第七章 第5讲 实验九 测定电池的电动势和内阻
高中物理《实验：测定电池的电动势和内阻》教案
高中物理《实验：测定电池的电动势和内阻》教案【教学目的】1、了解电动势及其测量方法。
2、了解内阻与电池性能间的关系。
3、掌握测定电池电动势和内阻的实验方法。
【教学重点】电池电动势和内阻的测定方法。
【教学难点】内阻与电池性能间的关系。
【教学内容】一、电池电动势电动势是电池电能转化为化学能的能力。
它表示单位正电荷沿回路从负极移到正极是从电场中获得的能量。
电动势E=dW/dQ，其中 dW 是电池对电荷 Q 作用的元功，dQ 是沿回路移动的电荷数量的微积分元。
（一）测定电池电动势的公式1、用特制电桥称量。
2、电池电动势E = φk-φz，E表示标准电动势；φk表示工作电极电势；φz表示参比电极电势。
工作电极通常为测电池电动势的电极。
参比电极选用标准电极，它的电势不随温度、浓度等条件改变。
例如：铂-铂黑电极。
（二）实验步骤1、电动势测量方案的选择测量标准电池的电动势的选择方案是依据两大原则：尽可能满足快速精确的测量和减小实验的失误。
对于想要取得尽可能准确测试结果的固态电池，至少需要通过两条不同的路径去测试实验结果。
2、制作实验电池将量程桥臂的电阻和稳流电源所连振荡线圈与实验电池连接，稳流电源的连接极性要符合实验所用电池的大小。
3、电池电压的测量把量程电阻调节最大值（10MΩ）时，稳流电源的大小调至合适大小，然后将量程电阻调小直至失调，每次走0.1Ω，等到电桥中示数变为最小，电桥中所示的电压称为实验电池的电动势。
4、检测实验结果按照上述不同的实验原则测出二组数据，计算得到相似结果，我们可以表明实验结果是一致的。
5、实验记录和分析将实验数据和计算公式放在一起，得到最终的结果。
根据具体情况，分析实验结果，得出与电池电动势相关的结论。
二、内阻与电池性能内阻是充分浸润于固态电池的电解质。
它不仅与电极、电解质的特性有关，也与电池的设计和结构有关。
内阻的大小对电池的计量有重要意义。
（一）选用合适的电阻为了方便测试，我们可以通过用户指南来选择合适的电阻。
高中物理《实验：测定电池的电动势和内阻》教案
高中物理《实验：测定电池的电动势和内阻》教案（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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2014届高考物理一轮复习课件(考纲解读+考点探究+高分技巧)：7.5测定电池电动势和内阻(37张ppt,含详解)
0.83(0.81～0.85均对)
基本实验要求
实验热点聚焦
拓展创新实验
随堂基础演练
预测高考命题视角
以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目， 不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、设计 性等特点． 视角1 实验方法、方案的选择 根据题目所给仪器→确定实验方案(伏安法、安阻法、伏阻 法等)．
C．电流表A(0～0.6 A、内阻0.1 Ω)
D．电流表G(满偏电流3 mA、内阻Rg＝10 Ω) E．滑动变阻器R1(0～10 Ω、10 A) F．滑动变阻器R2(0～100 Ω、1 A) G．定值电阻R3＝990 Ω
H．开关、导线若干
基本实验要求 实验热点聚焦 拓展创新实验 随堂基础演练
(1)为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动 变阻器是________(填写“R1”或“R2”)； (2)请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标
2．伏阻法：用一个电压表和电阻箱测量，电路如图7-5-5乙所 U1 U2 示，测量原理为：E＝U1＋ r，E＝U2＋ r，由此可求出 R1 R2 r和E，此种方法测得的电动势和内阻均偏小． 3．粗测法：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电 源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时U＝ ≈E，需满足RV≫r. ERV RV＋r
(ⅰ)根据图7-5-9乙所示电路图，用笔画线代替导线，将图甲
中的实物图连接成完整电路．
图7-5-9
基本实验要求
实验热点聚焦
拓展创新实验
随堂基础演练
(ⅱ)闭合开关 S，调整电阻箱阻值 R，读出电压表相应示数 U. 该学习小组测出大量数据， 分析筛选出下表所示的 R、 数据， U 1 1 并计算出相应的R与U的值．请用表中数据在图 7-5-10 中的坐 1 1 标纸上描点，并作出U- R图线. R(Ω) U(V) 166.7 71.4 50.0 33.3 25.0 20.0 8.3 5.9 4.8 4.2 3.2 2.9
测定电池的电动势和内阻课件
正确处理废弃电池
废弃的电池可能含有有害物质，应该按照相关规定正确处理，避免 对环境和人体造成危害。
实验后的清理工作
清理实验现场
实验结束后，要清理实验现场， 将使用过的物品和废弃物分类处 理。
清洗实验器具
实验器具在使用后应该及时清洗 干净，以免对下一次实验造成影 响。
电路连接误差
实验中使用的电压表和电流表存在一 定的误差，是导致实验结果存在误差 的主要原因之一。
实验中电路连接可能存在接触不良、 线路松动等问题，导致测量结果出现 误差。
读数误差
在读取电压表和电流表数据时，由于 人为因素或仪器精度问题，可能导致 读数存在误差。
减小误差的方法
使用高精度测量仪器
选择精度高、稳定性好的电压表和电流表，可以减小测量误差。
THANKS
数据记录表格
| 序号 | 电压U(V) | 电流I(A) |
|1|||
| --- | --- | --- |
数据记录表格
01
|2|||
02
|3|||
03
|4|||
04
|5|||
03
数据处理与分析
数据处理方法
01
通过最小二乘法对实验数 据进行线性回归分析，求 出电池电动势和内阻的估 计值。
端电压。
通过测量不同状态下（如改变外 电阻或电流）的电压和电流值，
可以求得电动势和内阻。
通过作出的U-I图像，求出图线 的斜率即为电动势E，图线在纵
轴上的截距即为路端电压 U0=IR=E-Ir，从而求得内阻
r=E/I-R。
02
实验器材与操作步骤
实验器材介绍
2.10《实验：测定电池的电动势和内阻》课件(19张)
E U1 I1r
E I1U2 I2U1 I1 I2
E U2 I2r
r U2 U1 I1 I2
数据处理：
方法二：图象法
EE
在坐标纸上以U为纵坐标，I为 横坐标，用测出几组的U、I值
描点画出U－I图像.
图象特点：
1、纵轴截距等于电 动势E 2、直线斜率的绝对 值等于内阻，即：
r k U I
3、测量电源B的电动势E及电阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）
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=4Ω、电键K、滑线变阻器R′、导线若干
要求：① 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，
用等效电源法处理误差分析：
1、伏安法电路选择及误差分析： ⑴误差来源：电压表的分流作用
⑵等效电源：将电压表与电源并 联起来等效看作新的电源（即图 中的虚线框部分）
⑶测量结果：
E测
RV RV＋r
E＜E
r测
RV r RV＋r
＜r
由测量结果可知：当r＜＜RV时，误差越小，故 此电路适合测小内阻电源
用等效电源法处理误差分析：
E测 U1＋I1r测
E测
I 2U1 I2
I1U 2 I1
E测 U2＋I2r测
r测
U1 I2
U2 I1
若考虑电流表的内阻，对电路应用闭合电路欧姆
定律有：
E真 U1＋I1r真＋I1RA E真 U2＋I2r真＋I2RA
E真
I 2U1 I2
I1U2 I1
r真
U1 U2 I2 I1
《实验：电池电动势和内阻的测量》PPT课件
V
S1
电源内阻： r
N1 N 2
N1 N 2
R 10
N2
N2
新知讲解
二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式
变式五 有两只伏特表V1和V2，量程已知，内阻不知，另有一干电池
，它的内阻不能忽略，
但大小未知。只有这两只伏特表，电键和连接导线若干，要求通
变式三 今有一个阻值为5 Ω的定值电阻，一个理想电压表（量程大于电
源电动势），开关及
导线若干，能否测电源电动势和内阻？
（1）电路如图所示：
（2）主要步骤：
S2
闭合S1 、S2 ，记下电压表读数2
V
断开S2 、闭合S1 ，记下电压表读数1
=
S1
电源电动势和内阻：
=
−
=
的内阻
内阻越大，图线倾斜得越
∆
厉害
新知讲解
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
1.基本原理：
闭合电路的欧姆定律：
= − 路端电压 通过电源的电流
2.实验基本电路：
A
电流表
R
V
E r
S
电压表
滑动变阻
新知讲解
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
3.数据记录：
实验次数
1
2
电压U/V
电流I/A
A
R
V
E r
S
3
4
5
6
新知讲解
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
4.数据处理：
实验次数
1
2
3
测定电池的电动势和内阻
要点·疑点·考 点
三、测定电源的电动势和内电阻.
(1)根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电 路有两种如图甲、乙所示，
图甲
图乙
11
要点·疑点·考 点
甲图中电压表的示数是准确的，电流表的 示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的 系统误差是由电压表的分流引起的.E测＜E真，r 测＜r真，为了减小这个误差，电阻R的取值应小 一些，所用电压表的内阻应大一些.乙图中测量 的结果是E测=E真，r测＞r真，误差来自电流表， 应选用内阻较小的电流表.
3
要点·疑点·考 点
3.表头的满偏电流Ig直接从刻度盘 上读出.满偏电压：Ug=Igrg再根据rg、Ug 和扩大后的量程，计算出需要给电流表 串联的电阻R１的值.
4
要点·疑点·考 点
用图10-5-1(b)图把改装的电压表和标准电压 表进行校对.校对要每0.5V校对一次，所以电压要 从0开始逐渐增大，因此必须选用分压电路.
39
18
能力·思维·方 法
(1)电路中滑动变阻器R起什么作用? (2)在校核中，测得标准表的读数为6V，而 改装表的读数却为5.9V，那么改装的电压表相 对于满刻度的百分误差为多少?
19
能力·思维·方 法
【解析】(1)变阻器R起分压作用，能达到在对不 同的电压进行校准的目的.
(2)改装表相对于满刻度的百分误差为: ｜U标-U｜/U标×100%=｜6-5.9｜/6×100%=1.67%
14
要点·疑点·考 点
3.注意事项： (1)开、关机前亮度都要调到最小状态. (2)静止的亮斑时间不宜过长. (3)输入电压不宜过大，最大衰减状态下 也不能大于400V. (4)尽量闭免频繁的开、关机. (5)机壳接地.
第五讲电池电动势和内阻的测量(原卷版+解析)
第五讲 电池电动势和内阻的测量➢ 知识梳理考点一、伏安法测电源的电动势和内电阻 1．实验原理闭合电路的欧姆定律。
2．实验器材电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
3．实验步骤(1)电流表用0.6 A 的量程，电压表用3 V 的量程，按图连接好电路。
(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。
(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I 1，U 1)。
用同样的方法再测量几组I 、U 值，填入表格中。
(4)断开开关，拆除电路，整理好器材。
4．数据处理(1)列方程求解：由U ＝E －Ir 得⎩⎪⎨⎪⎧U 1＝E －I 1rU 2＝E －I 2r ，解得E 、r 。
(2)用作图法处理数据，如图所示。
①图线与纵轴交点为E 。
②图线与横轴交点为I 短＝Er 。
③图线的斜率表示r ＝|ΔUΔI |。
5．注意事项(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池。
(2)电流不要过大，应小于0.5 A ，读数要快。
(3)要测出不少于6组的(I ，U )数据，变化范围要大些。
(4)若U －I 图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r ＝|ΔUΔI |确定。
(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，而图线与纵轴交点的纵坐标仍为电动势。
要在直线上任取两个相距较远的点，用r ＝|ΔUΔI |，计算出电池的内阻r 。
6．误差来源(1)偶然误差：用图像法求E 和r 时作图不准确。
(2)系统误差：电压表分流。
(3)本实验中测量结果是：E 测＜E 真，r 测＜r 真。
例1、(2020·浙江7月选考·18)某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻．(1)在方框中画出图乙的电路图；(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图丙所示，则电流I ＝_______ A ，电压U ＝_______ V ；(3)实验得到如图丁所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图________(选填“甲”或“乙”)；(4)该电池的电动势E＝________ V(保留三位有效数字)，内阻r＝________ Ω(保留两位有效数字)．例2、(2020·山东高考)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。
高中物理 7.5测定电源的电动势和内阻基础课件
七、误差分析 1.测量电路存在系统误差，I真=I测+IV中未考虑电压表 的分流作用。 2.由于接线不紧，易造成接触电阻，使内阻测量值偏大。 3.每次读完电表示数后，没有立即断电，而是长时间闭 合开关S，甚至在改变滑动变阻器阻值的全过程中始终放电， 造成电池电动势E下降，内阻r增大。 4.用图象法求E和r时，由于作图不准造成的偶然误差。
【解析】(1)图线如图所示 E＝1.45V，r=0.70 (3)第３组和第４组数据。 作图线时，应把个别不合理的数据排除，由直线与纵 轴的交点可读出电动势E=1.45 V，再读出直线与横轴的交 点的坐标(U,I)，连同得出的E值代入E=U+Ir中， 得r=(E-U)/I=(1.45-1.10)/0.50 =0.70 。 选用第3组和第4组数据，求得的E和r误差最大。 不需要利用所给的6组数据分别进行计算，利用作图就可看出这一点。选用这两组 数据求E和r，相当于过图中3和4两点作一直线，利用此直线求出E和r，而此直线与 所画的直线偏离最大，实际上第4组数据不合理，已经排除。
测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5 V，r约为1.5 )。 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)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=_________。 I I I I
用图象法处理数据是该实验的一个重点，在高考中经常出现。需要注意两点： (1)作图时，应使尽量多的点分布在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线 两侧，个别离直线较远的点可忽略。 (2)如果U-I图象坐标原点是U轴、I轴的零点，那么图线与U轴交点表示电动势 E，与I轴交点坐标表示电源短路电流，内阻r=E/I短；当然，电源内阻也可以用 r=U/I求得。因此，要特别注意看纵坐标的起点是不是零。
实验：测定电池的电动势和内阻课件
4．多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中．
实验序号
1
2
3
4
5Байду номын сангаас
6
I/A
U/V
5.断开开关，整理好器材．
四、数据处理 1．公式法 把测量的几组数据分别代入 E＝U＋Ir 中，然后两个方程为一组，解方 程求出几组 E、r 的值，最后对 E、r 分别求_平__均___值作为测量结果． 2．图象法 (1)以 I 为横坐标，U 为纵坐标建立直角坐标系，根据几组 I、U 的测量数 据在坐标系中描点． (2)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，能大致均衡地分布在直线_两__侧___．
(3)电流表的量程：对于电池来讲允许通过的电流最大为 0.5 A，故电流 表的量程选 0～0.6 A 的．
(4)滑动变阻器：干电池的内阻较小，为了获得变化明显的路端电压，滑 动变阻器选择阻值较小一点的．
2．电路的选择：伏安法测电源电动势和内阻有两种接法，由于电流表内 阻与干电池内阻接近，所以电流表应采用内接法，即一般选择误差较小的甲 电路图．
甲
乙
图 2-10-6
3．实验操作：电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势 E 会明显 下降，内阻 r 会明显增大，故长时间放电不宜超过 0.3 A，短时间放电不宜超 过 0.5 A．因此，实验中不要将 I 调得过大，读电表示数要快，每次读完后应 立即断电．
4．数据处理 (1)当路端电压变化不是很明显时，作图象时，纵轴单位可以取得小一些， 且纵轴起点不从零开始，把纵坐标的比例放大． (2)画 U-I 图象时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直 线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑．这样，就可使偶然误差 得到部分抵消，从而提高精确度．
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第5讲实验九测定电池的电动势和内阻
1．用如图1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：
图1
(a)电流表(量程0.6 A、3 A)；
(b)电压表(量程3 V、15 V)；
(c)定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W)；
(d)定值电阻(阻值10 Ω、额定功率10 W)；
(e)滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω、额定电流2 A)；
(f)滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A)．
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________ Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是________ Ω的滑动变阻器．
(2)引起该实验系统误差的主要原因是______________________________．
解析(1)由于电源是一节干电池(约1.5 V)，所以选量程为3 V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般为几欧，加上保护电阻，最大电流也在
1.0 A以下，小于量程3 A的1
3，所以选量程为0.6 A的电流表；由于电池内阻
较小，保护电阻不宜太大，选1 Ω的即可，否则会使电流表、电压表读数范围较小，造成较大的误差；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就能很好地控制电路中的电流和电压，因此取0～10 Ω范围．(2)由于电压表的
分流作用，使电流表读数总是比干路电流小，造成E
测<E
真
，r
测
<r
真．
答案 (1)3 0.6 1 0～10 (2)电压表的分流
2．某研究性学习小组采用如图2所示的电路测量某干电池的电动势E 和内阻r ，
R 为电阻箱，V 为理想电压表，其量程略大于电池的电动势．实验中通过多次改变电阻箱 的阻值R ，从电压表上读出相应的示数U ，该小组同学发现U 与R 不成线性关系，于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示.
图2
回答下列问题： (1)根据表中的数据和实验原理，你认为第______(填序号)组数据是错误的，原因是___________________________________________________________ _________________________________________________________________.
(2)根据实验数据，请在图3所给的坐标系中绘出1U 1R 关系图线．
图3
(3)由图线可知，该干电池的电动势E ＝________ V ，内阻r ＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)
解析 (1)根据E ＝U ＋U R r ，得1U ＝r E ·1R ＋1E ，知1R 变大，1U 就变大，故第3组数
据错误．
(2)根据给定的各组1R 、1U 值在坐标系中描出位置，然后依据这些位置作出1U 1R 图
线，如图所示．
(3)根据1U ＝r E ·1R ＋1E 知，纵轴截距是电动势的倒数，斜率是r E ，有1E ＝0.35，r E
＝1.58－0.355.0－0
，得E ≈2.9 V ，r ≈0.71 Ω. 答案 (1)3 随着电阻的减小路端电压应逐渐减小
(2)见解析图 (3)2.9 0.71
2．某个实验小组认为用一只已知内阻的电流表和电阻箱，采用如图4甲所示的电路测电源电动势与内阻，比常规的伏安法更准确．若电流表内阻阻值为R A ，则测量的方法与步骤是：
图4
(1)将电阻箱阻值R 调到最大，闭合S 后观察电流表示数，然后再调节电阻箱，使电流表的示数指到某两个恰当的值，记下此时电阻箱的阻值R 1、R 2及对应的电流I 1、I 2；
(2)根据以上的数据及闭合电路欧姆定律，建立方程组，即可求出电源的电动势E 与内阻r .该方程组的表达式是：________、________.该实验小组现在手头只有一个电流表，只知其内阻很小，却不知具体阻值．为了测出该电流表的内阻，她们找来了如图乙所示两节干电池等实验器材．请你用笔画线将图中的实物连接成能测出电流表内阻的电路．注意滑动变阻器串联接入电路起限流
作用，开关闭合前其阻值应________________________________________．解析根据题图示电路，利用闭合电路欧姆定律可得：E＝I1(R1＋R A＋r)、E ＝I2(R2＋R A＋r)；两节干电池的电动势大约为3 V，电流表应选0.6 A量程，在连接电路时，本着先串后并的原则进行．
答案E＝I1(R1＋R A＋r)E＝I2(R2＋R A＋r)
连线如图调至最大
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2.5 Ω的保护电阻R0，实验电路如图5所示．
(1)连好电路后，当该同学闭合电键时，发现电流表示数为0，电压表示数不
为0.检查各接线柱均未接错，接触良好且未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b，b、c，d、e时，示数均为0，把两表笔接c、d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是________．
图5
(2)在图9中按电路原理图及用多用电表的电压挡检查电路时，把两表笔分别
接c、d时的实物电路图(如图9所示)以笔画线代替导线连接起来．6
图6
(3)排除故障后，该同学顺利完成实验，测定得到下列数据，根据表中数据在图7中的坐标上画出UI 图线，由图线知：电池的电动势为________，内阻为________．
图7
解析 (1)用电压表检测c 、d 时，电压表有示数，说明有电流通过电压表，但没有电流通过多用电表所并联的电路，说明多用电表所并联的电路发生断路故障．由已知条件可知，是滑动变阻器R 发生故障．(3)电源的伏安特性曲线为直线，使直线通过尽量多的数据点，其他点均匀分布在线的两侧．由U ＝E －I (r ＋R 0)可知，纵轴截距表示电动势，则E ＝1.50 V ，斜率绝对值表示r ＋
R 0，则：r ＋R 0＝1.50－0.200.43 Ω＝3.0 Ω，则r ＝0.5 Ω.
答案 (1)R 断路 (2)如图甲所示
(3)如图乙所示 1.50 V(1.41～1.51 V 均可)
0．5 Ω(0.5～0.7 Ω均可)。