高中物理电学实验要点总结

高中物理电学实验要点总结 高中物理电学实验要点总结 一、难点形成的原因 1、对电流表、电压表的读数规则认识模糊导致读数的有效数字错误 2、对滑动变阻器的限流、分压两种控制电路的原理把握不准导致控制电路选用不当 3、对实验测量电路、电学仪器的选用原则把握不准导致电路、仪器选用错误 4、对电学实验的重点内容“电阻的测量”方法无明确的归类导致思路混乱 5、对于创新型实验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 平时缺乏对实验思想方法如模拟法转换法放大法比较法替代法等进行归纳在全新的实验情景下找不到实验设计的原理无法设计合理可行的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。受思维定势影响缺乏对已掌握的实验原理仪器的使用进行新情境下的迁移利用缺乏创新意识。 二、难点突破 1、电流表、电压表的读数规则 电流表量程一般有两种——0.10.6A03A电压表量程一般有两种——03V015V。如图10-1所示 因为同一个电流表、电压表有不同的量程因此对应不同的量程每个小格所代表的电流、电压值不相同所以电流表、电压表的读数比较复杂测量值的有效数字位数比较容易出错。下面是不同表不同量程下的读数规则 电压表、电流表若用03V、03A量程其最小刻度精确度分别为0.1V、0.1A为10分度仪表读数读数规则较为简单只需在精确度后加一估读数即可。 如图所示电压表读数为1.88V电流表读数为0.83A。若指针恰好指在2上则读数为2.00V或A。 电压表若用015V量程则其最小刻度为0.5V为2分度仪表读数所读数值小数点后只能有一位小数也必须有一位小数。 如图所示若指针指在整刻度线上如指在10上应读做10.0V指在紧靠10刻度线右侧的刻度线上即表盘上的第21条小刻度线读数为10.5V若指在这两条刻度线间的中间某 10.2V或10.3V或10.4V即个位置则可根据指针靠近两刻度线的程度分别读做10.1V或 使是指在正中央也不能读做10.25V若这样则会出现两位不准确的数即小数点后的2和5不符合读数规则如上图中所示读数应为9.3V。 电流表若用0-0.6A量程则其最小刻度为0.02A为5分度仪表读数其读数规则与0—15V电压表相似所读数值小数点后只能有两位小数也必须有两位小数。 如上图所示电流表读数为0.17A若指针指在第11条刻度线上则读数为0.22A指在第10条刻度线上读数为0.20A指在第12条刻度线上读数为0.24A。 2、滑动变阻器应用分析 滑动变阻器是电学实验中常用的仪器近几年高考电学设计性实验命 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 对其应用多次直接或渗透考查.如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应考的难点. 滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点如图10-2所示的两种电路中滑动变阻器最大阻值为R0对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用通常把图a电路称为限流接法图b电路称为分压接法. ?限流法.如图a所示待测电阻上电压调节范围为.显然当R0ltltRL时在移动滑动触头的过程中电流的变化范围很小总电流几乎不变UL也几乎不变无法读取数据当R0gtgtRL时滑动触头在从b向a滑动的过程中先是电流表、电压表的示数变化不大后来在很小的电阻变化范围内电流表、电压表的读数变化很快也不方便读数只有当RL与R0差不多大小时才能对电流、电压有明显的调控作用.在同样能达到目的的前提下限流法较为省电电路连接也较为简单. ?分压法.如图b所示待测电阻上电压调节范围为0E且R0相对于RL越小R上的电压变化的线性就越好.当R0gtgtRL时尽管UL变化范围仍是0E但数据几乎没有可记录性因为在这种情况下滑片从左端滑起要一直快到右端时电压表上示数一直几乎为零然后突然上升到E对测量几乎没有用处.因此分压接法要用全阻值较小的滑动变阻器。 滑动变阻器的限流接法与分压接法两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小但在不同条件下调节效果大不一样滑动变阻器以何种接法接入电路应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑灵活选取. 1.下列三种情 况必须选用分压式接法 1 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路即大范围内测量时必须采用分压接法. 2当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0时必须采用分压接法.因为按图b连接时因RLgtgtR0Rap所以RL与Rap的并联值R并?Rap而整个电路的总阻值约为R0那么RL两端电压显然UL?Rap且Rap越小这种线性关系越好电表的变化越平稳均匀越便于观察和操作. 3若采用限流接法电路中实际电压或电流的最小值仍超过RL的额定值时只能采用分压接法. 1测量时对电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节只是小范围内测量且RL与R0相差不大或RL略小于R0采用限流式接法. 2电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小不能满足分压式接法的要求时采用限流式接法. 3没有很高的要求仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时可考虑安装简便和节能因素优先采用限流式接法. 例1如图10-3所示滑动变阻器电阻最大值为R负载电阻R1R电源电动势为E内阻不计. 1当K断开滑动头c移动时R1两端的电压范围是多少 2当K闭合滑动头c移动时R1两端的电压范围是多少 3设R的长度 c间 长度为x当K接通后加在R1上的电压U1与xabLR上单位长度的电阻各处相同a、 的关系如何 【审题】电键断开或闭合导致电路出现两种截然不同的控制电路限流和分压把握限流和分压电路的原理是关键 【解析】1若K断开则该控制电路为滑动变阻器的限流接法故?U1?E 2若K闭合则该控制电路为滑动变阻器的分压接法故0?U1?E 3 【总结】该题考察两种控制电路的原理即两者获取的控制电压范围不同 材如下待测电阻Rx阻值约5 Ω额定功例2用伏安法测量某一电阻Rx阻值现有实验器 率为1 W电流表A1量程00.6 A内阻0.2 Ω电流表A2量程03 A内阻0.05 Ω电压表V1量程03 V内阻3 kΩ电压表V2量程015 V内阻15 kΩ滑动变阻器R0050 Ω蓄电池电动势为6 V、开关、导线. 为了较准确测量Rx阻值电压表、电流表应选________并画出实验电路图. 【审题】该题要求选择实验仪器、测量电路及控制电路因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx故首先考虑滑动变阻器的限流接法 【解析】由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为 因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx故首先考虑滑动变阻器的限流接法若用限流接法则被测电阻Rx上的最小电流为 因该实验没有对电流、电压的调节范围未作特殊要求故用限流电路.电路如图10-4所示. 【总结】滑动变阻器全阻值相对待测电阻较大用分压接法不便于调节故限流接法是首选只要能保证安全且有一定的调节范围即可。 例3用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下待测电阻Rx约100 Ω直流电流表量程010 mA、内阻50 Ω直流电压表量程03 V、内阻5 kΩ直流电源输出电压4 V、内阻不计滑动变阻器015 Ω、允许最大电流1 A开关1个导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图. 【审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法各仪器的量程和电阻都已经给出只需计算两种接法哪种合适。 【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式即电流表的内接法和外接法由于故电流表应采用外接法.在控制电路中若采用变阻器的限流接法当滑动变阻器阻值调至最大通过负载的电流最小此时电流仍超过电流表的量程故滑动变阻器必须采用分压接法.如图10-5所示. 【总结】任一种控制电路必须能保证电路的安全这是电学实验的首要原则 限流接法虽然简洁方便但必须要能够控制电路不超过电流的额定值同时能够保证可获取一定的电压、电流范围该题中即便控制电流最小值不超过电流表的量程因滑动变阻器全阻值相对电路其它电阻过小电流、电压变化范围太小仍不能用限流接法。 3、实验 电路和电学仪器的选择 1电路的选择 ?安培表内、外接电路的选择 由于电压表的分流作用和电流表的分压作用造成表的示数与通过负载的电压或电流真实值之间产生误差为减小此系统误差应慎重选择电流表的内外接法选择方法如下 1、直接比较法 当待测电阻阻值RxltltRV时伏特表分流很小选择安培表外接电路 当待测电阻阻值RxgtgtRA时安培表分压很小选择安培表内接电路。 2、临界值计算比较法 当待测电阻阻值与电压表、电流表的阻值相差不多时如何确定被测电阻R是较大还是较小呢我们要计算两种接法的相对误差可用与相比较. 3、测试判断法试触法 若Rx、RA、RV的大小关系事先没有给定可借助试触法确定内、外接法.具体做法是: 如图10-6所示组成电路其中电流表事先已经接好拿电压表的一个接线柱去分别试触M、N两点观察先后两次试触时两电表的示数变化情况。 如果电流表的示数变化比电压表示数变化明显即说明接M点时电压表分流作用引起的误差大于接N点时电流表分压作用引起的误差这时应采用内接法即电压表接N点。 如果电压表的示数变化比电流表示数变化明显即说明接N点时电流表分压作用引起的误差大于接M点时电压表分流作用引起的误差这时应采用外接法即电压表接M点. 口决“内字中间有个大大内偏大小外偏小”即内接法适合测大电阻且系统误差偏大即测量值大于真实值外接法适合测小电阻且系统误差偏小即测量值小于真实值 ?控制电路即滑动变阻器的接法的选择见难点2 2电路实验器材和量程的选择应考虑以下几点 ?电路工作的安全性即不会出现电表和其它实验器材因过载毁坏现象。 ?能否满足实验要求常常要考 选择器材的一般思路是首先确定实验条件然后按电源虑便于多次测量求平均值。 ? —电压表—电流表—变阻器顺序依次选择。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度的2/3左右以减少测读误差.根据电路中?赡艹鱿值电流或电压范围需选择滑动变阻器注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值对大阻值的变阻器如果是滑动头稍有移动使电流、电压有很大变化的不宜采用.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作出恰当的选择.总之最优选择的原则是 a、方法误差尽可能小. b、实现较大范围的灵敏调节. c、在大功率装置电路中尽可能节省能量在小功率电路里在不超过用电器额定值的前提下适当提高电流、电压值以提高测试的准确度. 根据以上原则电学仪器的选择有如下建议 1、电源的选择选择直流电源应根据用电器的需要来确定一般考虑用电器所需的电压、电路中的电流、电源电动势和允许电流等.在不超过待测器材所允许的最大电压值的情况下选择电动势较大的电源以获得更多的测量数据。在相同电动势情况下通常选择内电阻较小的电源以获得较稳定的路端电压测电源内阻除外。 2、电表的选择在不超过电表量程的条件下选择量程较小的电表以便测量时示数能在满刻度的2/3左右。 3、滑动变阻器的选择:要由电路中所要求或可能出现的电流、电压的范围来选定变阻器实际流过变阻器的电流不得超过其额定值如要通过变阻器的电阻改变来读取不同的电流、电压值时要注意避免变阻器滑片稍有移动电流或电压就会有很大变化的出现也要避免出现滑片从一头滑到另一头电流或电压几乎没有变化的情况. 若控制电路确定为限流接法则滑动变阻器应选用与实验电路中其它电阻的总阻值相差不大的若控制电路确定为分压接法则应选用在额定电流允许的条件下阻值较小的滑动变阻器。 例4 图10-7为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材实物图器材规格如下 1待测电阻Rx约100Ω 2直流电源输出 电压4V内阻可不计 3直流毫安表量程010mA内阻50Ω 4直流电压表量程03V内阻5KΩ 5滑动变阻器阻值范围015Ω允许最大电流1A 6电键一个导线若干条 根据器材的规格和实验要求在实物图上连线。并用“?”标出在闭合电键前变阻器的滑动触点应处的正确位置。 【审题】本题不要求选择仪器只是对已有的仪器进行电路的选择合成从一定程度上降低了难度由已知条件待测电阻与电压表阻值相差较多滑动变阻器阻值相对较小。 【解析】因滑动变阻器阻值小于待测电阻Rx的阻值所以滑动变阻器应选用分压接法待测电阻与电表相比Rx的阻值和电压表的阻值相差较多所以应选用安培表外接电路实物连接如图10-8所示。滑动变阻器分压接法时在闭合电键前变阻器的滑动触点应置于使负载电压为零处如图箭头所示。 【总结】1设计测量电阻的电路必须考虑两个方面首先要确定滑动变阻器是分压电路还是限流电路再考虑是安培表外接电路还是安培表内接电路。 2连接实物图时应该先干路再支路。滑动变阻器分压接法是要注意电键能控制全电路电流即断开电键后电路中无电学仪器仍处于通电状态电键对支路不起作用是滑动变阻器分压接法时经常出现的错误。 例5某电压表的内阻在2050KΩ之间现要测量其内阻实验室提供下列可选用的器材: 待测电压表V量程3V电流表A1量程200μA电流表A2量程5mA电流表A3量程0.6A滑动变阻器R最大阻值1kΩ电源E电源电压为4V开关S. 1所提供的电流表中应选用 填字母代号. 2为了尽量减小误差要求多测几组数据试在图10-9方框中画出符合要求的实验电路其中电源和开关及连线已画出. 【审题】测量电压表的内阻从已知条件看需测量通过电压表的电流因此需估算通过电压表的最大电流来判断所用电流表的量程。同时滑动变阻器的全阻值远小于电压表内阻控制电路应采用分压接法。 【解析】电压表的示数等于通过电压表的电流与本身内阻的乘积估算电路中的最大电流为 所以应选电流表A1与电压表串联在电路中. 滑动变阻器的电阻远小于电压表内阻.如果用滑动变阻器连成限流电路一则它对电路的调控作用很不明显二则是待测电压表分得的最小电压约为 大于电压表的量程变阻器明显不能组成限流电路这样变阻器应作为分压器接在电路中就不会出现上述问题电路如图10-10所示. 【总结】对于电表的选择必须先根据已知条件估算电路中的最大电压或电流值以此确定选用略大于且量程最小的电表。 例6有一改装的电流表A1需要与一 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 电流表A2进行校对采用如图所示10-11的电路其中E为电源R0为一限流电阻R为一可变电阻S为电键限流电阻能够限制电路中的最大电流使之不超出电流表的量程过多从而对电流表起保护作用。实验中已有的器材及其规格如下 蓄电池E电动势6v内阻约为0.3Ω 改装电流表A1量程00.6A 内阻约为0.1Ω 标准电流表A2 量程00.6A3A 内阻不超过0.04Ω 实验中备有的电阻器规格如下 A固定电阻阻值8Ω额定电流2A B固定电阻阻值15Ω额定电流2A C滑动变阻器阻值范围020Ω额定电流2A D滑动变阻器阻值范围0200Ω额定电流2A 已知两个表的刻度盘上都将量程均匀分为6大格要求从0.1A起对每条刻线一一进行核对为此从备用的电阻器中R0应选用 R应选用 。用字母代号填写 【审题】本题中给出了固定限流电阻的选择首先要明确其作用实验要求电流范围在0.10.6A之间即电路中仅有限流电阻时的电流要略大于0.6A同时要配合滑动变阻器保证电路中的最小电流不超过0.1A。 【解析】已知改装表量程为00.6A要求从0.1A起对每条刻线进行核对所以电路中最大电流不能小于0.6A最小电流不能大于0.1A。电源电动势为6v根据欧姆定律电路中最小总电阻不能大于10Ω电路中除固定电阻和滑动变阻器外其它电阻总阻值等于0.44Ω所以固定电阻R0应选用A8Ω又因最大总电 阻不能小于60Ω滑动变阻器应选用D200Ω。 【总结】1要正确理解限流电阻的限流作用—-使电路中的电流不超过电流表的量程过多应理解为在保证电流表能达到满量程的条件下通过电流表的电流不过大。所以限流电阻的阻值不能大于使电流表达到满偏时的阻值。 2注意区分限流电阻与滑动变阻器的作用限流电阻的作用是使电路中的电流不要过小不小于0.6A而滑动变阻器的作用是使电路中的电流要达到足够小不大于0.1A。 例7用伏安法测量某一电阻Rx的阻值现有实验器材如下 A、待测电阻Rx阻值大约为5Ω额定功率为1W B、电流表A100.6A内阻0.2Ω C、电流表A203A内阻0.05Ω D、电压表V103V内阻3KΩ E、电压表V2015V内阻15K??F、滑动变阻器R0050Ω G、蓄电池电动势为6V H、电键、导线 为了较准确测量Rx的阻值保证器材的安全以便操作方便电压表、电流表应选择________并画出实验电路图。 【审题】本题中待侧电阻的额定功率、电阻估计值已知可估算通过电阻的电流及其两端电压是选择电流表、电压表量程的关键另外电流表的内外接法及滑动变阻器的接法也需要计算确定。 【解析】1、确定电流表、电压表的量程。被测电阻Rx的额定电压、 A1电压表选用V1 2、确定电流表的内、外接法 3、额定电流分别为 则电流表选用 确定控制电路 因滑动变阻器的全阻值R0大于被测电阻Rx故首先考虑变阻器的限流接法。 限流接法Rx上限流取值范围为 那么滑动变阻器的阻值滑动头移动时不得小于。RX的电压变化范围为0.55V2.25V安全可行。 若采用变阻器的分压接法因R0gtRX会操作不方便因此应选择变阻器的限流接法。电路如图10-12所示。 【总结】本题需要选择电流表、电压表量程以及测量电路和控制电路解题时为避免混乱可分步选择将题目分解既明确又不易遗漏。 4、电阻测量的方法归类 在高中电学实验中涉及最多的问题就是电阻的测量电阻的测量方法也比较多最常用的有 1欧姆表测量最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。 2替代法替代法的测量思路是等效的思想可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高不需要计算方法简单但必须有可调的标准电阻一般给定的仪器中要有电阻箱。 替代法是用与被测量的某一物理性质等效从而加以替代的方法。 如图10-13所示。先把双刀双掷开关S2扳到1闭合S1调整滑动变阻器使电流表指针指到某一位置记下此时的示数I最好为一整数。再把开关S2扳到2调整电阻箱R0使得电流表指针仍指到示数I。读出此时电阻箱的阻值r则未知电阻Rx的阻值等于r。 说明?在此实验中的等效性表现在开关换位后电流表的示数相同即当电阻箱的阻值为r时对电路的阻碍作用与未知电阻等效所以未知电阻Rx的阻值等于r。 ?替代法是一种简捷而准确度很高的测量电阻的方法此方法没有系统误差只要电阻箱和电流表的精度足够高测量误差就可以忽略。 3伏安法伏安法的测量依据是欧姆定律包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律需要的基本测量仪器是电压表和电流表当只有一个电表时可以用标准电阻电阻箱或给 一个定值电阻代替当电表的内阻已知时根据欧姆定律IU/RV电压表同时可以当电流表使用同样根据UIRA电流表也可以当电压表用。 4比例法如果有可以作为标准的已知电阻的电表可以采用比例法测电表的电阻。用比例法测电表内阻时两个电流表一般是并联据并联分流原理两个电压表一般是串联据串联分压原理。 所谓“比例法”是要测量某一物体的某一物理量可以把它与已知准确数值的标准物体进行比较。例如使用天平称量物体的质量就是把被测物体与砝码进行比较砝码就是质量数准确的标准物体。天平的结构是等臂杠杆因此当天平平衡时被测物体的质量 与标准物体的质量.