2.10第10节《实验：测定电池的电动势和内阻》课件

第二章恒定电流第十节实验：测定电池的电动势和内阻教材中提供了三种实验方法供教学选择，但实验原理大致相同，教学中可以就第一种方法进行详细的分析，要让学生理清电动势和内阻测量的思维线索。通过本节课的学习，学生可以灵活地运用闭合电路欧姆定律，对图像法处理数据进一步熟悉。教学内容不只是给学生一种测量电动势的方法，更重要的是通过实验使学生更好地理解电动势这一概念。1.理解测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流的变化关系。2.体验测量电源电动势和内阻的探究过程，掌握实验方法。3.用解析法和图像法求解电源电动势和内阻，能对结果进行误差分析、了解减小误差的方法。重点：探究测量电源电动势和内阻的原理和方法，掌握其数据处理和误差分析。难点：电阻率的影响因素,实验电路连接，图像法求解及误差分析。电池已成为人类生活的亲密伙伴，生活中处处需要电池，新旧电池的主要不同是什么呢？如果我们想比较下它们的电动势和内阻的关系应该如何设计实验呢？本节课我们就一起来探讨下电池的电动势和内阻的测量方法。1.给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块安培表、一块伏特表、一个开关和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻？AVSR原理：E=U+Ir一、实验原理及电路E=U1+I1rE=U2+I2r2.给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块安培表、一个开关和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻？E=I1(R1+r)E=I2(R2+r)ARS原理:E=I(R+r)3.给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、一块电压表、一个电键和导线若干,如何测量这节电池的电动势和内阻？VRS原理:E=U+URrE=U1+U1R1rE=U2+U2R2r电流表电压表滑动变阻器开关、导线及坐标纸、铅笔(选择量程接近电源电动势)选用阻值较小的,最大阻值10─20Ω二、实验器材的选择以方案1为例被测电池（干电池）AV甲AV乙两图中电压表和电流表的测量值都是准确的吗？如果不是，哪么哪个表测量值准确？哪个表测量值有误差？误差是偏大还是偏小？因为待测部分（电池）的电阻是小电阻，故采用电流表外接法（相对待测部分）误差会小些，即甲图。1.确定电流表和电压表的量程，按图示电路把器材连好。三、实验步骤AVSR2.把滑动变动器的滑片移到一端使其阻值最大。3.闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显读数，记录一组电流电压值，用同样的方法测量并记录几组U、I值。4.断开开关，整理好器材。5.数据处理：用原理中的方法计算或画图线算E和r。通过视频，观看测定电源电动势和内阻的实验操作过程。=55c9a1ddaf508f0099b1c5dc例1.在用电压表、电流表测两节干电池串联的电动势和内阻时，除备有被测电池、开关和足够的导线外，还备有下列仪器可供选择：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(20Ω，2A)F.滑动变阻器(1700Ω，0.3A)应该选用的仪器是__________(填器材前面的选项字母)。ACE四、数据处理方法一：公式法改变R的阻值，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。rIUErIUE22112112211221IIUUrIIUIUIE方法二：图象法UrkIOI/AU/VEEIr=短在坐标纸上以I轴为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U，I值画出U－I图象。所得直线跟纵轴的交点即为电动势E的值，图线的斜率的绝对值即为内阻的值。通过视频，了解数据处理办法中的图象法的作图过程和注意要点。=55c9a1c5af508f0099b1c5da例2.一个学生利用实验方法测得数据，根据这些数据，画出了如图所示的U－I图象，从图中可得出电源电动势为______V，内阻为______Ω。2.92.6AVSR1.测量电路存在系统误差。由于电压表的分流，据此作出如图乙所示的真实和测量的U－I图线，由图不难看出，E、r的测量值均小于真实值，r测r真、E测E真。五、误差分析2.电压表和电流表读数时会造成偶然误差。用作图法求E、r时，作图不准确造成偶然误差。I真IvI测UI测量值×××真实值I真=I测+IvEr六、注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些(选用已使用过一段时间的干电池)。2.电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A，因此，实验中不要将R调得过小，读电表示数要快，每次读完应立即断电。3.测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些。用方程组求解，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出E、r值，再求平均值．4.计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计算出电源的内阻r。5.干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如下图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用。为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)，如图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势．要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝|ΔU/ΔI|求电池的内阻r。6.画U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。这样可使偶然误差得到部分抵消，提高精确度。等效电源的电动势和内阻：两端有源网络可等效为一个电源，电源的电动势为两端开路时的电压，电源的内阻为从电源两端看的内电阻。。。abErR甲。。abE′r′乙情况1：把图甲的电路等效为图乙的电源等效电源法E′=Er′=r+R情况2：把图丙的电路等效为图丁的电源：rRREIRUEab'rRRrr'。。abE′r′丁R。。abE′r′丙例3.如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是()A.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值B.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值C.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值D.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值AVSR解析：E=U+Ir，I=(IA+U/RV)，由于电压表的分流作用，对于每个电压值U1，测得的电流IA小于总电流I1，U越大，IA跟I1相差越大，画出的图线应为实线所示：UIU1IAI1所以内电阻的测量值小于真实值。测量值真实值答案：C测定电池的电动势和内阻1.实验原理原理1：用伏安法测E、r原理2：用电流表和电阻箱测E、r原理3：用电压表和电阻箱测E、r2.试验方法要点：熟悉实验所用的器材，会根据不同的实验原理选择不同的实验器材，并按照合理规范的步骤进行操作。3.数据处理（伏安法）：平均值法、图象法ABC1.在测定电池的电动势和内阻的实验中，用待测电池、开关和导线，配合下列仪器可以达到的实验目的的是（）A.一只电流表和一个电阻箱B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器C.一只电压表和一个电阻箱D.一只电流表和一个滑动变阻器2.用图所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1Ω，电压表(0─3V,3kΩ),电流表(0─0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有R1(10Ω，2A)和R2(100Ω，0.1A)各一只。(1)实验中滑动变阻器应选用。(2)请用笔画线代替导线连接实验电路。(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U─I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E=V;内阻r=Ω。1.500.10.20.30.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VR11.500.85AV