选修3-1 2.10 实验：测定电池的电动势和内阻(含视频)

10实验：测定电池的电动势和内阻UI1.了解测定电源的电动势和内阻的实验原理。2.学会用图像进行数据处理的方法。3.会分析本实验的测量误差，了解减小误差的方法。(重点)(难点)1.U-I法：E=U+Ir【探究：实验原理】情景1：给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一个电流表、一个电压表、一个开关和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻?2112211221IIUUrIIUIUIEE=U2+I2rE=U1+I1rAVSR情景2：给你一节使用过的干电池、一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻?2.I-R法：E=IR+Ir3.U-R法：UE=U+rRVRS情景3：给你一节使用过的干电池、一个电压表、一个电阻箱、一个开关和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻?一、器材选择：电流表：0～0.6A电压表：0～3V滑动变阻器：阻值较小的,最大阻值10～20Ω被测干电池：内阻较大开关和导线AVSR1.恰当选择实验器材,连接好实物图二、实验方法和步骤2.把变阻器的滑片移到电阻值最大的一端。3.闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录六组U、I值。4.断开开关，整理好器材。方法一：公式法改变R的值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解，多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值。1122EUIrEUIr1221122112IUIUEIIUUrII三、数据处理EI短方法二:图象法EIr=短EU轴截距等于电动势E在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U、I值画出U－I图像。R是直线的斜率的绝对值UrkI【实验注意事项】(1)如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速。如果使用干电池，则选择内阻大些的、已使用过的电池。(2)不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电。(3)画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当的值开始(但横坐标必须从0开始),这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r。四､误差分析1.偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图像时描点不是很准确。2.系统误差:系统误差来源于未计电压表分流,近似地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表的示数比干路电流略小。怎样理解？系统误差分析：如果由实验得到的数据作出甲图中实线(a)所示的图象，那么考虑到电压表的分流后,得到的U—I图象应是图中的虚线(b),由此可见,按乙图所示的实验电路测出的电源电动势E测E真,电源内电阻r测r真。甲乙说明:①外电路短路时,电流表的示数(即干路电流的测量值)I测等于干路电流的真实值,所以图中(a)(b)两图线交于短路电流处。②当路端电压(即电压表示数)为U1时,由于电流表示数I1测小于干路电流I1真,所以(a)(b)两图线出现了甲图所示的差异。1.用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中错误的是()A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显B．移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载C．根据实验记录的数据作U-I图像时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧D.出于安全的考虑，在选择电表时，量程越大越好D2.(多选)在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的（）A.一只电流表和一个滑动变阻器B.一只电流表和一只电压表C.一只电流表和一个电阻箱D.一只电压表和一个电阻箱ACDErAR1R23.如图所示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值真实值，内阻的测量值，产生误差的原因是。等于偏大电流表有内阻4.(2015·江苏高考)小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。(1)图中电流表的示数为A。(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:请根据表中的数据,在方格纸上作出U-I图线。U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44由图线求得:电动势E=V;内阻r=Ω。(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合。其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为______________________。【解析】(1)电流表使用的量程为0～0.6A,所以电流表读数为0.44A。(2)描点连线得到U-I图像,如图所示根据E=U+Ir,图像中纵截距为电动势,所以E=1.60V(1.58～1.62都算对),斜率为内阻,所以r=1.2Ω(1.18～1.26都算对)。(3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大。答案:(1)0.44(2)U-I图像见解析1.60(1.58～1.62都算对)1.2(1.18～1.26都算对)(3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大5.在本节实验中，一位同学记录了如下表数据次数物理量123456电流I(A)0.120.200.310.320.440.57电压U(V)1.371.321.241.181.131.05(1)根据数据选定下列供选用仪器的量程：①直流电流表(0～0.6A挡)，(0～3A挡)；②直流电压表(0～3V挡)，(0～15V挡)；③滑动变阻器(0～10Ω，允许最大电流为1.00A)；④滑动变阻器(0～1000Ω，允许最大电流为0.60A)。(2)根据数据在下列所给的坐标纸上作U－I图线，并根据图线求出E和r。0【解题关键】U-I图像的纵轴起点不是0，求解斜率要注意，横轴截距也不是短路电流。【解析】(1)根据记录数据和电流、电压有效数字位数，电流表选0.6A量程，电压表选3V量程，变阻器选择0～10Ω。(2)U-I图像如图，由图线知E=1.45V由图线知E＝1.45V，r＝tanα＝E－UI＝0.70Ω。只有一条路不能选择——那就是放弃的路；只有一条路不能拒绝——那就是成长的路。