210实验：测定电池的电动势和内阻课件（人教选修3-1）(1).ppt

典典题案例题案例导析导析第第二二章章恒恒定定电电流流实验理论指导实验理论指导题型一题型一题型二题型二第第1010节节实验：实验：测定电测定电池的电池的电动势和动势和内阻内阻题型三题型三知能演练提升知能演练提升一、实验目的一、实验目的(1)进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用。进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用。(2)学会用伏安法测电池的电动势和内阻。学会用伏安法测电池的电动势和内阻。(3)学会利用图像处理实验数据。学会利用图像处理实验数据。图图2101 二、实验原理二、实验原理 实验电路如图实验电路如图2101所示，根所示，根据闭合电路的欧姆定律，改变据闭合电路的欧姆定律，改变R的阻的阻值，测出两组值，测出两组U、I的值，即可得到两的值，即可得到两个欧姆定律方程：个欧姆定律方程： 三、实验器材三、实验器材 被测电池被测电池(干电池干电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、电流表、电压表、滑动变阻器、电键和导线等。电键和导线等。 四、实验步骤四、实验步骤 (1)确定电流表、电压表的量程，按图确定电流表、电压表的量程，按图2101所示所示电路把器材连接好，如图电路把器材连接好，如图2102所示。所示。图图2102 (2)把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。 (3)闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组记录几组I和和U的值。的值。 (4)断开电键，整理好器材。断开电键，整理好器材。 五、数据处理五、数据处理 1公式法公式法 把测量的几组数据分别代入把测量的几组数据分别代入EUIr中，然后两个中，然后两个方程为一组，解方程求出几组方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对的值，最后对E、r分分别求平均值作为测量结果。别求平均值作为测量结果。 2图像法图像法 (1)以以I为横坐标，为横坐标，U为纵坐标建立为纵坐标建立直角坐标系，根据几组直角坐标系，根据几组I、U的测量数的测量数据在坐标系中描点；据在坐标系中描点； (2)用直尺画一条直线，使尽量多的用直尺画一条直线，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；在直线两侧；图图2103 六、注意事项六、注意事项 (1)如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速。不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速。 (2)如果使用干电池，则选择内阻大些的、已使用过的如果使用干电池，则选择内阻大些的、已使用过的电池。电池。 (3)实验中不要将实验中不要将I调得过大，每次读完调得过大，每次读完U、I读数立即读数立即断电。断电。 (4)在量程合适的前提下，选择内阻大一些的电压表。在量程合适的前提下，选择内阻大一些的电压表。 七、误差分析七、误差分析 1偶然误差偶然误差 有读数视差和用图像法求有读数视差和用图像法求E和和r时，由于作图不准确造时，由于作图不准确造成的偶然误差。成的偶然误差。 2系统误差分析系统误差分析 (1)采用如图采用如图2104甲所示电路甲所示电路 在理论上在理论上EU(IVIA)r，其中电压表示数，其中电压表示数U是准确是准确的电源两端电压。实验中忽略了通过电压表的电流的电源两端电压。实验中忽略了通过电压表的电流IV，从，从而形成误差而形成误差(如图乙中带箭头线段如图乙中带箭头线段)，而且电压表示数越大，而且电压表示数越大，IV越大。越大。图图2104 (2)如果采用如图如果采用如图2105甲所示接法，则甲所示接法，则IA为电源为电源电流真实值，理论上有电流真实值，理论上有EUUAIAr，其中的，其中的UA不可不可知，从而造成误差知，从而造成误差(如图如图2105乙中带箭头线段乙中带箭头线段UA)，而，而且电流表示数越大，且电流表示数越大，UA越大，当电流表示数为零时，越大，当电流表示数为零时，UA0，电压表示数值为准确值，等于，电压表示数值为准确值，等于E。图图2105八、它案设计八、它案设计 例例1给你一个电阻箱、开关及导线等，如何根据给你一个电阻箱、开关及导线等，如何根据闭合电路的欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻。闭合电路的欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻。 (1)画出电路图。画出电路图。 (2)实验过程中，将电阻箱拨到实验过程中，将电阻箱拨到4.5 时，电压表读数时，电压表读数为为0.90 V；若将电阻箱拨到如图；若将电阻箱拨到如图2106甲所示的甲所示的_ 时，电压表的读数如图乙所示是时，电压表的读数如图乙所示是_ V。 (3)根据以上实验数据，可以算出该节干电池的电动根据以上实验数据，可以算出该节干电池的电动势势E_ V。图图2106 因此如果给出电压表、电阻箱、开关因此如果给出电压表、电阻箱、开关和导线，也能测出一个电池的电动势和内和导线，也能测出一个电池的电动势和内阻，其实验电路图如图所示。阻，其实验电路图如图所示。 (2)电阻箱的使用电阻的大小是把面板上指示的所有电阻箱的使用电阻的大小是把面板上指示的所有电阻相加，所以题图甲中电阻箱的电阻值是电阻相加，所以题图甲中电阻箱的电阻值是110 ；本实；本实验是测一节干电池的电动势和内阻，所以题图乙中电压验是测一节干电池的电动势和内阻，所以题图乙中电压表所用量程应是表所用量程应是03 V，所以指示的电压应该是，所以指示的电压应该是1.1 V。答案答案(1)见解析图见解析图(2)1101.1(3)1.11 例例2在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，一位同学记录了一位同学记录了6组数据组数据(如下表如下表)。次数次数物理量物理量123456电流电流I(A)0.120.200.310.320.440.57电压电压U(V)1.371.321.241.181.131.05 (1)根据数据选定下列供选用仪器，并按本实验要求：根据数据选定下列供选用仪器，并按本实验要求： 电流表量程选电流表量程选_A，电压表量程选，电压表量程选_V，滑动变阻器选滑动变阻器选_。 干电池干电池(E1.5 V)； 直流电流表直流电流表(00.60 A挡，内阻挡，内阻0.1 )，(03.00 A挡，内阻为挡，内阻为0.02 )； 直流电压表直流电压表(03.00 V挡，内阻挡，内阻5 k)，(015.0 V挡，挡，内阻为内阻为25 k)； 滑动变阻器滑动变阻器(010 ，允许最大电流为，允许最大电流为1.00 A)； 滑动变阻器滑动变阻器(01 000 ，允许最大电流为，允许最大电流为0.60 A)； 开关一个、导线若干。开关一个、导线若干。 在图在图2107甲实物图中按所选规格连线。甲实物图中按所选规格连线。图图2107 (2)根据记录数据在图乙所示的坐标纸上作根据记录数据在图乙所示的坐标纸上作UI图线，图线，并根据图线求出并根据图线求出E_，r_。 解析解析(1)根据记录数据和电流、电压有效数字位根据记录数据和电流、电压有效数字位数，电流表选数，电流表选0.60 A量程，电压表选量程，电压表选3.00 V量程，变阻器量程，变阻器选择选择010 ，实物连线如图所示。，实物连线如图所示。(2)由表上数据描点作由表上数据描点作U-I图线如图所示。图线如图所示。答案答案(1)0.603.00010实物连接见解析实物连接见解析(2)1.45 V0.70 例例3(2011全国卷全国卷)使用多用电表测量电阻时，多用使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池一般为电池)、一、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为有：待测多用电表，量程为60 mA的电流表，电阻箱，导的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至线若干。实验时，将多用电表调至1 挡，调好零点；电挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：阻箱置于适当数值。完成下列填空： (1)仪器连线如图仪器连线如图2108所示所示(a和和b是多用电表的两是多用电表的两个表笔个表笔)。若两电表均正常工作，则表笔。若两电表均正常工作，则表笔a为为_(填填“红红”或或“黑黑”)色；色；图图2108 (2)若适当调节电阻箱后，图若适当调节电阻箱后，图2108中多用电表、中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图电流表与电阻箱的示数分别如图2109(a)、(b)、(c)所所示，则多用电表的读数为示，则多用电表的读数为_，电流表的读数为，电流表的读数为_mA，电阻箱的读数为，电阻箱的读数为_；图图2109 (3)将图将图2108中多用电表的两表笔短接，此时流中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为过多用电表的电流为_mA；(保留保留3位有效数字位有效数字) (4)计算得到多用电表内电池的电动势为计算得到多用电表内电池的电动势为_V。(保留保留3位有效数字位有效数字) 解析解析(1)多用电表、电流表都是电流从红表笔进入，多用电表、电流表都是电流从红表笔进入，从黑表笔流出，结合电流表的正、负极，可知从黑表笔流出，结合电流表的正、负极，可知a为黑色。为黑色。 (2)结合刻度盘的特点，可读电阻为结合刻度盘的特点，可读电阻为14.0 ，电流为，电流为53.0 mA，电阻箱阻值为，电阻箱阻值为4.6 。 (3)欧姆表调零时，欧姆表内阻为中值电阻，即欧姆表调零时，欧姆表内阻为中值电阻，即r15 ，外电阻外电阻R14.0 ，电动势，电动势EI(rR)0.053(14.015) V1.537 V1.54 V。答案答案(1)黑黑(2)14.053.04.6(3)102(4)1.54点击下图进入点击下图进入“知能演练提升知能演练提升”