高考物理大一轮复习 第七章实验九 测定电源的电动势和内阻优秀PPT.ppt

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1、高考物理大一轮复习 第七章 实验九 测定电源的电动势和内阻课件第一页，本课件共有29页实验目的1.掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法;进一步理解闭合电路欧姆定律。知识梳理知识梳理2.掌握用图象法求电动势和内阻的方法。实验原理1.实验依据:闭合电路欧姆定律。2.实验电路:如图。第二页，本课件共有29页3.E和r的求解:由U=E-Ir得:解得:4.作图法处理数据,如图:(1)图线与纵轴交点为E。(2)图线与横轴交点为I短=。(3)图线的斜率绝对值表示r=。第三页，本课件共有29页实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔等。实验步骤1.电流表用0.6

2、A量程,电压表用3V量程,按实验电路图连接好电路。2.把变阻器的滑片移动到使连入电路中的阻值最大的一端。3.闭合开关,调节变阻器的滑片位置,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。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。第四页，本课件共有29页第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A方法一取六组对应的U、I数据,数据满足的关系式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

3、,取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小。方法二以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系,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,则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线的斜率绝对值即为电池的内阻r,即r=。第五页，本课件共有29页误差分析1.读数误差和电表引起的误差。2.用图象法求E和r时,由于作图不准确造成的误差。3.本实验采用实验原理图所示的测量电路是存在系统误差的,这是由于电压表的分流IV引起的,使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真。因为I真=I测+IV,而IV=

4、U/RV,U越大,IV越大,U趋近于零时IV也趋近于零。所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流,而图线与纵轴的交点为电动势的测量值,比真实值偏小。修正后的图线如图所示,显然,E、r的测量值都比真实值偏小,r测r真、E测r真。甲乙第七页，本课件共有29页注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻应选得大些(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极化现象严重,使得E和r明显变化。3.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,类似于逐差法,要将测出的I、U数据中,第1组和第4组为

5、一组,第2组和第5组为一组,第3组和第6组为一组,分别解出E、r再求平均值。4.在画U-I图线时,要使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点应对称分布在直线两侧,不要顾及个别离开直线较远的点,以减小偶然误差。第八页，本课件共有29页5.干电池内阻较小时,U的变化较小,此时,坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况,使下部大面积空间得不到利用。为此,可使纵坐标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),如图乙所示,并且把纵坐标的比例放大,可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流,而图线与纵轴的截距仍为电源电动势。要在直线上任取两个相距较远的点,用r=计算出电

6、池的内阻r。第九页，本课件共有29页1.如图甲所示,电压表V1、V2串联接入电路中时,示数分别为6V和4V,当只有电压表V2接入电路中时,如图乙所示,示数为9V,电源的电动势为()A.9.8VB.10VC.10.8VD.11.2V答案C设电源的电动势和内阻分别为E和r,电压表V2的内阻为R2,根据闭合电路欧姆定律,对图甲和图乙分别有:E=6+4+r,E=9+r,解得:E=10.8V。故只有选项C正确。第十页，本课件共有29页2.用电流表和电压表测电源的电动势和内阻:(1)画出实验电路图。(电源内阻很小)第十一页，本课件共有29页(2)如图所示是根据两个电源的测量数据绘制的图线。由图可知:图线与

7、电压U轴的交点表示,电源的内阻电源的内阻(填“大于”“等于”或“小于”),用此电路测得的电动势和内阻比真实值。(3)图中两直线、的交点表示两个电路中相等。第十二页，本课件共有29页(2)电源的电动势小于偏小(3)外电路电阻和外电路消耗的电功率答案(1)如图所示第十三页，本课件共有29页解析(2)纵轴截距表示电源的电动势,图线的斜率的绝对值表示电源的内阻,线比线陡一些,故电源的内阻小于电源的内阻,用此电路测得的电动势和内阻比真实值偏小。(3)、的交点表示外电路电压、电流都相同,说明外电路的电阻、电功率相同。第十四页，本课件共有29页3.测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5)

8、。器材:量程3V的理想电压表,量程0.5A的电流表(具有一定内阻),固定电阻R=4,滑动变阻器R,开关S,导线若干。(1)在虚线框中画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。(2)实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2。则可以求出E=,r=。(用I1,I2,U1,U2及R表示)答案(1)如图所示第十五页，本课件共有29页(2)-R解析列方程:E=U1+I1(r+R),E=U2+I2(r+R),答案(1)如图所示解得:E=,r=-R第十六页，本课件共有29页4.某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中,串联了一只2的

9、保护电阻R0,实验电路如图甲所示,请回答下列问题:(1)按电路原理图甲连接实物电路图乙。第十七页，本课件共有29页(2)连好电路后,该同学开始实验,闭合开关S后,他发现电流表的示数为零,电压表的示数不为零,他用多用电表的电压挡检查电路,把两表笔分别接a、b和b、c及d、e时,示数均为零,把两表笔接c、d时,其示数与电压表示数相同,检查各接线柱均未接错,且接触良好,各接线之间也未发生短路,由此可推断故障原因应是。(3)排除故障后,该同学顺利完成实验,测得下列五组数据:12345U/V1.601.401.201.000.80I/A0.130.200.270.330.40第十八页，本课件共有29页根

10、据数据在图坐标上画出U-I图象,并求出该电池电动势E=V,r=。第十九页，本课件共有29页(4)考虑电表本身电阻对测量结果的影响,分析造成本实验系统误差的原因是:。答案(1)图见解析(2)滑动变阻器断路(3)图见解析1.850.6(4)电压表的分流解析(1)如图所示第二十页，本课件共有29页(2)闭合开关S后,发现电压表的示数不为零,多用电表接c、d时,其示数与电压表相同,说明电压表与电源之间、多用电表与电源之间形成闭合回路,d-e-a-b-c处均不断路;又电流表的示数为零,且又不是短路故障,则只能是滑动变阻器断路。(3)电源的U-I图象如图所示:从图象上取相距较远的两点,再利用闭合电路欧姆定

11、律可得E=1.85V,r=0.6。(4)在本实验中,由于电压表的分流作用,所以通过电源的电流大于电流表的示数,所以产生系统误差的原因是电压表的分流。第二十一页，本课件共有29页典例1用图所示电路,测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:一、实验器材和实验误差一、实验器材和实验误差重难突破重难突破第二十二页，本课件共有29页(a)电流表(量程0.6A、3A);(b)电压表(量程3V、15V);(c)定值电阻(阻值1、额定功率5W);(d)定值电阻(阻值10、额定功率10W)

12、;(e)滑动变阻器(阻值范围010、额定电流2A);(f)滑动变阻器(阻值范围0100、额定电流1A)。那么:(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择V,电流表的量程应选择A;R0应选择的定值电阻,R应选择阻值范围是的滑动变阻器。第二十三页，本课件共有29页(2)引起该实验系统误差的主要原因是。解析(1)干电池的电动势大约是1.5V,所以电压表选用3V量程。为了减小电流表指针偏角太小带来的误差,故电流表选用0.6A量程,定值电阻选用1的。为了操作方便,滑动变阻器选用010的。(2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比真实值小,造成E测E真,r测r真。答案(1)30.61010(2)电压表的

13、分流第二十四页，本课件共有29页二、实验数据的处理二、实验数据的处理典例2某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9,可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig=0.6A,内阻rg=0.1)和若干导线。请根据测定电动势E和内电阻r的要求,设计图甲中器件的连接方式,画线把它们连接起来。第二十五页，本课件共有29页接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6时,其对应的电流表的示数如图乙所示。处理实验数据时,首先计算出每个电流值I的倒数;再制作R-坐标图,如图丙所示,图中已标注出了的几个与测量对应的坐标点。请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上。第二十六页，本课件共有29页在图丙上把描绘出的坐标点连成图线。根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=V,内电阻r=。解析见答案。由欧姆定律有I=得R=-(r+rg),图线的斜率等于电源电动势,在纵轴上的截距等于电源内阻与电流表内阻之和的负值,由图可知E=1.5V,r=0.3。答案如图甲所示如图乙所示如图乙所示第二十七页，本课件共有29页1.5(1.461.54)0.3(0.250.35)甲第二十八页，本课件共有29页第二十九页，本课件共有29页