高中物理电学实验复习讲座.ppt

1、高中物理电学实验复习讲座,(一). 把握考试大纲, 明确复习方向,(三).电学实验数据的处理方式,(二).电学基本仪器的使用,(四).电阻测量的常见方法,(一) 把握考试大纲, 明确复习方向大纲要求的五种能力：,1.理解能力 2. 推理能力 3. 分析综合能力 4. 应用数学处理物理问题能力 5. 实验能力,中学物理十九个学生实验大致可分为以下几类:(有记号者为高考历史上的空白点),.验证性实验: .测定性实验: .描绘性实验: .研究性实验: (5).使用性实验： (6).应用性实验： (7).探究性实验: (8).设计性实验：,一.高中物理学生实验的分类,. 验证性实验: . 验证力的平行

2、四边形定则. . 验证动量守恒定律. . 验证机械能守恒定律. . 测定性实验: . 长度的测量. . 用单摆测定重力加速度. . 油膜法估测分子的大小. . 测定金属的电阻率.(练习使用螺旋测微器) . 测定电源的电动势和内电阻. . 把电流表改装为电压表. . 测定玻璃的折射率. . 用双缝干涉测光的波长., 描绘性实验: . 用描迹法画出电场中平面上的等势线. . 描绘小电珠的伏安特性曲线. .研究性实验: .研究匀变速直线运动. .研究平抛物体的运动. (5).使用性实验:练习使用示波器. (6).应用性实验:传感器的简单应用 (7).探究性实验: .探究弹力和弹簧伸长的关系. .用多

3、用电表探索黑箱内的电学元件. .设计性实验,二.实验能力的重要性： 实验是学科内综合、联系实际的重要方面 以综合运用学过的理论、方法、仪器解决实际实验问题、以及以实验为背景的论证计算题，成为考查学生联系实际综合运用知识的实践能力、区分中上程度学生的重要方面。,三.高考大纲对实验能力的要求： 能独立完成“知识内容表”中所列实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法, 能控制实验条件,会使用仪器， 会观察、分析实验现象, 会记录、 处理实验数据，并得出实验结论，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 。,四.高考大纲(实验部分)的说明,1.要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游

4、标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，等等. 2.要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差. 3.要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果.间接测量的有效数字运算不作要求.,五.2004年高考物理实验试题荟萃,.(山西)将小量程毫安表改装成大量程电流表. .(四川)用两个量程不同的电压表测电阻. .(甘肃)平行板电容器等势线的描绘. .(海南)用电压表和电阻测量电源电动势和内阻. .(北京

5、)用等效法测电阻(含实物连接图). .(天津)用半值法测电阻. .(广东) 用插针法测半圆形玻璃砖的折射率 用串联分压法测电动势和电阻(题给实物连接图).,(江苏)描绘二极管的伏安特性曲线.,.(上海) .利用纸带测瞬时速度,并讨论误差. .测定干电池的电动势和内阻(仪器选择). .测定灯泡的发光强度,并讨论误差. .通过电源伏安特性曲线和外电阻伏安特 性曲线解决小灯泡的实际功率,六.物理实验复习应注意的几个问题：,.“纸带处理”问题.(包括变形问题) .累积法与微观量的测量. .转换法与物理量的测量. .滑动变阻器的两种接法的选择问题. .伏安法测电阻的两种电路选择问题. .伏安法测电阻的两

6、种变形方法. .测定电源电动势和内阻实验两种方法. .仪器选择的两条基本原则.,(二).电学基本仪器的使用：,1.要求会正确使用的电学仪器有：电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等. 2.练习使用示波器.,例1：如何在高电阻两端得到小电压？,要求使用下列器材,使一个约2ok的负载电阻两端得到一个准确度较高的50.0mV的微小电压. 干电池2节(串联),多用电表(作为标准电表)的直流2.5v档,滑动变阻器(阻值约50),定值电阻(20.0),电阻箱(9999.9),开关，导线若干. (1)画出设计的电路图. (2)简述操作方法.,先思考下面几个问题：,电源电压3V(2节干电池串联)输出电

7、压2.5V怎么办？ (可把滑动变阻器分压连接) 输出电压2.5V,而负载两端只需要50.0mV的微小电压怎么办？ (可在负载上串联一个较大的电阻) 负载电阻相当大(20.0k),而其两端得到一个准确度较高的50.0mV的微小电压怎么办？ (可在负载两端并联一个较小的电阻),方法与步骤：,连接电路图如图所示. 调节电阻箱,使它的电阻为980.0. 调节滑动变阻器,使标准电压表示数为2.50V. 则负载电阻两端的电压为50.0mV.,例2.示波器的使用(03年江苏省高考试题)图中为示波器面板，屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形。 （1）若要增大显示波形的亮度，应调节 旋钮。 (答案：

8、辉度旋钮) (2)若要屏上波形线条变细且边缘清晰，应调节 旋钮。 ( 答案：聚焦旋钮和辅助聚焦旋钮) （3）若要将波形曲线调至屏中央，应调节 与_旋钮。 (答案：竖直位移旋钮和水平位移旋钮),(例3).(04年甘肃省高考试题)图中给出器材为电源E（电动势为12V，内阻不计），木板N（板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张），两个金属条A、B（平行放置在导电纸上，与导电纸接触良好，用作电极），滑线变阻器R（其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻），直流电压表V（量程为6V，内阻很大，其负接线柱与B极相连，正接线柱与探针P相连），开关K。 现要用图中仪器描绘两平行金 属条AB间电场中的等势线

9、。AB 间的电压要求取为6V。,（）在图中连线，画成实验电路原理图。 （）下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上. a. 接好实验电路。 b. 。 c. 合上K，并将探针P与A相接触。 d. 。 e. 用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上。画一线段连接AB两极，在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点，用探针把它们的位置印在白纸上。 f. 将探针与某一基准点相接触， ，这一点是此基准的等势点。用探针把这一点的位置也压印在白纸上。用相同的方法找出此基准点的其它等势点。g. 重复步骤f，找出其它4个基准点的等势点。取出白纸画出各条等势线。,(三).电学实验数据的处理方式:,在中

10、学物理中只要求掌握数据处理的最简单的方法.常用的方法有: 1.列表法:在记录和处理数据时,常常将数据列成表格.数据列表可以简单而又明确表示出有关物理量之间的关系,有助于找出物理量之间规律性的联系. 2 作图法:作图时要注意图上的连线不一定通过所有的数据点,而要使数据点在线的两侧合理的分布;在图上求直线的斜率时,要选取线上相距较远的两点,不一定要取原来的数据点;作图时常设法使图线线性化,即将曲改直. 3.平均值法:必须注意的是,求平均值时应该按原来测量仪器的准确度决定保留的位数.,例4:电偶温差电动势E与温差t之间的关系可近似 为E=E(t),现测得一组实验数据如下:,已知其中仅有一组数据记录有

11、明显错误,指出错误的一组,并设法给出E的具体表达式. 从作图可知,发现Et图近似为直 线,第三组数据有问题.可设函数关系： E=kt+b,在图线上取两个较远的点,用两 点斜率公式求得k=0.042,得E=0.042t+b, 再代入其它6组数据,可求得b的平均值 为-0.055,故得E=0.042t-0.055,用已知规律的图线求解 (按已知规律图线作图),(四).电阻测量的常见方法 1.欧姆表法 2.伏安法 3.等效替代法 4.欧姆定律法 5.并联分流法 6.串联分压法 7.等势点法(包括“补偿法”与“电桥平衡法”) 8.半偏法,一.欧姆表法,题型1.多用表刻度及读数问题 .多用表面板上的刻度

12、线的特点： .直流电流(压)刻度线都是均匀的,可以 共用同一刻度线. .电阻刻度线和交流电压刻度线都是 不均匀的. .电阻刻度线上的零欧姆刻度与直流电 流刻度线上的最大刻度相对应.,(2).多用电表的读数原则,.选择开关拨到电压、电流档位时,应再估读一位；而选择开关拨到电阻挡位时,不用估读. .注意用有效数字来表示.,题型2：用多用表测电流(电压)：,多用表可测量交、直流电流, 也可测量交、直流电压,.测电流(电压)时,应将选择开关旋转到相应的电流(电压)挡,内部电路接通.此时应将红表笔接外电源正极、黑表笔接外电源负极.此时电流方向为：红表笔流进,黑表笔流出.,题型3：用多用表欧姆档测量电阻,

13、(1)定机械零点 .插红黑表笔 .选欧姆档位 .调欧姆零点 .测电阻读值 .拔表笔脱档.,用多用电表测电阻的注意事项,测电阻时,待测电阻要跟别的元件和电源断开.不能用手接触表笔的金属杆. 合理选择欧姆档的量程,使指针尽量指在表盘中间位置附近.若发现指针偏转角度过小,说明待测电阻阻值较大,应改选较大的档位. 换欧姆档量程时,一定要重新进行电阻调零.,题型4：测量多用表欧姆档内阻及欧姆表内电池电动势,实验方案： 根据多用表欧姆档的内阻等于其中值电阻,利用电阻箱测之. 利用“两次测量法”,根据闭合电路欧姆定律可求得内电池的电动势.,题型5：用多用表、直流电源、定值电阻测多用电表直流档的内阻,(200

14、3年江苏省高考试题)要测量一块多用电表直流10mA档的内阻RA(约为40).此外,还有下列器材：直流电源一个(电动势E约为1.5,内阻可忽略不计),电阻一个(阻值R约为150),电键一个,导线若干.要求： 写出实验步骤； 给出RA的表达式.,思路分析,.用多用电表直流电压档测直流电源电动势E. .用多用电表欧姆档测电阻R. .将多用电表置于直流10mA档与直流电 源、电阻R串联,读出电流档此时的读数I.由闭合电路欧姆定律可求得直流电流档的内阻.,题型6：用多用表测接地电阻,接地电阻不仅与接地金属的形状有关, 而且与埋入深度、土壤成份、湿度等都有直接关系, 很难用理论计算得出准确的结果, 现有一

15、接地体, 另外有二个辅助测量电极(圆钢材料), 请用多用表来测出接地电阻, 要求写出实验方案和测量的结果.,题型7：用多用表探索黑箱内的电学元件,(1)对于普通电阻,不必考虑哪一端接多用电表的红表笔,哪一端接黑表笔,测得阻值相同. (2)对于具有单向导电性的二极管,情况就不再是这样.由于二极管具有正向导通、反向截止的特性,所以当黑表笔接二极管正极,红表笔接二极管负极时,处于正向导通状态,欧姆表几乎满偏(正向电阻较小);反之,处于反向截止状态. “黑正红负”“导通”; “ 黑负红正”“截止”.,二.伏安法测电阻：,1.测量电路的选择： 电流表“外接法”“三小” 电流表“内接法”“三大”.,2.控

16、制电路的选择(变阻器的分压和限流) 一般思路： .“测定金属的电阻率”：外接、限流(或分压) “测定纯净水的电阻率”：内接、分压. .“小灯泡伏安特性曲线的描绘”：外接、分压. .“热敏电阻伏安特性曲线的描绘”：内接、分压,题型1:从下列实验器材中选出适当的实验器材,设计一个测量阻值约为15k的电阻的电路,要求方法简捷, 两端的电压能从零开始变化,要尽可能提高测量的准确度.,电流表(1),量程1mA,内阻r150. 电流表(A2),量程500A,内阻r2300. 电压表(V1),量程10V,内阻 r3=15k. 电压表(V2),量程3V,内阻r4=10k. 电阻(R1),阻值约为25,作保护电

17、阻用,额定电流为1A. 滑动变阻器(R2),阻值约为50,额定电流为1A. 滑动变阻器(R3),值约为1000,额定电流为1A. 电池组,电动势3V,内阻很小但不可忽略. 开关及若干导线. 画出测量的电路图,并标明所用器材的代号. 写出计算的表达式,并说明各符号表示的意义.,思路分析：,确定电流表、电压表 ： 由电源电动势可确定电压表应选V2(量程3V). 估算电路中的最大电流可确定电流表应选A2(量程500A). 确定控制电路： 由题目要求可知滑动变阻器应采用分压连接且应选R2 (阻值约50). 确定电流表内、外接法： 由题给的电压表内阻为准确值,故应采用电流表外接法.,启迪和小结,审清题意

18、是解决本题的重要关键,本题所给的电压表的内阻为准确值,而电流表的内阻为近似值.为尽可能提高测量的准确度故应采用电流表外接法(其误差是由电压表内阻分流而造成的)；同样若题给的电流表的内阻为准确值,则应采用电流表内接法(其误差是由电流表内阻分压而造成的).,题型2:实验室准备了下列器材： 电流表A1,量程为0.6A,内阻为0.1. 电流表A2,量程为600A,内阻为100. 电阻箱R1,09999.9. 滑线变阻器R2 010. 电源E=6V,内阻不计,允许通过的最大电流为0.5A. 待测电阻Rx，约为10. 开关S一个，导线若干. 要求选择上述器材,设计一个用伏安法测电阻Rx电路图.,思路分析,

19、1.把电流表A2改装为量程6V的电压表. 可串联一个阻值为9900的电阻(用电阻箱) 2.采用电流表外接法. 3.滑线变阻器采用限流连接法,题型2：2004年上海市高考试题,小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某回学为研究这一现象,用实验得到小灯泡上的电流和电压的数据如下表所示: 画出实验电路图.可用器材有：电压表、电流表、滑线变阻器(阻值10)、电键、导线. 画出小灯泡的UI曲线. 若电源电动势是1.5V,内阻是2, 将本题的小灯泡接在该电源的两 端,小灯泡的实际功率是多少？,思路分析：,要求小灯泡的电压连续变化,则滑动变阻器应采用分压连接,灯泡电阻小,则采用电流表外接法. 作小灯泡的UI

20、曲线如图. 由U=E-Ir=1.5-2I,做出电源的伏安特性曲线,如图.这两条图线的交点即为小灯泡的工作电流为0.35A,工作电压为0.80V.因此小灯泡的实际功率为0.28W.,三.等效替代法：,1.原理: 若两个电阻分别接入同一电路中产生相同的效果，则这两个电阻阻值相等。 2.在题中提供的器材中，只有一个电流表或电压表和一个电阻箱，(对电表的要求不高,电表可以是有刻度线而无刻度值,或者电表读数不准)，要测未知电阻，应该考虑等效替代法：既用已知电阻值的电阻箱替代未知电阻，在两次电流表读数相同的情况下，待测电阻即为电阻箱阻值。 .,四.并联分流法：,并联分流法是指在实验测量待测电阻时，如果没有

21、符合要求的电压表，将待测电阻RX与已知电阻R并联，分别测出待测电阻RX和已知电阻R的电流I1和I2，由并联分流规律，利用I1RX=I2R，求出RX的方法。这种方法在1999-2001年连续三年高考中都考查过。,五.串联分压法：,串联分压法是指在用实验测量待测电阻时，如果没有符合要求的电流表，将待测电阻RX与已知电阻R串联，用电压表测出待测电阻RX和已知电阻R两端的电压U1和U2，由串联分压规律U1/RX=U2/R求得待测电阻RX的方法.,例 (04年四川高考题)用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900 1000)： 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

22、阻r1=750； 电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500； 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= 。,0.198,六.欧姆定律法：,此法运用闭合电路欧姆定律建立相关的方程,广泛运用于电源电动势和内电阻的测定. 注意：高考大纲有所变化. 04年：用电流表和电压表测

23、电池的电动势和内电阻. 05年：测定电源的电动势和内电阻.,题型1.(04广东物理)图中R为已知电阻， Rx为待测电阻，K1为单刀单掷开关，K2为单刀双掷开关，V为电压表(内阻极大)，E为电源(内阻不可忽略)。现用图中电路测量电源电动势E及电阻及Rx (1)写出操作步骤： (2)由R及测得的量， 可得E= ，及Rx= .,实物图电路图,思路分析,1.先测电源电动势E. (断开K1,k2接到a,记下电压表示数U1,则U1=E) 2.再测电源的路端电压. (闭合K1,K2接到a,记下电压表示数U2,则U2即为路端电压) 3.最后测Rx两端电压. (闭合K1,K2接到b,记下电压表示数U3,则U3即为Rx两端电压) 解本题的关键:电压表是理想表.,题型2.用小量程的电流表改装成电压表,再用伏安法测电池的电动势和内阻.,在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材: 干电池(电动势约为1.5v, 内电阻小于1.0). 电流表G(满偏电流3mA ,内电阻Rg=10) 电流表A(00.6A, 内电阻约0.1) 滑线变阻器R1 (020,10A) 滑线变阻器R2 (0100,1A) 定值电阻R3 (990) 开关和导线若干. 滑线变阻器应选用_. 设计实验电路图. 如图所示为某一同学根据他所设计的实