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《2020_2021学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律3实验：电池电动势和内阻的测量课件新人教版必修3202104062240.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、3.实验:电池电动势和内阻的测量一、实验目的1.掌握用电压表和电流表测量电动势和内阻的方法。2.会利用计算法和图像法求电动势和内阻。二、实验器材待测电池,电流表(0～0.6A),电压表(0～3V),滑动变阻器,开关,导线。实验必备·自主学习【思考·讨论】在测量电池的电动势和内阻的实验中,待测电池应选择新电池还是旧电池?解释这样选择的好处。提示:旧电池。旧电池的内阻较大,路端电压随电流变化的现象更明显,内阻测量更准确。三、实验原理与设计1.伏安法(1)原理图(2)主方程:E=U+Ir。(3)主要器材:滑动变阻器、电流表、电压表。(4)实验设计:通
2、过调节滑动变阻器,只需测出U、I的两组数据,就可以列出两个关于E、r的方程,从而解出E、r。2.安阻法(1)原理图(2)主方程:E=IR+Ir。(3)主要器材:电阻箱、电流表。(4)实验设计:通过调节电阻箱,只需测出R、I的两组数据,就可以列出两个关于E、r的方程,从而解出E、r。3.伏阻法(1)原理图(2)主方程:E=U+r。(3)主要器材:电阻箱、电压表。(4)实验设计:通过调节电阻箱,只需测出R、U的两组数据,就可以列出两个关于E、r的方程,从而解出E、r。实验过程·探究学习【实验步骤】(以伏安法为例)1.电流表用0～0.6A量程,电压表
3、用0～3V量程,按实验原理图连接好电路。2.把滑动变阻器的滑片移到一端,使其阻值最大。3.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显的示数,记录一组数据(I1、U1)。用同样的方法测量几组I、U值,填入表格中。4.断开开关,整理好器材。【思考·讨论】若使用旧电池进行该实验时,发现路端电压U随电流I变化仍不明显,用什么方法可以使这个变化更明显一些。提示:如图所示给电源串联一个定值电阻,既作为保护电阻,又可以增加电源的等效内阻,使电压表的示数有明显的变化。【数据的分析与处理】1.计算法:由E=U1+I1r,E=U2+I2r可解得:分别将1、4组,2、
4、5组,3、6组联立方程组解出E1、r1,E2、r2,E3、r3,求出它们的平均值作为测量结果:2.图像法:(1)以I为横坐标,U为纵坐标建立直角坐标系,根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。(2)用直尺画一条直线,使尽量多的点落在这条直线上,不在直线上的点,能大致均衡地分布在直线两侧。(3)如图所示:①图线与纵轴交点为E;②图线与横轴交点为I短=;③图线的斜率表示r=
5、
6、。【思考·讨论】(1)干电池内阻较小时,U的变化较小,坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况,下部大面积空间得不到利用,应怎样作图,能有效减少误差?(科学思维)提示:为此可使坐
7、标不从零开始,如题图乙所示,纵坐标不从零开始,把纵坐标的刻度放大,可使结果的误差减小些。(2)如图乙中,怎样计算电动势和内电阻?(科学思维)提示:直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距);直线的斜率绝对值即为电池的内阻r,即r=在利用U-I图线求r时,一定要弄清楚在你面前的U-I图线的纵坐标是否是从零开始的,如果从零开始,则r=如果不是从零开始,则r=【误差分析】1.使用限流外接法的误差分析:限流外接法电路如图甲所示。(1)误差来源:电压表的分流作用。由于实际使用的电压表不是理想电表,将有电流通过。测量的电流偏小。(2
8、)误差大小分析:当路端电压为零时,电压表不分电流,此时测量电流没有误差。随着电压表两端的电压越大,通过电压表的电流越大,测量的电流偏小得越多。(3)真实图像与测量图像的比较:综上分析,真正的U-I图像为图乙中的虚线A′B,测量值为图乙中的实线AB。(4)结论:与真实值相比,电动势测量值偏小,电阻偏小。2.使用限流内接法的误差分析:限流内接法电路如图丙所示。(1)误差来源:电流表的分压作用。由于实际使用的电流表不是理想电表,电流表两端有电压。测量的电压偏小。(2)误差大小分析:当干路电流为零时,电流表不分电压,此时测量电压没有误差。随着通过电流表
9、的电流增大,电流表两端的电压越大,测量的电压偏小得越多。(3)真实图像与测量图像的比较:综上分析,真正的U-I图像为图丁中的虚线,测量值为图丁中的实线。(4)结论:与真实值相比,电动势测量值无系统误差,电阻偏大。【思考·讨论】(1)在限流外接法和内接法中,分别选用怎样的电表可减小该实验的误差?(科学思维)提示:使用限流外接法时应选择内阻较大的电压表;使用限流内接法时,应选择电阻较小的电流表。(2)不论使用限流外接法还是内接法都会有一定的误差,综合分析两者的优缺点。(科学思维)提示:内接法测量电动势没有系统误差,但是内阻测量误差过大;外接法测量电
10、动势和内阻都有误差,但两个误差都较小。实验研析·创新学习类型一教材原型实验角度1实验原理和实验操作【典例1】用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的
