高中物理第二章直流电路第7讲学生实验：测量电源的电动势和内阻.pptx

第,7,讲学生试验：测量电源,电动势和内阻,第二章直流电路,1/31,1.,知道测量电源电动势和内阻试验原理,.,2.,经过试验过程，掌握试验方法，学会依据图像合理外推进行数据处理方法,.,3.,尝试分析电源电动势和内阻测量误差，了解测量中减小误差方法,.,目标定位,2/31,对点检测,自查自纠,栏目索引,测量电源电动势和内阻,3/31,一、试验原理和方法,1.,伏安法：由,E,U,Ir,知，只要测出,U,、,I,数据，就能够列出两个关于,E,、,r,方程，从而解出,E,、,r,，用到器材有,、,、,、,、,，电路图如图,1,所表示,.,答案,测量电源电动势和内阻,图,1,两组,电池,开关,滑动变阻器,电压表,电流表,4/31,2.,安阻法：由,E,IR,Ir,可知，只要能得到,两组数据，列出关于,E,、,r,两个方程，就能解出,E,、,r,，用到器材有,、,、,、,，电路图如图,2,所表示,.,答案,图,2,3.,伏阻法：由,E,U,r,知，假如能得到,两组数据，列出关于,E,、,r,两个方程，就能解出,E,、,r,，用到器材是,、,、,、,，电路图如图,3,所表示,.,图,3,I,、,R,电池,开关,电阻箱,电流表,U,、,R,电池,开关,电阻箱,电压表,5/31,答案,二、试验步骤,(,以伏安法为例,),1.,电流表用,0,0.6 A,量程，电压表用,0,3 V,量程，按试验,原理图连接好电路,(,如图,1).,2.,把滑动变阻器滑片移到一端，使其阻值最,.,3.,闭合开关，调整滑动变阻器，使电流表有显著示数，统计一组数据,(,I,1,、,U,1,).,用一样方法测量几组,I,、,U,值,.,4.,断开开关，整理好器材,.,5.,处理数据，用公式法和图像法这两种方法求出电池电动势和内阻,.,大,图,1,6/31,答案,能够利用,U,、,I,值多求几组,E,、,r,值，算出它们平均值,.,2.,作图法：,(1),本试验中，为了降低试验误差，普通用图像法处理试验数据，即依据屡次测出,U,、,I,值，作,U,I,图像；,(2),将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它数值就是,；,电池电动势,E,7/31,答案,(3),横轴截距点,(,路端电压,U,0),意味着短路情况，它数值就是,_,；,(4),图线斜率绝对值即电池,，即,r,|,|,，如图,4,所表示,.,内阻,r,图,4,短路电流,8/31,答案,四、注意事项,1.,为使电池路端电压有显著改变，应选取内阻较,旧干电池和内阻较大电压表,.,2.,试验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后马上切断电源，预防干电池因大电流放电时间过长造成,发生显著改变,.,3.,当干电池路端电压改变不很显著时，作图像，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始,.,大,内阻,r,9/31,如图,5,所表示，此时图线与纵轴交点仍为电池电动势,E,，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远两点用,r,求出,.,图,5,答案,10/31,五、误差分析,1.,偶然误差：主要起源于电压表和电流表读数以及作,U,I,图像时描点不准确,.,2.,系统误差：主要原因是电压表分流作用，使得电流表上读出数值比流过电源电流偏,一些,.,U,越大，电流表读数与总电流偏差就越,，将测量结果与真实情况在,U,I,坐标系中表示出来，能够得到,E,测,E,真,，,r,测,r,真,.,答案,小,大,11/31,解析答案,例,1,在,“,用电流表和电压表测定电池电动势和内阻,”,试验中,.,(1),备有以下器材,A.,干电池,1,节,B.,滑动变阻器,(0,20),C.,滑动变阻器,(0,1 k),D.,电压表,(0,3 V),E.,电流表,(0,0.6 A),F.,电流表,(0,3 A),G.,开关、导线若干,其中滑动变阻器应选,_,，电流表应选,_.(,只填器材前序号,),典例精析,12/31,解析,滑动变阻器最大值普通为待测电阻几倍时很好，在该试验中因干电池内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点即可，故滑动变阻器应选,B.(,也能够从便于调整角度来分析，应该选择阻值较小滑动变阻器,.),电流表量程要大于电源允许经过最大电流，对于干电池来讲允许经过最大电流普通是,0.5 A,，故需要选择,0,0.6 A,，所以电流表应选,E.,答案,B,E,13/31,解析答案,(2),为了最大程度减小试验误差，请在虚线框中画出该试验最合理电路图,.,解析,电路图如图所表示,.,答案,看法析图,14/31,解析答案,(3),某同学依据试验数据画出,U,I,图像如图,6,所表示，由图像可得电池电动势为,_ V,，内阻为,_.,图,6,1,1.5,15/31,解析答案,(4),写出该试验误差原因：,_,；电动势测量值,_,真实值，内阻测量值,_,真实值,.(,填,“,大于,”“,等于,”,或,“,小于,”,),解析,因为电压表分流作用，使电流表读数总是比干路电流小，造成,E,测,E,真,，,r,测,r,真,.,小于,电压表分流,小于,16/31,答案,例,2,某同学利用电压表和电阻箱测定干电池电动势和内阻，使用器材还包含定值电阻,(,R,0,5),一个，开关两个，导线若干，试验原理图如图,7(a).,(1),在图,(b),实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路连接,.,图,7,答案,如图所表示,17/31,解析答案,(2),请完成以下主要试验步骤：,检验并调整电压表指针指零；调整电阻箱，示数如图,(c),所表示，读得电阻值是,_,；,将开关,S,1,闭合，开关,S,2,断开，电压表示数是,1.49 V,；,将开关,S,2,_,，电压表示数是,1.16 V,；断开开关,S,1,.,解析,由题图,(c),读得电阻箱阻值为,R,20,；将,S,1,闭合，,S,2,断开，电压表示数为电源电动势,E,1.49 V,，将,S,2,再闭合，电压表示数为电阻箱,R,两端电压,.,将电压表视为理想电表，则干路电流,I,A,0.058 A.,20,闭合,18/31,解析答案,(3),使用测得数据，计算出干电池电动势是,_,，内阻是,_(,计算结果保留两位有效数字,).,0.69,1.49 V,方法点拨,19/31,方法点拨,(,1,),外电路断路时外电压等于电动势，即例,2,中,S,2,断开时电压表示数为电动势,.,(,2,),不论哪种方法，测电动势和内阻原理都是闭合电路欧姆定律,.,20/31,例,3,某研究性学习小组利用如图,8,甲所表示电路测量电池组电动势,E,和内阻,r,.,依据试验数据绘出如图乙所表示,R,图线，其中,R,为电阻箱读数，,I,为电流表读数，由此能够得到,E,_,，,r,_.,图,8,解析答案,总结提升,总结提升,返回,21/31,解析,由欧姆定律有，,由此知图线斜率为电动势,E,，纵轴截距大小为内阻,r,.,r,1.,答案,2.8 V(2.7,2.9 V,均可,),1,总结提升,22/31,总结提升,返回,23/31,1.,用电流表和电压表测定电池电动势,E,和内阻,r,，所用电路如图,9(a),所表示，一位同学测得六组数据以下表所表示,.,对点检测,1,2,组别,1,2,3,4,5,6,电流,I,/A,0.12,0.20,0.31,0.32,0.50,0.57,电压,U,/V,1.37,1.32,1.24,1.18,1.10,1.05,图,9,24/31,(1),试依据这些数据在图,(b),中作出,U,I,图线,.,解析答案,1,2,解析,作图线时应使尽可能多点落在直线上，个别偏离太远点应舍去，图线如图所表示,.,答案,看法析图,25/31,(2),依据图线求出电池电动势,E,_V,，电池内阻,r,_.,解析答案,1,2,0.69,1.45,26/31,2,小明利用如图,10,所表示试验装置测量一干电池电动势和内阻,(1),图中电流表示数为,_A.,1,2,图,10,解析答案,0.44,解析,电流表使用量程为,0,0.6 A,，所以电流表读数为,0.44 A.,27/31,(2),调整滑动变阻器，电压表和电流表示数统计以下：,请依据表中数据，在方格纸上作出,U,I,图线,U,/V,1.45,1.36,1.27,1.16,1.06,I,/A,0.12,0.20,0.28,0.36,0.44,1,2,解析答案,28/31,由图线求得：电动势,E,_V,；内阻,r,_.,解析,描点连线得到,U,I,图像，如图所表示,依据,E,U,Ir,，图像中纵截距为电动势，,所以,E,1.60 V(1.58,1.62,都算对,),，斜率,大小为内阻，所以,r,1.2(1.18,1.26,都,算对,),1.60(1.58,1.62,都算对,),1.2(1.18,1.26,都算对,),解析答案,1,2,29/31,(3),试验时，小明进行了屡次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合其实，从试验误差考虑，这么操作不妥，因为,_,解析,干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生改变，造成试验误差增大,.,干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生改变，造成试验误差增大,返回,解析答案,1,2,30/31,本课结束,31/31,