高三物理电学实验（仪器读数选择电流表内接外接分压限流及设计电路思路） 课件.ppt

电学实验总复习,赤峰市田家炳中学,物理学科组讲座08.04,赤峰市田家炳中学高级教师：朱延飞,电学实验-仪器读数,读数规则：一般估读到电表最小分格的1/2以下。,(1)如果最小分格为0.1a、0.01a等，要向下估读一位。,如1.05a、1.005a等,(2)如果最小分格为0.5a、0.02a等，读在所在位不估读。,如1.4a、1.02a等,(3)电阻箱不估读-指针指到固定值。,电学实验-仪器读数,读数方法：,(1)先看量程大小,(2)再看最小分格,(3)后看指针位置,例：如图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3v量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的0-15v量程，那么电压表度数又为多少？若当时使用的是该表的0-0.6a量程，那么电流表度数又为多少？,电学实验-仪器读数,最小格0.1v，需估读，为1.25v或2.50v,最小格0.5v,不估读,为6.3v或12.5v,最小格0.02v,不估读,为0.25v或0.50v,电学实验-仪器读数-安培表,电学实验-仪器读数-电压表,电学实验-仪器读数-电阻箱,总结-设计电路方法,电学实验-仪器选择,选择规则：(1)一般读数在所选是量程2/3以上，至少要超过1/3(2)欧姆表在r中/33r中读数为宜，较准确。(3)保证表的安全，不超过表的量程。,例：一多用表有四个欧姆档，分别为1、10、100、1000，现用它来测量一未知电阻的阻值、当用100档测量时，发现指针的偏转角度很小，为了使测量结果更准确，测量前应进行如下两项操作，先，接着，然后再测量并读数。,先调成1000档,表笔短接调零,万用电表.swf,(3)若无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。,电路选择-安培表内、外接,选择规则：(1)当rxra或rxrarv时，选择安培表内接,(2)当rxrv或rxrarv时，选择安培表外接,这里所说的变化大，是指相对变化，即i/i和u/u,试触法判断.swf,电路选择-变阻器分压、限流接法,选择规则-限流接法(1)电阻上电压读数范围较小。(2)选用总阻与被测电阻阻值相近的变阻器。,两种接法均适用时，选用限流接法。,选择规则-分压接法(1)电阻上电压读数范围大-在0u之间。(2)选用总阻比被测电阻阻值小得多的变阻器。要求电压从零开始读数，或要求读数范围尽量大所提供的实验仪器，电表量程不够。变阻器总阻远小于被测电阻或与之串联电阻阻值,变阻器限流接法.swf,变阻器分压接法.swf,例题一,有一电阻rx，其阻值约为4050，需进一步测定其阻值，现有以下器材：电池组(e=9v,r=0.5)电压表(量程010v，rv约20k)电流表(量程050ma，ra约20）电流表(量程0300ma，ra约4）,滑动变阻器r1(最大值100，额定电流1a)滑动变阻器r2(最大值1700，额定0.3a)开关s和导线若干,图1,两个电路中选哪一个？安培表和变阻器选哪一个？,图2,第一步-选哪个电路？,有一电阻rx，其阻值约为4050，需进一步测定其阻值，现有以下器材：电压表(量程010v，rv约20k)电流表(量程050ma，ra约20）电流表(量程0300ma，ra约4）,图1,图2,第二步-选哪个安培表？,有一电阻rx，其阻值约为4050，需进一步测定其阻值，现有以下器材：电压表v(量程010v，rv约20k)电流表a1(量程050ma，ra约20）电流表a2(量程0300ma，ra约4）,图1,方法：利用电路最大电流判断选择,忽略伏特表的分流作用和电池的内阻，rx取45，调r为零时电路电流最大。,第三步-选哪个变阻器？,有一电阻rx，其阻值约为4050，需进一步测定其阻值，现有以下器材：,图1,方法：限流电路-相距甚近,变阻器r1与待测电阻阻值相近，故选之,滑动变阻器r1(最大值100，额定电流1a)滑动变阻器r2(最大值1700，额定0.3a),电路示教板.swf,例题二,要用伏安法测定一阻值约为25k左右的电阻的准确值，现有以下器材：,直流电源u(e=15v,额定电流i1a)电流表a1(量程0100a，内阻ra=2k）电流表a2(量程0500a，内阻ra=0.3k）电压表v1(量程010v，内阻rv=100k)电压表v2(量程050v，内阻rv=500k)变阻器r（量程01k，额定功率1w）电键k和导线（符合实验要求）,为使测量尽可能准确，则（1）测量电路应选择接法。(内、外接法)（2）变阻器应选择接法。(限流、分压)（3）电流表应选用，伏特表应选用.（4）画出电路图，并连接实物图。,第一步-选择变阻器接法,要用伏安法测定一阻值约为25k左右的电阻的准确值，现有以下器材：,直流电源u(e=15v,额定电流i1a)电流表a1(量程0100a，内阻ra=2k）电流表a2(量程0500a，内阻ra=0.3k）变阻器r（量程01k，额定功率1w）,因rxr，限流电路不能有效控制电路，电流变化小,因此，选用变阻器分压接法。,方法：限流接法相距近，分压接法相距远,第二步-选择伏特表,要用伏安法测定一阻值约为25k左右的电阻的准确值，现有以下器材：,直流电源u(e=15v,额定电流i1a)电压表v1(量程010v，内阻rv=100k)电压表v2(量程050v，内阻rv=500k),(1)v1、v2量程与电源比较e比较，确定选v2,但读数范围小于1/2量程-读数范围小,误差大,不选。,方法保证表的安全。-读数范围尽可能大于1/2量程。,(2)v1量程与电源比较e比较，小于e,但变阻器采用了分压接法,可以控制v1示数不超过表的量程。,第三步-选择安培表,要用伏安法测定一阻值约为25k左右的电阻的准确值，现有以下器材：,直流电源u(e=15v,额定电流i1a)电流表a1(量程0100a，内阻ra=2k）电流表a2(量程0500a，内阻ra=0.3k）电压表v1(量程010v，内阻rv=100k),最大电流imax=10/rx=400a，超过a1表的量程，故选电流表a2。,方法:估算最大电流或最小电流不超过表的量程,第四步-选择内、外接法,要用伏安法测定一阻值约为25k左右的电阻的准确值，现有以下器材：,电流表a2(量程0500a，内阻ra=0.3k）电压表v1(量程010v，内阻rv=100k),第五步-综合画电路图,变阻器r分压接法,电压表选v1表,电流表a2内接法,画电路图的方法:1、先画主电路2、再连辅电路3、后连电压表4、代号不忘标,a2,rx,r,u,k,v1,第六步-画实物电路图,连实物电路图的方法：,1、先正后负,2、先串后并,3、电压表最后,测试例题三-安阻法,从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测定一电流表的精确值。,直流电源e(开路电压约为10v,内阻不计)待测电流表a(量程50ma，内阻约为20）电阻箱ra(量程0.1999.9，实验中电路中电流不超过其额定电流)变阻器rb(总阻约100，最大电流为1a)电键s和导线若干,(1)画出电路图，并标出代号。(2)写出计算电流表内阻的最后公式，并说明式中各量的物理意义。,变阻器不用连在电路中,测试例题三-解,直流电源e(开路电压约为10v,内阻不计)待测电流表a(量程50ma，内阻约为20）电阻箱ra(量程0.1999.9，实验中电路中电流不超过其额定电流)变阻器rb(总阻约100，最大电流为1a)电键s和导线若干,最大电流时rmin=10/5010-3=200一半电流时rmax=10/2510-3=400,估算串联的保护电阻需要多大？,测试例题三-解,直流电源e(开路电压约为10v,内阻不计)待测电流表a(量程50ma，内阻约为20）电阻箱ra(量程0.1999.9，实验中电路中电流不超过其额定电流)变阻器rb(总阻约100，最大电流为1a)电键s和导线若干,1、调ra使安培表a满偏,记录电阻箱电阻为r12、调ra使安培表a半偏,记录电阻箱电阻为r23、计算安培表的内阻为,1、调ra使安培表a到某一值,记录电阻箱电阻为r1和电流表示数i12、调ra使安培表a到另一值,记录电阻箱电阻为r2和电流表示数i23、计算安培表的内阻为,测试例题三-错解,直流电源e(开路电压约为10v,内阻不计)待测电流表a(量程50ma，内阻约为20）电阻箱ra(量程0.1999.9，实验中电路中电流不超过其额定电流)变阻器rb(总阻约100，最大电流为1a)电键s和导线若干,以下两图错在何处？,测试例题四-伏阻法,为了测量一量程为3v的电压表的内阻rv(约几千欧)，某同学采用了如图甲所示的电路进行测量，电路中电阻箱r0的最大值为9999，滑动变阻器r的最大值为50。,说明该同学的设计依据。,说明实验步骤,伏特表内阻为多少？说明各量物理意义,练习题五-安安法,实验室中现有器材如实物图1所示,有电池e,电动势约10v,内阻约1电流表a1,量程10a,内阻r1约为0.2电流表a2,量程300ma,内阻r2约为5电流表a3,量程250ma,内阻r3约为5电阻箱r1,最大阻值999.9,阻值最小改变量为0.1滑线变阻器r2，最大阻值100；开关s；导线若干。要求用图2所示的电路测定图中电流表a的内阻。,（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻？（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。（3）你要读出的物理量是。用这些物理量表示待测内阻的计算公式是。,练习题五,（1）a2、a3（4分，答对其中一个给2分。若答了a1则不给这4分。）,（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻？（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。（3）你要读出的物理量是。用这些物理量表示待测内阻的计算公式是。,练习题五-连实物图,（2）若测r3，实物图如图：（8分，将a2、a3的位置互换不扣分；将a2、a3换成a1，或连线有错，都不给这8分。）,r1,r2,e,k,a1,a3,a2,练习题五,（3）a2、a3两电流表的读数i2、i3和电阻箱r1的阻值r1。,（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻？（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。（3）你要读出的物理量是。用这些物理量表示待测内阻的计算公式是。,4分，计算公式与测量实物图要相符，否则不给这4分。如图不正确也不给这4分。,练习题六-伏伏法,用以下器材测量一待测电阻rx的阻值(9001000)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r1750；电压表v2，量程为5v，内阻r22500；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。,练习题六-伏伏法,用以下器材测量一待测电阻rx的阻值(9001000)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r1750；电压表v2，量程为5v，内阻r22500；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）.,练习题六-伏伏法,（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。,r,e,k,rx,(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。,练习题六-伏伏法,（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。,r,e,k,rx,(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。,总结-设计电路方法,高考物理实验复习专题,赤峰市田家炳中学,物理学科组讲座07.12,继续吗？,近几年电学实验高考题,例1：e为电源，其电动势为，r1为滑线变阻器，r2为电阻箱，a为电流表，用此电路，经以下步骤可近似得a的内阻ra：闭合k1，断开k2，调节r1使电流表读数等于其量程i0；保持r1不变，闭合k2，调节r2，使电流表读数等于i0/2，然后读出r2的值，取rar2,（1）按电路图在实物图中画出连接导线。（2）真实值和测量值之差除以真实值叫测量结果的相对误差，即(ra-rx)/ra，试导出它与电动势，电流表量程i0及电流表内阻ra的关系式。（3）若i0=10ma，真实值ra约为30，要想使测量结果相对误差不大于5%，电源电动势最小应为多少伏？,半偏法测电阻的条件是什么？,r2,r1,e,k1,k2,（1）按电路图在实物图中画出连接导线。,（2）真实值和测量值之差除以真实值叫测量结果的相对误差，即(ra-rx)/ra，试导出它与电动势，电流表量程i0及电流表内阻ra的关系式。（3）若i0=10ma，真实值ra约为30，要想使测量结果相对误差不大于5%，电源电动势最小应为多少伏,（3）代入数据解得6v,例2：要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻r（约几欧），提供下列器材：电压表v1(量程3v，内阻1k)、电压表v2（量程15v，内阻2k）、电阻箱（09999）、电键、导线若干。某同学用量程为15v的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：（l）合上电键s，将电阻箱r阻值调到r110，读得电压表的读数为u1（2）将电阻箱r阻值调到r220，读得电压表的读数为u2，由方程组u1u1r/r1、u2u2/r2解出、r,为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？,应选用量程为3v的电压表,改变电阻箱阻值r，读取若干个u的值，由iu/r计算出电流的值，然后作出ui图线，得到、r。,例3：某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k）,如图所示.测量时先调节输入端的电压。使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压u。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。,请完成对该物体质量的测量。（l）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。,(1)设计的电路图如图所示。,(2)测量步骤与结果：调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；将质量为砝码m0的放在转换器上，记下输出电压u0；将待测物放在转换器上，记下输出电压u1；由u0km0g，得ku0/m0g测得ukmg，所以mm0u/u0。,（3）因电源电压不够而输出电压调不到零；待测物体质量超出转换器量程。,请完成对该测量。（2）简要说明测量物体质量的步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m,（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。,例4：图甲、乙是两组同样的器材实物图，用来测量待测电阻r的阻值，每组器材中包括：电池，电键，变阻器，电压表，电流表，等测电阻r，若干导线。,（1）如果待测电阻r的阻值比电压表的内阻不是小很多，但r的阻值比电流表的内阻大很多，试在图甲中连线使之成为测量电路；如果待测电阻r的阻值比电流表的内阻不是大很多，但r的阻值比电压表的内阻小很多，试在图乙中连线使之成为测量电路。（2）如果已知上述电压表的内阻rv和电流表的内阻ra，对图甲和图乙中连成的测量电路，分别写出计算待测电阻的公式（用测得的量和给出的电表内阻来表示）。,（1）如下图所示,（2）用图甲线路时，用图乙线路时，,例5：现有器材：量程为100、内阻约3040的电流表一个，定值电阻150，定值电阻2100，单刀单掷开关，导线若干，要求利用这些器材测量一干电池（电动势约15）的电动势（1）按要求在实物图上连线（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为_，式中各直接测得量的意义是_,（1）如图所示；（2）（）是外电阻为r1时的电流，是外电阻为和串联时的电流,练习题十,测量电源b的电动势e及内阻r（e约为4.5v，r约为1.5）。器材：量程3v的理想电压表v，量程0.5a的电流表a（具有一定内阻），固定电阻r=4，滑线变阻器r，电键k，导线若干。画出实验电路原理图。图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。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=。（用i1，i2，u1，u2及r表示）,练习题十,（1）c（2）实验电路原理图如图。,练习题十,利用图1所示的电路测量电流表ma的内阻ra。图中r1、r2为电阻，k1、k2为电键，b是电源（内阻可忽略）。根据图1所给出的电路原理图，在图2的实物图上连线。,已知r1=140，r2=60。当电键k1闭合、k2断开时，电流表读数为6.4ma；当k1、k2均闭合时，电流表读数为8.5ma。由此可以求出ra=。（保留2位有效数字）,练习题十,图甲、乙是两组同样的器材实物图，用来测量待测电阻r的阻值，每组器材中包括：电池，电键，变阻器，电压表，电流表，等测电阻r，若干导线。,（1）如果待测电阻r的阻值比电压表的内阻不是小很多，但r的阻值比电流表的内阻大很多，试在图甲中连线使之成为测量电路；如果待测电阻r的阻值比电流表的内阻不是大很多，但r的阻值比电压表的内阻小很多，试在图乙中连线使之成为测量电路。（2）如果已知上述电压表的内阻rv和电流表的内阻ra，对图甲和图乙中连成的测量电路，分别写出计算待测电阻的公式（用测得的量和给出的电表内阻来表示）。,（1）42.12（2）略43,（1）42.12（2）略43,练习题十,图甲、乙是两组同样的器材实物图，用来测量