高中物理电学实验复习讲座.ppt

高中物理电学实验复习讲座 一 把握考试大纲 明确复习方向 三 电学实验数据的处理方式 二 电学基本仪器的使用 四 电阻测量的常见方法 一 把握考试大纲 明确复习方向大纲要求的五种能力 1 理解能力2 推理能力3 分析综合能力4 应用数学处理物理问题能力5 实验能力 中学物理十九个学生实验大致可分为以下几类 有 记号者为高考历史上的空白点 验证性实验 测定性实验 描绘性实验 研究性实验 5 使用性实验 6 应用性实验 7 探究性实验 8 设计性实验 一 高中物理学生实验的分类 验证性实验 验证力的平行四边形定则 验证动量守恒定律 验证机械能守恒定律 测定性实验 长度的测量 用单摆测定重力加速度 油膜法估测分子的大小 测定金属的电阻率 练习使用螺旋测微器 测定电源的电动势和内电阻 把电流表改装为电压表 测定玻璃的折射率 用双缝干涉测光的波长 描绘性实验 用描迹法画出电场中平面上的等势线 描绘小电珠的伏安特性曲线 研究性实验 研究匀变速直线运动 研究平抛物体的运动 5 使用性实验 练习使用示波器 6 应用性实验 传感器的简单应用 7 探究性实验 探究弹力和弹簧伸长的关系 用多用电表探索黑箱内的电学元件 设计性实验 二 实验能力的重要性 实验是学科内综合 联系实际的重要方面以综合运用学过的理论 方法 仪器解决实际实验问题 以及以实验为背景的论证计算题 成为考查学生联系实际综合运用知识的实践能力 区分中上程度学生的重要方面 三 高考大纲对实验能力的要求 能独立完成 知识内容表 中所列实验 能明确实验目的 能理解实验原理和方法 能控制实验条件 会使用仪器 会观察 分析实验现象 会记录 处理实验数据 并得出实验结论 能灵活地运用已学过的物理理论 实验方法和实验仪器去处理问题 四 高考大纲 实验部分 的说明 1 要求会正确使用的仪器主要有 刻度尺 游标卡尺 螺旋测微器 天平 秒表 电火花计时器 弹簧秤 温度表 电流表 电压表 多用电表 滑动变阻器 电阻箱 等等 2 要求认识误差问题在实验中的重要性 了解误差的概念 知道系统误差和偶然误差 知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差 能在某些实验中分析误差的主要来源 不要求计算误差 3 要求知道有效数字的概念 会用有效数字表达直接测量的结果 间接测量的有效数字运算不作要求 五 2004年高考物理实验试题荟萃 山西 将小量程毫安表改装成大量程电流表 四川 用两个量程不同的电压表测电阻 甘肃 平行板电容器等势线的描绘 海南 用电压表和电阻测量电源电动势和内阻 北京 用等效法测电阻 含实物连接图 天津 用半值法测电阻 广东 用插针法测半圆形玻璃砖的折射率 用串联分压法测电动势和电阻 题给实物连接图 江苏 描绘二极管的伏安特性曲线 上海 利用纸带测瞬时速度 并讨论误差 测定干电池的电动势和内阻 仪器选择 测定灯泡的发光强度 并讨论误差 通过电源伏安特性曲线和外电阻伏安特性曲线解决小灯泡的实际功率 六 物理实验复习应注意的几个问题 纸带处理 问题 包括变形问题 累积法与微观量的测量 转换法与物理量的测量 滑动变阻器的两种接法的选择问题 伏安法测电阻的两种电路选择问题 伏安法测电阻的两种变形方法 测定电源电动势和内阻实验两种方法 仪器选择的两条基本原则 二 电学基本仪器的使用 1 要求会正确使用的电学仪器有 电流表 电压表 多用电表 滑动变阻器 电阻箱等 2 练习使用示波器 例1 如何在高电阻两端得到小电压 要求使用下列器材 使一个约2ok 的负载电阻两端得到一个准确度较高的50 0mV的微小电压 干电池2节 串联 多用电表 作为标准电表 的直流2 5v档 滑动变阻器 阻值约50 定值电阻 20 0 电阻箱 9999 9 开关 导线若干 1 画出设计的电路图 2 简述操作方法 先思考下面几个问题 电源电压3V 2节干电池串联 输出电压2 5V怎么办 可把滑动变阻器分压连接 输出电压2 5V 而负载两端只需要50 0mV的微小电压怎么办 可在负载上串联一个较大的电阻 负载电阻相当大 20 0k 而其两端得到一个准确度较高的50 0mV的微小电压怎么办 可在负载两端并联一个较小的电阻 方法与步骤 连接电路图如图所示 调节电阻箱 使它的电阻为980 0 调节滑动变阻器 使标准电压表示数为2 50V 则负载电阻两端的电压为50 0mV 例2 示波器的使用 03年江苏省高考试题 图中为示波器面板 屏上显示的是一亮度很低 线条较粗且模糊不清的波形 1 若要增大显示波形的亮度 应调节旋钮 答案 辉度旋钮 2 若要屏上波形线条变细且边缘清晰 应调节旋钮 答案 聚焦旋钮和辅助聚焦旋钮 3 若要将波形曲线调至屏中央 应调节与 旋钮 答案 竖直位移旋钮和水平位移旋钮 例3 04年甘肃省高考试题 图中给出器材为电源E 电动势为12V 内阻不计 木板N 板上从下往上依次叠放白纸 复写纸 导电纸各一张 两个金属条A B 平行放置在导电纸上 与导电纸接触良好 用作电极 滑线变阻器R 其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻 直流电压表V 量程为6V 内阻很大 其负接线柱与B极相连 正接线柱与探针P相连 开关K 现要用图中仪器描绘两平行金属条AB间电场中的等势线 AB间的电压要求取为6V 在图中连线 画成实验电路原理图 下面是主要的实验操作步骤 将所缺的内容填写在横线上 a 接好实验电路 b c 合上K 并将探针P与A相接触 d e 用探针压印的方法把A B的位置标记在白纸上 画一线段连接AB两极 在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点 用探针把它们的位置印在白纸上 f 将探针与某一基准点相接触 这一点是此基准的等势点 用探针把这一点的位置也压印在白纸上 用相同的方法找出此基准点的其它等势点 g 重复步骤f 找出其它4个基准点的等势点 取出白纸画出各条等势线 三 电学实验数据的处理方式 在中学物理中只要求掌握数据处理的最简单的方法 常用的方法有 1 列表法 在记录和处理数据时 常常将数据列成表格 数据列表可以简单而又明确表示出有关物理量之间的关系 有助于找出物理量之间规律性的联系 2作图法 作图时要注意图上的连线不一定通过所有的数据点 而要使数据点在线的两侧合理的分布 在图上求直线的斜率时 要选取线上相距较远的两点 不一定要取原来的数据点 作图时常设法使图线线性化 即将曲改直 3 平均值法 必须注意的是 求平均值时应该按原来测量仪器的准确度决定保留的位数 例4 电偶温差电动势E与温差 t之间的关系可近似为E E t 现测得一组实验数据如下 已知其中仅有一组数据记录有明显错误 指出错误的一组 并设法给出E的具体表达式 从作图可知 发现E t图近似为直线 第三组数据有问题 可设函数关系 E kt b 在图线上取两个较远的点 用两点斜率公式求得k 0 042 得E 0 042t b 再代入其它6组数据 可求得b的平均值为 0 055 故得E 0 042 t 0 055 用已知规律的图线求解 按已知规律图线作图 四 电阻测量的常见方法1 欧姆表法2 伏安法3 等效替代法4 欧姆定律法5 并联分流法6 串联分压法7 等势点法 包括 补偿法 与 电桥平衡法 8 半偏法 一 欧姆表法 题型1 多用表刻度及读数问题 多用表面板上的刻度线的特点 直流电流 压 刻度线都是均匀的 可以共用同一刻度线 电阻刻度线和交流电压刻度线都是不均匀的 电阻刻度线上的零欧姆刻度与直流电流刻度线上的最大刻度相对应 2 多用电表的读数原则 选择开关拨到电压 电流档位时 应再估读一位 而选择开关拨到电阻挡位时 不用估读 注意用有效数字来表示 题型2 用多用表测电流 电压 多用表可测量交 直流电流 也可测量交 直流电压 测电流 电压 时 应将选择开关旋转到相应的电流 电压 挡 内部电路接通 此时应将红表笔接外电源正极 黑表笔接外电源负极 此时电流方向为 红表笔流进 黑表笔流出 题型3 用多用表欧姆档测量电阻 1 定机械零点 插红黑表笔 选欧姆档位 调欧姆零点 测电阻读值 拔表笔脱档 用多用电表测电阻的注意事项 测电阻时 待测电阻要跟别的元件和电源断开 不能用手接触表笔的金属杆 合理选择欧姆档的量程 使指针尽量指在表盘中间位置附近 若发现指针偏转角度过小 说明待测电阻阻值较大 应改选较大的档位 换欧姆档量程时 一定要重新进行电阻调零 题型4 测量多用表欧姆档内阻及欧姆表内电池电动势 实验方案 根据多用表欧姆档的内阻等于其中值电阻 利用电阻箱测之 利用 两次测量法 根据闭合电路欧姆定律可求得内电池的电动势 题型5 用多用表 直流电源 定值电阻测多用电表直流档的内阻 2003年江苏省高考试题 要测量一块多用电表直流10mA档的内阻RA 约为40 此外 还有下列器材 直流电源一个 电动势E约为1 5 内阻可忽略不计 电阻一个 阻值R约为150 电键一个 导线若干 要求 写出实验步骤 给出RA的表达式 思路分析 用多用电表直流电压档测直流电源电动势E 用多用电表欧姆档测电阻R 将多用电表置于直流10mA档与直流电源 电阻R串联 读出电流档此时的读数I 由闭合电路欧姆定律可求得直流电流档的内阻 题型6 用多用表测接地电阻 接地电阻不仅与接地金属的形状有关 而且与埋入深度 土壤成份 湿度等都有直接关系 很难用理论计算得出准确的结果 现有一接地体 另外有二个辅助测量电极 圆钢材料 请用多用表来测出接地电阻 要求写出实验方案和测量的结果 题型7 用多用表探索黑箱内的电学元件 1 对于普通电阻 不必考虑哪一端接多用电表的红表笔 哪一端接黑表笔 测得阻值相同 2 对于具有单向导电性的二极管 情况就不再是这样 由于二极管具有正向导通 反向截止的特性 所以当黑表笔接二极管正极 红表笔接二极管负极时 处于正向导通状态 欧姆表几乎满偏 正向电阻较小 反之 处于反向截止状态 黑正红负 导通 黑负红正 截止 二 伏安法测电阻 1 测量电路的选择 电流表 外接法 三小 电流表 内接法 三大 2 控制电路的选择 变阻器的分压和限流 一般思路 测定金属的电阻率 外接 限流 或分压 测定纯净水的电阻率 内接 分压 小灯泡伏安特性曲线的描绘 外接 分压 热敏电阻伏安特性曲线的描绘 内接 分压 题型1 从下列实验器材中选出适当的实验器材 设计一个测量阻值约为15k 的电阻的电路 要求方法简捷 两端的电压能从零开始变化 要尽可能提高测量的准确度 电流表 1 量程1mA 内阻r1 50 电流表 A2 量程500 A 内阻r2 300 电压表 V1 量程10V 内阻r3 15k 电压表 V2 量程3V 内阻r4 10k 电阻 R1 阻值约为25 作保护电阻用 额定电流为1A 滑动变阻器 R2 阻值约为50 额定电流为1A 滑动变阻器 R3 值约为1000 额定电流为1A 电池组 电动势3V 内阻很小但不可忽略 开关及若干导线 画出测量的电路图 并标明所用器材的代号 写出计算的表达式 并说明各符号表示的意义 思路分析 确定电流表 电压表 由电源电动势可确定电压表应选V2 量程3V 估算电路中的最大电流可确定电流表应选A2 量程500 A 确定控制电路 由题目要求可知滑动变阻器应采用分压连接且应选R2 阻值约50 确定电流表内 外接法 由题给的电压表内阻为准确值 故应采用电流表外接法 启迪和小结 审清题意是解决本题的重要关键 本题所给的电压表的内阻为准确值 而电流表的内阻为近似值 为尽可能提高测量的准确度故应采用电流表外接法 其误差是由电压表内阻分流而造成的 同样若题给的电流表的内阻为准确值 则应采用电流表内接法 其误差是由电流表内阻分压而造成的 题型2 实验室准备了下列器材 电流表A1 量程为0 6A 内阻为0 1 电流表A2 量程为600 A 内阻为100 电阻箱R1 0 9999 9 滑线变阻器R20 10 电源E 6V 内阻不计 允许通过的最大电流为0 5A 待测电阻Rx 约为10 开关S一个 导线若干 要求选择上述器材 设计一个用伏安法测电阻Rx电路图 思路分析 1 把电流表A2改装为量程6V的电压表 可串联一个阻值为9900 的电阻 用电阻箱 2 采用电流表外接法 3 滑线变阻器采用限流连接法 题型2 2004年上海市高考试题 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大 某回学为研究这一现象 用实验得到小灯泡上的电流和电压的数据如下表所示 画出实验电路图 可用器材有 电压表 电流表 滑线变阻器 阻值10 电键 导线 画出小灯泡的U I曲线 若电源电动势是1 5V 内阻是2 将本题的小灯泡接在该电源的两端 小灯泡的实际功率是多少 思路分析 要求小灯泡的电压连续变化 则滑动变阻器应采用分压连接 灯泡电阻小 则采用电流表外接法 作小灯泡的U I曲线如图 由U E Ir 1 5 2I 做出电源的伏安特性曲线 如图 这两条图线的交点即为小灯泡的工作电流为0 35A 工作电压为0 80V 因此小灯泡的实际功率为0 28W 三 等效替代法 1 原理 若两个电阻分别接入同一电路中产生相同的效果 则这两个电阻阻值相等 2 在题中提供的器材中 只有一个电流表或电压表和一个电阻箱 对电表的要求不高 电表可以是有刻度线而无刻度值 或者电表读数不准 要测未知电阻 应该考虑等效替代法 既用已知电阻值的电阻箱替代未知电阻 在两次电流表读数相同的情况下 待测电阻即为电阻箱阻值 四 并联分流法 并联分流法是指在实验测量待测电阻时 如果没有符合要求的电压表 将待测电阻RX与已知电阻R并联 分别测出待测电阻RX和已知电阻R的电流I1和I2 由并联分流规律 利用I1RX I2R 求出RX的方法 这种方法在1999 2001年连续三年高考中都考查过 五 串联分压法 串联分压法是指在用实验测量待测电阻时 如果没有符合要求的电流表 将待测电阻RX与已知电阻R串联 用电压表测出待测电阻RX和已知电阻R两端的电压U1和U2 由串联分压规律U1 RX U2 R求得待测电阻RX的方法 例 04年四川高考题 用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值 900 1000 电源E 具有一定内阻 电动势约为9 0V 电压表V1 量程为1 5V 内阻r1 750 电压表V2 量程为5V 内阻r2 2500 滑线变阻器R 最大阻值约为100 单刀单掷开关K 导线若干 1 测量中要求电压表的读数不小于其量程的1 3 试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图 原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注 2 根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线 3 若电压表V1的读数用U1表示 电压表V2的读数用U2表示 则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx 0 198 六 欧姆定律法 此法运用闭合电路欧姆定律建立相关的方程 广泛运用于电源电动势和内电阻的测定 注意 高考大纲有所变化 04年 用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 05年 测定电源的电动势和内电阻 题型1 04广东物理 图中R为已知电阻 Rx为待测电阻 K1为单刀单掷开关 K2为单刀双掷开关 V为电压表 内阻极大 E为电源 内阻不可忽略 现用图中电路测量电源电动势E及电阻及Rx 1 写出操作步骤 2 由R及测得的量 可得E 及Rx 实物图 电路图 思路分析 1 先测电源电动势E 断开K1 k2接到a 记下电压表示数U1 则U1 E 2 再测电源的路端电压 闭合K1 K2接到a 记下电压表示数U2 则U2即为路端电压 3 最后测Rx两端电压 闭合K1 K2接到b 记下电压表示数U3 则U3即为Rx两端电压 解本题的关键 电压表是理想表 题型2 用小量程的电流表改装成电压表 再用伏安法测电池的电动势和内阻 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中 备有下列器材 干电池 电动势约为1 5v 内电阻小于1 0 电流表G 满偏电流3mA 内电阻Rg 10 电流表A 0 0 6A 内电阻约0 1 滑线变阻器R1 0 20 10A 滑线变阻器R2 0 100 1A 定值电阻R3 990 开关和导线若干 滑线变阻器应选用 设计实验电路图 如图所示为某一同学根据他所设计的实验给出的I1 I2图线