高三物理第一輪復(fù)習(xí) 第八章 第三單元 第5課時 實(shí)驗(yàn)：測定電源的電動勢和內(nèi)阻課件 選修31

高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理第三單元第三單元 實(shí)驗(yàn)與探究實(shí)驗(yàn)與探究第第5課時課時 實(shí)驗(yàn)：測定電源的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)：測定電源的電動勢和內(nèi)阻 選修3-1 第八章電路高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握用電壓表和電流表測定電源電動勢和內(nèi)電阻的方法；進(jìn)一步理解閉合電路歐姆定律(2)掌握用圖象法求電源電動勢和內(nèi)阻的方法2實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)的依據(jù)是閉合電路的歐姆定律，實(shí)驗(yàn)電路如右圖(甲)所示，改變滑動變阻器的阻值，從電流表、電壓表中讀出2組U、I值，由UEIr可得 、 r .以上方法誤差較大高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理為了減小誤差，實(shí)驗(yàn)中至少測出6組U、I，且變化范圍要大些，然后在UI圖中描點(diǎn)畫直線，所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即為電動勢E值，圖線斜率的絕對值即為電源內(nèi)阻r的值(如右圖 (乙)所示)3實(shí)驗(yàn)器材被測干電池、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理4實(shí)驗(yàn)步驟(1)電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按圖連接電路(2)把滑動變阻器的滑片滑到使其接入電路的阻值最大的一端閉合S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使兩電表有較合適的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I，U)；再用同樣方法測量幾組(I，U)數(shù)據(jù)(3)斷開開關(guān)，整理好器材(4)處理數(shù)據(jù)，用公式法和作圖法兩種方法求出電源的電動勢和內(nèi)阻5注意事項(xiàng)(1)為了使電池的兩端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應(yīng)選大些的(選用已使用過一段時間的干電池)高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(2)在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，每次讀完U和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源，以免干電池在大電流放電時嚴(yán)重極化，使得E和r明顯變化(3)測出不少于6組(I，U)數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時，類似于逐差法，要將測出的(I，U)數(shù)據(jù)中，第1組和第4組為一組，第2組和第5組為一組，第3組和第6組為一組，分別解出E、r值再求平均(4)在畫UI圖線時，要使盡可能多點(diǎn)落在這條直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對稱分布在直線兩側(cè)，不要顧及個別離開直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，以減小偶然誤差高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理要點(diǎn)深化要點(diǎn)深化1UI圖線(1)UI圖線的理解UI圖線是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖線，由圖線看出：電壓隨電流的增大而減小原因是當(dāng)滑動變阻器的電阻R變小時，電路的電流I就增大，電源的內(nèi)電壓U內(nèi)Ir就增大，由電源的外電壓U外(即電壓表的示數(shù))EU內(nèi)，知外電壓減小(2)UI圖線坐標(biāo)平移的理解干電池內(nèi)阻較小時，U的變化較小，此時，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如下左圖所示的狀況，使下部大面積空間得不到利用為此，可使縱坐標(biāo)不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)I必須從零開始)，如下右圖所示，并且把縱坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理此時圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動勢計算內(nèi)阻要在直線上任取兩個相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用rtan 計算出電池的內(nèi)阻r.2兩種測量電路誤差分析的幾種方法高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理在電源電動勢和內(nèi)阻測量中，到底選擇上圖(甲)來實(shí)驗(yàn)還是選擇上圖(乙)來實(shí)驗(yàn)的誤差較??？第一種實(shí)驗(yàn)電路(課本上的測量電路)如圖(甲)所示UEIr中的I是通過電源的電流，由于電壓表分流IV，使電流表示數(shù)I測小于電池的輸出電流I真因?yàn)椋琁真I測IV，而IV ，U越大，IV越大，U趨于零時，IV也趨于零 所以，它們的關(guān)系可用右圖(a)表示，測量圖線為AB，真實(shí)圖線為AB.由圖線可以看出r和E的測量值都小于真實(shí)值，即r測r真，E測r真(內(nèi)阻測量誤差非常大)高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 由于我們選擇的電流表的內(nèi)阻略小于滑動變阻器的阻值，這樣造成其阻值與并聯(lián)電路的電阻很接近，故本實(shí)驗(yàn)誤差較大，通常不要選擇圖乙的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電流表內(nèi)接實(shí)驗(yàn)電路產(chǎn)生的相對誤差也可以根據(jù)等效電源的方法進(jìn)行定量計算，電流表看成內(nèi)電路的一部分如右圖虛線框所示，內(nèi)阻的測量值，即等效電源的內(nèi)阻為電源內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻之和r測r真RAr真，相對誤差為 .因?yàn)镽A與r真接近甚至大于r真所以，相對誤差很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍，內(nèi)阻的測量已沒有意義當(dāng)然，對于低壓電源而內(nèi)阻值幾千歐的電池(比如水果電池)而言，其相對誤差則較小，這時卻要選擇此實(shí)驗(yàn)電路了高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理3幾種測量電源電動勢和內(nèi)阻的新方法(1)利用電阻箱和電流表測定電源的電動勢E和內(nèi)阻r電路圖如圖所示原理：改變電阻箱的阻值，記錄R與I. 為了準(zhǔn)確可多測幾組數(shù)據(jù)，求平均值，也可以用圖象處理，誤差為E測E，r測r.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(2)利用電阻箱和電壓表測定電源的電動勢E和內(nèi)阻r電路圖如圖所示原理：改變電阻箱阻值，記錄R與U. 為了準(zhǔn)確可多測幾組數(shù)據(jù)，求平均值，也可以用圖象處理，誤差為E測E，r測r.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型一 實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理及誤差分析 (1)如圖甲是“測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)電路，如果采用新電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑動變阻器在阻值較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，電壓表的示數(shù)變化很小， 這是因?yàn)開，從而影響測量值的精確性(2)為了較精確地測量，可采用如圖乙的實(shí)驗(yàn)電路，在電源處串聯(lián)一個定值電阻R0，除了解決以上的問題，還對_和_具有保護(hù)作用高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(3)根據(jù)圖乙用筆畫線代替導(dǎo)線在圖丙中完成實(shí)物連接圖(4)實(shí)驗(yàn)中，改變滑動變阻器的阻值，測出當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時，電壓表讀數(shù)為U2.則新電池的電動勢E_，內(nèi)阻r_.(用I1、I2、U1、U2和R0表示) 解析：在測定電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器起限流作用，其總阻值不能太小因?yàn)橐坏┨?，電路電流過大，就會燒壞電池及電流表這是要特別注意的而串入的保護(hù)電阻若串聯(lián)在電源處，則可等效于增大了電源的內(nèi)阻，即(rR0)這樣在有兩組數(shù)據(jù)時，根據(jù)閉合電路的歐姆定律列式有：EU1I1(rR0)，EU2I2(rR0).兩式聯(lián)立就能求出電源的電動勢和內(nèi)阻高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理答案：(1)新電池的內(nèi)阻很小，內(nèi)電路的電壓變化很小，路端電壓也就變化很小(2)電池電流表(3)如圖所示：高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練1在“用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中，提供的器材有：A一節(jié)干電池EB電流表A(量程0.6 A)C電壓表V(量程3 V)D滑動變阻器R1(最大阻值20 ，允許最大電流1 A)E滑動變阻器R2(最大阻值300 ，允許最大電流0.5 A)F電鍵S，導(dǎo)線若干(1)按如圖(a)所示電路測量干電池的電動勢和內(nèi)阻，滑動變阻器應(yīng)選_(填寫器材代號)高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理為使測量盡可能精確，用筆畫線代替導(dǎo)線將如圖(b)所示的實(shí)物圖連接成實(shí)驗(yàn)電路(已連接了部分線)，要求變阻器的滑動觸頭滑至最右端時，其使用電阻值最大(2)實(shí)驗(yàn)步驟：按實(shí)驗(yàn)要求連接好電路閉合電鍵前把變阻器的滑動觸頭滑至一端，使接入電路的阻值最大高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理閉合電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使_的指針有明顯偏轉(zhuǎn)，讀取_和_的示數(shù)用同樣方法測量多組數(shù)據(jù)斷開電鍵，整理好器材數(shù)據(jù)處理(3)將實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)標(biāo)在如圖(c)所示的坐標(biāo)圖中，請作出UI圖線，由此求得待測電池的電動勢E_ V，內(nèi)電阻r_ .(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)1答案：(1)R1如左下圖所示(2)電流表電流表電壓表高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(3)如右下圖所示E1.50 V，r1.88 .E：1.471.50 (V)r：1.801.88 均算對高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型二 幾種測量電源電動勢和內(nèi)阻的新方法某實(shí)驗(yàn)小組要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材如下：A待測的干電池E(電動勢約為1.5 V，內(nèi)電阻約為2 )B電壓表V1(02 V，內(nèi)阻RV14000 )C電壓表V2(02 V，內(nèi)阻RV2約為3500 )D電流表A(03 A，內(nèi)阻0.1 )E滑動變阻器R2(0200 ，允許最大電流1 A)F開關(guān)S1和S2，導(dǎo)線若干高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理該小組根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計了如右圖所示的電路來測量電源的電動勢和內(nèi)阻(1)請你根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整主要的實(shí)驗(yàn)步驟：a閉合開關(guān)_和_，記下V1的讀數(shù)U1；b閉合開關(guān)_，斷開開關(guān)_，記下V1的讀數(shù)U1和V2的讀數(shù)U2.(2)請你根據(jù)以上步驟記錄的物理量和已知的物理量寫出該干電池的電動勢和內(nèi)阻的表達(dá)式E_；r_高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析：閉合開關(guān)S1和S2，電壓表V2被短路，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有：閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，V1和V2串聯(lián)，讀數(shù)之和為U1U2，以電壓表確定電路的電流為 ，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有：聯(lián)立解得： r 答案：(1)S1S2S1S2 （2） 點(diǎn)評：其實(shí)，像許多這樣的實(shí)驗(yàn)題都已偏向于理論探究了，思考的方式可以用解計算題的方法來分析、列式并進(jìn)行解答高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練2利用如圖所示電路可測量電池組的電動勢E和內(nèi)電阻r.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖所示的 圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，U為電壓表讀數(shù)，由此可得E_V，r_.(保留二位有效數(shù)字)高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析：根據(jù)閉合電路的歐姆定律得：對這個式子結(jié)合圖象進(jìn)行變式：由此可知：圖象縱坐標(biāo)的截距0.5表示 ，這樣便得到電動勢E2.0 V；圖象的斜率 表示 ，這樣便得到內(nèi)電阻r0.5 .答案：2.00.5高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理祝祝您您