专题电学重要试验的创新设计

1、电学实验的电路设计 与数据处理 益阳市十六中 贺禹祥 考情分析 从近几年的高考试题来看， 70的实验题目是电学实验， 而 电学实验中电路实验又占了很 大的分量。因为电学实验容易出 灵活题，从其他知识出灵活性题 目比从电学实验中出灵活题要 难一些。所以考试中围绕电学出 题的几率高。题目以设计性实验 和仪器选择类实验题为主，如 2009 年广东、江苏、山东、宁 夏等高考试卷， 都有电学实验题 出现。复习指导 电学实验都是在基础知识 之上，巧妙结合电路特点综合命 制而成的。所以在复习时要掌握 好基本的知识，以不变应万变。 具体要做到： 一、掌握电学基本 原理，熟练应用伏安法测电阻， 灵活处理电流表的

2、接法， 熟练掌 握滑动变阻器的两种接法。二、 熟悉仪器的选择依据， 灵活选择 实验仪器。 注意从安全性、 精确 性和方便性这三个方面考虑。 三、加强实际操作能力和观察能 力的培养。尽可能把考试大纲 中要求的实验亲手做一遍， 提高 动手能力。 四、 立足教材， 适度 扩展。 对考试大纲 规定的实 验加以改造和翻新是近几年高 考电学实验题的主要形式， 在复 习时要展开开放式的讨论和研 究，激发创新精神。一、实验原理的迁移及电路 设计例 1：2007 年诺贝尔物理学 奖授予了两位发现“巨磁电阻” 效应的物理学家。 材料的电阻随 磁场的增加而增大的现象称为 磁阻效应，利用这种效应可以测 量磁感应强度。

3、若图甲为某磁敏电阻在室 温下的电阻一磁感应强度特性 曲线，其中 RB、 R0 分别表示有、 无磁场时磁敏电阻的阻值。 为了 测量磁感应强度B,需先测量磁 敏电阻处于磁场中的电阻值 RB。 请按要求完成下列实验。(1) 设计一个可以测量磁场 中该磁敏电阻阻值的电路, 在图 乙的虚线框内画出实验电路原 理图 (磁敏电阻及所处磁场已给 出,待测磁场的磁感应强度大小 约为，不考虑磁场对电路其他 部分的影响 ) 。要求误差较小。提供的器材如下：A 磁敏电阻,无磁场时阻值 R0=15OQB .滑动变阻器 R,全电阻 约20 Qc .电流表A,量程mA,内 阻约30 QD .电压表V,量程3V,内 阻约3

4、k QE .直流电源E,电动势3V, 内阻不计F .幵关s，导线若干(2) 正确接线后，将磁敏电阻 置入待测磁场中，测量数据如下 表：根据上表可求出磁敏电阻 的测量值Rb=Q,结合图甲可知待测磁场的磁感应强度B=T(3) 试结合图甲简要回答， 磁感应强度B在O- T和范围 内磁敏电阻阻值的变化规律有 何不同(4) 某同学查阅相关资料时 看到了图丙所示的磁敏电阻在 一定温度下的电阻一磁感应强 度特性曲线(关于纵轴对称)，由 图线可以得到什么结论小结：电学实验设计的基本 原则1、安全性：按设计方案实 施时，应安全可靠不会对人身、 器材造成危害；如不超过量程， 不允许通过的最大电流以内。2、精确性：

5、在选择方案时， 应对各种可能的方案进行初步 的误差分析，尽可能选用精确度 高的方案。3、方便性：设计方案应便 于实验操作、读数，便于进行数 据处理，便于实验者直观、明显 地观察。二、实验数据的处理与分析例2:含有电源的黑箱相当 于一个等效电源(a、b是电源的 两极，如图甲所示)，小明想测 定这个等效电源的电动势和内 阻，设计了如图乙所示的测量电 路，此电路同时能测出电阻民的阻值。小明将滑动变阻器的滑 片移动到不同位置时，记录了三 个电表的一系列示数.如表格一 和表格二所示。(1) 在图丙所示的坐标纸中 分别作出R)的U-I图像和电源 的U-I图像。(2) 根据作出的图像可以求出定值电阻R)二Q

6、,电源电动势E= V ，内 阻 r=Q。(3) 若实验中的所有操作和 数据处理均无错误，实验中测得 的定值电阻 R)的阻值 实际值；测得的电源电动势E的值实际值，内阻 r的测量值实际值(横线上选填“大于”、“等于”或“小于”)势。还需要测量的物理量有:小结：数据探究型实验的主 要功能是通过实验提供数据信 息，分析各数据中的内在联系， 找出数据中所包含的物理规律， 常用的数据处理方法(如平均 法、图像法、逐差法、比较法等) 和误差分析方法(如绝对误差、 相对误差等)应该掌握。巩固练习：1 .请从以下器材中选择适 当仪器设计一个电路，要求用此 电路既能测量待测电阻 Rx的电 阻(约500 Q )，

7、又能测量电源 E 的电动势。a.待测定值电阻Rx：阻值约500 Qb .滑动变阻器 R :总阻值 1000 Qc .电阻箱艮：最大阻值Q d .电阻箱R :最大阻值Q e .电流表G:量程3mA内阻 约50Qf. 电源E:电动势约为3V, 内阻很小但不可忽略g.幵关及导线若干(1) 实验中应选取的器材有：。(填写器材前面的字母序号)(2) 请画出实验电路图。(3) 在测出电阻Rx的值后，再 利用此电路测量电源 E的电动2. 用以下器材可测量待测电 阻Rx的阻值：待测电阻Rx：阻 值在 30004000 Q之间；电源 E:电动势约为，内阻可忽略不 计；电压表V:量程为0500mV 内电阻r1=1

8、000Q:电压表V2：量程为010V, 内电阻2范围1012kQ:电阻箱 R):阻值范围09999. 9 Q;滑动变阻器R:最大阻值为150Q;单刀单掷幵关S、导线若干。(1) 测量中要求两块电表的读数都不小于其量程的-，并能测3量多组数据，试画出测量电阻Rx的实验电路原理图(原理图中的元件用题干中相应的英文字母标注)。(2) 若某次测量中将电阻箱调到恰当值R)时，电压表V1的示 数为U，电压表V2的表示数为 U2,则由已知量和测量量计算 Rx 的表达式为 R =o3. R、艮：为定值电阻，R， 为滑动变阻器.3个电阻采用如图甲方式接在 E=8 V、r=1 Q的 电源上.现利用电压传感器（相 当于电压表）和电流传感器（相 当于电流表）研究R上的电压与 电流变化关系，任意滑动 R上 的滑片，