公開課PPT《實驗：測定電池的電動勢和內阻》(新人教版選修3-1)

歡 迎 各 位 老 師 蒞 臨 指 導安 徽 省 阜 陽 市 潁 州 區(qū) 紅 旗 中 學物 理 教 研 組 李 鐵 馬 測 定 電 源 的 電 動 勢 和 內 阻 的誤 差 分 析 及 變 式 1、 基 本 原 理 2、 實 驗 基 本 電 路 ： 路 端 電 壓只 要 測 出 幾 組 （ 至 少 兩 組 ） U、 I值 就 可 求 出 E、 r閉 合 電 路 的 歐 姆 定 律 ： r A V乙 ： 通 過 電 源 的 電 流R V AS 以 實 驗 電 路 甲 進 行 原 理 分 析 。 根 據 閉 合 電 路 歐 姆 定 律 ：E=U+Ir， 本 實 驗 電 路 中 電 壓 表 的 示 數 是 準 確 的 ， 而 電 流 表 的 示數 比 通 過 電 源 的 實 際 電 流 小 ， 所 以 本 實 驗 的 系 統(tǒng) 誤 差 是 由 電 壓 表的 分 流 引 起 的 。 為 了 減 小 這 個 系 統(tǒng) 誤 差 ， 滑 動 變 阻 器 R的 阻 值 應該 小 一 些 ， 所 選 用 的 電 壓 表 的 內 阻 應 該 大 一 些 。（ 用 圖 像 法 分 析 誤 差 ） 為 了 減 小 偶 然 誤 差 ,要 多 做 幾 次 實 驗 ,多 取 幾 組 數 據 ,然后 利 用 U-I 圖 象 處 理 實 驗 數 據 .將 點 描 好 后 ,用 直 尺 畫 一 條 直 線 ,使 盡可 能 多 的 點 落 在 這 條 直 線 上 ,而 且 在 直 線 兩 側 的 點 數 大 致 相 等 .這 條直 線 代 表 的 U-I關 系 的 偶 然 誤 差 比 每 一 組 實 驗 數 據 的 偶 然 誤 差 都 小 .I/AU/V 0 0.2 0.4 0.63.02.01.0 這 條 直 線 在 U軸 上 的 截 距 就 是 被 測 電 源 電 動 勢 E (對 應 的 I=0) ,斜 率 的 絕 對 值 就 是 被 測 電 源 的 內 阻 r。 （ 結 果 存 在 系 統(tǒng) 誤 差 ）特 別 要 注 意 ： 有 時 縱 坐 標 的起 始 點 不 是 0， 求 內 阻 的 一 般式 應 該 是 r=|U/I |。 3、 系 統(tǒng) 誤 差 原 因 分 析r 測 r真 A V 甲 A V 乙E 測 E真 E測 = E真1U . .2U -. . .真E測E IU 1VI 2VI1I 2I 1U . .2U . .測E IU 1AU2AU1I2I真真測 rRv Rvrr 真真測 ErRvRvE ARrr 測 真測 EE 4、 實 驗 數 據 處 理 21 21211 II IUUIE 把 所 測 量 的 數 據 代 入 U = EIr， 計 算 出 ， 21 121 II UUr 同 理 ， 把 其 它 幾 組 r2、 r3、 E2、 E3算 出 來 ， 用 公 式 ， 即 為 所 測 電 源 的 電 動 勢 和 內 阻 。 3 EEEE 321 3 rrrr 321 平 均 值 法 I/AU/V 0.1 0.2 0.3 0.4 0.51.11.21.41.3 丙1.5 U/V00.51.01.5 I/ A0.1 0.2 0.3 0.4 0.5* * * * *甲 I/A乙0.51.0 1.5U/V 0.2 0.3 0.4 0.50 0.1 圖 象 法 小 試 牛 刀 ： 05年 南 通 質 量 檢 測 一 12、 某 同 學 采 用 如 圖 甲 所 示 的 電 路 測 定 電 源 電 動 勢 和 內阻 ， 已 知 干 電 池 的 電 動 勢 約 為 1.5V， 內 阻 約 1， 電 壓表 (0-3V,3k),電 流 表 (0-0.6A,1.0),滑 動 變 阻 器 有R1(10 2A)和 R2(100 0.1A)各 一 只 ;(1)實 驗 中 滑 動 變 阻 器 應 選 用 (選 填 R1或 R2).(2)在 乙 圖 中 用 筆 畫 線 代 替 導 線 連 接 實 驗 電 路 .(3)在 實 驗 中 測 得 多 組 電 壓 和 電 流 值 ,得 到 如 圖 丙 所 示 的U-I圖 線 ,由 圖 線 可 較 準 確 求 出 該 電 源 電 動 勢 E= V; 內 阻 r= . 1.5 0 0.1 0.2 0.3 0.40.91.11.31.21.00.81.4 I/AU/VV A圖 甲 圖 乙 R1 1.50圖 線 的 斜 率 為 0.7/0.37=1.85 r=1.85-RA=0.85 0.85 某 同 學 在 實 驗 室 先 后 完 成 下 面 二 個 實 驗 ： 測 定 一 節(jié) 干 電 池 的 電 動 勢 和 內 電 阻 ； 描 繪 小 燈 泡 的 伏 安 特 性 曲 線 (1)用 實 驗 測 量 得 到 數 據 作 出 U一 I圖 線 如 圖 中 a線 , 實 驗 所 測 干 電 池 的電 動 勢 為 V,內 電 阻 為 .05年 徐 州 市 第 二 次 質 量 檢 測 12、 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0 I/AU/Va1.500.75 (2)在 描 繪 小 燈 泡 伏 安 特 性 曲 線 的 實 驗 中 ,為 減 小 實 驗 誤差 ,方 便 調 節(jié) ,請 在 給 定 的 四 個 電 路 圖 和 三 個 滑 動 變 阻 器中 選 取 適 當 的 電 路 或 器 材 ,并 將 它 們 的 編 號 填 在 橫 線 上 .應 選 取 的 電 路 是 ,滑 動 變 阻 器 應 選 取 E 總 阻 值 15， 最 大 允 許 電 流 2A的 滑 動 變 阻 器F 總 阻 值 200， 最 大 允 許 電 流 2A的 滑 動 變 阻 器 G 總 阻 值 1000， 最 大 允 許 電 流 1A的 滑 動 變 阻 器SV A RL E r V AE r S V AE r SV ARLE r SA B C DC E 上 頁 下 頁 (3)將 實 驗 中 得 到 的 數 據 在 實 驗 中 同 一 U-I坐 標 系內 描 點 作 圖 ， 得 到 如 圖 所 示 的 圖 線 b， 如 果 將 實 驗 中 的 電 池 與 實 驗 中 的 小 燈 泡 組 成 閉 合 回 路 ， 此 時 小燈 泡 的 實 際 功 率 為 ，若 將 兩 節(jié) 與 實 驗 中 相 同 的 干 電 池 串 聯 后 與 該 小 燈 泡 組 成 閉 合 回 路 ，則 此 時 小 燈 泡 的電 壓 為 ，實 際 功 率 為 . 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0 I/AU/Va b解 ： P1=0.60 1.20=0.72W 0.72 0.02W畫 出 這 時 的 U-I圖 線 如 圖 c示 c0.85 0.88VP2=0.88 1.40=1.23W1.2 1.3W 題 目 上 頁 二 、 電 源 電 動 勢 與 內 阻 測 量 的 基 本 情 景 變 式變 式 一 實 驗 中 除 了 待 測 電 池 和 電 鍵 導 線 外 只 有 電 阻 箱 和 電 流 表 ， 測 定 電 源 的 電 動 勢 和 內 電 阻 。 如 何 測 ？（ 1） 電 路 如 圖 所 示 ： A （ 2） 主 要 步 驟改 變 電 阻 箱 阻 值 R， 測 出 對 應 的 電 流 I由 （ E=I1R1+I1r， E=I2R2+I2r） 得 ： 21 1221 II )R(RIIE 21 1122 II RIRIr 若 能 測 出 多 組 I、 R值 ， 以 R為 縱 坐 標 ， 為 橫 坐 標 ， 作 出 圖 象 ， 由 于 ，可 知 這 條 圖 線 是 直 線 ， 直 線 在 縱 軸 的 截 距 是 r， 圖 線 的 斜 率 是 E。I1 I1R rIER 1/IR-r （ 3） 某 研 究 性 學 習 小 組 利 用 右 圖 所 示 電 路 測 量 電 池 組的 電 動 勢 E和 內 阻 r。 根 據 實 驗 數 據 繪 出 如 下 圖 所 示 的小 試 牛 刀 ： 2006年 天 津 理 綜 卷 22(3)、R 1/I圖 線 ， 其 中 R為 電 阻 箱 讀 數 ，I為 電 流 表 讀 數 ， 由 此 可 以 得 到E V， r 。 A RE rS10 3.01.0 2.0202468 /A1IR/解 ： E=I(R+r） R= E/I - r在 R 1/I圖 線 中 ，斜 率 等 于 電 動 勢 的 數 值 ， E=(10+0.9)/3.8=2.9V截 距 的 絕 對 值 等 于 內 阻 的 數 值 , r=0.92.9 0.9 變 式 二 實 驗 中 除 了 待 測 電 源 和 電 鍵 導 線 外 ， 只 有 電 阻 箱 和 電 壓 表 ， 如 何 測 ？ （ 1） 電 路 如 圖 所 示 V （ 2） 主 要 步 驟 改 變 電 阻 箱 阻 值 R， 測 出 對 應的 電 壓 U由 ， 求 出 電 源 的 電 動 勢 和 內 阻rRUUE 111 rRUUE 222 變 式 三 今 有 一 個 阻 值 為 5 的 定 值 電 阻 ， 一 個 理 想 電 壓 表 (量 程 大于 電 源 電 動 勢 )， 開 關 及 導 線 若 干 ， 能 否 測 電 源 電 動 勢 和 內 阻 ？（ 2） 主 要 步 驟 ：（ 3） 電 源 電 動 勢 和 內 阻 ： RU UUr 2 21 閉 合 K1 、 K2 ，記 下 電 壓 表 讀 數 U2（ 1） 電 路 如 圖 所 示 ： 斷 開 K2、 閉 合 K1，記 下 電 壓 表 讀 數 U1E=U1 變 式 四 今 有 一 個 阻 值 為 10 的 定 值 電 阻 ， 一 個 電 壓 表 ， 開 關 和 導 線 若 干 ， 電 壓表 表 盤 上 有 刻 度 但 無 刻 度 值 。 請 設 計 一 個 能 測 定 某 電 源 內 阻 的 實 驗 方 案 （ 已 知 電壓 表 內 阻 很 大 ， 電 壓 表 量 程 大 于 電 動 勢 ， 電 源 內 阻 約 為 幾 歐 ） 。要 求 ： 畫 出 實 驗 電 路 圖 簡 要 寫 出 完 成 接 線 后 的 實 驗 步 驟 寫 出 需 測 量 的 量 ， 計 算 電 源 內 阻 的 表 達 式 （ 1） 電 路 如 圖 所 示 ： （ 2） 主 要 步 驟 ：斷 開 K2、 閉 合 K1，記 下 電 壓 表 偏 轉 格 數 N1 閉 合 K1 、 K2 ，記 下 電 壓 表 偏 轉 格 數 N2 （ 3） 電 源 內 阻 ： 2 212 21 NNN10RNNNr 變 式 五 有 兩 只 伏 特 表 V1和 V2， 量 程 已 知 ， 內 阻 不 知 ， 另 有 一 干 電 池 ， 它 的內 阻 不 能 忽 略 ， 但 大 小 未 知 。 只 有 這 兩 只 伏 特 表 ， 電 鍵 和 連 接 導 線 若 干 ， 要 求通 過 測 量 計 算 出 干 電 池 的 電 動 勢 （ 已 知 電 動 勢 不 超 過 伏 特 表 的 量 程 ）要 求 ： 畫 出 測 量 時 所 用 的 電 路 圖 以 測 量 的 量 為 已 知 量 ， 導 出 計 算 電 動 勢 的 表 達 式 （ 1） 電 路 如 圖 所 示 ：S1V1 S2V2 （ 2） 主 要 步 驟 ：閉 合 S1、 S2， 記 下 V1的 讀 數 U1，則 rRUUE V111由 上 兩 式 可 得 ： 11 21 UU UUE 閉 合 S1、 斷 開 S2， 記 下 V1的 讀 數V2的 讀 數 U2， 則 rRUUUE V1121 1U AV （ 一 ） AV （ 二 ）變 式 六 . 判 斷 下 列 電 路 能 否 測 電 源 電 動 勢 和 內 阻 （ 電 表 都 是 理 想 電 表 ）AV（ 三 ） 已 知 電 阻 AV（ 四 ） 已 知 電 阻 變 式 七 測 量 電 源 B的 電 動 勢 E及 電 阻 r（ E約 為 4.5V， r約 為 1.5 ） 器 材 ： 量 程 3V的 理 想 電 壓 表 、 量 程 0.5A的 電 流 表 （ 具 有 一 定 內 阻 ） 、 固 定 電 阻 R=4 、 電 鍵 K、 滑 線 變 阻 器 R 、 導 線 若 干要 求 ： 畫 出 實 驗 電 路 原 理 圖 （ 圖 中 各 元 件 需 用 題 目 中 給 出 的 符 號 或 字 母 標 出 ） 實 驗 中 ， 當 電 流 表 讀 數 為 I1時 ， 電 壓 表 讀 數 為 U1， 當 電 流 表 讀 數 為 I2時 ， 電 壓 表 讀 數 為 U2，則 可 以 求 出 E= _ r= _（ 用 I1、 I2、 U1、 U2及 R表 示 ）（ 1） 電 路 如 圖 所 示 ： AVK B RR 21 1221 II UIUIE2 ）（ RII UUr 21 12 祝 同 學 們 學 習 愉 快 ！ 再 見 ！