2019春高中物理 第2章 恒定電流 10 實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻課件 新人教版選修3-1.ppt

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第二章 恒定電流 10實驗 測定電池的電動勢和內(nèi)阻 課前預(yù)習(xí) 閉合電路的歐姆定律 實驗原理 測電源E r的幾種方法與電路連接圖 I1r U2 U2 I1r I2R2 測量數(shù)據(jù)的處理方法 2 圖象法以I為橫坐標(biāo) U為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系 根據(jù)幾組I U的測量數(shù)據(jù) 在坐標(biāo)系中描點(diǎn) 此時可大致看到 U I圖象是一條斜向下的直線 如圖所示 縱軸的截距等于電源的 E 橫軸的截距等于外電路短路時的電流I0 電動勢 電源的內(nèi)阻 判一判 1 在用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中 應(yīng)選用舊的干電池作為被測電源 以使電壓表讀數(shù)變化明顯 2 在用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中 移動滑動變阻器的滑片時 不能使滑動變阻器短路造成電流表過載 3 用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中 偶然誤差主要來源于電壓表 電流表的讀數(shù)以及作U I圖線時描點(diǎn)不準(zhǔn)確 選一選 如圖所示 是甲 乙 丙三位同學(xué)設(shè)計的測量電源電動勢和內(nèi)電阻的電路 電路中R1 R2為已知阻值的電阻 下列說法中正確的是 A 只有甲同學(xué)設(shè)計的電路能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻B 只有乙同學(xué)設(shè)計的電路能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻C 只有丙同學(xué)設(shè)計的電路能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻D 三位同學(xué)設(shè)計的電路都能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻 D 想一想 某學(xué)生用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內(nèi)阻時 所用滑動變阻器的阻值范圍為0 20 連接電路的實物圖如圖所示 請指出該學(xué)生接線中的錯誤和不規(guī)范的做法答案 滑動變阻器不起變阻作用 電流表接線有錯 電壓表接線不妥 解析 由圖中接線可知 滑動變阻器連成定值電阻起不到變阻作用 電流表正 負(fù)接線柱接錯 電壓表始終有讀數(shù) 開關(guān)不能控制電壓表 電壓表接線應(yīng)接到開關(guān)外側(cè) 課內(nèi)探究 一 器材準(zhǔn)備被測電源 如干電池 水果電池等 電流表 電壓表 滑動變阻器 電鍵和導(dǎo)線 二 操作過程1 確定電流表 電壓表的量程 按圖所示電路把器材連接好 如圖所示 2 把變阻器的滑動片移到最左端使阻值最大 3 閉合電鍵 調(diào)節(jié)變阻器 使電流表有明顯示數(shù) 記錄一組電流表和電壓表的示數(shù) 用同樣的方法測量并記錄幾組I和U的值 并填入下表 4 斷開電鍵 整理好器材 5 以U為縱軸 I為橫軸 將記錄的電壓 電流標(biāo)在坐標(biāo)圖上 過這些點(diǎn)作一條直線 根據(jù)縱軸截距求出電動勢 根據(jù)斜率大小求出內(nèi)電阻 四 誤差分析 1 偶然誤差 主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U I圖象時描點(diǎn)不準(zhǔn)確 2 系統(tǒng)誤差 主要原因是未考慮電壓表的分流作用 使得電流表上讀出的數(shù)值比實際的總電流 即流過電源的電流 要小一些 U越大 電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大 將測量結(jié)果與真實情況在U I坐標(biāo)系中表示出來 如圖所示 可見E測 E真 r測 r真 五 注意事項在實驗時應(yīng)注意以下四點(diǎn) 1 電池應(yīng)選使用過一段時間的半新電池 電流表一般選0 0 6A擋 電壓表一般選0 3V擋 2 閉合開關(guān)前 一定把滑動變阻器滑片移到電阻最大的一端 3 在電流表有明顯示數(shù)且穩(wěn)定后 再讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I 4 一般來說電池的電動勢和內(nèi)阻都隨著使用時間的增長而變化 實驗時不要長時間通電 只是在讀數(shù)時讓電路接通 其他時間要斷開電路 1 請畫出能使本實驗測量精確程度較高的實驗電路圖 2 電路中電流表應(yīng)選用 電壓表應(yīng)選用 滑動變阻器應(yīng)選用 填字母代號 3 如圖甲所示為實驗所需器材 請按電路圖連接實物圖 解題指導(dǎo) 1 實驗器材的選取應(yīng)遵循安全 精確和操作方便的原則 本實驗的誤差主要來自電壓表的分流 因此 本實驗中滑動變阻器的選擇原則是 阻值范圍小而額定電流較大 電壓表的選擇原則是 在滿足量程要求的前提下選取內(nèi)阻較大的 電流表的選擇需根據(jù)實驗中電流大小的估算值來確定 2 根據(jù)實驗要求 先畫出電路圖 然后根據(jù)電路圖連接實物圖 A C E 解析 1 電路如圖乙所示 2 考慮到待測電源只有一節(jié)干電池 所以電壓表應(yīng)選C 實驗中電流又不能太大 一般不超過0 5A 所以電流表應(yīng)選A 滑動變阻器不能選擇太大的阻值 從允許最大電流和減小實驗誤差來看 應(yīng)選擇電阻較小而額定電流較大的滑動變阻器E 3 如圖丙所示注意 閉合開關(guān)前 要使滑動變阻器接入電路的電阻最大 即滑到最左端 答案 1 如圖乙所示 3 如圖丙所示 對點(diǎn)訓(xùn)練1 用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組 電動勢約4 5V 內(nèi)電阻約1 的電動勢和內(nèi)電阻 除待測電池組 電鍵 導(dǎo)線外 還有下列器材供選用 A 電流表 量程0 6A 內(nèi)電阻約1 B 電流表 量程3A 內(nèi)電阻約0 2 C 電壓表 量程3V 內(nèi)電阻約30k D 電壓表 量程6V 內(nèi)電阻約60k E 滑動變阻器 0 1000 額定電流0 5AF 滑動變阻器 0 20 額定電流2A 1 為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確 電流表應(yīng)選用 電壓表應(yīng)選用 滑動變阻器應(yīng)選用 均填儀器的字母代號 2 如圖為正確選擇儀器后 連好的部分電路 為了使測量誤差盡可能小 還需在電路中用導(dǎo)線將 和 相連 和 相連 和 相連 均填儀器上接線柱的字母代號 A D F a d c g f h 解析 1 此次實驗電流表內(nèi)阻對實驗沒有影響 選擇小量程電流表 減小讀數(shù)誤差 串聯(lián)電池的電動勢約為4 5V 電壓表應(yīng)選擇D項 接入電路中的電阻在滿足要求的條件下不宜過大 容易調(diào)節(jié) 故滑動變阻器應(yīng)選F 2 電壓表的內(nèi)阻相對滑動變阻器的內(nèi)阻較大 流經(jīng)電壓表的電流可以忽略不計 所以選擇電流表內(nèi)接法 以減小誤差 1 圖中電流表的示數(shù)為 A 0 44 2 調(diào)節(jié)滑動變阻器 電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù) 在圖2所示的方格紙上作出U I圖線 由圖線求得 電動勢E V 內(nèi)阻r 1 60 1 58 1 62都算對 1 2 1 18 1 26都算對 3 實驗時 小明進(jìn)行了多次測量 花費(fèi)了較長時間 測量期間一直保持電路閉合 其實 從實驗誤差考慮 這樣的操作不妥 因為 解析 1 電流表讀數(shù)時注意量程和有效數(shù)字 電流表使用的量程為0 0 6A 所以電流表讀數(shù)為0 44A 干電池長時間使用后 電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化 導(dǎo)致實驗誤差增大 2 畫U I圖線時注意所描各點(diǎn)要均勻分布在線的兩側(cè) 并且縱坐標(biāo)要從1V開始 U I圖線如圖所示根據(jù)E U Ir 圖像中縱截距為電動勢 所以E 1 60V 1 58 1 62都算對 斜率為內(nèi)阻 所以r 1 2 1 18 1 26都算對 3 干電池長時間使用后 電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化 導(dǎo)致實驗誤差增大 對點(diǎn)訓(xùn)練2 2017 廣州市荔灣區(qū)高二上學(xué)期期末 利用圖甲所示電路測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻 定值電阻R0 2 0 1 某實驗得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示 序號為2的電壓表 電流表的示數(shù)如圖乙所示 請讀出數(shù)據(jù) 完成下表 答 1 14 0 12 2 在答卷上圖丙的坐標(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k V A 保留兩位有效數(shù)字 3 根據(jù)圖線求得干電池的電動勢E V 內(nèi)電阻r 保留兩位有效數(shù)字 解析 1 一節(jié)干電池的電動勢約為1 5V 所以電壓表量程為0 3V 根據(jù)乙圖可知 電壓表示數(shù)U 1 14V 定值電阻R0 2 0 電源內(nèi)阻約為1 左右 所以電流表選量程0 0 6A 根據(jù)乙圖可知 電流表示數(shù)I 0 12A 3 0 1 5 1 0 素養(yǎng)提升 1 實驗原理實驗電路如圖所示 改變電阻箱的阻值 記錄幾組R和I 根據(jù)E I R r 列方程組或利用圖象法求解E r 用電流表和電阻箱測E和r 安阻法 1 30 2 為了更準(zhǔn)確地測量電源的電動勢和內(nèi)電阻 他用多用電表的 直流100mA 擋設(shè)計了如圖乙所示的測量電路 為了電表安全 請估算開關(guān)閉合前電阻箱的最小取值為 3 將多用電表的選擇開關(guān)從 OFF 旋轉(zhuǎn)至 直流100mA 擋 調(diào)節(jié)電阻箱到合適的值并記錄其讀數(shù)R 合上開關(guān)從多用電表上讀出相應(yīng)的示數(shù)I 13 1 40 8 r