2019版高考物理一轮复习实验十测定电源的电动势和内阻课件.pptx

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1、实验十测定电源的电动势和内阻【实验目的】1.会用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻。2.进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解。3.进一步熟练掌握电压表和电流表的使用方法。【实验原理】闭合电路欧姆定律:E=U外+U内。如果电表器材是电压表和电流表,可用U-I法,即E=U+Ir。原理图如图甲,实物连接图为图乙。【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。【实验过程】1.连接电路:电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按实验电路图连接好电路。2.测量与记录:(1)把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。(2)闭

2、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)。(3)用同样方法测量出多组I、U值,填入数据记录表格中。(4)断开开关,拆除电路,整理好器材。【数据处理】设计表格,将测得的六组U、I值填入表格中。第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A方法一:计算法。(1)联立六组对应的U、I数据,数据满足关系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、U3=E-I3r…(2)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。方法二:图象法。(1)在坐标纸上以路端

3、电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系。(2)在坐标平面内描出各组(I,U)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧。(3)直线与纵轴交点的纵坐标值即为电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线斜率的绝对值即为电池的内阻r的大小,即r=【误差分析】1.偶然误差:(1)读数不准引起误差。(2)用图象法求E和r时,由于作图不准确造成误差。2.系统误差:(1)若采用甲图电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对应的I真与I测的差越大。其U-I图象如乙图所示。结论:E测

4、真。(2)若采用丙图电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流越大,电流表分压越多,对应U真与U测的差越大。其U-I图象如丁图所示。结论:E测=E真,r测=r真。【注意事项】1.为了使电池的路端电压变化明显,应选内阻大些的电池(选用已使用过一段时间的干电池)。2.在实验中不要将I调得过大,每次读完U和I的数据后应立即断开电源,以免干电池在大电流放电时,E和r明显变化。3.要测出不少于6组的(I、U)数据,且变化范围要大些。4.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),但这时图线与横轴的交点不再是短路

5、电流,而图线与纵轴的交点仍为电源电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻。热点一　实验原理的理解【典例1】(2016·四川高考)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材:待测电源(电动势约3V,内阻约2Ω),保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。实验主要步骤:①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关。②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I。③以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位)。④求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。回答下

6、列问题:导学号04450189(1)电压表最好选用;电流表最好选用。A.电压表(0～3V,内阻约15kΩ)B.电压表(0～3V,内阻约3kΩ)C.电流表(0～200mA,内阻约2Ω)D.电流表(0～30mA,内阻约2Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是。A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1

7、和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=,r=,代入数值可得E和r的测量值。【规范解答】(1)本实验误差在于电压表的分流,内阻越大越好,故选A;电路中能达到的最大电流I=≈180mA,电流表最好选C。(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大,说明外电路的电阻变大,滑动变阻器的电阻变大,则两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是一条导线接在滑动变阻器金属杆左端或右端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱,选C。(3)在U-I图象中纵截距等于电源的电动势,则E=ka;斜率等于内阻与R2的和,故r=k-R2。答案:(1)AC(2)C(3)kak-

8、R2【强化训练】利用如图所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻,要