高中物理创新数学设计五十四

1、对角线刺5耀7个大小不同的孔:最小孔以针尖恰刺穿为准,最大孔 不超过针杆部的外径，刺孔时，纸平放在有机玻璃板上（刺大孔时, 纸放在平滑木板上,前述刺双孔也应垫以有机玻璃板），针应垂宣纸 面,不偏斜，且刺进后，应沿切线方向轻推牛 皮纸，使之以针为轴放置2栩圈，以确保制 孔的圆度和光滑度，否则，就将看不到正常 的圆孔衍射花样。如实验1所述，点亮超压工作的小电珠， 实验者单眼贴近小孔去观察电珠，换用不同 小孔比较，当孔径小至某值时，即可看到衍 图4圆孔衍射图样 射花样如图4所示，从实验知,孔过小，图像亮度低，且模糊;孔过大, 又将不能产生衍射现象。小孔纸屏，应由教师精心制备，做到每个学生一张，实验时

2、，可 在距电珠0.3米耀3米区域内观察。以上演示实验，均可.教室内进行，当然，光线暗一点，效果会更 好一些。光的T涉衍射条纹形成原理示教板在讲授高中光学时，常会由于光波的不可见性，使得讲清干涉、 衍射条纹的形成颇为费劲。部分同学由于想象能力较差，学了该部 分内容后只会依靠公式进行机械的运算，缺乏感性认识。因此这部 分知识成了教学中的难点。为了改变这种状况，宁波二中潘家忻老师试制了一块“光的干 涉、衍射条纹形成原理”示教板，见图1。运用这块示教板后原来不可 见的光波形象化了，主波的相遇和叠加、明喑条纹的形成和变化就 生动地呈现在学生眼前，较为形象和易于理解。示教板由支架、光源、双（单）缝、光波、

3、光屏和条纹板六部分组 成。支架部分支架由木框复上三夹板组成，下面装有支撑支 2651 脚。用黑板漆漆成黑 色。光源部分 用 薄铜片漆上颜色表示 平行单色光，人做红、 蓝两块。图I双（单）缝部分 双缝由三块狭长木块 组成，上下两块可分别 作上下移动以调节距 离，中间一块有长短两 种，供组成两种不同问 距的双缝之用。中间 这块卸下时即为由上下两块组成的单缝。 在缝的中间有一排（共11只）旋至支架上等 间距的螺丝钉表示缝中诸点光源，见图2.组 成双（单）缝的木块均漆成白色。光波部分 光波用8号或稍细一点的 铅丝弯成，共有红、蓝两组，每组2根。红色 光波的波长为8厘米，蓝色光波的波长为6 厘米。图2光

4、屏部分 光屏由一片厚约0.8厘米的 木片固定在支架右端来充当，木片左边开有 细槽，槽上安装一个可上下滑动的铜片，起 搁住光波铅丝的作用，见图3.光屏部分全部 染成白色。条纹板部分事先将六种条纹画好在三块（六面）狭长的三夹板，见图4.这六种情况分别是1 .红光双缝（间距15mm）干涉。代号RIW2 .蓝光双缝（间距15cm）干涉。代号BIW3 .蓝光双缝（间距12cm）干涉。代号BIN 2652 4 .红光单缝（缝宽15cm）衍射。代号 RDW5 .蓝光单缝（缝宽15cm）衍射。代号 BDW6 .蓝光单缝（缝宽12cm）衍射。代号另备有一块同样大小的三夹板，正反面 分别漆上红、蓝两色，用它可表示

5、双缝中若 有一缝被遮或单缝缝宽缩小到一定程度时 出现在光屏中心区域均匀的光照。图4在演示双缝干涉时 可先做红光干涉（我们 用双缝间距d=15cm 来做）。转动两根代表 光波的铅丝，在光屏处 可见两光波时而同相， 时而反相。再配上带钩 子的宽紧带即能发现同 相、反相时的光程度正 好相差一个或半个波 长，然后在光屏处夹上 有关的条纹板以示干涉 结果，见图1 接着可改做蓝光干涉亦配上相应的条纹板。对比红光 可看到在其它条件不变时波长变小干涉条纹间距变小，这样对A和 /式的关系有了感性的认识。最后改变双缝间距使之为d = 12cm, 再演示蓝光干涉，将所得结果与前一次蓝光干涉作一比较，看看在 其它条件

6、不变的情况下d和力笈有怎样的关系。通过这样三次演 示,两次比较不仅对条纹形成原理有了比较清楚的认识而且对推导和记住公式/#有了直接的帮助。演示单缝衍射时只要将双缝中间的一块木块木块取下即可进 2653 行。先演示红光宽缝（ = 150m）衍射。将代表红光光波的铅丝挂在 靠近缝边缘的两个螺丝钉上，让铅丝从光屏中心处慢慢上移到出现 第次同相时停下。这时两光波光程差为底然后把下面根铅丝 取下，挂在中间那个螺丝钉上，即见这时两光波的光程差恰为与，再 结合课本上的解释，学生便对该点为暗条纹中心的结论易于接受 了。若有必要，单缝衍射也可模仿双缝干涉那样先后做三次，包括 红光宽缝，蓝光宽缝，蓝光窄缝（a =

7、 12cm）并两两进行比较，从而对衍射条纹中央明条纹的角宽度（。二”与波长、缝宽的关系有一个直 a接的了解。儿点说明：铅丝上的波可借助固定在桌面上的硬圆轮来弯。在红、蓝两色油漆中耍适当掺些白漆以增加亮度。条纹板上先分别漆上上述两种颜色作底，再在上面画上暗 纹。在红、蓝两原色中适当掺入黑漆，混合后可作画暗纹之用。明 暗条纹过渡处用小号油画笔蘸上上述混合漆由暗向明处均匀涂去, 随着笔上油漆减少，暗条纹逐渐见淡。以上尺寸仅供参考，制作中可根据具体情况变更其中某些尺 寸。各明暗条纹中心点距光屏中心的位置%可根据公式K =幺/回苧雪三来算得，公式中6为光程差，为双缝间距 八 a - 6或单缝缝宽，/为缝

8、至屏的距离。例如求我们所做示教板中的红光 双缝干涉第一明条纹中心距光屏中心的距离。这时 3= 8cli1, d =15cm, I = SOciib 所 以 82(152-f4xKj-8?)不 152-8?获得光的干涉衍射演示好效果的简易方法以往湖南沅江市第一中学郭建大、刘龙云老师利用./2508型光 2654 的干涉、衍射演示仪做实验，I 2 3 学生往往挤到讲台前，方能看匚产户17普1彳光源可调单缝双缝（或单缝观察衍射 过反复实验，发现利用光具座用）遮光角（含光屏）5./为30皿的凹透镜中/为30cm的凸透镜置放于距光屏约27cm处,就能看到放大的干涉、衍射条件。 2655 用箔片验电将来探

9、测放射线柳州铁路运输学校魏道藩老师介绍了一种简单易做的用箔片 验电器（即金箔验电器）来探测放射线的实验。在商店买一个汽灯纱罩，用火烧后将它研成粉末（或用烧坏 的汽灯纱罩研成粉末），再用胶水将粉末粘成一个直径几毫米的小 球插在一-根小棍上做成一个放射源，因为汽灯纱罩是用浸过硝酸 针的宁麻做的，烧后的灰烬含有放射性的二氧化针。当用绸子摩擦过的玻璃棒接触箔片验电器后，验电器的箔片 因带正电而张开，再把自制的放射源靠近验电器，会看见验电 器张开的箔片很快落下，这是什么原因呢？最初箔片的下落是由 于验电器和放射源组成的系统的电容量变化而引起，但随后箔片 的下落是由于放射源的存在所造成的电离作用，验电器从

10、空气的 电离得到电子，发生放电而使箔片下落，演示时可用另一个同样 2656 带正电而箔片张开的验电器因放在离放射源较远处或两个验电器 中间有金属板挡住而它的箔片没有落下作对比。这个实验如用威尔逊云室所附的放射源来做效果更好，也可 用涂有磷光粉的夜光钟来代替。这个用箔片验电器来探测放射线的实验也是物理学史卜的重 要实验，天然放射现象的发现者贝克勒耳就曾用箔片验电器做过 铀盐放射出的射线可使张开的箔片很快落下，而X射线却没有这 种性质，证明铀放出的射线不是X射线而是一种新射线，后来居 里夫妇受到启发设计制造了一种既简单又灵敏的验电器，利用和 验电器相连的灵敏检流计，可以很快的发现并测量射线的强度,

11、 居里夫妇用它发现了针也有放射性，并发现了放射性更强的新元 素针和镭，为此三位科学家获得1903年诺贝尔物理学奖。用PPUL一口模拉演示a粒子散为实验1909年盖革和马斯登在卢瑟福指导下进行的。粒子散射实验, 对卢瑟福建立原子的核式结构模型起了关键的作用。现行高中物 理教材都讲述了这个实验，但限于条件，中学里无法开设这个著 名的经典性实验。浙江省上虞县春晖中学陈钟钱老师介绍利用 APPL n微机模拟演示。粒子的散射实验，取得了较好的效果, 现介绍如下。1.理论依据设。粒子质量为7，带电量为外,金原子核电荷为力且集中 于放在坐标原点（14（）, 90）的核中。库仑力常数为k。,考虑金原 子核的质

12、量比m大得多，在相互作用过程中可以认为金原子核是 静止的。当a粒子接近金原子核相距时，库仑斥力为：r在，时刻，a粒子的位置为（小y）,速度分量为-%,则 对*、y方向的运动方程为： 2657 du* k。（/，（一 40）dt mr 3k （%-140）du、, k。（ qi（h）（ y -90） R （ y - 90）仇=T = i= dt mrr为了求出每一瞬间a粒子的位置坐标进而跟踪出a粒子的运 动轨迹，我们利用欧拉微分方程的数值解法（即阶梯法）得到：ux （ t 2） = ux （1）+ ax（1）/2 z/2） z/2）* （ t 2）= u（，）+%（t） 2 JZJX （ / t

13、） = X （ /） + IL . （ /y （ t ，）- y （ Z） + uy（ t假初始条件: 列数值：30、50、，=0 口寸=0.5, %0 =0, Xq = 2, 先 依次取卜60、70、80、85、88,并设人=2.5,原子核的位置（14（）, 90）,便可在显示屏上逐条对称地描绘出。粒子的轨迹, 共有14条。2 .程序本程序附在文末，在”依n微机和CEC T微机上运行 通过。若使用“GET”语句，击某键，用实现让计算机画一条曲线 轨迹，若要换一条曲线，只需击另一键即可。读者可自行修改本 程序。3 .结果（略）威尔逊云雾重实验改进现行高中物理教材上介绍了几种微观粒子，为了让学生

14、能直 观地观察和认识微观。粒子的存在及性质，在教学中，通常采用 威尔逊玄雾室演示实验，让学生观察。粒子的径迹。然而，用现 行教材配备的压杆云雾室这套装置做演示实验时往往会出现一些 2658 问题，影响观察效果，主要问题有：仪器封闭不严，径迹模糊不 清，云雾室上盖玻璃板下面结成雾珠，使上盖不透明，影响观察, a粒子径迹的显示时间太短，可见度小。如何解决好以上儿方面问 题呢！首先弄清原理才提出改进方法。我们知道，要使蒸汽 | _变成雾，必须具备两个条件，-是温度要降低，使 其达到饱和状态；二是必 须要有凝聚中心，这种凝 聚中心可以是灰尘，也可 以是带电粒子。如果我们 在过饱和蒸汽中放一个放射源，由

15、于它能不断地发/ I仅为0. 13伏左右，这显然对伏安法 测电阻的实验是不利的。如果要作伏 安图线，这种电压变化范围是不可 能提供出足够多组的实验数据，以供 描图。同样的仪器选用分压式线路提供可变电压，则可满足实验 的要求。见下页图4。此时凡两端的电压范围是0耀=0耀5伏那么为了给此提供较为理想的可变电压，什么条件下适宜用分压 式线路，而又在什么条件下适宜用分压式线路，而又在什么条件 下适宜用限流式线路？首先我们分析这两种限流器的调压范围， 2669 对于限流式线路调压范围是（见於I图 3）。3-R-r -口 丁0耀 A 他 + R.11对于分压式线路，其调压范围一以定是（见图4）：i1|，!

16、，耀 图4就调压范围来讲分压式线路调压范围、大于限流式线路，所以在一般实验U宜采用分压式线路。还要注意的是，每种线路的调压是否方便还跟此值与汽切值 的相对大小有关。为什么呢？原来滑线式变阻器（见图5）是靠移动滑动触。来 调节电压的。如果在实验中，滑动触头。在很大位置内移动都不 能改变电压或在很小位置内移动时电压变化很大，都将对调节电 压带来不便。为了方便起见，我们根据6设置了一个实验，来验证图5图6这一点。（表一是根据 图6装置得到的实验结 果。）实验器材：AB长等于20座 米；伏特表用学生万用 示教电表的10伏档；R、为./2361型电 阻箱；滑线式变阻器 凡伊二200欧电源用蓄电池。电动势

17、为6伏。从表一可以看到，当时（如 .=200欧,Rx =9000欧，滑动触头移动 时电压表读数比较均匀，电压调节方便；当RgR、时; 如R. = 200欧，R、=2欧，此时移动滑动触 头要么不变，要么变化很剧烈，这对调节电压带来不便，即使其 2670 电压变化范围仍为。幡伏，但对调节 电压仍然不利。若用限流式接法，不但调压范受到R与凡相对值的影响，同时调 节电压，是否方便也受到R、b与&相 对值的影响，为了验证这一点我们设 置了图7实验装置，实验器材与图6 实验装置完全一样，之间长度仍为 20厘米，得到实验数据如表二。表 一实验条件移动触头C使4。由电压表读 数变化由即二200欧R, = 9(

18、XM)欧0厘米至厘米0伏至1伏5厘米至10厘米1伏至2. 4伏10国米至20厘米2.4伏至6伏15厘米至20J里米4伏至6伏Ru = 200/2R, = 10C0厘米至5厘米0伏至0. 3伏5厘米至10犀米0. 3伏至0. 7伏10厘米至15厘米0. 7伏至1. 3伏15厘米至20厘米1. 3伏至6伏跖=200。& = 2。0厘米至5厘米儿乎不变5厘米至10厘米0伏至0. 1伏10厘米至15厘米0. 1伏至0. 2伏15厘米至20厘米0. 2伏至6伏 2671 表二实验条件电压变 化范围移动触头C 使4。由电压表读数 变化由A出=2(X)欧4=2欧近似为0描伏0耀15庠米几乎不动15耀20厘米

19、几免0描伏R、r = 200 欧R, = 20 欧0. 4耀6伏。耀5厘米0. 4通).7伏5耀10厘米0. 7耀1. 0伏10耀15厘米1. 0耀1.7伏15耀50厘米1. 7伏R w = 200 欧 尺二 2(X)欧3燃伏0耀5厘米3帖4伏5耀10厘米3. 4班伏10耀15厘米4罐1. 8伏15耀20匣米4. 8瓶伏Rar = 200 欧& =9000 欧5. 87 耀6伏0检0厘米几乎不动第一栏中（8氏，电压变化范围较宽，但在移动触头C调 整电压时，电压表读数在很长一段距离内几乎不变，这就相当于 滑动变阻器有效长度缩短，这对调整电压带来很大不便，因为当 C越接近8时，电压变化越剧烈，很难

20、调节电压。第四栏/?姐* 由于Am分压能力小，达不到提供可变电压的目的。第二栏, 尤其第三栏调压较为理想。综上所述：实验中调压线路（或称限流器，制流器）一般 宜采用分压式线路。分压式线路宜用变阻器阻值小，额定电流 大的变阻器。对于限流式线路，变阻器的阻值最好10倍于负载 电阻的阻值，这既有利于使调压范围大些，同时也有利于利用整 个变阻器的有效长度。至少也应该用变阻器的阻值与/?也相当，不 能用变阻器阻值远小于负载阻值或远大于负载限值的线路来调压。 2672 连接滑动变阻器的方法（一）近年高考都考滑动变阻器的接连，考查学生根据实验要求和 提供的器材规格合理地设计电路的能力。江苏如东县拼茶中学徐

21、正璜老师就滑动变阻器两种接法的特点，连接方法这个问题：1.分压接法的优势与限流接法的弱点分压接法如图1所示；限流接法如图2所示。分压接法的优势 在于用电器上电压的变化范围大，而且可以从零开始连续变化, 而限流接法的弱点也正在于此，用电器上电压调节范围小，且不 能从零开始连续调节。闪此分压接法常用于校准电表，研究用电 器在不同电压下的特性等。【题1】（93新高考 23题）为了测定一个6人 3卯的小电珠在不同电压 下的功率，所需的实验器 材如图3所示，已知电流图2图3表的内阻可忽略，滑线电 阻的阻值为10欧，安培 表的量程（0耀0. 6安，0耀3 安），伏特表量程（0耀3伏，0 耀15伏），如图所

22、示，测量时要 求电珠两端的电压从0伏开始连 续调节，测得多组数据，请按要 求在实物图上连线。评析：（1）题设条件明确要 求电珠两端的电压从0开始连续 调节，这只能选取分压接法。答题时应先作出原理图或电路将I, 然后再照图按顺序连线。答题时还须注意正确选取电表的量程。答：如图4所示。（2）当电路中器材有明确的规格参数时，必须将分压接法和 限流接法进行比较，从实蛤的可行性和安全性两个角度，全而考 2673 虑题设条件中的各个参数，特别 是电流参数，使各器件都能在额 定范围内工作。【题2】（94新高考25题） 图5为用伏安法测量一个定值电 阻阻值的实验所需的器材，实物 图，器材规格如下：图4（1）待

23、测电阻R、约100欧;（2）直流毫安表（量程010毫安，内阻50欧）；（3） 直流电压表（量程0 3伏，内阻5千欧）;待测电阻（4）直流电源（输出电 压4伏,内阻可不计）;（5）滑动变阻器（阻值范围015欧，允许最 大电流1安）：（6）电键一个，导线若干条。根据器材的规格和 实验要求，在本题的实 物图上连线。答：如图6所不。评析：此题给出了实验要求和器材规格,首先应当考虑采用伏安法测电阻的“外接法”还是“内接法”,因毫安表内阻与待测电阻相近，故应选用“外接法:接着考虑变阻器的连接方式，由于滑 动变阻器的最大阻值为15欧，因此如果将滑动变阻器串连在电路 中，整个电路的总电阻最大约为165欧。电源

24、的输出电压为4伏, 这样电路中的电流将超过24毫安，远大丁直流毫安表的量:程。所 以应把滑动变阻器接成分压电路。最后连接元件实物便可得到正 2674 2675 似乎限流接法无优势可言也无考查的必要,其实不然。K乙丙C.直流电源（额定电流0. 2为了测量尽量准确，应选用图7中 答：丁图。图。确答案。2 .限流接法的优势与分压接法的弱点 限流接法的接法较简单，连续三年高考都考查了分压接法,【题3】为了测： 一个阻值约为25欧， 额定电流为0. 5安的 电阻心实验室中备有下列器材：甲4.毫安表（量程 为0200毫安，内阻 50欧）；/?.伏特表 （量程为0-3伏，内阻20千欧）;安,电动势4V）；

25、0.滑动变阻器（阻值范围020欧，额定电流 0. 5安）：E.电键一只，导线若干。评析：本题也应同样先根据待测电阻小于毫安表内阻确定用 “外接法”测电阻电路（乙、丁图）。对乙图，由于电源电动势为4 伏，待测电阻约为25欧且亳安表内阻为50欧，因此亳安表不会超 载。但不应就此下结论，题设中尚有电源额定电流0. 2安未考虑, 而乙图外电路总电阻不大于滑动变阻揩总电阻20欧姆，故乙图流 过电源的电流定大于0. 2安，所以只能选丁图。由此可见，分压接法的弱点在于外电路电阻阻值小，流过电 源和变阻器”部分（如图1的电流大，对电源和变阻器额定电流 的耍求高。而限流接法则正好克服了这一点。设计电路应根据题

26、设具体条件的要求全面考虑，不可死记硬背。连接滑动变阻器的方法D滑动变阻器具有多种用途和接线方式。滑动变阻器在电学实 验中使用频率极高，是重要的电学仪器，是教学的重点。选择何 种方式将滑动变阻器接入电路具有较高的技巧性，学生不易掌握, 也是教学的难点。滑动变阻器有三种基本用途：（1）保护电路：选定滑片位置, 使加在负载、电压表、电流表等电学元件上的电压以及流过它们图2和电源的电流在额定值 以内；（2）调节、控 制：改变滑片位置，使 加在工作元件及工作电 路上的电压利流过它们 的电流在额定值内变 化：（3）变阻负载：作 为能改变接入电路电阻的负载电阻往往兼具保护、调节作用。滑动变阻器接入电路时有两

27、种基本接线方式：（1）接成限流 器，如图1所示（分成、间短路和断路两种接线方式）；（2） 接成分压器，如图2所示。滑动变阻器接入电路时应该接成限流电路还是接成分压电路? 这取决于多种因素的制 约。江苏扬州市第五中 学陈金鹏老师对滑动变 据作了介绍：滑动变阻器作为负囱.圜/因3囹4载电阻时总是接成限流电路。例如，用安培表和伏特表测定电池的电动势和内电阻实险 中的滑动变阻器，见图3。又如，研究电源的输出功率与外电路电 阻关系实验中的滑动变阻器，见图4，都作为负载电阻，都接成限 流电路。 2676 滑动变阻器在电路中主耍起保护、调节作用时，应依据下述 诸原则，以确定其具体的接线方式。1 .确保电路安

28、全原则 电路安全是电学实验中必须考虑的第一位因素滑动变阻器必须接成适当电路，以确保流过电源、用电器、 电表及变阻器本身的电流在各自的额定值以内。例1图5为伏安法 测量一个定值电阻阻值 的实验所需的器材实物 图。器材规格如下：芯（1）待测电阻R、金小（约100欧）（2）直流毫安表（量程0-10毫安，内 阻50欧）+侍刿密阻 2677 （3）（4）（5）（6）直流电压表（量程03伏，内阻5千欧）直流电源（输出电压4伏，内阻不计）滑动变阻器（阻值范围015欧，允许最大电流1安） 电键一个，导线若干条根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连接。分析与解 若将滑动变阻器接成限流器，当接入电路电阻取

29、最大值15欧时，流过电路的电流为24亳安，超过毫安表的量程, 违反了电路安全原则，故变阻器一定要接成分压器，如图6所示。 值得注意的是，由=/R总，/ = /、+心，尺总=（15-&）+ 五吨-V菸人可求得,仅当凡w5.7欧时，流过毫安表的电流 R? +（氏 + 电）-、（W10毫安，电路才是安全的。2 .减小实验促差原则实验时应根据具体情况，选择变阻器的合适接法，使实验结果比较精确。/. 凡（1）使电流、电压的调节范围较大：变 广0 阻器的适当接法应使加在负载电阻上的电压口人弋和流过的电流能在较大范围内变化，以便多干音京 测几组数据，取平均值，减小偶然误差。乙二|1滑动变阻器的总电阻R。远小

30、于负载电阳A时，应接成图2式的分压电路。设/?二 10叫），忽略电源内阻，若接成图1的限流电 路，则电路中的最大电流、最小电流分别为1m = SR = e/（A+/?。）=10e/ （11/?） 显见，/二/.,电流的调节范围很小。若接成图2的分压电路，则有= hnin =于是，电流的调节范围较大。滑动变阻器的总电阻R。远大于负载电阻R时，两种电路都有 较大的调节范围。设R = 10R,忽略电源内阻,接成限流器时。Lw = R，/./（+R。）=川心心= 10”向 接成分压电路时，结论仍为式。（2）使变阻沸的有效调节范围较大：当勺远大于A时，接成 限流电阻可使流过负载的电流有较大调节范围，但变

31、阻器滑片有 效移动范围较小，不能减小误差。设仆=100A,忽略电源电阻, 图1的，小、/两分别为1ms + Ro） =e/101/?,= 101 lrnin用电流表测量电路电流时，电路中的最大电流/小不能超过电流表 量程。为便于讨论，设两者相等，为了使测量结果比较准确，电 路中的电流应在0.2/京/小之间变化。图1中，滑片从右向左移 动时，当变阻器接入电路电阻修减小到等于4R时，即滑片移 至非常靠近端，使、间距离比、/）间距离=4： （100-4） =1：24,电路中电流才增大到0.2/会，此前滑片的移动是无效的, 无效移动距离占总长的96%。滑片此后的移动是有效的，但有效 2678 移动距离

32、仅占总长的4%,可见有效调节范围很小。接成分压电路 则能消除弊端。（3）使测量仪表有合适的量程：选择变阻器的合适接法使测 量仪表有合适量程系指，流过表的电流、加在表两端的电压既不 能太大，也不能太小，太大则超过量程，损坏电表；太小则指针 偏角太小，读数误差较大。例2用伏安法测量一个电阻的阻值，备用仪器及元件有（1）待测电阻收,约25千欧（2）直流电流表，量程0懈00芦1,内阻300。（3）直流电压表 量程0耀10匕 内阻约为100千欧（4）直流电源两种：（g） 一节干电池，电动势1. 5伏，内阻 不计；（e2）直流稳压电源，输出电压15伏（5）滑动变阻器心，总电阻15千欧（6）电键K,导线若干

33、试从以上所提供的仪器和元件中选择合适的规格及适宜的线 路，使被测电阻的测量结果达到尽可能高的精确度。绘出电路图 并标明所选仪器及元件的规格。分析与解 由于凡的阻值远远大于的厂=内阻且和。的内阻接近，故选用安培表内接 一_ 电路，如图7所示。l一二二若选用一节干电池作为电源，变阻器无 彳论接成限流播或是分压器，和的最大读数相同，分别为60加1和1.5匕指针偏角太 图7 小，误差较大，故应选用（.）作为电源。若滑动变阻器接成限流电路，流过H,的最小电流为375M， 超过的量程，故变阻器必须接成分压器。3 .节约电源电能原则：当限流电路和分压电路均可使用时。 例如滑动变阻器的总电阻和负载电阻阻值接近

34、，应该优先选用限 流电路。因为在负载电阻消耗功率不变的前提下，限流电路消耗 的总功率小于分压电路消耗的总功率。 2679 设变阻器接成两种电路时流过负载的电流皆为/。，接成限流 电路时，电源消耗的功率为P=el。接成分东出路时，电源消耗的功率为P=e(/()+ /?) P式中12是滑动变阻器上和负载电阻R并联部分治上的电流，见图 2o选择滑动变阻器的接线方式时，除了需要考虑上述三原则外, 还需考虑某些实验的特殊要求。例如用标准伏特表、安培表校准 改装成的伏特表、安培表，若要求加在伏特表两端的电压及流过 安培表的电流能从0连续变化到满量程，则变阻器必须接成分压器 方能满足实验要求。滑线变阻器是用

35、途很广泛的电学器材，它在电路中的作用是 通过自身的电阻值变化，达到改变某一用电器或电路中的电流及 电压的目的。在中学里，要求知道它的结构、用途并掌握其使用 方法。但从多次中考、高考的结果来看，无论从其结构示意图或 者从实物图上考核其使用方法时，总有相当一部分考生发生这样 或那样的错误。浙江省金华县汤溪中学邵晓明老师作了如下分析：滑线变阻器的结构，如图所示：6:f t.b为电阻A的两端点的。b接线柱，是可在电阻口 、,P b丁3上滑动的触片；C、dI为与P连接导通的金图1图2屈杆两端的接线柱。显然，若只C、，两端接入电路中，则相当于 短路；若只将、分两端接入电路中，则它只起一个固定电阻 (/?)

36、的作用。这两种接法都不起变阻器的作用。 2680 滑线变阻器的连接限流（降压）接法 如图2,将a或的任一端与c或”的任 一端串接在电路中。这相当于在电路中串接了一个可变电阻。当 移动滑动触头。时，可改变此串联电阻的大小，从而调节通过用 电器（电灯）的电流。设滑线变阻器总阻值为/?,其中串入电路的部分电阻为凡， 电灯的电阻为心，电源电动势为 （内阻不计），则电路中的电流 强度/ = /（&/+&），故小两端所分得的电压为Uo = IRq = e/?0/（凡 + R,）=e/（1 + RJR。）使R,从0变到R时，1J。将相应地从变到/ 1 + R/R。）。电压 变化范围是：（/= -/（1 +

37、R/凡）二/（1 +凡/K）由此式可以 看出，电压变化范围的大小取决于时与比值的大小。如果R 的值比较接近%的值，或者小于心的值，那么仆两端的电压变 化范围就比较小。例如当A = 0. 1及。时 AU = 6/11 =0. 09,当 /?=役0时,AU = 0. 5o如果尺比几大得比较多的情况下,那么 就可以得到较大范围内的电压变化。如当R = 10凡时, AU=e/l. 1=0. 9eo显然，这种接法不可能使凡两端的电压调 节到零。分压接法如图3所示，将、6两端接到电源上，使变阻器整个电阻R的两端产c |& d生电势差，这样从0到/）电势是逐点变化一下一. 的，即滑动点P与0、之间的电势差随

38、着：一匚三 点位置的变化而变化。用电器（电灯）一I-一端与a或b任一端连接，另一端与0或d的 任一端连接，加在用电器（电灯）上的电压闵二囹3 就可随P点的移动而改变其大小。设滑线变阻器中与R。并联的部分为此，则由电路计算得R。 两端的电压U = RR0w/ （ RR - + RR） 2681 使艮从0变化到R时，%将相应地从0变到小可见，R两端 电压变化范围是与R、旦的大小无关。分压接法与降流(降压)接法相比，具有加在用电器两端的 电压变化范围大的优点，即可以从零调起，通过的电流也可以从 零开始。滑线变阻器的选择给定一些电路器材，耍求选择适当的滑线变阻器与连接方法 时，应该考虑两个方面。首先考虑是否有足够的电压调节范围。分压接法总能保证实 现这一点。限流接法就不一定。当然有时并不需要有太大的电压 调节范围，就可以采用限流接法。只有当变阻器的电阻A远比用 电器电阻R。小时，才可不考虑限流接法。然后考