1、 第三节第三节实验：电池电动势和内阻的测量实验：电池电动势和内阻的测量学习目标：学习目标：1.知道测量电源电动势和内阻的实验原理知道测量电源电动势和内阻的实验原理2.掌握实验方法，学会根据图像进行数据处理的掌握实验方法，学会根据图像进行数据处理的方法方法3尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析，尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的方法了解测量中减小误差的方法重点难点：利用图像法求电源的电动势和内阻；重点难点：利用图像法求电源的电动势和内阻；实验误差分析实验误差分析电流表电流表电阻箱电阻箱电压表电压表电阻箱电阻箱也可以用一只电流表和两只定值电阻完成实验也可以用一只电流表和
2、两只定值电阻完成实验 一、实验原理一、实验原理1、图像法处理数据图像法处理数据11rRIEE11ArRRIEE真实值分析真实值分析电阻箱电阻箱 人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载A0.63-连接实物示意图连接实物示意图人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载 实物图连线问题实物图连线问题1先画出电路图，这是连接实物图的依据先画出电路图，这是连接实物图的依据2先连接干路，再连接支路，遵循先连接干路，再连接支路，遵循“先串后并先串后并”的原则的原则3注意电源的正负极
3、，电表的正负接线柱，电表注意电源的正负极，电表的正负接线柱，电表量程的选择以及滑动变阻器接线柱的合理选用量程的选择以及滑动变阻器接线柱的合理选用4注意连线不能交叉，电键要能够控制电路注意连线不能交叉，电键要能够控制电路人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载连接实物示意图连接实物示意图人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载一只电压表一只电压表 一只电阻箱一只电阻箱 两只定值电阻两只定值电阻 图图2512、K2V1图像法处理数据图像法处理数据111rUEE R真实值分
4、析真实值分析11VVrRrUR EE R人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载连接实物示意图连接实物示意图-3 15人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载连接实物示意图连接实物示意图V人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载3电动势电动势E和内阻和内阻r及路端电压及路端电压U可以写成可以写成EUIr，如果能得到，如果能得到U、I两组数据，就能解得电两组数据，就能解得电动势和内电阻，用动势和内电阻，用_
5、和和_加上一个滑动变加上一个滑动变阻器就能测定电源的电动势和内电阻如图阻器就能测定电源的电动势和内电阻如图251甲、乙所示甲、乙所示电压表电压表 电流表电流表 VAVA甲甲 乙乙 2-5-1人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载连接实物示意图连接实物示意图乙人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载二二、实验步骤、实验步骤1.确确定定电流表、电压表的量程，并将滑动变阻器的电流表、电压表的量程，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为滑片移到使接入电路的阻值为_的一端
6、的一端，打开开关，打开开关，按实验电路图连接好电路按实验电路图连接好电路2闭合开关闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑动，接通电路，将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动，从电流表有明显读数触头由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数开始，记录一组电流表、电压表读数3同样的方法，依次记录多组同样的方法，依次记录多组U、I值值4断开开关断开开关S，_电路电路5利用利用_和和_求出电动势和内阻求出电动势和内阻最大值最大值拆除拆除公式法公式法图像法图像法人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中
7、物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载11=EUI r测测111=()rVUEUIR真真1221=UUrII测211221=I UIUEII测222=()rVUEUIR真真121221=()VUUrUUIIR真21121221=()VI UIUEUUIIR真22=EUI r测测VAVA人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载11=EUI r测测1221=UUrII测211221=I UIUEII测22=EUI r测测11=AEUI Rr真真（）22=AEUIRr真真（）122
8、1r=AUURII真211221=I UIUEII真VAVA人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载2图像法：根据实验测得的几组数据在坐标系图像法：根据实验测得的几组数据在坐标系中描点，这些点大致分布在一条直线上，把明显中描点，这些点大致分布在一条直线上，把明显偏离的点舍去，用直尺画一条直线，使尽可能多偏离的点舍去，用直尺画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点大致均衡的点落在这条直线上，不在直线上的点大致均衡地分布在直线两侧地分布在直线两侧特别提醒：特别提醒：若若U轴上的数据不是从零开始的，则轴上的数据不是从零开
9、始的，则图线与图线与I轴的交点就不是短路电流轴的交点就不是短路电流UEIr=-U/VOI/A电动势电动势短路电流短路电流人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载E=_；r=_人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载四四、误差分析、误差分析1电流表相对于待测电阻电流表相对于待测电阻(电源内阻电源内阻)外接外接 IV误差原因：电压表分流误差原因：电压表分流 方法一、图像法方法一、图像法IA=I总总-IV 即即 I真真=IA+IV I真真画出真实值画出真实值U-I曲线曲线
10、E测测E真真，r测测r真真VA人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载 方法二方法二：等效电源法。等效电源法。若把图甲中的若把图甲中的R和电流表看成外电路，则电压表可看成内和电流表看成外电路，则电压表可看成内电路的一部分，故实测出的是电池和电压表这个整体等电路的一部分，故实测出的是电池和电压表这个整体等效的效的r和和E.电压表和电池并联，故等效内阻电压表和电池并联，故等效内阻r小于电池内阻小于电池内阻r真真 r测测r真真，外电路断开时，外电路断开时，ab两点间电压两点间电压Uab即等效电动势即等效电动势E，此时电压表构成回路，故此
11、时电压表构成回路，故UabE真真，即，即E测测E真真 测量值实际上是等效电源的电动势测量值实际上是等效电源的电动势E和内阻和内阻r，V=VVR EERr+真测=VVR rRRr+测RVrU测I测测理想电压表理想电压表内阻无穷大内阻无穷大人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载思考：三种测量的方法的误差是否相同？思考：三种测量的方法的误差是否相同？K2V乙乙E测测E真真 r测测r真真人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载注意：注意：1、任一种电路都存在任一种电路都存在
12、系统误差系统误差 2、电源内阻较小，不能采用电源内阻较小，不能采用甲图甲图测量电路，尽管测量电路，尽管电动势的测量值准确，但内阻的测量误差很大电动势的测量值准确，但内阻的测量误差很大。因此要因此要选用选用乙图乙图测量电路测量电路。3、因电压表、电流表的读数以及作因电压表、电流表的读数以及作U-I图线时描点不准图线时描点不准确造成的确造成的误差是误差是偶然误差偶然误差乙乙人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载（3）某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组）某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势的电动势E和内阻和内阻r
13、。根据实验数据绘出如下图所示的。根据实验数据绘出如下图所示的小试牛刀：小试牛刀：R1/I图线，其中图线，其中R为电阻箱读数，为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到为电流表读数，由此可以得到E V，r 。ARE rS103.01.0 2.0202468/A1IR/解：解：E=I(R+r）R=E/I-r在在R1/I图线中，图线中，斜率等于电动势的数值，斜率等于电动势的数值，E=(10+0.9)/3.8=2.9V截距的绝对值等于内阻的数值截距的绝对值等于内阻的数值,r=0.92.90.9人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载变式今
14、有一个阻值为变式今有一个阻值为1010的定值电阻，一个电压表，开关的定值电阻，一个电压表，开关和导线若干，电压表表盘上有刻度但无刻度值。请设计一个能和导线若干，电压表表盘上有刻度但无刻度值。请设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电动势，电源内阻约为几欧）。程大于电动势，电源内阻约为几欧）。要求：要求：画出实验电路图画出实验电路图 简要写出完成接线后的实验步骤简要写出完成接线后的实验步骤 写出需测量的量，计算电源内阻的表达式写出需测量的量，计算电源内阻的表达式（1 1）电路如图所示：）电路如图所示：（2 2）
15、主要步骤：）主要步骤：断开断开K K2 2、闭合、闭合K K1 1，记下电压表偏转格数记下电压表偏转格数N N1 1 闭合闭合K K1 1 、K K2 2 ，记下电压表偏转格数记下电压表偏转格数N N2 2（3 3）电源内阻：）电源内阻：221221NNN10RNNNr 人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载变式有两只伏特表变式有两只伏特表V1V1和和V2V2，量程已知，内阻不知，另有一干电，量程已知，内阻不知，另有一干电池，它的内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特表，电键池，它的内阻不能忽略，但大小未知。只有这两只伏特表，
16、电键和连接导线若干，要求通过测量计算出干电池的电动势（已知电和连接导线若干，要求通过测量计算出干电池的电动势（已知电动势不超过伏特表的量程）动势不超过伏特表的量程）要求：要求：画出测量时所用的电路图画出测量时所用的电路图 以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式 （1 1）电路如图所示：）电路如图所示：S1V1S2V2（2 2）主要步骤：）主要步骤：闭合闭合S1S1、S2S2，记下，记下V1V1的读数的读数U1U1，则则 rRUUEV111由上两式可得：由上两式可得：1121UUUUE闭合闭合S1S1、断开、断开S2S2，记下，记下V1V1的读数的读
17、数V2V2的读数的读数U2U2，则，则 rRUUUEV11211U人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载连接实验电路连接实验电路人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载连接实验电路连接实验电路人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载连接实验电路连接实验电路人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载连接实验电路连接实验电路人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载人教版高中物理实验：电池电动势和内阻的测量PPT下载
