高考物理总复习 第5讲 实验：测定电源的电动势和内阻课件 新人教版选修31.ppt

闭合电路欧姆 4 作图法数据处理 如图所示 e 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 铅笔 四 实验步骤1 电流表用0 6a量程 电压表用3v量程 按图甲连接好电路 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 用同样方法测量几组i u值 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 方法一 取六组对应的u i数据 数据满足关系式u1 e i1r u2 e i2r u3 e i3r 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 误差分析1 偶然误差 1 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 如右图甲电路 在理论上e u iv ia 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 如图乙中虚线段 而且电压表示数越大 iv越大 乙 丁 丙 七 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 可选用已使用过一段时间的干电池 2 干电池在大电流放电时 电动势e会明显下降 内阻r会明显增大 故长时间放电不宜超过0 3a 短时间放电不宜超过0 5a 因此 实验中不要将i调得过大 读电表要快 每次读完立即断电 3 要测出不少于6组i u数据 且变化范围要大些 用方程组求解时 要将测出的i u数据中 第1和第4为一组 第2和第5为一组 第3和第6为一组 分别解出e r值再求平均值 4 在画u i图线时 要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧 个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑 这样 就可使偶然误差得到部分的抵消 从而提高精确度 5 干电池内阻较小时路端电压u的变化也较小 即不会比电动势小很多 这时 在画u i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 不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻 八 实验改进1 用一个电流表和电阻箱测量 电路如右图 测量原理为 e i1 r1 r e i2 r2 r 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 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u i图象 得出e和r 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 请在图甲中用笔画线代替导线连接电路 实验中依次减小铜片与锌片的间距 分别得到相应果汁电池的u i图象如图乙中 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 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2500 时 该电源的输出功率p mw 均保留三位有效数字 尝试解答 测电池的电动势和内阻的基本实验原理就是闭合电路欧姆定律 即u e ir 电压表视为理想电表 其不分流 电压表测电源的路端电压 电流表测电路的总电流 误差较小 在u i图象中图线与u轴的截距大小等于电源电动势的大小 图线的斜率大小等于电源的内阻大小 即由图象可知 四条线与u轴的截距相等 即电动势不变 而图线的斜率依次变大 电源的内阻增大 本题考查伏安法测电源电动势和内阻 要求学生能正确选择电路 内 外接法的选择 并能够根据图象求解电源的电动势和内阻 计算出在电源上接入某电阻时的输出功率 看似简单 却很容易出错 如果不明确内 外接法的误差特点 很难在两种接法中作出正确选择 这就要求我们在平时学习中不能放过任何一个细节 对知识要理解透彻 a 闭合s1 s3拨向1 读出电压表的示数为u0 电流表的示数为i0b s3拨向2 读出电压表的示数为u1c 闭合s2 s3仍拨向2 读出电压表的示数为u2 电流表示数为i2d 整理器材 计算电池的电动势e和内阻r所测得的物理量的符号求出电池的电动势e 内阻r 对应学生用书p153 外推法在处理实验数据上的应用有些物理量可以局部观察或测量 作为它的极端情况 不易直接观测 如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端 可以达到目的 例如在测电源电动势和内电阻的实验中 无法直接测量i 0 断路 时的路端电压 电动势 和短路 u 0 时的电流强度 通过一系列u i对应值点画出直线并向两方延伸 交u轴点为电动势 交i轴点为短路电流 从图线中可求得e v 答案 1 9 4 2 连线如下图 所作图象如下图 2 实物图连接是一类考查学生实验技能和操作能力较为有效的题型 连线前一定要画出实验电路图 然后按图连线 且必须注意以下几点 1 连线不能交叉 2 必须把线接在接线柱上 3 电流应从电表正接线柱流入 从负接线柱流出 4 变阻器应处在有效控制状态 在实际操作中 画电路图时 各元件的相对位置应尽量与实物图相吻合 连实物图时 应先串后并 先连控制电路后连测量电路 要特别注意变阻器的分压连接 把变阻器的全电阻 开关 电源连成干路 取变阻器的部分电阻与测量电路并联即可 对应学生用书p153 1 在测定一节干电池电动势和内阻的实验中 某学生采用了如下图所示实验器材连接 请指出该学生在接线中错误和不规范的做法 1 2 3 4 答案 1 滑动变阻器不起变阻作用 2 电流表正负接线柱错误 3 电压表量程选用不当 4 电压表没有并接在开关和电源串联后的两端 2 为了测定一节干电池的电动势和内阻 某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路 合上开关 电流表和电压表的读数正常 当将滑动变阻器的滑片由a端向b端逐渐滑动时 发现电流表的示数逐渐增大 而电压表的示数接近1 5v且几乎不变 直到当滑片滑至临近b端时电压表的示数急剧变化 这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值 电压值 出现上述情况的原因是 改进方法是 改进后 测出几组电流 电压的数值 并画出图乙所示的图象 由图象可知 这个电池的电动势为e v 内阻r 3 在测一节干电池 电动势约为1 5v 内阻约为2 的电动势和内阻的实验中 变阻器和电压表各有两个供选用 a电压表量程为15v b电压表量程为3v a变阻器为 0 20 3a b变阻器为 0 500 0 2a 电压表应该选 选填 a 或 b 这是因为 变阻器应该选 选填 a 或 b 这是因为 解析 干电池的电动势1 5v 而a电压表量程是电动势 1 5v 的10倍 读数误差较大 故应选b电压表 b变阻器的电阻值太大 额定电流又过小 故应选a变阻器 答案 ba电压表量程过大 读数误差较大ab变阻器额定电流过小 阻值太大 4 用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻提供的器材如图 a 所示 1 用实线代表导线把图 a 中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好 2 图 b 中的6个点表示实验测得的6组电流i 电压u的值 按照这些实验值作出u i图线 由此图线求得的每节电池电动势e v 每节电池的内阻r 取3位有效数字 解析 1 测量电路的实物连接图如图甲所示 5 在测量电源的电动势和内阻的实验中 由于所用的电压表 视为理想电压表 的量程较小 某同学设计了如图所示的实物电路 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r0 10 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