12.3实验：电池电动势和内阻的测量课件-人教版（2019）必修第三册(共24张PPT)

(课件网) 第12章　电能　能量守恒定律 第3节　实验：电池电动势和 内阻的测量 导入 　　将电压表直接接在叠层电池的两端时，电压表的示数为6.5 V，但它无法使“3.8 V　0.3 A”字样的小灯泡发光，这是为什么呢？ 叠层电池的内阻太大。 导入 电池内阻大了之后，电池为什么不能使小灯泡发光呢？ 　　当电池内阻很大而灯泡电阻很小时，因为灯泡与电池是串联的，可知灯泡上分到的电压很小，电池就不能使灯泡发光。 怎样才能测出电池的电动势及内阻呢？ 环节一：实验方案设计 　　实验器材：两节1.5 V干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱、开关、导线等。 　　实验要求： 　　(1)设计测量干电池的电动势及内阻的实验电路图。 　　(2)确定所需测量的物理量，设计实验记录表格。 　　(3)明确实验数据的处理方法———如何得到干电池的电动势和内阻。 　　(4)分析利用你的测量方案得到的测量值与真实值间的关系。 　　(5)思考你所设计电路的系统误差来源。 环节一：实验方案设计 方案一：伏安法，电路图如图甲或乙所示。 原理：E=U+Ir。 测量多组数据并利用U-I图像处理数据，如图丙所示。 环节一：实验方案设计 (1)为什么选择利用图像处理数据？ 利用U-I图像，可以更好地减小偶然误差。 (2)图像中的U、I有什么物理意义？ U代表路端电压，I代表通过电源的电流。 (3)电动势和内阻怎么获得？ 纵轴截距———电动势E；斜率绝对值———内阻r。 环节一：实验方案设计 方案二：使用电流表和电阻箱，电路图如图丁所示。 原理：E=IR+Ir。 测量多组数据并利用IR-I图像处理数据，如图戊所示。 环节一：实验方案设计 方案三：电压表和电阻箱，电路图如图己所示。 己 庚 环节一：实验方案设计 　　还能设计什么样的图像处理实验数据，同样得到电动势和内阻呢？ 提示：根据闭合电路的欧姆定律设计图像的横、纵坐标。 环节一：实验方案设计 　　由方案二所得关系式可知，无法画出I-R图像，但是可以画出 -R图像，图像的斜率k=，截距为。 　　由方案三所得关系式可知，无法画出U-R图像，但是可以画出-图像，图像的斜率k=，截距为。 环节二：学生实验、获取实验数据 实验要求： (1)确定本组两种对比实验方案。 (2)电路接通前要经老师检查，确保实验电路安全。 (3)断电后才能调整电路，读取数据要快、准。 环节三：误差分析 　　考虑到电压表、电流表内阻的影响，以图甲、乙所示的两个方案为例，分析测量结果和真实值之间存在怎样的关系。 环节三：误差分析 　　方案一：甲、乙两图中的测量对象是谁？ 电流表对应的接法应该叫什么？ 　　研究对象是电源。 电流表外接法 电流表内接法 环节三：误差分析 　　(1)图甲中电流表内接(相对于电压表)，内阻测量值偏小，由E测=UV+IAr测可得电动势测量值偏小。 　　(2)图乙中电流表外接(相对于电压表)，r测=r+rA，E测=UV+IAr测，即内阻测量值偏大，电动势测量值等于真实值。 环节三：误差分析 　　方案二：用闭合电路的欧姆定律分析表达式E测=U+Ir测中U、I是不是真实的路端电压和通过电源的电流，从而确定误差来源。 环节三：误差分析 图甲中采用电流表内接法，由于电压表的分流作用。 可得： 环节三：误差分析 若U1>U2，则必有IV1>IV2，所以根据上式可知： 　　E测=U+IAr测