高中物理人教新课标选修3-1课件：第2章 恒定电流2.10

物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练10．实验：测定电池的电动势和内阻物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练1．实验目的(1)用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻．(2)进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解．(3)进一步熟练掌握电压表和电流表的使用方法．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练2．实验原理(1)实验依据：闭合电路的欧姆定律．(2)实验电路：如图所示．(3)E和r的求解：由U＝E－Ir得U1＝E－I1rU2＝E－I2r物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练解得E＝I1U2－I2U1I1－I2r＝U2－U1I1－I2(4)作图法数据处理：如图所示．①图线与纵轴交点为E.②图线与横轴交点：I短＝Er.③图线斜率的绝对值表示：r＝|ΔUΔI|.物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练图线斜率的绝对值为电源内阻r的大小；当I＝0时U＝E，即图线与纵轴的交点坐标值；当U＝0时I为短路时的电流，即图线与横轴的交点坐标值．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．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练1．实验步骤(1)连接电路：电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按原理图连接好电路．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练(2)测量与记录：①把变阻器的滑片移动到使用阻值最大的一端．②闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1、U1)．用同样方法测量几组I、U值，填入表格中.第1组第2组第3组第4组第5组第6组I/AU/V(3)整理器材：断开开关，拆除电路整理好器材．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练2．数据处理(1)公式法．列方程组求解电动势和内阻的大小：①U1＝E－I1rU4＝E－I4r②U2＝E－I2rU5＝E－I5r③U3＝E－I3rU6＝E－I6r根据以上3组方程分别求出E、r，再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r.物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练(2)图象法：在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系，在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即为电池的内阻r，即r＝|ΔUΔI|.物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练实验仪器的选择用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验，供选用的器材有：A．电流表(量程0～0.6A，RA＝1Ω)B．电流表(量程0～5A，RA＝0.6Ω)C．电压表(量程0～3V，RV＝5kΩ)D．电压表(量程0～15V，RV＝10kΩ)物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练E．滑动变阻器(0～10Ω，额定电流1.5A)F．滑动变阻器(0～2kΩ，额定电流0.2A)G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干(1)实验中电流表应选用________，电压表选用________，滑动变阻器选用________．(用字母代号填写)(2)引起该实验系统误差的主要原因是________．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练解析：(1)流过电源的电流不宜过大，若电流过大，电源会出现严重的极化现象，电动势和内阻都会有较大的变化，因此电流表应选0～0.6A量程；电源电动势只有1.5V，故电压表应选0～3V量程；为便于调节，滑动变阻器应选0～10Ω.(2)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，该实验中的系统误差是由于电压表的分流作用造成电流表读数即测量值总是比干路中真实电流值小，造成E测E真，r测r真．答案：(1)ACE(2)电压表的分流作用物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练选择实验仪器的三个原则：(1)安全性原则，即一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流．(2)精确性原则，即要保证测量时读数精确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的，对欧姆表来讲尽量让指针指在中值刻度附近．(3)方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲的：在滑动变阻器分压式接法中，在安全的前提下选最大阻值小的要方便；在滑动变阻器限流式接法中，选和待测电阻相当或大一些的要方便．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练1－1：用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练A．电流表(量程0.6A、3A)；B．电压表(量程3V、15V)；C．定值电阻(阻值1Ω、额定功率5W)；D．定值电阻(阻值10Ω、额定功率10W)；E．滑动变阻器(阻值范围0～10Ω、额定电流2A)；F．滑动变阻器(阻值范围0～100Ω、额定电流1A)．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择________V，电流表的量程应选择________A；R0应选择________Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器．(2)引起该实验系统误差的主要原因是______________________________________________________物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练解析：(1)一节干电池的电动势为1.5V，故选量程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般为几欧，加上保护电阻，最大电流为0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；由于电池内阻很小，保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0～10Ω能很好地控制电路中的电流和电压，若取0～100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练(2)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小．本实验中，由于电压表的分流作用，造成电流表读数总是比测量值小，造成E测＜E真，r测＜r真．答案：(1)30.610～10(2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练实验数据的处理采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”．(1)除了选用照片中的部分器材外，还需要______(填选项)．A．电压表B．电流表C．学生电源D．不再需要其他器材物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练(2)测量所得数据如下：测量次数物理量123456R/Ω1.21.00.80.60.40.2I/A0.600.700.800.891.001.20U/V0.900.780.740.670.620.43用作图法求得电池的内阻：r＝________；(3)根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻：RA＝______.物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练解析：(1)照片中已有电流表、电阻箱和干电池，还缺少电压表．(2)作出U－I图象，由图象斜率可求得r＝(0.75±0.10)Ω.(3)由欧姆定律得R＋RA＝UI，得RA＝UI－R＝0.22Ω.答案：(1)A(2)(0.75±0.10)Ω(3)0.22Ω物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练2－1：在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为1kΩ和0.1Ω，图甲、乙分别为实验原理图及所需器件图．(1)在图乙中画出连线，将器件按原理图连接成实验电路．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练甲乙丙物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练(2)一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图丙中画出U－I图象，根据图象读出电池的电动势E＝________V，求出电池内阻r＝________Ω.I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05(3)若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，用公式E＝U＋Ir列方程求E和r，这样做可能得出误差很大的结果，其中选用第________组和第________组数据求得的E和r误差最大．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练解析：(1)按照实验原理图将实物图连接起来，如下图甲所示．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练(2)根据U、I数据，在方格纸U－I坐标上找点描迹．如图乙所示，然后将直线延长，交U轴于U1＝1.46V，此即为电源电动势；交I轴于I＝0.65A，注意此时U2＝1.00V，由闭合电路欧姆定律得I＝E－U2r，则r＝E－U2I＝1.46－1.000.65Ω≈0.71Ω.(3)由图线可以看出第4组数据点偏离直线最远，若取第3组和第4组数据列方程组求E和r，相当于过图中3和4两点作一直线求E和r，而此直线与所画的直线偏离最大，所以选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大．答案：(1)见解析(2)1.460.71(3)34(或：43)物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练1．为了测定一节干电池的电动势和内阻，在下图给出两种实验电路图，由于一般电池的内阻较小(比电压表的内阻小得多，与电流表的内阻相差不多)，为使测量结果比较准确，应选用图________所示的电路．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练若实验台上备有下列实验器材：A．电流表(0～0.6A)B．电流表(0～3A)C．电压表(0～3V)D．电压表(0～15V)E．滑动变阻器(1750Ω，0.3A)F．滑动变阻器(10Ω，2A)G．开关H．导线应该选用的器材是________．(填字母序号)物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练解析：通过电池的电流不能太大(1A以下)，故电流表选A，由电源电动势可以知道电压表应选C，滑动变阻器E电流太小，电阻太大，使用不方便，故选F.答案：甲ACFGH物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练2．为了测定干电池的电动势和内阻，现有下列器材：A．6.3V蓄电池；B．干电池一节；C．电压表V(0～3V～15V，内阻约为3kΩ，15kΩ)D．电流表A(0～0.6A～3A，内阻约为10Ω，2Ω)；E．电流表G(满偏电流3mA，内阻Rg＝10Ω)；物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练F．变压器；G．滑动变阻器(0～20Ω)；H．滑动变阻器(0～1000Ω)；I．电阻箱(0～9999Ω)；J．开关、导线．(1)用电流表和电压表测量干电池的电动势和内阻，应选用的变阻器是________(用代号回答)．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练(2)根据实验要求，用笔画线代替导线在图上连线．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练(3)某次实验记录见下表：实验次数12345电流表示数/A0.240.500.701.101.50电压表示数/V1.301.100.950.600.30根据表中数据在下面坐标图上画出U－I图线．由图可求得E＝________V，r＝________Ω.物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练(4)用你设计的电路做实验，测得的电动势与电池电动势的真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)；测得的内阻与电池内阻的真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)．物理选修3-1第二章恒定电流实验必备实验过程随堂演练解析：(1)滑动变阻器作限流