12.3 实验：电池电动势和内阻的测量（教师版）-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019必修第三册）

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12.3 实验：电池电动势和内阻的测量

【物理核心素养】

物理观念：通过操作实验，让学生形成对实验具有严谨科学态度的物理观念。

科学思维：体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法．

科学探究：经历实验过程，掌握实验方法，学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。

科学态度与责任：培养仔细观察，真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质。

【教学重难点】

教学重点

1、电路的连接和实验器材的选择，选择测量方案；

2、实验数据处理和图像法处理实验数据。

教学难点

1. 根据实验数据得出结论后，要判断图像的斜率和截距等的意义；

2. 理解实验思路，并能列式和变形，通过对比数学方程得出结论。

知识点一、伏安法测电池电动势和内阻

一、实验思路

由E＝U＋Ir 知，改变外电路的阻值可测出多组 U、I的值，通过图像可求出 E、r的值．实验电路如图所示．

二、物理量的测量

路端电压 U和电流 I两个物理量．而仅测两组 U、I数据，联立方程解得 E和r，误差可能较大，应该多次

测量，并对数据处理，才能减小误差．所以应该使用滑动变阻器改变外电路电阻，进行多次测量．

三、数据处理

1．计算法：由 E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r可解得 E＝，r＝.可以利用 U、I的值多求几组 E、r的值，算出它

们的平均值．

2．作图法：

(1)以U为纵坐标，I为横坐标，建立平面直角坐标系，根据几组 U、I测量数据，在坐标系中描点，作 U－

I图像．

(2)将图线两侧延长，纵轴截距点是断路的路端电压，它的数值就是电源电动势 E；横轴截距点是路端电压

U＝0时的电流，它的数值就是短路电流 I短＝.

(3)图线斜率的绝对值为电源的内阻 r，即 r＝＝，如图所示．

3．误差分析

(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作 U－I图像时描点不准确．

(2)系统误差：主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电

源的电流)要小一些．U越大，

电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在 U－I坐标系中表示出来，如图所示，可

见E测<E真，r测<r真．

四、注意事项

1．为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表．

2．实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池因大电流放电时间过长

导致内阻 r发生明显变化．

3.当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像，纵轴起点可不从零开始．纵轴单位可取得小一些．如图

4所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势 E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上

取较远的两点，用 r＝||求出.

【经典例题 1】（1）某位同学利用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻，他通过多次测量记

录了多组对应的电流表示数 I和电压表示数 U，从而画出了这节干电池的 U-I 图像，如图乙所示。由此U-I

图像可以得出这节干电池的电动势 E=_______V，内阻 r=_______Ω。（结果保留到小数点后两位）

（2）实验过程中存在系统误差。在图所绘图像中，虚线代表没有误差情况下，电压表两端电压的真实值

与通过电源电流真实值关系的图像，实线是根据测量数据绘出的图像，则图中能正确表示二者关系的是 __

_____（选填选项下面的字母）。

【答案】 //// 1.34 0.90 A

【解析】（1）电源 U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值等于电源内阻，由图示电

源U-I图象可知，电源电动势为

E=1.34V

电源内阻为

（2）本实验采用相对电源的电流表外接法，由于电压表不是理想电表，故存在分流现象，导致电流表示

数偏小；而当外电路短路时，电压表的分流可以忽略，故真实图象和测量图象在横轴上的交点相同，故A

正确，BCD 错误。

故选A。

【变式训练 1】某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，可供选择的器材有；电流表 A（0~0.6A）、电

压表 V（0~3V）、滑动变阻器（，1A）、滑动变阻器（，2A）、定值电阻为、电键

S及导线若干。

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