高中物理人教版第3节实验电池电动势和内阻的测量

高中物理人教版必修三第12章第3节 实验：电池电动势和内阻的测量，测量电动势的实验方法，测量电动势和内阻的误差分析，数据分析，备课参考！

• 人教版必修三第12章第3节 实验：电池电动势和内阻的测量
• 一、实验思路
  • 方法一 电源电动势E、内阻 r ，与路端电压U、电流 I 的关系
    • 如果能测量U、I 的两组数据，就可以列出两个关于E、r 的方程，从而解出E和 r 。
  • 方法二 电源电动势E、内阻 r ，与电流 I 、外电阻R的关系
    • 如果能测量 I、R的两组数据，就可以列出两个关于E、r 的方程，从而解出E和 r 。
  • 方法三 电源电动势E、内阻 r ，与路端电压U、外电阻R的关系
    • 如果能测量U、R 的两组数据，就可以列出两个关于E、r 的方程，从而解出E和 r 。
• 二、物理量的测量
  • 运用以上实验思路进行实验时，是否只需测量两组数据，联立方程解得E、r 就行呢？
    • 只测量两组数据，通过联立方程解得E和 r ，看起来比较简单，误差却可能较大。
    • 只有多次测量，并对数据进行处理，才能减少误差。所以，应该使用滑动变阻器改变外电路的电阻，进行多次测量。
• 三、数据分析（以实验思路一为例）
  • 方法一：根据多次测量的U、I 结果，分别列出若干组联立方程，求出若干组E和 r ，最后以E的平均值和 r 的平均值作为实验结果。
    • 这种方法的实验结果比只用两组数据求得的结果误差小。
  • 方法二 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 的测量数据，在坐标系中描点，并画出U-I 图像，是条直线。
    • 这条直线与U坐标轴的交点值表示断路时的路端电压，这时的电压U等于电源的电动势E。
    • 这条直线可以推出U=0时的短路电流，即可求出电源内阻
    • U-I 图像斜率的绝对值也可以求出电源的内阻
• 四、参考案例
  • 案例1 测量干电池的电动势和内阻
    • 旧电池的内阻相对于新电池要大得多，容易测量
    • 由于干电池的内阻较小，当电流变化时，电压的变化可能较小。为了得到更加精确的测量结果，作图时，电压轴的起点标度一般不从0开始，应根据实验数据选择合理的起点标度。
  • 案例2 测量水果电池的电动势和内阻
    • 把铜片和锌片相隔约1cm插入一个梨中，就制成一个水量电池。铜片和锌片相距越近，插入越深，电池的内阻就越小。铜片是电池的正极，锌片是负极。
    • 水果电池的内阻较大，容易测量。但实验时，内阻会发生明显改变。测量应尽量迅速，在内阻发生较大变化之前结束测量。