电学实验专题

第 1 页 共 33 页 高考物理系列讲座高考物理系列讲座 电学实验专题电学实验专题 课标卷课标卷 考试大纲考试大纲 对实验能力的要求对实验能力的要求 能能独立的完成表独立的完成表 2 表 表 3 中所列的实验 中所列的实验 能能明确实验目的 明确实验目的 能能理解实验原理和方法 理解实验原理和方法 能能控制实验条件 控制实验条件 会会使用仪器 使用仪器 会会观察 分析实验现象 观察 分析实验现象 会会记录 处理实验数据 并得出结论 记录 处理实验数据 并得出结论 对结论进行分析和评价 能发现问题 提出问题 并制定解决方案 能运用已学过的物理理论 对结论进行分析和评价 能发现问题 提出问题 并制定解决方案 能运用已学过的物理理论 实验方法和实验仪器去处理问题 包括简单的设计性实验 实验方法和实验仪器去处理问题 包括简单的设计性实验 表表 2 必考内容范围及要求 必考实验必考内容范围及要求 必考实验 11 项 项 表表 3 选考内容范围及要求 选考内容范围及要求 3 4 实验实验 3 项 项 3 5 实验实验 1 项 项 2012 考试说明有关电学实验部分的要求考试说明有关电学实验部分的要求 内容内容提示说明提示说明 7 测定金属的电阻率 螺旋测微器的使用 测定金属的电阻率 螺旋测微器的使用 安培表外接 限流电路安培表外接 限流电路 8 描绘小灯泡伏安特性曲线 描绘小灯泡伏安特性曲线 安培表外接 分压电路安培表外接 分压电路 9 测定电源的电动势和内阻 测定电源的电动势和内阻 安培表内接安培表内接 10 多用电表的使用 多用电表的使用 表盘功能 测量要点 探索黑箱电学元件表盘功能 测量要点 探索黑箱电学元件 11 传感器的简单使用 传感器的简单使用简单使用简单使用 电学实验的考查重点电学实验的考查重点 1 电阻测定 电源电动势与内阻的测定应该是重点 电阻测定 电源电动势与内阻的测定应该是重点 2 要关注要关注 研究导体电阻与材料因数的关系研究导体电阻与材料因数的关系 实验 实验 3 重视实验原理的复习 重视实验原理的复习 4 实验数据用图象处理的方法要帮学生整理 实验数据用图象处理的方法要帮学生整理 5 误差分析不可忽视 误差分析不可忽视 6 实验电路的设计 实物图的连接要加强训练 实验电路的设计 实物图的连接要加强训练 电学实验的考查重点电学实验的考查重点 1 仪器的使用是实验考核的基础内容 对仪器的使用是实验考核的基础内容 对 说说 明明 中列出的仪器 要了解其基本原理 使用中列出的仪器 要了解其基本原理 使用 方法 注意事项 在方法 注意事项 在 说明说明 中中 知道有效数字的概念 会用有效数字表达直接测量的结果知道有效数字的概念 会用有效数字表达直接测量的结果 因此 因此 要能正确读出直接测量仪器的读数 要能正确读出直接测量仪器的读数 2 说明说明 中要求独立完成的实验仍是考查的重点 近年来 高考实验题虽然跳出了课本分组中要求独立完成的实验仍是考查的重点 近年来 高考实验题虽然跳出了课本分组 实验的范围 但原实验的考查仍时常会出现 很多试题只是在原实验的基础上增加一些考查内容 实验的范围 但原实验的考查仍时常会出现 很多试题只是在原实验的基础上增加一些考查内容 但基本原理与方法没有改变 但基本原理与方法没有改变 3 设计性实验是考查的热点 设计型实验类试题对考生的要求较高 要求考生能将课本中分设计性实验是考查的热点 设计型实验类试题对考生的要求较高 要求考生能将课本中分 组实验和演示实验的实验原理 实验方法迁移到新的背景中 能深刻理解物理概念和规律 并能组实验和演示实验的实验原理 实验方法迁移到新的背景中 能深刻理解物理概念和规律 并能 第 2 页 共 33 页 灵活运用 还要具有较强的创新能力 灵活运用 还要具有较强的创新能力 4 探究性实验是新课程背景下最值得关注的题型 高考探究性实验是新课程背景下最值得关注的题型 高考 说明说明 中 很多学生分组实验原本是中 很多学生分组实验原本是 验证性验证性 实验而改成了实验而改成了 探究性探究性 实验 其目的是改变学生的学习方法 注重科学探究过程与科学实验 其目的是改变学生的学习方法 注重科学探究过程与科学 探究方法 因此 高考应该会重视科学探究方法的考查 探究方法 因此 高考应该会重视科学探究方法的考查 电学实验复习电学实验复习 1 电表的读数与选择电表的读数与选择 2 供电电路与滑线变阻器的选择供电电路与滑线变阻器的选择 3 测量电路的选择测量电路的选择 4 从原理图到实物图的连接从原理图到实物图的连接 5 电阻测量六大方法的归纳电阻测量六大方法的归纳 6 实验数据的处理方法实验数据的处理方法 7 几种典型误差的分析几种典型误差的分析 一 电学测量仪表及读数法则一 电学测量仪表及读数法则 电表的读数电表的读数 如果不考虑仪表如果不考虑仪表 级数级数 读数的规则 仪表 读数的规则 仪表 的读数的读数 精确数值精确数值 最小刻度最小刻度 估读的十分数估读的十分数 如果考虑仪表如果考虑仪表 级数级数 读数的规则 仪表一 读数的规则 仪表一 般分为般分为 0 1 0 2 0 5 1 0 1 5 2 5 5 0 七个七个 等级 等级越高 仪表的精度越低 等级 等级越高 仪表的精度越低 例 等级为例 等级为 2 5 读数误差 读数误差 15 2 5 0 38 0 4V 如果考虑仪表如果考虑仪表 级数级数 读数表达 读数表达 V U40357 所以 五分之一估读即可 所以 五分之一估读即可 V U4047 最小刻度为最小刻度为 1 十分之一估读 最小刻度为 十分之一估读 最小刻度为 2 二分之一 二分之一 估读 最小刻度为估读 最小刻度为 5 五分之一估读 欧姆表 由于刻度不均 五分之一估读 欧姆表 由于刻度不均 可以不估读 但估读同样不会错可以不估读 但估读同样不会错 一般是以二分之一估读一般是以二分之一估读 1 最小分度是最小分度是 1 包括 包括 0 1 0 01 等 的仪器 测量误差出现在下等 的仪器 测量误差出现在下 一位 即估读到最小分度下一位 一位 即估读到最小分度下一位 下一位按 下一位按 1 10 估读 若无估估读 若无估 读 则在最小分度的下一位补读 则在最小分度的下一位补 0 安培表安培表 0 3A 档 电压表档 电压表 0 3V 档等 档等 例例 按照有效数字规则读出下列电表的测量值按照有效数字规则读出下列电表的测量值 精度精度 即最小分度值 为即最小分度值 为 0 5V 在十分位上 在十分位上 2 最小分度是最小分度是 5 包括 包括 0 5 0 05 等 等 测量误差出现在同一位上 测量误差出现在同一位上 同一位按同一位按 1 5 估读 即按五分之几格估读 估读 即按五分之几格估读 例例 按照有效数字规则读出下列电表的测量值 电压表接按照有效数字规则读出下列电表的测量值 电压表接 0 15V 量程时 读数为量程时 读数为 V 电流表接电流表接 0 0 6A 量程时读数量程时读数 为为 A 精度精度 即最小分度值 为即最小分度值 为 0 02A 在百分位上 在百分位上 第 3 页 共 33 页 3 最小分度是最小分度是 2 包括 包括 0 2 0 02 等 等 测量误差出现在同一位上 同一位按 测量误差出现在同一位上 同一位按 1 2 估读 即不足半小估读 即不足半小 格舍去 超过半小格按半格估读 接近满格按满格估读 格舍去 超过半小格按半格估读 接近满格按满格估读 练一练练一练 小结 小结 凡最小分度值是一个单位的 有效数字的末位都在精度的下一位 即需要估读 若无估读 凡最小分度值是一个单位的 有效数字的末位都在精度的下一位 即需要估读 若无估读 则在精度的下一位补则在精度的下一位补 0 凡最小分度值是 凡最小分度值是 2 或或 5 个单位的 有效数字的末位就是精度的同一位个单位的 有效数字的末位就是精度的同一位 含估读数 含估读数 若无估读不需补 若无估读不需补 0 若用 若用 0 0 6 安量程 其精度为安量程 其精度为 0 02 安 说明测量时只能准确安 说明测量时只能准确 到到 0 02 安 不可能准确到安 不可能准确到 0 01 安 因此误差出现在安培的百分位 安 因此误差出现在安培的百分位 0 01 安 安 读数只能读到安培 读数只能读到安培 的百分位 以估读最小分度半小格为宜 当指针指在小于半小格位置则舍去 指针正对半小格则的百分位 以估读最小分度半小格为宜 当指针指在小于半小格位置则舍去 指针正对半小格则 取为取为 0 01 安 指针超过半小格时则算一小格即安 指针超过半小格时则算一小格即 0 02 安 安 二 电学仪器选择二 电学仪器选择 1 测量仪器 测量仪器 电表的选择电表的选择 电表的选择在实验考查中频频出现 主要是考虑电表的量程 在复电表的选择在实验考查中频频出现 主要是考虑电表的量程 在复 习过程中 一般要求测量值不于小电表量程的三分之一 不大于电表量习过程中 一般要求测量值不于小电表量程的三分之一 不大于电表量 程 有时量程不够 会通过电表的改装原理用电阻箱或给定的定值电阻程 有时量程不够 会通过电表的改装原理用电阻箱或给定的定值电阻 将电表的量程扩大将电表的量程扩大 2 控制仪器 控制仪器 滑动变阻器的选择与使用滑动变阻器的选择与使用 滑动变阻器使用滑动变阻器使用 控制实验条件控制实验条件 为满足调控要求 为满足调控要求 1 两端接法 两端接法 RS 2 5 Rx 范围有限 保证电 范围有限 保证电 E RR R E U L L 表指针在表盘表指针在表盘 1 3 满偏 满偏 2 三端接法 三端接法 RS Rx 变化范围 变化范围 0 E 保证电压 保证电压 U 线性调节 线性调节 10 1 R 为触点左侧电阻为触点左侧电阻 小结 小结 电学实验仪器的选择 电学实验仪器的选择 根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表 首先保证流过电流表的电流和加在电压表根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表 首先保证流过电流表的电流和加在电压表 上的电压均不超过使用量程 然后合理选择量程 务必使指针有较大偏转 一般要大于满偏度的上的电压均不超过使用量程 然后合理选择量程 务必使指针有较大偏转 一般要大于满偏度的 1 3 以减少测读误差 以减少测读误差 根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器 注意流过滑动变阻器的电流不超过它根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器 注意流过滑动变阻器的电流不超过它 的额定值 对大阻值的变阻器 如果是滑动头稍有移动 使电流 电压有很大变化的 不宜采用 的额定值 对大阻值的变阻器 如果是滑动头稍有移动 使电流 电压有很大变化的 不宜采用 应根据实验的基本要求来选择仪器 对于这种情况 只有熟悉实验原理 才能作出恰当的选择 应根据实验的基本要求来选择仪器 对于这种情况 只有熟悉实验原理 才能作出恰当的选择 总之 最优选择的原则是 方法误差尽可能小 间接测定值尽可能有较多的有效数字位数 直接总之 最优选择的原则是 方法误差尽可能小 间接测定值尽可能有较多的有效数字位数 直接 测定值的测量使误差尽可能小 且不超过仪表的量程 实现较大范围的灵敏调节 在大功率装置测定值的测量使误差尽可能小 且不超过仪表的量程 实现较大范围的灵敏调节 在大功率装置 第 4 页 共 33 页 电路 中尽可能节省能量 在小功率电路里 在不超过用电器额定值的前提下 适当提高电流 电路 中尽可能节省能量 在小功率电路里 在不超过用电器额定值的前提下 适当提高电流 电压值 以提高测试的准确度 电压值 以提高测试的准确度 仪器选择顺序 仪器选择顺序 先电源先电源 电压表电压表 电流表电流表 变阻器变阻器 思考 思考 在实验器材不唯一的情况下需做出正确的选择 只有使器材得以优化组合才能达到预在实验器材不唯一的情况下需做出正确的选择 只有使器材得以优化组合才能达到预 期的实验效果 实验习题中常见的供选器材有 电流表 电压表 滑线变阻器 结合已有经期的实验效果 实验习题中常见的供选器材有 电流表 电压表 滑线变阻器 结合已有经 验思考如何选择器材 验思考如何选择器材 三三 电学实验数据的处理方式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 常用的方法有常用的方法有 1 列表法列表法 在记录和处理数据时在记录和处理数据时 常常将数据列成表格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 理量之间的关系理量之间的关系 有助于找出物理量之间规律性的联系有助于找出物理量之间规律性的联系 2 平均值法平均值法 必须注意的是必须注意的是 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 3 图象法 作图时要注意图上的连线不一定通过所有的数据点 图象法 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而要使数据点在线的两侧合 理的分布理的分布 在图上求直线的斜率时在图上求直线的斜率时 要选取线上相距较远的两点要选取线上相距较远的两点 不一定要取原来的数据点不一定要取原来的数据点 作图作图 时常设法使图线线性化时常设法使图线线性化 即将曲改直即将曲改直 测得的量按自变量和应变量之间的关系测得的量按自变量和应变量之间的关系 在直角坐标平面上用图线表示出来的方法 在直角坐标平面上用图线表示出来的方法 根据实验数据在坐标纸上作图的原则要根据实验数据在坐标纸上作图的原则要 求是 准确 清楚 布局合理 便于应用 求是 准确 清楚 布局合理 便于应用 1 合理选取坐标原点 合理选取坐标原点 2 两坐标轴的分度要恰当 两坐标轴的分度要恰当 3 要有足够多的描点数目 要有足够多的描点数目 4 画出的图象应尽可能穿过较多的点 画出的图象应尽可能穿过较多的点 或是尽可能多的描点分布在图线的两侧或是尽可能多的描点分布在图线的两侧 作图法可以减小实验中的偶然误差 作图法可以减小实验中的偶然误差 四四 实验误差分析减小误差的方法实验误差分析减小误差的方法 1 减小偶然误差 减小偶然误差 多次测量 求其平均值多次测量 求其平均值 多次测量 作图象求值多次测量 作图象求值 2 减小系统误差 减小系统误差 减小系统误差措施 完善实验原理 改进实验方法 恰当选择仪器精减小系统误差措施 完善实验原理 改进实验方法 恰当选择仪器精 度 量程 校准测量器材 度 量程 校准测量器材 3 误差分析 误差分析 从实验原理分析从实验原理分析 从实验器材分析从实验器材分析 电学设计性实验是电学设计性实验是 高中物理新课程教学标准高中物理新课程教学标准 和和 考试大纲考试大纲 的一个要求 它要求学的一个要求 它要求学 生对课本中的实验原理 方法有透彻理解的基础上 自行设计一个新的实验方案 如 设计生对课本中的实验原理 方法有透彻理解的基础上 自行设计一个新的实验方案 如 设计 实验原理 选择实验器材 安排实验步骤 处理实验数据 分析实验误差 它不仅可以考查实验原理 选择实验器材 安排实验步骤 处理实验数据 分析实验误差 它不仅可以考查 学生对实验原理 方法的理解程度 更重要的是可以考查学生对学过实验原理 方法的灵活学生对实验原理 方法的理解程度 更重要的是可以考查学生对学过实验原理 方法的灵活 迁移和应用 考查出学生的综合应用能力 考查出学生的创造性思维能力 它是近年来高考迁移和应用 考查出学生的综合应用能力 考查出学生的创造性思维能力 它是近年来高考 中对考生科学素养和实验能力考查的一种新题型 是命题中的一个新亮点 要求同学们充分中对考生科学素养和实验能力考查的一种新题型 是命题中的一个新亮点 要求同学们充分 重视 下面我就对电学实验设计的基本原则和基本思想及常用方法进行系统介绍 并对相应重视 下面我就对电学实验设计的基本原则和基本思想及常用方法进行系统介绍 并对相应 问题进行归类分析 问题进行归类分析 第 5 页 共 33 页 电学实验的电学实验的 一 二 三 四 五 六一 二 三 四 五 六 一 一个一 一个 中心中心 物理电学实验是每年高考的必考内容 其考查的形式多样 题型也变化多端 然而 万物理电学实验是每年高考的必考内容 其考查的形式多样 题型也变化多端 然而 万 变不离其宗 几乎所有题目都围绕着一个核心问题 即测电阻 如测电表电阻 测电源内阻变不离其宗 几乎所有题目都围绕着一个核心问题 即测电阻 如测电表电阻 测电源内阻 等 等 二 两个二 两个 基本点基本点 小结 小结 内接和外接的确定 给阻值 看比值 与比值大表近接 无阻值 看变化 与变化大表近接内接和外接的确定 给阻值 看比值 与比值大表近接 无阻值 看变化 与变化大表近接 第 6 页 共 33 页 练习练习 1 一个未知电阻 一个未知电阻 Rx 无法估计其电阻值 某同学用伏安法测电阻的两种电路各测量一次 无法估计其电阻值 某同学用伏安法测电阻的两种电路各测量一次 如图所示 按甲图测得数据是如图所示 按甲图测得数据是 3 0V 3 0mA 按乙图测得按乙图测得 数据是数据是 2 9V 4 0mA 由此可知按由此可知按 图所示的电路测量图所示的电路测量 的误差较小 的误差较小 Rx的真实值更接近于的真实值更接近于 思考思考 1 Rx 的真实值大于还是小于的真实值大于还是小于 1000 思考思考 2 若已知电流表内阻为 若已知电流表内阻为 0 1 那么那么 Rx 的真实值是的真实值是 限流与分压解析限流与分压解析 1 电路特点电路特点 限流接法 通常情况 电流 电限流接法 通常情况 电流 电 压能达到要求的调节范围 不压能达到要求的调节范围 不 超过测量仪表的量程 不超过超过测量仪表的量程 不超过 各元件允许的最大电流 各元件允许的最大电流 分压接法 三种特殊条件 分压接法 三种特殊条件 a 要求某部分电路的电压或电流从 要求某部分电路的电压或电流从 零开始连续可调 零开始连续可调 b 采用限流接法时无论怎样调节滑动 采用限流接法时无论怎样调节滑动 变阻器 电路中的电流 电压 都会超过电表量程或元件允许的最大电流 变阻器 电路中的电流 电压 都会超过电表量程或元件允许的最大电流 c 用电器电阻远大于滑动变阻器电阻 不利于测量获得多组数据 用电器电阻远大于滑动变阻器电阻 不利于测量获得多组数据 滑动变阻器的粗调和微调作用 滑动变阻器的粗调和微调作用 在限流电路中 全电阻较大的变阻器起粗调作用 全电阻较小的变阻器起微调作用 在限流电路中 全电阻较大的变阻器起粗调作用 全电阻较小的变阻器起微调作用 在分压电路中 全电阻较小的变阻器起粗调作用 全电阻较大的变阻器起微调作用 在分压电路中 全电阻较小的变阻器起粗调作用 全电阻较大的变阻器起微调作用 三 三条设计电路的原则三 三条设计电路的原则 一 安全性 一 安全性 无论电路是何种连接方式 首先要保证所用仪器的安全 如要考虑电源的电无论电路是何种连接方式 首先要保证所用仪器的安全 如要考虑电源的电 压 电表的量程 滑动变阻允许通过的最大量程等 压 电表的量程 滑动变阻允许通过的最大量程等 二 精确性 二 精确性 尽量减小实验误差 选择电表时 在未超量程的前提下 指针偏转三分之一尽量减小实验误差 选择电表时 在未超量程的前提下 指针偏转三分之一 以上 选择滑动变阻器时应注意阻值大小对实验操作及过程的影响 以上 选择滑动变阻器时应注意阻值大小对实验操作及过程的影响 三 方便性 三 方便性 在保证实验正常进行的前提下 选用电路和仪器应便于操作 所得实验数据在保证实验正常进行的前提下 选用电路和仪器应便于操作 所得实验数据 要便于处理 要便于处理 以上是设计实验电路必须遵循的原则 在满足上述原则的同时 应尽可能节省器材 节以上是设计实验电路必须遵循的原则 在满足上述原则的同时 应尽可能节省器材 节 约能源 约能源 小结 小结 完整的实验电路包括三个部分 完整的实验电路包括三个部分 实物图的连接 实物图连线应掌握基本方法和注意事项 实物图的连接 实物图连线应掌握基本方法和注意事项 注意事项 注意事项 连接电表应注意量程选用正确 正 负接线柱不要接错 连接电表应注意量程选用正确 正 负接线柱不要接错 各导线都应接在接线柱上 不应在导线中间出现分叉 各导线都应接在接线柱上 不应在导线中间出现分叉 对于滑动变阻器的连接 要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻 在接线时要特别注意不对于滑动变阻器的连接 要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻 在接线时要特别注意不 能将线接到滑动触头上 能将线接到滑动触头上 第 7 页 共 33 页 基本方法 基本方法 画出实验电路图 画出实验电路图 分析各元件连接方式 明确电流表与电压表的量程 分析各元件连接方式 明确电流表与电压表的量程 画线连接各元件 画线连接各元件 用铅笔画线 以便用铅笔画线 以便 改错改错 连线方式应是连线方式应是 单线连接 连线顺单线连接 连线顺 序应先画串联电路 序应先画串联电路 再画并联电路 再画并联电路 一般先从电源正极开一般先从电源正极开 始 到电键 再到滑动变始 到电键 再到滑动变 阻器等 按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来 然后连接支路将要并阻器等 按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来 然后连接支路将要并 联的元件再并联到电路中去 连接完毕 应进行检查 检查电路也应按照连线的方法和顺序 联的元件再并联到电路中去 连接完毕 应进行检查 检查电路也应按照连线的方法和顺序 连线口诀 有图到物 接线到柱 先串后并 量程清楚 线不交叉 就近接入 连线口诀 有图到物 接线到柱 先串后并 量程清楚 线不交叉 就近接入 四 四个基本实验四 四个基本实验 五 定值电阻的五种作用五 定值电阻的五种作用 一 用于改装电表或扩大已有电表量程 一 用于改装电表或扩大已有电表量程 第 8 页 共 33 页 二 用于增大待测量 减少实验误差 二 用于增大待测量 减少实验误差 六 六种测电阻的方法六 六种测电阻的方法 1 直测法直测法 最简单最简单 直测法即通过多用电表的欧姆档直接测量电阻的阻值 是最简单的方法 但只能对电阻进行直测法即通过多用电表的欧姆档直接测量电阻的阻值 是最简单的方法 但只能对电阻进行 粗测 操作和读数在高考中考查频率很高 粗测 操作和读数在高考中考查频率很高 第 9 页 共 33 页 典题典题 1 一学生使用多用表测电阻 他的主要实验步骤如下 一学生使用多用表测电阻 他的主要实验步骤如下 A 把选择开关扳到 把选择开关扳到 1K 的欧姆档上 的欧姆档上 B 把表笔插入测试管插孔中 先把两根表笔接触 旋转调零旋扭 使指针指在电阻刻度 把表笔插入测试管插孔中 先把两根表笔接触 旋转调零旋扭 使指针指在电阻刻度 的零位上 的零位上 C 把两根表笔分别与某一等测电阻的两端相接 发现这时指针读数较小 把两根表笔分别与某一等测电阻的两端相接 发现这时指针读数较小 D 换用 换用 100 的欧姆档 发现这时指针偏转适中 随即记下欧姆数值 的欧姆档 发现这时指针偏转适中 随即记下欧姆数值 E 这表笔从测试笔插孔中拔出后 就把多用表放回桌上原处 实验完毕 这表笔从测试笔插孔中拔出后 就把多用表放回桌上原处 实验完毕 这个学生在测量时已注意到 待测电阻与其他元件和电源断开 不用手碰表笔的金属这个学生在测量时已注意到 待测电阻与其他元件和电源断开 不用手碰表笔的金属 杆 这个学生在实验中违反了哪一或哪些重要的使用规则 杆 这个学生在实验中违反了哪一或哪些重要的使用规则 当对待测电阻阻值一无所知时 先粗略的选一个档位 然后根据指针偏转情况再进一当对待测电阻阻值一无所知时 先粗略的选一个档位 然后根据指针偏转情况再进一 步选档位 步选档位 典题典题 2 使用中值电阻是 使用中值电阻是 25 欧 欧 1 挡 的万用表依次测量两个定值电阻 已知它们的阻值约为挡 的万用表依次测量两个定值电阻 已知它们的阻值约为 R1 20 欧欧 和和 R2 30 千欧 千欧 在下列的一系列操作中 选出尽可能准确地测定各阻值 并符合 在下列的一系列操作中 选出尽可能准确地测定各阻值 并符合 万用表使用规则的各项操作 将它们的序号按合理的顺序填写在横线上的空白处 万用表使用规则的各项操作 将它们的序号按合理的顺序填写在横线上的空白处 A 转动选择开关使其尖端对准转动选择开关使其尖端对准 1K 挡挡 B 转动选择开关使其尖端对准转动选择开关使其尖端对准 100 挡挡 C 转动选择开关使其尖端对准转动选择开关使其尖端对准 10 挡挡 D 转动选择开关使其尖端对准转动选择开关使其尖端对准 1 挡挡 E 转动选择开关使其尖端对准转动选择开关使其尖端对准 OFF 挡挡 F 将两表笔分别接触将两表笔分别接触 R1的两端 读出阻值后 随即断开 的两端 读出阻值后 随即断开 G 将两表笔分别接触将两表笔分别接触 R2的两端 读出阻值后 随即断开 的两端 读出阻值后 随即断开 H 将两表笔短接 调节调零旋扭 使表针指在刻度线右端的将两表笔短接 调节调零旋扭 使表针指在刻度线右端的 0 刻度 刻度 所选操作的合理顺序所选操作的合理顺序 粗知电阻的情况下可根据表盘上的中值电阻来定档位粗知电阻的情况下可根据表盘上的中值电阻来定档位 2 伏安法伏安法 最常用最常用 伏安法测电阻是高中最常用的方法之一 其测量原理是欧姆定律 包括部分电路欧姆定律和伏安法测电阻是高中最常用的方法之一 其测量原理是欧姆定律 包括部分电路欧姆定律和 全电路欧姆定律 全电路欧姆定律 需要的基本测量仪器是电压表和电流表 需要的基本测量仪器是电压表和电流表 伏安法伏安法 变化变化 例例 6 用伏安法测量定值电阻的阻值 备用器材如下 用伏安法测量定值电阻的阻值 备用器材如下 待测电阻待测电阻 Rx 阻值约为阻值约为 25K 电流表电流表 A1 量程量程 100 A 内阻约为 内阻约为 2K 电流表电流表 A2 量程量程 500 A 内阻约为 内阻约为 300 电压表电压表 V1 量程量程 10V 内阻约为 内阻约为 100 k 电压表电压表 V2 量程量程 50V 内阻约为 内阻约为 500 k 电电 源源 E 电动势电动势 15V 允许通过的最大电流 允许通过的最大电流 1A 滑动变阻器滑动变阻器 R 最大阻值最大阻值 1 k 电电 键键 S 导线若干 导线若干 为了尽量减小实验误差 要求测多组数据 为了尽量减小实验误差 要求测多组数据 第 10 页 共 33 页 1 电流表应选电流表应选 电压表应选 电压表应选 2 画出实验电路图 画出实验电路图 例例 7 题型 题型 1 从下列实验器材中选出适当的实验器材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设计一个测量阻值约为 15k 的电阻的电路的电阻的电路 要求方法简捷要求方法简捷 两端的电压能从零开始变化两端的电压能从零开始变化 要尽可能提高测量的准确度要尽可能提高测量的准确度 电流表电流表 1 量程量程 1mA 内阻内阻 r1 50 电流表电流表 A2 量程量程 500 A 内阻内阻 r2 300 电压表电压表 V1 量程量程 10V 内阻内阻 r3 15k 电压表电压表 V2 量程量程 3V 内阻内阻 r4 10k 电阻电阻 R1 阻值约为阻值约为 25 作保护电阻用作保护电阻用 额定电流为额定电流为 1A 滑动变阻器滑动变阻器 R2 阻值约为阻值约为 50 额定电流为额定电流为 1A 滑动变阻器滑动变阻器 R3 值约为值约为 1000 额定电流为额定电流为 1A 电池组电池组 电动势电动势 3V 内阻很小但不可忽略内阻很小但不可忽略 开关及若干导线开关及若干导线 画出测量的电路图画出测量的电路图 并标明所用器材的代号并标明所用器材的代号 写出计算的表达式写出计算的表达式 并说明各符号表示的意义并说明各符号表示的意义 思路分析 思路分析 确定电流表 电压表确定电流表 电压表 由电源电动势可确定电压表应选 由电源电动势可确定电压表应选 V2 量程量程 3V 估算电路中的最大电流估算电路中的最大电流 可确定电流表应选可确定电流表应选 A2 量程量程 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故应采用电流表外接法 思考 若电压表内组不确定何如 思考 若电压表内组不确定何如 例例 8 从下表中选出适当的实验器材 设计一电路来测量电流表 从下表中选出适当的实验器材 设计一电路来测量电流表 A1的内阻的内阻 r1 要求方法简捷 有 要求方法简捷 有 尽可能高的测量精度 并能测得多组数据 尽可能高的测量精度 并能测得多组数据 画出电路图 标明所用器材的代号 画出电路图 标明所用器材的代号 若选测量数据中的一组来计算若选测量数据中的一组来计算 r1 则所用的表达式为 则所用的表达式为 r1 式中各符号的意义是 式中各符号的意义是 例例 9 现要测量某一电压表 现要测量某一电压表 V 的内阻 给定的器材有 的内阻 给定的器材有 待测电压表待测电压表 V 量程 量程 2V 内阻约 内阻约 4k 电流表电流表 A 量程 量程 1 2mA 内阻约 内阻约 500 直流电源直流电源 E 电动势约 电动势约 2 4V 内阻不计 内阻不计 固定电阻固定电阻 3 个 个 R1 4000 R2 10000 R3 15000 电键电键 S 及导线若干 及导线若干 要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半 要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半 试从试从 3 个固定电阻中选用个固定电阻中选用 1 个 与其它器材一起组成测量电路 并在虚线框内画出测量电个 与其它器材一起组成测量电路 并在虚线框内画出测量电 路的原理图 路的原理图 要求电路中各器材用题中给定的符号标出 要求电路中各器材用题中给定的符号标出 第 11 页 共 33 页 电路接通后 若电压表读数为电路接通后 若电压表读数为 U 电流表读数为 电流表读数为 I 则电压表内阻 则电压表内阻 RV 例例 10 为了测量电阻 为了测量电阻 Rx 的阻值 实验室备有下列器材的阻值 实验室备有下列器材 A 待测电阻待测电阻 Rx 阻值约为阻值约为 200 B 直流电源 电动势约为直流电源 电动势约为 3V 内电阻约为 内电阻约为 0 5 C 电流表电流表 A1 量程 量程 10mA 内阻 内阻 r 80 D 电流表电流表 A2 量程 量程 20mA 内阻约为 内阻约为 30 E 定值电阻定值电阻 R0 100 F 滑动变阻器滑动变阻器 R 最大电阻值为 最大电阻值为 20 额定电流 额定电流 1 0A G 单刀单掷开关一个 导线若干单刀单掷开关一个 导线若干 1 为尽量准确地测出 为尽量准确地测出 RX的阻的阻 值 甲 乙 丙三位同学设计了值 甲 乙 丙三位同学设计了 三种实验电路 如图所示 你认三种实验电路 如图所示 你认 为正确的是为正确的是 填 填 甲甲 乙乙 丙丙 2 开始实验时 在合上开关 开始实验时 在合上开关 S 前 滑动变阻器的滑动触头应置前 滑动变阻器的滑动触头应置 于于 端 填端 填 a 或或 b 3 按所选的电路进行测量 读出电流表 按所选的电路进行测量 读出电流表 A1的示数为的示数为 I1 电流表 电流表 A2的示数为的示数为 I2 推导出计算 推导出计算 RX的表达式为的表达式为 RX 例例 11 上海市高考试题 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 某回学为研究这一某回学为研究这一 现象现象 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 画出实验电路图画出实验电路图 可用器材有 电压表 电流表 滑线变阻可用器材有 电压表 电流表 滑线变阻 器器 阻值阻值 10 电键 导线 电键 导线 画出小灯泡的画出小灯泡的 U I 曲线曲线 若电源电动势是若电源电动势是 1 5V 内阻是内阻是 2 将本题的小灯泡接在该电源的两端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 小灯泡的实际功率是多少 3 替代法替代法 最精确最精确 替代法测电阻是一种简捷 精确度高 不需要替代法测电阻是一种简捷 精确度高 不需要 计算而且没有系统误差的方法 但是要完成实验必计算而且没有系统误差的方法 但是要完成实验必 须得有可调的标准电阻须得有可调的标准电阻 电阻箱 实验思路是等电阻箱 实验思路是等 效的思想 即将标准电阻接入电路代替待测电阻 效的思想 即将标准电阻接入电路代替待测电阻 若流经标准电阻的电流或加在标准电阻两端的电压若流经标准电阻的电流或加在标准电阻两端的电压 与替代前相等 则标准电阻的阻值等于待测电阻的与替代前相等 则标准电阻的阻值等于待测电阻的 阻值 阻值 1 在右图中 在右图中 S 接接 1 记下电流值 记下电流值 I S 接接 2 调节 调节 R 使电流值仍为 使电流值仍为 I 则则 Rx R 第 12 页 共 33 页 2 在下图中 调节 在下图中 调节 P 甲图中的电压表的电压为 甲图中的电压表的电压为 U 保持 保持 P 不动 换接电阻箱不动 换接电阻箱 R 调节调节 R 使乙图使乙图 中的电压表的电压仍为中的电压表的电压仍为 U 则则 Rx R 等效法测电流表的内阻等效法测电流表的内阻 例例 12 2011 年全国新课标第年全国新课标第 22 题 题 为了测量一微安表头为了测量一微安表头 A 的内阻 某同学设计了如图所示的电路 图的内阻 某同学设计了如图所示的电路 图 中 中 A0是标准电流表 是标准电流表 R0和和 RN分别是滑动变阻器和电阻箱 分别是滑动变阻器和电阻箱 S 和和 S1分别是单刀双掷开关和单刀开关 分别是单刀双掷开关和单刀开关 E 是电池 完成下列实验步骤中是电池 完成下列实验步骤中 的填空 的填空 1 将 将 S 拨向接点拨向接点 1 接通 接通 S1 调节 调节 使待测表头使待测表头 指针偏转到适当位置 记下此时指针偏转到适当位置 记下此时 的读数的读数 I 2 然后将 然后将 S 拨向接点拨向接点 2 调节 调节 使使 记下记下 此时此时 RN的读数 的读数 3 多次重复上述过程 计算 多次重复上述过程 计算 RN读数的读数的 此即为此即为 待测微安表头内阻的测量值 待测微安表头内阻的测量值 例例 13 用替代法测一个未知电阻 用替代法测一个未知电阻 Rx常温下的阻值可以用如下电常温下的阻值可以用如下电 路 图中路 图中 Rs为电阻箱 为电阻箱 A 为电流表 为电流表 S2为单刀双刀开关 为单刀双刀开关 R0为为 规格 规格 0 20 的滑动变阻器 测量前应将滑动变阻器 的滑动变阻器 测量前应将滑动变阻器 R0的滑的滑 片片 P 调至调至 选填 选填 a 或或 b 电阻箱 电阻箱 Rs阻值调至阻值调至 选填 选填 最大最大 或或 最小最小 闭合 闭合 S1开始实验 接下来的开始实验 接下来的 步骤有以下一些 步骤有以下一些 A 慢慢移动滑片 慢慢移动滑片 P B 将 将 S2闭合在闭合在 2 端 端 C 将 将 S2闭合在闭合在 1 端 端 D 调节电阻箱 调节电阻箱 Rs的值 的值 E 将 将 S1断开 断开 F 观察电流表指针变化直至某一位置 观察电流表指针变化直至某一位置 G 记下电阻箱上电阻读数 记下电阻箱上电阻读数 合理的次序应是合理的次序应是 填字母 填字母 4 比较法比较法 比较法测电阻 是对待测电阻和标准电阻的相关物理量进行比较 从而确定待测电阻的阻值 比较法测电阻 是对待测电阻和标准电阻的相关物理量进行比较 从而确定待测电阻的阻值 通常有电压比较法和电流比较法 通常有电压比较法和电流比较法 巧用串联分压 并联分流巧用串联分压 并联分流 例例 14 2 用以下器材测量一待测电阻用以下器材测量一待测电阻 Rx的阻值的阻值 900 1000 电源电源 E 有一定内阻 电动势约为 有一定内阻 电动势约为 9 0V 电压表电压表 Vl 量程为 量程为 1 5V 内阻 内阻 rl 750 RS S1 a P 2 S2 R0 b Rx 1 A 第 13 页 共 33 页 电压表电压表 V2 量程为 量程为 5V 内阻 内阻 r2 2500 滑线变阻器滑线变阻器 R 最大阻值约为 最大阻值约为 100 单刀单掷开关单刀单掷开关 S 导线若干 导线若干 测量中要求电压表的读数不小于其量程的测量中要求电压表的读数不小于其量程的 1 3 请在答题卡的虚线方框中画出测量电阻 请在答题卡的虚线方框中画出测量电阻 Rx的的 一种实验电路一种实验电路 原理图 原理图 原理图中的元件 原理图中的元件 要用题目中相应的字母标注 要用题目中相应的字母标注 若电压表若电压表 V1的示数用的示数用 U1表示 电压表表示 电压表 V2的示数用的示数用 U2表示 则由已知量和测得量表示表示 则由已知量和测得量表示 Rx 的公式为的公式为 Rx 5 半偏法 半偏法 一般用于测电压表和 一般用于测电压表和 电流表的内阻 电流表的内阻 1 电流表半偏法测内阻 电流表半偏法测内阻 开始应将变阻器的滑片置于开始应将变阻器的滑片置于 A 端 然后断开端 然后断开 S2 闭合 闭合 S1 调 调 R1 使电流表满偏 设读数为 使电流表满偏 设读数为 Ig 若 若 Rg R1 合上 合上 S2后 只要后 只要 滑滑 动变阻动变阻 器滑片的位置器滑片的位置 不变不变 电路中的电流近似不变 即 电路中的电流近似不变 即 I Ig I 为闭为闭 合合 S2后干路中电流后干路中电流 调节电阻箱 调节电阻箱 R2使电流表半偏 则电阻箱使电流表半偏 则电阻箱 R2的值的值 近似为电流表内阻 近似为电流表内阻 R Rg RA的测量值小于真实值的测量值小于真实值 例例 15 在利用半偏法测电表表 在利用半偏法测电表表 G 的内阻时 现有下列器材 的内阻时 现有下列器材 A 待测电流表 量程 待测电流表 量程 500 A B 电位器 电位器 0 2 千欧 千欧 C 电位器 电位器 0 10 千欧 千欧 D 电阻箱 电阻箱 0 9999 欧 欧 E 电源 电源 E 2V F 电源 电源 E 4V 为了得到较高的精确度 在以上器材中应用哪些器材 为了得到较高的精确度 在以上器材中应用哪些器材 2 电压表半偏法 电压表半偏法 原理及使用条件原理及使用条件 开始应将滑动变阻器的滑动头置于开始应将滑动变阻器的滑动头置于 C 端 然后闭合电键端 然后闭合电键 S1和和 S2 调节滑动滑动变阻器使电压表满偏 设读数为 调节滑动滑动变阻器使电压表满偏 设读数为 Um 此时 干路 此时 干路 中的电流中的电流 分成两路分成两路 1和和 2 只要 只要 Rv R滑 滑 则 则 1 2 所 所 以 当以 当 S2断开后 只要滑片断开后 只要滑片 P 的位置不变 的位置不变 CP 之间的电压近似不变 之间的电压近似不变 即即 AB 之间的电压近似不变 仍为之间的电压近似不变 仍为 Um 调节电阻箱的阻值 使电压 调节电阻箱的阻值 使电压 表的示数为表的示数为 Um 2 则电阻箱的阻值 则电阻箱的阻值 R Rv R RV 误差原因及测量结果 将误差原因及测量结果 将 S2断开后 断开后 RAB R总 总 UPD U端 端 UCP 即 即 UAB Um 所以调节电阻箱使电压表的示数为 所以调节电阻箱使电压表的示数为 Um 2 所以所以 UR Uv R Rv 因而电压表内阻的测量值大于其真实值 因而电压表内阻的测量值大于其真实值 6 惠斯通电桥法惠斯通电桥法 第 14 页 共 33 页 小结 测电阻基本变式 小结 测电阻基本变式 1 无电流表 无电流表 测电流测电流 2 无电压表无电压表 测电压测电压 3 把实验题当作计算题处理 把实验题当作计算题处理 根据闭合电路欧姆定律列方程求解待测量 根据闭合电路欧姆定律列方程求解待测量 根据欧姆定律的变式根据欧姆定律的变式求解电阻 在利用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中 只求解电阻 在利用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中 只 I U Rx 要要测出外电路的电压变化量和电流的变化量 外电压的变化量始终等于内电压的变化量 测出外电路的电压变化量和电流的变化量 外电压的变化量始终等于内电压的变化量 I U r 就可以求出电源的内阻就可以求出电源的内阻 例例 16 为了测定一电阻约为了测定一电阻约 20 额定电流为 额定电流为 0 5A 的电阻器的电的电阻器的电 阻 现备有下列器材 阻 现备有下列器材 A 内阻不计的内阻不计的 6v 电源 电源 B 量程为量程为 0 3A 内阻约为 内阻约为 0 06 的电流表 的电流表 C 量程为量程为 0 0 6A 内阻约为 内阻约为 3 的电流表 的电流表 D 量程为量程为 0 25V 内阻约为 内阻约为 5 104 的电压表 的电压表 E 量程为量程为 0 5V 内阻约为 内阻约为 l04 的电压表 的电压表 F 阻值为阻值为 0 5 额定电流为 额定电流为 3A 的滑动变阻器 的滑动变阻器 G 阻值为阻值为 0 1500 额定电流为 额定电流为 0 5A 的滑动变阻器 的滑动变阻器 H 电键和导线若干 电键和导线若干 1 为了尽可能多测几组数据 应选用的器材为 为了尽可能多测几组数据 应选用的器材为 2 将符合要求的实验电路图画在图方框内 将符合要求的实验电路图画在图方框内 3 本实验电阻得测量值与真实值相比偏 本实验电阻得测量值与真实值相比偏 填大或小或相等 填大或小或相等 4 有一位同学将实验进行如下改装 有一位同学将实验进行如下改装 第 15 页 共 33 页 电路如图所示 操作如下 电路如图所示 操作如下 三 电学实验解析三 电学实验解析 一 测定金属的电阻率 一 测定金属的电阻率 实验目的实验目的 测定金属的电阻率用伏安法间接测定某种金属导体的电阻测定金属的电阻率用伏安法间接测定某种金属导体的电阻 率 练习使用螺旋测微器 率 练习使用螺旋测微器 实验原理实验原理 根据电阻定律公式根据电阻定律公式 只要测量出金属导线的长度只要测量出金属导线的长度 S l R l 和它的直径和它的直径 d 计算出导线的横截面积 计算出导线的横截面积 S 并用伏安法测出金属导线的 并用伏安法测出金属导线的 电阻电阻 R 即可计算出金属导线的电阻率 即可计算出金属导线的电阻率 实验器材实验器材 被测金属导线 直流电源 被测金属导线 直流电源 4V 电流表电流表 0 0 6A 电压表 电压表 0 3V 滑动变阻器 滑动变阻器 50 电键 导线若干 螺旋测微器 米尺 电键 导线若干 螺旋测微器 米尺 实验步骤实验步骤 1 直径测定 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径 求出其平均值 直径测定 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径 求出其平均值 d 计算