高考物理二轮专题复习 辅导与训练 6.12 电学实验课件.ppt

第12讲电学实验 一 电学仪器的使用与读数1 电流表 电压表 欧姆表的比较 2 使用多用电表的 三注意 1 电流的流向 使用欧姆挡时 多用电表内部电池的正极接黑表笔 负极接红表笔 从电源外部看 电流从红表笔流入 从黑表笔流出 2 区分 机械调零 和 欧姆调零 机械调零 在表盘刻度左侧 0 位置 调整表盘下边的中间定位螺丝 欧姆调零 在表盘刻度的右侧电阻刻度 0 位置 调整欧姆调零旋钮 3 倍率选择 使用欧姆挡测电阻时 表头指针过大或过小均有较大误差 指针偏转角度在满偏到满偏之间读数较准确 如待测电阻约为2k 应选用 100 挡 3 电学仪器的选择 1 电源的选择 一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源 2 电表的选择 一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表 根据待测电流的最大电流选择电流表 选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大 一般应使指针能达到半偏以上 以减小读数的偶然误差 提高精确度 二 电流表内外接法的区分与选择 三 分压式与限流式的区分与选择1 控制电路的比较 2 控制电路的选择 1 从节能的角度考虑 优先选用限流式 2 以下三种情况必须用分压式 要求待测电路的u i从0变化 r滑 rx 选用限流式 ux ix过大 超过电流表量程 烧坏电表 电源或用电器等 四 电学实验方法1 等效替代法 在保证某种效果 特性和关系 相同的前提下 将实际的 复杂的物理问题和物理过程转化为等效的 简单的 易于研究的物理问题和物理过程来进行研究和处理 2 控制变量法 对于多个变量的问题 常常采用控制变量的方法 把多个变量的问题变成单个变量的问题 从而研究这一个变量对事物的影响 分别对各个变量加以研究 最后综合解决 3 累积法 把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法 将微小量变为较大的量 不仅便于测量 还可以提高测量的准确程度 从而减小误差 热点考向一多用电表的使用 典题1 师生探究 2013 新课标全国卷 某学生实验小组利用图甲所示电路 测量多用电表内电池的电动势和电阻 1k 挡内部电路的总电阻 使用的器材有 多用电表 电压表 量程5v 内阻十几千欧 滑动变阻器 最大阻值5k 导线若干 回答下列问题 1 将多用电表挡位调到电阻 1k 挡 再将红表笔和黑表笔 调零点 2 将图甲中多用电表的红表笔和 选填 1 或 2 端相连 黑表笔连接另一端 3 将滑动变阻器的滑片调到适当位置 使多用电表的示数如图乙所示 这时电压表的示数如图丙所示 多用电表和电压表的读数分别为k 和v 4 调节滑动变阻器的滑片 使其接入电路的阻值为零 此时多用电表和电压表的读数分别为12 0k 和4 00v 从测量数据可知 电压表的内阻为k 5 多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池 一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路 如图丁所示 根据前面的实验数据计算可得 此多用电表内电池的电动势为v 电阻 1k 挡内部电路的总电阻为k 破题关键 1 多用电表欧姆调零时 应将红 黑表笔 2 电流从 流出电表 应与电压表的 极相连接 3 当滑动变阻器阻值为零时 多用电表测量的阻值为 4 多用电表测电阻的原理是 短接 黑表笔 电压 表的内阻 闭合电路的欧姆定律 解析 1 欧姆表调零 将红表笔和黑表笔短接 使指针指电阻0刻度 2 多用电表欧姆挡测电压表的内阻应使电流从电压表的 接线柱流入 接线柱流出 而黑表笔连接多用电表内电池的正极 所以多用电表的红表笔和 端相连 黑表笔连接 端 3 多用电表和电压表的读数分别为15 0k 和3 60v 4 由图甲可知多用电表欧姆 1k 挡直接测量电压表的内阻rv 所以rv 12 0k 5 设多用电表内电池的电动势为e 多用电表电阻 1k 挡内部电路的 总电阻为rg 依题给条件由欧姆定律得 e 15 0k rg e 12k rg 又rv 12 0k 解之得 e 9 00v rg 15 0k 答案 1 短接 2 1 3 15 03 60 4 12 0 5 9 0015 0 解题悟道 多用电表使用 五步 法 1 选倍率 一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率 如估计值为200 就应该选 10 的倍率 2 进行欧姆调零 3 将红 黑表笔接被测电阻两端进行测量 4 将指针示数乘以倍率 得测量值 5 测量结束后 将选择开关扳到off或交流电压最高挡 特别注意 用欧姆挡测电阻时 如果指针偏转角度太小 即指针所指的欧姆刻度值太大 应该适当增大倍率重新调零后再测量 如果指针偏转角度太大 即指针所指的欧姆刻度值太小 应该适当减小倍率重新调零后再测量 热点考向二实验器材的选择和电路设计问题 典题2 师生探究 某同学在 测定金属的电阻率 的实验中 1 用螺旋测微器测量金属丝的直径如图甲所示 则该金属丝的直径为mm 2 先用多用电表粗测其电阻rx 将选择开关调到欧姆挡 100 挡位并调零 测量时发现指针偏转角度过大 这时他应该将选择开关换成欧姆挡的 挡位 选填 10 或 1k 重新欧姆调零 再次测量金属丝的阻值 其表盘及指针所指位置如图乙所示 则此段金属丝的电阻为 3 现要进一步精确测量rx的阻值 实验室提供了以下各种器材 直流电源e 电动势4v 内阻不计 电流表a1 量程30ma 内阻约1 电流表a2 量程500 a 内阻为1000 滑动变阻器r1 最大阻值为10 定值电阻r2 5000 定值电阻r3 500 开关s及导线若干 为了测定金属丝上的电压 可以将电流表 选填 a1 或 a2 串联定值电阻 选填 r2 或 r3 将其改装成一个量程为3 0v的电压表 如图丙所示 该同学设计了测量电阻rx的a b两种方案 其中用到了改装后的电压表和另一个电流表 则应选电路图 选填 a 或 b 破题关键 1 多用电表指针偏转角度过大 说明被测电阻阻值 应该选 2 将电流表与一定值电阻串联改装成一个量程为3 0v的电压表是利用了电阻的 较小 欧姆挡的小倍率 串联分压原理 3 电流表用内接法还是外接法 提示 利用外接法测量电阻rx 既可以准确测出rx两端的电压 又可以由ix ia iv准确计算出通过rx的电流 可以消除系统误差 故选用外接法 解析 1 由螺旋测微器的读数方法可得金属丝的直径为d 0 5mm 2 0 0 01mm 0 520mm 2 选择开关调到欧姆挡 100 挡位测量时指针偏转角度过大 说明被测电阻阻值较小 这时应该选欧姆挡的小倍率 故将选择开关换成欧姆挡的 10 挡位 此时欧姆表的读数为120 3 由于电流表a1的内阻未知 而电流表a2的内阻为定值 故可将电流表a2与一定值电阻串联改装成一个量程为3 0v的电压表 由串联电路的特点可得r ra2 1000 5000 故串联定值电阻应选r2 由于改装的电压表内阻已知 利用a方案测量电阻rx 既可以准确测出rx两端的电压 又可以由ix ia iv准确计算出通过rx的电流 而方案b只能准确测出通过rx的电流 而不能准确测出rx两端的电压 故电路图应选a 答案 1 0 520 0 518 0 522均正确 2 10120 3 a2r2a 解题悟道 选择实验仪器的三大原则 1 安全性原则 要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器 使实验切实可行 能达到预期目标 另外还要注意测量仪器的量程 电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大电流等 2 精确性原则 根据实验的需要 选用精度合适的测量工具 但对某个实验来讲 精确程度达到要求即可 并不是精度越高越好 3 方便性原则 在不违反前两个原则的前提下 尽量使测量电路简单好接 测量中的调节控制操作方便 用分压式接法时 滑动变阻器应该选用阻值较小的 而额定电流较大的 用限流式接法时 滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的 额定电流应大于被测电阻的额定电流 热点考向三实验数据的处理及误差分析 典题3 师生探究 2014 台州模拟 利用如图甲所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率 所用电阻丝的电阻约为20 带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱 把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上 在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹 沿电阻丝移动金属夹 可改变其与电阻丝接触点p的位置 从而改变接入电路中电阻丝的长度 可供选择的器材还有 电池组e 电动势为3 0v 内阻约1 电流表a1 量程0 100ma 内阻约5 电流表a2 量程0 0 6a 内阻约0 2 电阻箱r 0 999 9 开关 导线若干 实验操作步骤如下 a 用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径 b 将选用的实验器材 按照图甲连接实验电路 c 调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大 d 将金属夹夹在电阻丝上某位置 闭合开关 调整电阻箱的阻值 使电流表满偏 然后断开开关 记录电阻箱的电阻值r和接入电路的电阻丝长度l e 改变金属夹与电阻丝接触点的位置 闭合开关 调整电阻箱的阻值 使电流表再次满偏 重复多次 记录每一次电阻箱的电阻值r和接入电路的电阻丝长度l f 断开开关 整理好器材 1 某次测量电阻丝直径d时 螺旋测微器示数如图乙所示 则d mm 2 实验中电流表应选择 选填 a1 或 a2 3 用记录的多组电阻箱的阻值r和对应的接入电路中电阻丝长度l的数据 绘出了如图丙所示的r l关系图线 图线在r轴的截距为r0 在l轴的截距为l0 再结合测出的电阻丝直径d 写出电阻丝的电阻率表达式 用给定的物理量符号和已知常数表示 4 本实验中 电流表的内阻对电阻率的测量结果影响 选填 有 或 无 现场答案 失分诊断 1 第 1 问中利用螺旋测微器测量时要估读 结果应读到0 001mm位 而答案未估读 不得分 2 第 3 问中题目要求用给定的物理量符号和已知常数表示 而答案中r不是给定的物理量符号 不符合题目要求 不得分 精讲精析 1 先读固定刻度0 5mm 再读可动刻度23 0 0 01mm 结果为 0 5