《《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第七章实验九 测定电源电动势和内阻（57张ppt）.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第七章实验九 测定电源电动势和内阻（57张ppt）.ppt（57页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、一、实验目的 (1)掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法。 (2)学会用图象法求电源的电动势和内阻。 二、实验原理 1实验依据 闭合电路欧姆定律。,2实验电路 如图实91所示,图实91,4作图法数据处理 如图实92所示。 (1)图线与纵轴交点为E。,图实92,三、实验器材 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等。,四、实验步骤 (1)电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图连接好电路。 (2)把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。 (3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样方法测量出多组I、U值
2、。填入表格中。 (4)断开开关，拆除电路，整理好器材。,五、数据处理 本实验中数据的处理方法：一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法。,I/A,U/V,第6组,第5组,第4组,第3组,第2组,第1组,方法一：联立六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小。,六、注意事项 (1)为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)。 (2)在实验时，电流不能过大，通电时间不能太长，以免对E与r产生较大
3、影响。 (3)要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值。 (4)画UI图线时，由于读数的偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。,(5)由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画UI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值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻。 七、误差分析 1偶然误差 (1
4、)由读数不准和电表线性不良引起误差。 (2)用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差。 (3)测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化。,2系统误差 由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。 (1)如图实93甲所示，在理论上EU(IVIA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压。而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大。,图 实93,结论： 当电压表示数为零时，IV0，IAI短，短路电流测量值真实值。 E测E真。,(2)若采用如图实94甲所示的电路，IA为电源电流真实值，理论上有EUUAIAr，其中UA不可知，而造成误差，而且电流表示数越大，
5、UA越大，当电流为零时，UA0，电压为准确值，等于E。,图实94,实验原理与操作,例1 在“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验中，提供的器材有： A干电池一节 B电流表(量程0.6 A) C电压表(量程3 V) D开关S和若干导线,E滑动变阻器R1(最大阻值20 ，允许最大电流1 A) F滑动变阻器R2(最大阻值300 ，允许最大电流0.5 A) G滑动变阻器R3(最大阻值1 000 ，允许最大电流0.1 A),图实95,(1)按如图实95所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选_(填写代号)。,为使测量尽可能精确，用笔画线代替导线将如图实96所示的实物图连接成实验电路(已
6、连接了部分线)，要求变阻器的滑片滑至最右端时，其使用电阻值最大。,图实96,(2)实验步骤： 按实验要求连接好电路。闭合开关前把变阻器的滑片滑至一端，使接入电路的阻值最大； 闭合开关，调节滑动变阻器，使_的指针有明显偏转，读取_和_的示数。用同样方法测量多组数据； 断开开关，整理好器材； 数据处理。,(3)将实验测得的数据标在如图实97所示的坐标图中，请作出UI图线，由此求得待测电池的电动势E_V，内电阻r_。(结果保留三位有效数字),图实97,解析 滑动变阻器不要选阻值过大的，因为阻值过大不便于调节，要保证电流不超过额定值，电流表量程为0.6 A，所以选R1；UI图线中，与纵轴的交点就是电动
7、势，斜率就是内阻。 答案 (1)E(或R1) 如图实98所示,图实98,(2)电流表 电流表 电压表 (3)如图实99所示 1.50(1.471.52均对) 188(1.861.90均对),图实99,题组演练 1某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和 内阻，使用的器材还包括定值电阻(R05 )一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图实910(a)所示。 (1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接。 (2)请完成下列主要实验步骤：,A检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图(c)所示，读得电阻值是_； B将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49
8、 V； C将开关S2_，电压表的示数是1.16 V；断开开关S1。 (3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_(计算结果保留两位有效数字)。 (4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏_(填“大”或“小”)。,图实910,答案：(1)如图所示 (2)A.20 C闭合 (3)0.69 (4)小,2(2013德州模拟)某同学对实验室的一个多用电表中 的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5 V的干电池外，还有一个方形的电池(层叠电池)。为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室中提供如下器材： A电流表A1(满偏电流10 mA，内阻10 )； B电流表A2(00.6 A，内阻未知
9、)； C滑动变阻器R0(0100 ，1 A)； D定值电阻R(阻值990 )； E开关与导线若干。,该同学根据现有的实验器材，设计了如图实911甲所示的电路，图乙为该同学根据上述设计的实验电路测出多组数据并绘出的I1I2图线(I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数)，则由图线可以得到被测电池的电动势E_ V，内阻r_ 。(结果保留两位有效数字),图实911,答案：9.1 10,数据处理与误差分析,例2 用图实912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：
10、 A电流表(量程0.6 A、3 A)； B电压表(量程3 V、15 V)；,图实912,C定值电阻(阻值1 、额定功率5 W)； D定值电阻(阻值10 、额定功率10 W)； E滑动变阻器(阻值范围010 、额定电流2 A)； F滑动变阻器(阻值范围0100 、额定电流1 A)。 那么： (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_的定值电阻，R应选择阻值范围是_的滑动变阻器。 (2)引起该实验系统误差的主要原因是_ _ 。,解析 由于一节干电池的电动势为1.5 V，故选量程为3 V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几欧左右，加上保护电阻，最大电
11、流在0.5 A左右，所以选量程为0.6 A的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，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010 能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100 会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。,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)3 0.6 1 010 (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,题组演练 3要测量一电源的电动势E(小于3 V)和内
12、阻r(约1 )， 现有下列器材：电压表V(3 V和15 V两个量程)、电阻箱(0999.9 )、定值电阻R03 、开关和导线。某同学根据所给器材设计如图实913甲的实验电路。,图实913,(1)电路中定值电阻R0的作用是_ _。 (2)请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路。 (3)该同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表读数U，得到两组数据：R12.0 时U12.37 V；R24.0 时U22.51 V。由这两组数可求得电源的电动势为E_ V，内阻为r_ 。 (4)为使最终测量结果更精确，在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下，请你对该同学提一条建议_ _。,解析：(1)保护电源
13、，防止短路。 (2)如图所示。,(4)多测几组R、U，分别求出电动势E、内阻r，再求E、r的平均值，或利用图象处理数据。 答案：(1)保护电源，防止短路 (2)见解析图 (3)2.94 1.2 (4)见解析,4(2012广东六校联考)用电流表和电压表测干电池的电 动势和内电阻，提供的器材如图实914所示。 (1)用实线代表导线把图甲所示的实物连接成测量电路。 (两节干电池串联作为电源，图中有部分线路已连接好),图实914,(2)图乙中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，按照这些实验值作出UI图线，由此图线求得的电源电动势E_ V，内电阻r_ 。(结果保留小数点后两位数字),解析：(
14、1)由于电压表内阻较大，电压表的分流作用对干路电流的测量影响很小，可以不考虑，故电压表应接在干电池两端；注意开关要控制整个电路。,答案：(1)测量电路如图所示。,(2)按照实验值作出的UI图线如图所示 2.97(2.962.98均可) 0.72(0.680.74均可),实验的改进与创新,例3 (2012福建高考)某研究性学习 小组欲测定一块电池的电动势E。 (1)先直接用多用电表测定该电池电动 势。在操作无误的情况下，多用电表表盘 示数如图实915，其示数为_V。 (2)然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势。 (i)根据电路图，用笔画线代
15、替导线，将实物图连接成完整电路。,图实915,图实916,0.35,0.31,0.24,0.21,0.17,0.12,5.00,4.00,3.00,2.00,1.40,0.60,2.9,3.2,4.2,4.8,5.9,8.3,U(V),20.0,25.0,33.3,50.0,71.4,166.7,R(),图实917,(iii)从图线中可求得E_V。 解析 (1)多用电表使用10 V电压挡，刻度盘上每小格对应的示数为0.2 V，所以读数为9.4 V。,答案 (1)9.4 (2)(i)连线如图实918所示,(ii)所作图象如图实919所示,图实919,(iii)10.0(9.511.1 V均正确)
16、,一、本题创新点分析 1源于教材本题的实验目的是测定电池的电动势。,二、本实验还可以从以下方面进行改进创新 (一)实验目的创新 如果要测水果电池或果汁电池的电动势和内阻，应如何操作？ 提示：操作方法与本实验相似，要注意水果电池的内阻相对较大，设计电路时要注意电流表的接法。 (二)实验原理的创新 (1)本实验还可以用电流表和电阻箱组合来测定。说出实验原理及方法。,提示：用一个电流表和电阻箱测量，电 路如图所示，测量原理为：EI1(R1r)， EI2(R2r)，由此可求出E和r，此种方法使 测得的电动势无偏差，但内阻偏大。 (2)本实验还可以用两个电压表测电源的电动势。说出实验原理及方法。,题组演
17、练 5在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电 压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图实920所示的实物电路。,图实920,(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到_。(选填 “最大值”“最小值”或“任意值”) (2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R010 的定值电阻两端的电压U。下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是_。(选填“1”或“2”),40.0,50.0,60.0,70.0,80.0,2,200.0,250.0,300.0,350.0,400.0,1,电阻箱的阻值R/,方案编号,解析：(1)实验中电阻箱起到改变电路的总电阻和分压作用，为了确保仪器的安全，一般将电阻箱的
18、电阻先调到最大值。,(2)由于定值电阻R010 ，若选用方案1，则电压表的示数较小，示数变化范围也很小，所以选用方案2。,6(2012重庆高考)某中学生课外科技活动小组利用铜 片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响。实验器材如图实921所示。,图实921,(1)测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式_，利用测量数据作出UI图象，得出E和r。 (2)将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在题图中用笔画线代替导线连接电路。 (3)实验中依次减小铜片与锌片的间距
19、，分别得到相应果汁电池的UI图象如图实922中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势_(填“增大”“减小”或“不变”)，电源内阻_(填“增大”“减小”或“不变”)。,曲线(c)对应的电源电动势E_V，内阻r_。当外电路总电阻为2 500 时，该电源的输出功率P_mW。(均保留三位有效数字),图实922,解析：(1)根据欧姆定律，路端电压等于电动势减去内电压，即UEIr。 (2)该实验要求路端电压测量准确，故电压表应直接接在电源的两端，滑动变阻器只需能改变路端电压的值即可，故采用限流式接法。,答案：(1)UEIr (2)如图所示 (3)不变 增大 0975 478 0.268,