物理：《电学设计性实验导析》课件(新人教版)

1、新课标高考物理电学实验复习新课标高考物理电学实验复习一、命题趋势一、命题趋势 近几年，高考实验题发生了明显的变化，已经从课本的分组实验，延伸近几年，高考实验题发生了明显的变化，已经从课本的分组实验，延伸到课本的演示实验，并且出现了设计型实验。对于实验能力也有明确的要到课本的演示实验，并且出现了设计型实验。对于实验能力也有明确的要求，求，”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题”。在理科综合。在理科综合考试说明考试说明中，也把中，也把“设计和完成实验的能力设计和完成实验的能力”作为作为重要的考试目标之一。重要的考试目标

2、之一。 完整的设计一个实验，要经历诸多环节。在实际实验考查中，一般只考完整的设计一个实验，要经历诸多环节。在实际实验考查中，一般只考查其中几个环节。比如题目给出了实验条件和实验器材，要求阐述实验原查其中几个环节。比如题目给出了实验条件和实验器材，要求阐述实验原理的；题目给出实验电路图，要求在领会实验原理的基础上，确定需测量理的；题目给出实验电路图，要求在领会实验原理的基础上，确定需测量的物理量写出计算公式的；题目给出实验操作步骤及测定和物理量判断实的物理量写出计算公式的；题目给出实验操作步骤及测定和物理量判断实验原理、进行误差分析的等等。虽然考查方式不尽相同，但目前高考中几验原理、进行误差分析

3、的等等。虽然考查方式不尽相同，但目前高考中几乎所有的设计型实验都有一个共同点，都是在给出实验器材的前提下进行乎所有的设计型实验都有一个共同点，都是在给出实验器材的前提下进行考查，而且都以不同方式或多或少的对实验原理作了一定的提示，以此降考查，而且都以不同方式或多或少的对实验原理作了一定的提示，以此降低一点难度和减少考生答题的盲目性。低一点难度和减少考生答题的盲目性。 在众多的设计性实验中，电学设计性实验尤为突出。为什么命题专家热在众多的设计性实验中，电学设计性实验尤为突出。为什么命题专家热衷于这一部分的考查呢？原因很简单，在这一部分命题，能够考查同学们衷于这一部分的考查呢？原因很简单，在这一部

4、分命题，能够考查同学们的电路计算、器材选择、实物连图、数据处理、综合构思、误差分析等多的电路计算、器材选择、实物连图、数据处理、综合构思、误差分析等多方面的分析综合能力。方面的分析综合能力。 二、实验理论二、实验理论（一）认识设计电路的结构（一）认识设计电路的结构 一个实验电路大体可分为一个实验电路大体可分为供电部件供电部件、控制部件控制部件、测量部件测量部件和和研究部件研究部件。供电部件由电源充当，电源。供电部件由电源充当，电源供给电路中的电能，维持电路中一定的电压或电流；供给电路中的电能，维持电路中一定的电压或电流；控制部件一般由滑动变阻器、电键充当，电键切断控制部件一般由滑动变阻器、电键

5、充当，电键切断或接通电路，改变电流的方向，滑动变阻器控制输或接通电路，改变电流的方向，滑动变阻器控制输出电压或电流的大小；测量部件一般是电流表或电出电压或电流的大小；测量部件一般是电流表或电压表，主要是显示研究对象的电流或电压。研究部压表，主要是显示研究对象的电流或电压。研究部件就是电学的研究对象，灯泡、电阻、电动机、二件就是电学的研究对象，灯泡、电阻、电动机、二极管等等。研究部件是中心，其他三个部件都服务极管等等。研究部件是中心，其他三个部件都服务于这一中心。于这一中心。（二）熟悉设计电路的基本仪器（二）熟悉设计电路的基本仪器1、电源、电源 电源是进行电路设计的必选器材，电源存在有内电源是进

6、行电路设计的必选器材，电源存在有内阻和无内阻两种情况。选择时，一般根据研究对象阻和无内阻两种情况。选择时，一般根据研究对象的额定电压和额定电流来确定，有时根据测量的准的额定电压和额定电流来确定，有时根据测量的准确性来确定（比如半偏法测表头内阻实验）。确性来确定（比如半偏法测表头内阻实验）。2、电压表和电流表、电压表和电流表 在多数情况下，电压表和电流表都被视为理想电表，即电压表内阻无在多数情况下，电压表和电流表都被视为理想电表，即电压表内阻无穷大，电流表内阻为零，此时电表的接入对电路没有影响，但是在某些题穷大，电流表内阻为零，此时电表的接入对电路没有影响，但是在某些题目中电表并不是理想的，这时

7、电表既是一个测量仪表，又是连接在电路中目中电表并不是理想的，这时电表既是一个测量仪表，又是连接在电路中的一个电阻。电流表读数给出了通过该电阻的的一个电阻。电流表读数给出了通过该电阻的RA的电流，电压表读数给出的电流，电压表读数给出了内阻了内阻RV两端的电压。两端的电压。 选择的根据是不使电表受损和尽量减少误差。首先保证流过电流表的选择的根据是不使电表受损和尽量减少误差。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使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3）

8、。）。 电流表和电压表量程一般根据研究对象的额定电压和额定电流、同时电流表和电压表量程一般根据研究对象的额定电压和额定电流、同时参考电源的电动势来选择。参考电源的电动势来选择。xAxRxARxRRRIUUIUR测测测 由于由于电流表分压电流表分压引起的。引起的。若若 时，采用电流表内接法时，采用电流表内接法XRARxVxVxVRxRxRRRRRIIUIUR测测测 由于由于电压表分流电压表分流引起的。引起的。RXVARXAVXRVR若若 时，采用电流表外接法。时，采用电流表外接法。 比值法比值法b.b.选择方法：选择方法：a.a.条件：已给出条件：已给出R R的估计阻值的估计阻值RXVARXAV

9、 与与 R RA AR Rx xR RV VR Rx x若若 时，采用电流表内接法。时，采用电流表内接法。 XRARXRVR若若 时，采用电流表外接法。时，采用电流表外接法。 试触法试触法b.b.选择方法：将电压表分别接选择方法：将电压表分别接a a、b b两点两点结论：两次接触，哪个表示数变化明显结论：两次接触，哪个表示数变化明显 , R, Rx x就与哪个就与哪个表表“近接近接”a.a.条件：未给出条件：未给出R RX X的估计阻值的估计阻值RXVAPab“内大外小内大外小”的两层含义：的两层含义： 内接法测量值偏大，外接法测量值偏小；内接法测量值偏大，外接法测量值偏小； 内接法适宜测量大

10、电阻（与电压表接近的电阻），内接法适宜测量大电阻（与电压表接近的电阻），外接法适宜测量小电阻（与电流表接近的电阻）。外接法适宜测量小电阻（与电流表接近的电阻）。相关结论当待测电阻大小无法估计时，要试触。若电流表变当待测电阻大小无法估计时，要试触。若电流表变化明显（变化量与初值相比，比值较大），说明电压化明显（变化量与初值相比，比值较大），说明电压表分流作用明显，宜采用内接法；若电压表变化明显，表分流作用明显，宜采用内接法；若电压表变化明显，说明电流表分压作用明显，则采用外接法。即：说明电流表分压作用明显，则采用外接法。即：谁变谁变化大，电阻就与谁化大，电阻就与谁“近接近接”。3、定值电阻、定值

11、电阻 单一阻值的定值电阻，在电路中充当保护电阻或单一阻值的定值电阻，在电路中充当保护电阻或用来改装电表量程，众多阻值的电阻箱，在电路中用来改装电表量程，众多阻值的电阻箱，在电路中的作用是给出可变的定值电阻，用来控制电路，可的作用是给出可变的定值电阻，用来控制电路，可调电阻是不连续的。调电阻是不连续的。二极管二极管二极管是一种半导体元件，它的特点具有单向导电性，即二极管是一种半导体元件，它的特点具有单向导电性，即正向导通，反向截止。正向导通，反向截止。4、滑动变阻器、滑动变阻器 滑动变阻器有滑动变阻器有4个接线柱：个接线柱：A、B、C、D，如图所示。接，如图所示。接A和和B时，滑动变阻器相当于定

12、值电阻，不起变阻作用，接时，滑动变阻器相当于定值电阻，不起变阻作用，接C和和D时，接入电路的电阻为零，也不起变阻作用。时，接入电路的电阻为零，也不起变阻作用。 滑动变阻器在电路中只是起辅助作用，是配角滑动变阻器在电路中只是起辅助作用，是配角.它对测量它对测量电路起调节电压，或者调节电流的作用。电路起调节电压，或者调节电流的作用。 在合上开关以前，要使滑动变阻器滑片在合上开关以前，要使滑动变阻器滑片P P的位置处于的位置处于a a端端R RX XPabERr=0EERRRxxxR的电压调节范围负载 根据测量电路的要求，滑动变阻器中电路中有两种接法：R RX XPabERr=0负载负载R RX X

13、的电压调节范围的电压调节范围0E0E在合上开关以前，要使滑动变阻器滑片位置处于在合上开关以前，要使滑动变阻器滑片位置处于a a端以使端以使负载上的电压和电流最小（均为零）负载上的电压和电流最小（均为零）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。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。作用，全电阻较大的变阻器起微调作用。（三）对电阻箱、电流表和电压表的深层次认识（三

14、）对电阻箱、电流表和电压表的深层次认识 电阻箱是能读出自身电阻的特殊的电阻，电流表电阻箱是能读出自身电阻的特殊的电阻，电流表是能读出流过自身电流的特殊电阻，电压表是能读是能读出流过自身电流的特殊电阻，电压表是能读出加在自身两端电压的特殊电阻。出加在自身两端电压的特殊电阻。 有些设计题目给出了电流表内阻的准确值，此时有些设计题目给出了电流表内阻的准确值，此时的电流表既是个电流表又是个的电流表既是个电流表又是个“电压表电压表”。这个。这个“电压表电压表”如果和某个研究对象并联，就可以如果和某个研究对象并联，就可以“读读出出”研究对象两端电压研究对象两端电压;同样，如果设计题目给出了同样，如果设计题

15、目给出了电压表内阻的准确值，此时的电压表既是个电压表电压表内阻的准确值，此时的电压表既是个电压表又是个又是个“电流表电流表”，这个，这个“电流表电流表”如果和某个研如果和某个研究对象串联，就可以究对象串联，就可以“读出读出”流过研究对象的电流。流过研究对象的电流。已知准确内阻的电流表和电压表，给了我们更多的已知准确内阻的电流表和电压表，给了我们更多的信息。信息。三、常见实验三、常见实验 高中电学实验中，电阻测量的方法是电学高中电学实验中，电阻测量的方法是电学实验的基础，也是实验设计的基础，以此潜移实验的基础，也是实验设计的基础，以此潜移默化影响其他的电学实验。我们就从最常见的、默化影响其他的电

16、学实验。我们就从最常见的、最易考查的电阻的测量来体会，以此得到启发。最易考查的电阻的测量来体会，以此得到启发。1.1.伏安法伏安法限流器电路，安培表内接法限流器电路，安培表内接法RXAV限流器电路，安培表外接法限流器电路，安培表外接法 RXAV分压器电路，安培表内接法分压器电路，安培表内接法分压器电路，安培表外接法分压器电路，安培表外接法 RXAVRXVARXAV存在系统误差2211IUIURx没有系统误差RXAVR01 12 2RXAV改装图改装图A2A1Rx 伏安法测电阻伏安法测电阻之之发散思维发散思维条件：已知电流表条件：已知电流表A A2 2的内阻的内阻, ,将将A2 2看成一个电压表

17、使用看成一个电压表使用2122IIRIRAx没有系统误差根据并联分流进行测量RxV2v1221VxRUUR 条件：已知电压表V V2的内阻,将V2看成一个电流表使用存在系统误差RxV2v12221VxRUUUR能否消除？根据串联分压进行测量没有系统误差2 2欧姆表测量法欧姆表测量法复原测量电阻6、用毕选择开关放在、用毕选择开关放在0FF档档10V1050050 2501001005 . 2150025050105 . 2K1101VOFFmA01050002104682030405030405050200250200150100501000V500K15 . 215255 . 1125 . 0

18、 VAV/5000V/2500 5 . 20 . 55 . 221、选择档位、选择档位2、插入两表笔并短接、插入两表笔并短接3、转动调零旋钮、转动调零旋钮4、断开表笔接入待测电阻、断开表笔接入待测电阻5、读出电阻数值、读出电阻数值按顺序点击各项按顺序点击各项复位复位指针式多用电表指针式多用电表10+第第3 3步点击步点击此按钮此按钮3 3替代法替代法（1 1）. .原理原理（2 2）. .电路电路R0RXAS1S2ab+R0VS1RXS2abP+4 4电桥法电桥法SR3RXR2R1GAB 如图所示，如图所示，R1、R2为已知电阻，为已知电阻，R3为电阻箱，为电阻箱，Rx为待测电阻，调整电阻箱为待测电阻，调整电阻箱R3的阻值，使的阻值，使A、B两点电两点电势相等，灵敏电流表势相等，灵敏电流表G中无电流，此时中无电流，此时 此法可用于精密电阻的测量。此法