电学实验(31张PPT)

1、专题专题 电学实验电学实验索引索引1. 电学实验三个必备知识电学实验三个必备知识2. 多用电表的使用多用电表的使用3. 实验仪器的选择实验仪器的选择4. 创新型实验的设计创新型实验的设计一、电学测量仪器的使用与读数一、电学测量仪器的使用与读数1电流表、电压表、欧姆表的比较电流表、电压表、欧姆表的比较电学实验三个必备知识电学实验三个必备知识2多用电表的使用多用电表的使用“三注意三注意”(1)电流的流向：电流的流向：由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的表的“”插孔插孔(红表笔红表笔)流入，从流入，从“”插孔插孔(黑表笔黑表笔)流出

2、，所以使流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔。的是红表笔。(2)要区分开要区分开“机械零点机械零点”与与“欧姆零点欧姆零点”：“机械零点机械零点”在表盘刻度左侧在表盘刻度左侧“0”位置。调整的是表盘下边中位置。调整的是表盘下边中间的定位螺丝；间的定位螺丝；“欧姆零点欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮。调整的是欧姆挡的调零旋钮。(2)电表的选择：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一般根据电源的电动势或待测用电器的

3、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摆动的幅度较大，一般应使指针能达到量程应使电表的指针摆动的幅度较大，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。半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度。二、电流表内外接法的比较与选择二、电流表内外接法的比较与选择比较项目比较项目电流表内接法电流表内接法电流表外接法电流表外接法电路电路误差来源误差来源电流表的分压电流表的分压电压表的分流电压表的分流测量结果测量结果R测测U/IRx，偏大，偏大R测测U/IRx，偏小，偏小适用条件适用条件RxR

4、A(测大电阻测大电阻)RVRx(测小电阻测小电阻)三、控制电路三、控制电路(滑动变阻器的接法滑动变阻器的接法)的比较与选择的比较与选择1控制电路的比较控制电路的比较2控制电路的选择：控制电路的选择：(1)优先选用限流式。优先选用限流式。(2)以下情况考虑分压式：以下情况考虑分压式：要求待测电路的要求待测电路的U、I从从0变化；变化；R滑滑Rx；选用限流式时，选用限流式时，Ux、Ix过大过大(超过电表量程，烧坏电表、超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等电源或用电器等)多用电表的使用注意事项多用电表的使用注意事项(1)在使用多用电表时，应将欧姆调零旋钮与调整定位螺丝在使用多用电表时，应将欧姆调零

5、旋钮与调整定位螺丝区分开。区分开。(2)读数时，视线要垂直于刻度表面，还要明确刻度盘上每读数时，视线要垂直于刻度表面，还要明确刻度盘上每一大格表示多少，每一小格表示多少，还应注意读到的有效数一大格表示多少，每一小格表示多少，还应注意读到的有效数字的位数。字的位数。(3)使用多用电表测电压和电流时，应尽量使指针超过满量使用多用电表测电压和电流时，应尽量使指针超过满量程的一半；测电阻时，应尽量使指针指向表盘刻度中央，指针程的一半；测电阻时，应尽量使指针指向表盘刻度中央，指针偏转角度太大或太小，都应换挡后调零重测。偏转角度太大或太小，都应换挡后调零重测。多用电表的使用多用电表的使用(4)测量电压和电

6、流时，特别是在测大电流、高电压时，测量电压和电流时，特别是在测大电流、高电压时，不能在电路接通的情况下转动转换旋钮，以免在触点之间产生不能在电路接通的情况下转动转换旋钮，以免在触点之间产生电弧烧坏触点，或造成短路损坏电表。电弧烧坏触点，或造成短路损坏电表。(5)测电阻时，应使待测电阻与其他电路断开，不能用多测电阻时，应使待测电阻与其他电路断开，不能用多用电表直接测电源的内阻。用电表直接测电源的内阻。(6)多用电表不使用时，选择开关应置于交流电压的最高多用电表不使用时，选择开关应置于交流电压的最高挡或挡或OFF挡，长期不用时应将表内电池取出。挡，长期不用时应将表内电池取出。例例1(2012上海高

7、考上海高考)在练习使用多用表的实验中在练习使用多用表的实验中(1)某同学连接的电路如图所示某同学连接的电路如图所示若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过是通过_的电流；的电流；若断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准欧姆若断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是挡，此时测得的是_的电阻；的电阻；若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合电键，若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合电键，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是_两两端的电压。端的电压。(2

8、)(单选单选)在使用多用表的欧姆挡测量电阻时，若在使用多用表的欧姆挡测量电阻时，若 ()A双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大B测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量重新调零后再进行测量C选择选择“10”倍率测量时发现指针位于倍率测量时发现指针位于20与与30正中间，正中间，则测量值小于则测量值小于25 D欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大量值将略偏大解析解析(1)若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，若旋转选择开关

9、，使尖端对准直流电流挡，此时多用电表与此时多用电表与R1串联，测量的是通过串联，测量的是通过R1的电流。的电流。断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时时R1和和R2串联接入欧姆表，因而测量的是串联接入欧姆表，因而测量的是R1和和R2串联的电阻。串联的电阻。旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合电键，并将滑旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合电键，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，动变阻器的滑片移至最左端，R10，此时测量的是，此时测量的是R2两端的电压。两端的电压。(2)双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏小，选项双手捏住两表

10、笔金属杆，测量值将偏小，选项A错误。测量错误。测量时发现指针偏离中央刻度过大，若在中央刻度左边，需要增大倍率；时发现指针偏离中央刻度过大，若在中央刻度左边，需要增大倍率；若在中央刻度右边，需要减小倍率，重新调零后再进行测量，选项若在中央刻度右边，需要减小倍率，重新调零后再进行测量，选项B错误。选择错误。选择“10”倍率测量时若指针位于倍率测量时若指针位于20与与30正中间，测量值要正中间，测量值要小于小于250 ，选项，选项C错误。欧姆表内的电池使用时间太长，电池内阻错误。欧姆表内的电池使用时间太长，电池内阻变大，虽然完成调零，但测量值将略偏大，选项变大，虽然完成调零，但测量值将略偏大，选项D

11、正确。正确。答案答案(1)R1R1和和R2串联串联R2(或电源或电源)(2)D器材选取问题的策略器材选取问题的策略1.器材选取三原则器材选取三原则(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，各类用电器实际通过的电流不能超过其允许测量仪器的量程，各类用电器实际通过的电流不能超过其允许通过的最大电流等。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精确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，

12、但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越工具，但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。高越好。实验器材的选取实验器材的选取(3)方便性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑方便性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作是否调节方便的问题。对实验操作是否调节方便的问题。2.器材选取三具体要求器材选取三具体要求(1)根据不使电表受损和尽量减少误差

13、的原则选择电表。首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量程，然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转(一般取满偏一般取满偏的的1/32/3左右左右)，以减少测量和读数的误差。，以减少测量和读数的误差。(2)根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，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能超过它的额定值。对高阻值的变注意流过滑动变阻器的电流不能超过它的额定值。对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有

14、移动，使电流、电压有很大变化的，不宜阻器，如果滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。采用。(3)应根据实验的基本要求来选择仪器。对于这种情况，只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，才能做出恰当的选择。有熟悉实验原理，才能做出恰当的选择。3.器材选取的一般步骤器材选取的一般步骤(1)找出惟一且必须的器材；找出惟一且必须的器材；(2)画出电路图画出电路图(暂不把电表接入暂不把电表接入)；(3)估算最大值估算最大值(在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值)或估算最小值或估算最小值(在限流电路中把滑动变阻器触头推向最大值在

15、限流电路中把滑动变阻器触头推向最大值)；(4)考虑能否使电压表、电流表都达到满偏的考虑能否使电压表、电流表都达到满偏的1/3以上。以上。 例例2某同学用如图甲所示电路，测绘标有某同学用如图甲所示电路，测绘标有“3.8 V,0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻的小灯泡的灯丝电阻R随电压随电压U变化的图象。变化的图象。甲(1)除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：电流表电流表A1(量程量程100 mA，内阻约，内阻约2 )；电流表电流表A2(量程量程0.6 A，内阻约，内阻约0.3 )；电压表电压表V1(量程量程5 V，内阻约，内阻约5 k)；电压表电压表V

16、2(量程量程15 V，内阻约，内阻约15 k)；滑动变阻器滑动变阻器R1(阻值范围阻值范围010 )；滑动变阻器滑动变阻器R2(阻值范围阻值范围02 k)；电源电源E1(电动势为电动势为1.5 V，内阻为，内阻为0.2 )电源电源E2(电动势为电动势为4 V，内阻约为，内阻约为0.04 k)为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_，电压表电压表_，滑动变阻器，滑动变阻器_，电源，电源_。(填器材填器材的符号的符号)(2)根据实验数据，计算并描绘出根据实验数据，计算并描绘出RU的图象如图乙所示。的图象如图乙所示。由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻

17、为由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为_ ；当所；当所加电压为加电压为3.00 V时，灯丝电阻为时，灯丝电阻为_ ，灯泡实际消耗的电，灯泡实际消耗的电功率为功率为_ W。图乙图乙(3)根据根据RU图象，可确定小灯泡消耗电功率图象，可确定小灯泡消耗电功率P与外加电压与外加电压U的关系。符合该关系的示意图是下列图中的的关系。符合该关系的示意图是下列图中的_。答案答案(1)A2V1R1E2(2)1.511.50.78(3)A1. 解决设计型实验问题的关键是确定实验原理，然后确定应当解决设计型实验问题的关键是确定实验原理，然后确定应当测量哪些物理量，如何安排实验步骤，如何处理数据等。电学设计测量哪

18、些物理量，如何安排实验步骤，如何处理数据等。电学设计型实验常用的方法有转换法、替代法、控制变量法等。型实验常用的方法有转换法、替代法、控制变量法等。（1）转换法：将不易测量的物理量转换成可以）转换法：将不易测量的物理量转换成可以(或易于或易于)测量的测量的物理量进行测量，然后再反求待测物理量的量值，这种方法叫转换物理量进行测量，然后再反求待测物理量的量值，这种方法叫转换测量法测量法(简称转换法简称转换法)，如在测量金属电阻率的实验中，虽然无法直，如在测量金属电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但通过测金属丝的长度和直径，并将金属丝接入电接测量电阻率，但通过测金属丝的长度和直径，并将金属丝接

19、入电路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率。路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率。（2）替代法：用一个标准的已知量替代被测量，）替代法：用一个标准的已知量替代被测量， 通过调整标通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量。准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量。创新型实验创新型实验控制变量法：研究一个物理量与其他几个物理量的关系时，控制变量法：研究一个物理量与其他几个物理量的关系时， 要使其中的一个或几个物理量不变，要使其中的一个或几个物理量不变， 分别研究这个物理量与其他各分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究电阻的决定因素

20、实验。物理量的关系，然后再归纳总结，如探究电阻的决定因素实验。2. 在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用，电流表也确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法，如伏伏法， 安安法等。安安法等。3.对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性即首先要注意到其自身量程对

21、电路的影响，其次路设计有其特殊性即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其要充分利用其“自报电流或自报电压自报电流或自报电压”的功能，因此在测电压表内阻的功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表。时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表。 例例3(2012重庆高考重庆高考)某中学生课外科技活动小组利用铜某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势池的电动势E和内阻和内阻r，并探究电极间距对，并探究电极间距对E和和r的影响。实验器的影响。实验器材如图所示。材如图所示。(1)测量测量E和和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电