《2021-2022高中創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理粵教版選修3-1課件：第二章 第4講 實(shí)驗(yàn)：測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2021-2022高中創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理粵教版選修3-1課件：第二章 第4講 實(shí)驗(yàn)：測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻（31頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第二章電路 1.知道測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理.2.通過實(shí)驗(yàn)過程，掌握實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會(huì)根據(jù)圖象合理外推進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法.3.嘗試分析電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量誤差，了解測量中減小誤差的方法.目標(biāo)定位 對點(diǎn)檢測 自查自糾欄目索引 測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 一、實(shí)驗(yàn)原理和方法1.實(shí)驗(yàn)原理利用閉合電路的歐姆定律2.實(shí)驗(yàn)方法(1)伏安法：由EUIr知，只要測出U、I的 數(shù)據(jù)，就可以列出兩個(gè)關(guān)于E、r的方程，從而解出E、r，用到的器材有 、 、 、 ，電路圖如圖1所示. 答案 測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻圖1電池開關(guān)滑動(dòng)變阻器電壓表電流表兩組 (2)安阻法：由EIRIr可知，只要能得到 的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E
2、、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器材有 、 、 、 ，電路圖如圖2所示. 答案 圖2(3)伏阻法：由EU r知，如果能得到 的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器材是 、 、 、 ，電路圖如圖3所示.圖3I、R電池開關(guān)電阻箱電流表U、R電池開關(guān)電阻箱電壓表 答案 二、實(shí)驗(yàn)步驟(以伏安法為例)1.電流表用00.6 A量程，電壓表用03 V量程，按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路(如圖1).2.把滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端，使其阻值最 .3.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1).用同樣的方法測量幾組I、U值.4.斷開開關(guān)，整理好器材.5.處理數(shù)
3、據(jù)，用公式法和圖象法這兩種方法求出電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.大圖1 答案 可以利用U、I的值多求幾組E、r的值，算出它們的平均值.2.作圖法：(1)本實(shí)驗(yàn)中，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，一般用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即根據(jù)多次測出的U、I值，作UI圖象；(2)圖線跟縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)數(shù)值上等于 ；電源電動(dòng)勢E圖4 答案圖4 答案 四、注意事項(xiàng)1.為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較 的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表.2.實(shí)驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過大，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池因大電流放電時(shí)間過長導(dǎo)致 發(fā)生明顯變化.3.當(dāng)干電池的路端電壓變化不很明顯時(shí)，作圖象，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點(diǎn)可不從零
4、開始.大內(nèi)阻r 如圖5所示，此時(shí)圖線與縱軸交點(diǎn)仍為電池的電動(dòng)勢E，但圖線與橫軸交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線上取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)用r_求出.圖5 答案 五、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UI圖象時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確.2.系統(tǒng)誤差：主要原因是電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比流過電源的電流偏 一些.U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越 ，將測量結(jié)果與真實(shí)情況在UI坐標(biāo)系中表示出來，可以得到E測_E真，r測 r真. 答案 小大 解析答案 例1在“用電流表和電壓表測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中.(1)備有如下器材A.干電池1節(jié)B.滑動(dòng)變阻器(020 )C.滑動(dòng)變阻器(01
5、 k)D.電壓表(03 V)E.電流表(00.6 A)F.電流表(03 A)G.開關(guān)、導(dǎo)線若干其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_.(只填器材前的序號)n典例精析 解析滑動(dòng)變阻器的最大值一般為待測電阻的幾倍時(shí)較好，在該實(shí)驗(yàn)中因干電池內(nèi)阻比較小，故滑動(dòng)變阻器選擇較小一點(diǎn)的即可，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選B.(也可以從便于調(diào)節(jié)的角度來分析，應(yīng)該選擇阻值較小的滑動(dòng)變阻器.)電流表的量程要大于電源允許通過的最大電流，對于干電池來講允許通過的最大電流一般是0.5 A，故需要選擇00.6 A，所以電流表應(yīng)選E.答案BE 解析答案 (2)為了最大限度的減小實(shí)驗(yàn)誤差，請?jiān)谔摼€框中畫出該實(shí)驗(yàn)最合理的電路圖.解析電路圖如圖所
6、示.答案見解析圖 解析答案 (3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的UI圖象如圖6所示，由圖象可得電池的電動(dòng)勢為_ V，內(nèi)阻為_ .圖611.5 解析答案 (4)寫出該實(shí)驗(yàn)誤差的原因：_；電動(dòng)勢的測量值_真實(shí)值，內(nèi)阻的測量值_真實(shí)值.(填“大于” “等于”或“小于” )解析由于電壓表的分流作用，使電流表讀數(shù)總是比干路電流小，造成E測E真，r測r真.小于電壓表的分流小于 答案 例2某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻(R05 )一個(gè)，開關(guān)兩個(gè)，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖7(a).(1)在圖(b)的實(shí)物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路的連接.圖7答案如圖所示 解
7、析答案 (2)請完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟：檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零；調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖(c)所示，讀得電阻值是_；將開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2斷開，電壓表的示數(shù)是1.49 V；將開關(guān)S2_，電壓表的示數(shù)是1.16 V；斷開開關(guān)S1.解析由題圖(c)讀得電阻箱阻值為R20 ；將S1閉合，S2斷開，電壓表示數(shù)為電源電動(dòng)勢E1.49 V，將S2再閉合，電壓表示數(shù)為電阻箱R兩端電壓.將電壓表視為理想電表，則干路電流20 閉合 解析答案 (3)使用測得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出干電池的電動(dòng)勢是_，內(nèi)阻是_(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).0.69 1.49 V 方法點(diǎn)撥 方法點(diǎn)撥(1)外電路斷路時(shí)外電壓等于電動(dòng)勢，即例2中S
8、2斷開時(shí)電壓表示數(shù)為電動(dòng)勢.(2)不管哪種方法，測電動(dòng)勢和內(nèi)阻的原理都是閉合電路的歐姆定律. 例3某研究性學(xué)習(xí)小組利用如圖8甲所示電路測量電池組的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R 圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E_，r_.圖8 解析答案 總結(jié)提升 總結(jié)提升返回 解析由歐姆定律有，由此知圖線的斜率為電動(dòng)勢E，縱軸截距大小為內(nèi)阻r.r1 .答案2.8 V(2.72.9 V均可)1 總結(jié)提升 總結(jié)提升 返回 1.用電流表和電壓表測定電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r，所用電路如圖9(a)所示，一位同學(xué)測得的六組數(shù)據(jù)如下表所示.對點(diǎn)檢測 自查自糾圖9組別1 2 3 4 5
9、6電流I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57電壓U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05(1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖(b)中作出UI圖線. 解析答案 解析作圖線時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，個(gè)別偏離太遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去，圖線如圖所示.答案見解析圖 (2)根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢E_V，電池的內(nèi)阻r_. 解析答案 0.691.45 (1)先測電阻R0的阻值.請將學(xué)習(xí)小組同學(xué)的操作補(bǔ)充完整；先閉合S1和S2，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)R1和對應(yīng)的電流表示數(shù)I，然后_，使電流表的示數(shù)仍為I，讀出此時(shí)電阻箱的示數(shù)R2.則電阻R0的表達(dá)式為R0_. 2.某學(xué)習(xí)小組
10、的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖10所示的電路來測量定值電阻R0的阻值(約為幾歐到十幾歐)及電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r.實(shí)驗(yàn)器材有：待測電源，待測電阻R0，電流表A(量程為0.6 A，內(nèi)阻不計(jì))，電阻箱R(099.9 )，開關(guān)S1和S2，導(dǎo)線若干.圖10解析答案 解析器材中只有電流表而沒有電壓表，無法由伏安法求出電阻，故只能利用電阻箱得出待測電阻的阻值；當(dāng)電路中電流相同時(shí)，電阻也應(yīng)相同；因此可以控制電流相等，利用電阻箱的電阻，得出待測電阻的阻值；因此缺少的步驟應(yīng)為：斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)仍為I；而待測電阻等于兩次電阻箱的示數(shù)之差，即：RxR1R2.答案斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R1R2 (2)同學(xué)們通過上述操作，測得電阻R09.5 ，繼續(xù)測電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r.該小組同學(xué)的做法是：閉合S1，斷開S2，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應(yīng)的電流表示數(shù)I，如下表數(shù)據(jù)：組數(shù)1 2 3 4 5電阻R/ 0 3.0 6.0 12.0 18.0電流I/A 0.50 0.40 0.33 0.25 0.20 解析答案 根據(jù)圖11給定的坐標(biāo)系并結(jié)合以上數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖.圖11利用圖象求出該電源的電動(dòng)勢E_ V，內(nèi)阻r_ (保留兩位有效數(shù)字). 返回 解析描點(diǎn)連線如圖所示由閉合電路歐姆定律可知：EI(RR0r)結(jié)合圖象可知：E6.0 Vr2.5答案見解析圖6.02.5 返回
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