 教科版選修31（21頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第第5 5節(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)節(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn): :測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)典例研習(xí)典例研習(xí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 解讀實(shí)驗(yàn)解讀實(shí)驗(yàn)萃取精華萃取精華一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?.1.用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻. .2.2.掌握用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)掌握用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù). .二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)電路: :如圖所示如圖所示. .若改變外電路電阻若改變外電路電阻R,R,用電流表和電壓表測(cè)出兩組總電流用電流表和電壓表測(cè)出兩組總電流I I1 1,I,I2 2和對(duì)應(yīng)路端和對(duì)應(yīng)路端電壓電壓U U1 1,U,U2 2, ,由由E=E=

2、U+IrU+Ir可得到兩個(gè)二元一次方程組可得到兩個(gè)二元一次方程組, ,從而解得電源的電動(dòng)勢(shì)從而解得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻和內(nèi)阻. .三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)電源、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線被測(cè)電源、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線. .實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究 探尋結(jié)論探尋結(jié)論提升精度提升精度一、實(shí)驗(yàn)操作一、實(shí)驗(yàn)操作1.1.確定電流表、電壓表的量程確定電流表、電壓表的量程, ,按電路圖把器材連接好按電路圖把器材連接好, ,如圖所示如圖所示. .2.2.把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片移到使阻值最大一端把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片移到使阻值最大一端. .3.3.閉合開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān), ,調(diào)節(jié)變阻器調(diào)節(jié)變阻器,

3、 ,使電流表有明顯示數(shù)使電流表有明顯示數(shù), ,記錄一組電流表和電壓記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)表的示數(shù), ,用同樣的方法測(cè)量并記錄幾組用同樣的方法測(cè)量并記錄幾組I I和和U U的值的值, ,并填入表格并填入表格. .4.4.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)開(kāi)關(guān), ,拆去實(shí)驗(yàn)線路拆去實(shí)驗(yàn)線路, ,整理好器材整理好器材. .二、數(shù)據(jù)處理二、數(shù)據(jù)處理1.1.代數(shù)法代數(shù)法: :利用利用U,IU,I的值分別列出若干關(guān)于的值分別列出若干關(guān)于E=E=U+IrU+Ir方程組方程組, ,求出若干組求出若干組E E和和r r的的值值, ,算出它們的平均值作為測(cè)量結(jié)果算出它們的平均值作為測(cè)量結(jié)果. .2.2.圖像法圖像法(1)(1)以

4、以I I為橫坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)、U U為縱坐標(biāo)建立平面直角坐標(biāo)系為縱坐標(biāo)建立平面直角坐標(biāo)系, ,根據(jù)幾組根據(jù)幾組I,UI,U的測(cè)量數(shù)據(jù)的測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)在坐標(biāo)系中描點(diǎn). .(2)(2)用直尺畫(huà)一條直線用直尺畫(huà)一條直線, ,使盡量多的點(diǎn)落在這條直線上使盡量多的點(diǎn)落在這條直線上, ,不在直線上的點(diǎn)不在直線上的點(diǎn), ,能能大致均衡地分布在直線兩側(cè)大致均衡地分布在直線兩側(cè). .(3)(3)如圖所示如圖所示: :圖線與縱軸交點(diǎn)為圖線與縱軸交點(diǎn)為E.E.圖線與橫軸交點(diǎn)為圖線與橫軸交點(diǎn)為I I短短= .= .Er圖線的斜率表示圖線的斜率表示r=| |.r=| |.UI三、誤差分析三、誤差分析四、注意事項(xiàng)四

5、、注意事項(xiàng)1.1.使用內(nèi)阻大些使用內(nèi)阻大些( (用過(guò)一段時(shí)間用過(guò)一段時(shí)間) )的干電池的干電池, ,在實(shí)驗(yàn)中不要將在實(shí)驗(yàn)中不要將I I調(diào)得過(guò)大調(diào)得過(guò)大, ,每次讀完每次讀完U,IU,I讀數(shù)立即斷電讀數(shù)立即斷電, ,以免干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象嚴(yán)重使以免干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象嚴(yán)重使E,rE,r明顯變化明顯變化. .UI2.2.干電池內(nèi)阻較小時(shí)干電池內(nèi)阻較小時(shí)U U的變化較小的變化較小, ,坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖( (甲甲) )所示的所示的狀況狀況, ,為此可使坐標(biāo)不從零開(kāi)始為此可使坐標(biāo)不從零開(kāi)始, ,如圖如圖( (乙乙) )所示所示, ,縱坐標(biāo)不從零開(kāi)始縱坐標(biāo)

6、不從零開(kāi)始, ,把縱坐把縱坐標(biāo)的比例放大標(biāo)的比例放大, ,可使結(jié)果的誤差減小些可使結(jié)果的誤差減小些. .此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流流, ,在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn), ,用用r=| |r=| |計(jì)算出電池的內(nèi)阻計(jì)算出電池的內(nèi)阻r.r.3.3.合理地選擇電壓表與電流表的量程可以減小讀數(shù)誤差合理地選擇電壓表與電流表的量程可以減小讀數(shù)誤差. .典例研習(xí)典例研習(xí) 通法悟道通法悟道拓寬思路拓寬思路類(lèi)型一類(lèi)型一 儀器的選取和實(shí)物連線儀器的選取和實(shí)物連線【例例1 1】 “ “用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)

7、勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn), ,供選供選用的器材有用的器材有: :A.A.電流表電流表( (量程量程:0:00.6 A,R0.6 A,RA A=1 )=1 )B.B.電流表電流表( (量程量程:0:03 A,R3 A,RA A=0.6 )=0.6 )C.C.電壓表電壓表( (量程量程:0:03 V,RV=5 3 V,RV=5 kk) )D.D.電壓表電壓表( (量程量程:0:015 V,R15 V,RV V=10 =10 kk) )E.E.滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器(0(010 ,10 ,額定電流額定電流1.5 A)1.5 A)F.F.滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器(0(02 2 kk, ,額定電流額定電流0.2

8、 A)0.2 A)G.G.待測(cè)電源待測(cè)電源( (一節(jié)一號(hào)干電池一節(jié)一號(hào)干電池) )、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干(1)(1)請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫(huà)出本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)電路圖請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫(huà)出本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)電路圖. .(2)(2)電路中電流表應(yīng)選用電路中電流表應(yīng)選用, ,電壓表應(yīng)選用電壓表應(yīng)選用, ,滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用應(yīng)選用.(.(用字母代號(hào)填寫(xiě)用字母代號(hào)填寫(xiě))(3)(3)如圖所示為實(shí)驗(yàn)所需器材如圖所示為實(shí)驗(yàn)所需器材, ,請(qǐng)按實(shí)驗(yàn)原理圖連接成正確的實(shí)驗(yàn)電路請(qǐng)按實(shí)驗(yàn)原理圖連接成正確的實(shí)驗(yàn)電路. .核心點(diǎn)撥核心點(diǎn)撥 選擇電路選擇電路: :電壓表要并聯(lián)在電源兩端電壓表要并聯(lián)在電源兩端. .選擇電表選擇電表:

9、:根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)的大小選擇電壓表的量程根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)的大小選擇電壓表的量程; ;一節(jié)電池供電一節(jié)電池供電, ,電電流不會(huì)太大流不會(huì)太大, ,且小量程電表更容易讀數(shù)且小量程電表更容易讀數(shù). .電阻的選擇電阻的選擇: :阻值太大阻值太大, ,調(diào)節(jié)范圍太小調(diào)節(jié)范圍太小, ,很容易造成短路很容易造成短路. .如何連接如何連接: :先連接外圍干路先連接外圍干路, ,最后再連電壓表最后再連電壓表. .解析解析: :(1)(1)電路如圖所示電路如圖所示, ,由于在電路中只要求電壓表的內(nèi)阻由于在電路中只要求電壓表的內(nèi)阻R RV Vr r, ,這種這種條件很容易實(shí)現(xiàn)條件很容易實(shí)現(xiàn), ,所以應(yīng)使用該電路所以應(yīng)使用

10、該電路. .(2)(2)考慮到待測(cè)電源只有一節(jié)干電池考慮到待測(cè)電源只有一節(jié)干電池, ,所以電壓表應(yīng)選所以電壓表應(yīng)選C;C;放電電流又不能放電電流又不能太大太大, ,一般不超過(guò)一般不超過(guò)0.5 A,0.5 A,所以電流表應(yīng)選所以電流表應(yīng)選A;A;滑動(dòng)變阻器不能選擇阻值太滑動(dòng)變阻器不能選擇阻值太大的大的, ,從允許最大電流和減小實(shí)驗(yàn)誤差的角度來(lái)看從允許最大電流和減小實(shí)驗(yàn)誤差的角度來(lái)看, ,應(yīng)選擇電阻較小額定應(yīng)選擇電阻較小額定電流較大的滑動(dòng)變阻器電流較大的滑動(dòng)變阻器E,E,故器材應(yīng)選故器材應(yīng)選A,C,E.A,C,E.(3)(3)如圖所示如圖所示. .答案答案: :(1)(1)見(jiàn)解析見(jiàn)解析(2)A(2

11、)AC CE E(3)(3)見(jiàn)解析見(jiàn)解析規(guī)律方法規(guī)律方法 器材的選擇原則器材的選擇原則實(shí)驗(yàn)器材的選取應(yīng)遵循安全、精確和操作方便的原則實(shí)驗(yàn)器材的選取應(yīng)遵循安全、精確和操作方便的原則. .本實(shí)驗(yàn)的誤差主本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)自電壓表的分流要來(lái)自電壓表的分流. .因此實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的選擇原則是因此實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的選擇原則是: :阻值范圍較阻值范圍較小而額定電流較大小而額定電流較大; ;電壓表的選擇原則是電壓表的選擇原則是: :在滿足量程要求的前提下選取在滿足量程要求的前提下選取內(nèi)阻較大的內(nèi)阻較大的; ;電流表的選擇需根據(jù)電源和選用的滑動(dòng)變阻器來(lái)確定電流表的選擇需根據(jù)電源和選用的滑動(dòng)變阻器來(lái)確定. .

12、類(lèi)型二類(lèi)型二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理【例例2 2】 (2015(2015江蘇卷江蘇卷,10),10)小明利用如圖小明利用如圖( (甲甲) )所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量一所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量一干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻. .(1)(1)圖中電流表的示數(shù)為圖中電流表的示數(shù)為A.A.解析解析: :(1)(1)電流表所用量程為電流表所用量程為0 00.6 A,0.6 A,其分度值為其分度值為0.02 A,0.02 A,其示數(shù)為其示數(shù)為0.4 A+0.4 A+2 20.02 A=0.44 A.0.02 A=0.44 A.答案答案: :(1)0.44(1)0.44 (2)(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)

13、滑動(dòng)變阻器, ,電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下: :請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù), ,在圖在圖( (乙乙) )中作出中作出U-IU-I圖線圖線. .由圖線求得由圖線求得: :電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)E=E=V;V;內(nèi)阻內(nèi)阻r=r=.答案答案: :(2)U-I(2)U-I圖線見(jiàn)解析圖線見(jiàn)解析1.60(1.581.60(1.581.621.62都算對(duì)都算對(duì)) )1.2(1.181.2(1.181.261.26都算對(duì)都算對(duì)) ) 解析解析: :(3)(3)干電池長(zhǎng)時(shí)間使用后干電池長(zhǎng)時(shí)間使用后, ,電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化, ,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大增大.

14、.(3)(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí), ,小明進(jìn)行了多次測(cè)量小明進(jìn)行了多次測(cè)量, ,花費(fèi)了較長(zhǎng)時(shí)間花費(fèi)了較長(zhǎng)時(shí)間, ,測(cè)量期間一直保持電路測(cè)量期間一直保持電路閉合閉合. .其實(shí)其實(shí), ,從實(shí)驗(yàn)誤差考慮從實(shí)驗(yàn)誤差考慮, ,這樣的操作不妥這樣的操作不妥, ,因?yàn)橐驗(yàn)?.答案答案: :(3)(3)見(jiàn)解析見(jiàn)解析 類(lèi)型三類(lèi)型三 用其他方法測(cè)用其他方法測(cè)E E和和r r【例例3 3】 利用如圖利用如圖(a)(a)所示電路所示電路, ,可以測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻可以測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻, ,所用的所用的實(shí)驗(yàn)器材有實(shí)驗(yàn)器材有: :待測(cè)電源待測(cè)電源, ,電阻箱電阻箱R(R(最大阻值最大阻值999.9 ),999.9 )

15、,電阻電阻R R0 0( (阻值為阻值為3.0 ),3.0 ),電阻電阻R R1 1( (阻值阻值為為3.0 ),3.0 ),電流表電流表 ( (量程為量程為200 200 mAmA, ,內(nèi)阻為內(nèi)阻為R RA A=6.0 ),=6.0 ),開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S.S.實(shí)驗(yàn)步驟如下實(shí)驗(yàn)步驟如下: :將電阻箱阻值調(diào)到最大將電阻箱阻值調(diào)到最大, ,閉合開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)S;S;多次調(diào)節(jié)電阻箱多次調(diào)節(jié)電阻箱, ,記下電流表的示數(shù)記下電流表的示數(shù)I I和電阻箱相應(yīng)的阻值和電阻箱相應(yīng)的阻值R;R;求出直線的斜率求出直線的斜率k k和在縱軸上的截距和在縱軸上的截距b.b.回答下列問(wèn)題回答下列問(wèn)題: :(1)(1)分別用分別用

16、E E和和r r表示電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻表示電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻, ,則則 與與R R的關(guān)系式為的關(guān)系式為.1I(2)(2)實(shí)驗(yàn)得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示實(shí)驗(yàn)得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示, ,其中電阻其中電阻R=3.0 R=3.0 時(shí)電流表的示數(shù)如時(shí)電流表的示數(shù)如圖圖(b)(b)所示所示, ,讀出數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù), ,完成下表完成下表. .答答: :, ,. . 答案答案: :(2)0.110(2)0.1109.099.09解析解析: :(2)(2)電流表每小格表示電流表每小格表示4 4 mAmA, ,因此電流表讀數(shù)是因此電流表讀數(shù)是0.110 A,0.110 A,倒數(shù)是倒數(shù)是9.09A9.09A-1-1.

17、 .(3)(3)在圖在圖(c)(c)的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作圖的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作圖, ,根據(jù)圖線求得斜率根據(jù)圖線求得斜率k=k=A A-1-1-1-1, ,截距截距b=b=A A-1-1.(4)(4)根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢(shì)根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢(shì)E=E=V,V,內(nèi)阻內(nèi)阻r=r=.答案答案: :(3)1.0(3)1.06.06.0(4)3.0(4)3.01.01.0解析解析: :(3)(3)根據(jù)給出的點(diǎn)根據(jù)給出的點(diǎn), ,畫(huà)出一條直線畫(huà)出一條直線, ,如圖所示如圖所示, ,得出斜率得出斜率k=1.0 Ak=1.0 A-1-1-1-1, ,截距截距b=6.0 Ab=6.0 A-1-1. .