高中物理：提高《電路實驗》能力的方法探

1、高中物理：提高電路實驗能力的方法探討一、實驗能力解讀理科綜合物理部分考核目標與能力要求的實驗能力內(nèi)容是 能獨立地完成表1、表2中所列的實驗，能明確實驗目的，能理解實驗原理和方法，能控制實驗條件，會使用儀器，會觀察、分析實驗現(xiàn)象，會記錄、處理實驗數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，對結(jié)論進行分析和評價； 能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并制定解決問題的方案；能運用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題，包括簡單的設(shè)計性實驗。解讀：依據(jù)“原理”破“實驗”依據(jù)“實驗”找“原理”二、命題趨勢近幾年，高考實驗題發(fā)生了明顯的變化，已跳出了課本分組實驗的范圍，不僅延伸到演示實驗中，而且出現(xiàn)了設(shè)計型實驗。在上海的高考試題中，設(shè)計

2、型實驗具有很好的測試效果。全國的高考試題中對實驗的考查也在逐步轉(zhuǎn)向設(shè)計型的實驗，它必將是今后高考物理實驗命題的熱點。由于考查環(huán)節(jié)和要求的不同，題型也不盡相同，但較多的是選擇、填空、作圖題。三、知識概要1設(shè)計原則（1）正確性：實驗原理所依據(jù)的原理應當符合物理學的基本原理。（2）安全性：實驗方案的實施要安全可靠，實施過程中不應對儀器及人身造成危害。要注意到各種電表均有量程、電阻均有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流。（3）方便性：實驗應當便于操作，便于讀數(shù)，便于進行數(shù)據(jù)處理。（4）精確性：在實驗方案、儀器、儀器量程的選擇上，應使實驗誤差盡可能的小。2設(shè)計思路實驗設(shè)計可用下面的框圖表示題目

3、要求和給出的條件演示和分組實驗的實驗原理物理規(guī)律和原理基本儀器的使用知識需測物理量和所需器材實驗步驟數(shù)據(jù)處理實驗原理解決設(shè)計型實驗問題的關(guān)鍵是確定實驗原理，它是進行實驗設(shè)計的根本依據(jù)和起點，它決定應當測量那些物理量、如何安排實驗步驟、如何處理數(shù)據(jù)等。實驗原理的確定，要根據(jù)問題的要求和給出的條件，回顧分組實驗和演示實驗，尋找能夠遷移應用的實驗原理，或者回顧物理原理，尋找有關(guān)的物理規(guī)律，設(shè)法創(chuàng)設(shè)相關(guān)的物理情景，并根據(jù)已掌握的基本儀器核對是否能夠測出必須測定的物理量。因此，掌握基本儀器的使用方法、基本的實驗方法和基本物理原理是解答設(shè)計型實驗題的基礎(chǔ)。四、電路實驗破解方略1、落實“三基”（1）基本儀器

4、的特征和使用如：電流表、電壓表、多用電表、電阻、電阻箱、滑動變阻器、電池、蓄電池、電容器、電感器、尺、溫度計等。（2）兩種基本“供電”方式例1如圖所示，輸入電壓恒為u0，滑動變阻器的總電阻為r0，用電器電阻為r圖（1）為限流式接法，圖（2）為分壓式接法（1）在虛線框內(nèi)畫出原理圖，并用導線連接實物圖（2）寫出兩種接法中，電阻r上的電壓變化范圍的表達式？（3）若r=10r0，兩種接法中，電阻r上的電壓變化范圍是多少？（4）若，兩種接法中，電阻r上的電壓變化范圍是多少？（5）若要求r上的電壓從零開始變化，則選擇何種連接方式？（3）必考電學實驗書本實驗的原理及原理圖實驗實驗七：測定金屬的電阻率(同時練

5、習使用螺旋測微器)實驗八：描繪小電珠的伏安特性曲線實驗九：測定電源的電動勢和內(nèi)阻實驗十：練習使用多用電表實驗十一：傳感器的簡單使用1要求會正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計時器或電磁打點計時器、彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等 2要求認識誤差問題在實驗中的重要性，了解誤差的概念，知道系統(tǒng)誤差和偶然誤差；知道用多次測量求平均值的方法減小偶然誤差；能在某些實驗中分析誤差的主要來源；不要求計算誤差 3要求知道有效數(shù)字的概念，會用有效數(shù)字表達直接測量的結(jié)果，間接測量的有效數(shù)字運算不作要求2、緊扣“原則”電學實驗三原則第一原則安全性第二原則準確

6、性第三原則方便性供電方式電路保護電路電表滑動變阻器電路例2現(xiàn)有下列器材：6v蓄電池一組（內(nèi)阻約0.1）直流電流表一只(0-0.2a)直流電流表一只(0-0.02a)直流電壓表一只(0-3v)直流電壓表一只(0-100v)滑動變阻器一只(0-10)滑動變阻器一只(0-500)電阻箱一只(0-9999.9,im=0.1a)電鍵一只現(xiàn)要測定一只約0.6的電阻的比較準確的電阻值,甲、乙、丙、丁四位同學分別設(shè)計了如圖所示的四個電路來測rx,(選擇的儀器在圖的右邊,并用儀器的序號來表示).問varx甲,avavrxr0乙, r0avavr0rxr丙, r0, ravrrxr0va丁, r0, rav這些電

7、路的設(shè)計是否妥當?為什么?(1) 在乙、丙、丁圖中，電阻箱為什么要與rx串聯(lián)？3、依據(jù)“原理”找“電路”r0例3一節(jié)電動勢約為9v，內(nèi)阻約為2的電池，允許通過的最大電流是500ma。為了精確測定該電池的電動勢和內(nèi)電阻，選用了總阻值為50的滑動變阻器以及電流表和電壓表，連成了如圖所示的電路。（1）為了防止誤將滑動變阻器電阻調(diào)為零而損壞器材，需要在電路中接入一個定值電阻r0，最適合的是（ ）a10，5wb10，0.5wc20，5wd20，0.5w（2）電路連好后，由于電路中有一處發(fā)生了故障，閉合電鍵k時發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)而電流表沒有示數(shù)，斷開導線“1”的b端，將其分別接到c、d、e、f各點時，發(fā)現(xiàn)電

8、壓表的示數(shù)都接近9v，而接到g、h、j各點時，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)都為零，可能出現(xiàn)的故障是（ ）a定值電阻r0斷路b滑動變阻器滑片p接觸不良c滑動變阻器ef間電阻絲斷路d電流表斷路（3）在其它器材不變的情況下，再取一節(jié)上述規(guī)格的電池，與原來的電池串聯(lián)組成電池組，測量這個電池組的電動勢和內(nèi)電阻，且操作無誤。在右框內(nèi)畫出實驗電路原理圖。實驗中，當電流表讀數(shù)為i1時，電壓表讀數(shù)為u1；當電流表讀數(shù)為i2時，電壓表讀數(shù)為u2。則可以求出e =_，r =_。（用i1，i2，u1，u2及r0表示）答案：1）c ；（2）b；（3）如右圖e= （i1u2-i2 u1）/（i1-i2） r =（u2-u1）/（i1

9、-i2）- r0 例4、現(xiàn)要測量一電動勢約為4.5v,內(nèi)阻約為5的電源的電動勢和內(nèi)阻，有下列器材可供選用：電壓表（0-6v）、電流表（0-200ma、內(nèi)阻）、滑動變阻器r（最大阻值約10）、定值電阻（r0=2）一個，導線若干。 （1）把題中所給的實驗器材：電源、開關(guān)、電壓表、電流表、滑動變阻器組成一個電路，如圖甲所示，按照這樣的電路進行實驗，能夠完成測量任務(wù)嗎？若能，請說明理由；若不能，請將給定的電阻r0利用起來，在空白處畫出改進后的電路圖，并說明你這樣做的道理：av圖（甲）圖乙 （2）根據(jù)所給實物在圖乙上連線。 （3）利用測量量表示電動勢和內(nèi)阻e= ，= 答案：（1）不能；改進之后的電路如圖

10、所示；這樣改進的道理是：由給出的器材，若直接把電流表串聯(lián)進電路中，電路中的最小電流為：，即電流表不能直接串聯(lián)在電路中，應將定值電阻r0與之并聯(lián)來分流。avr0（2）實物連線如圖所示（3） 4、依據(jù)“電路”找“原理”例5、（江蘇）現(xiàn)在按圖所示的電路測量一節(jié)舊干電池的電動勢 e（約 1.5v）和內(nèi)阻 r （約20），可供選擇的器村如下：電流表 a1、a2（量程 0500a ）內(nèi)阻約為500，滑動變阻器 r（阻值 0100，額定電流 1.0a），定值電阻 r1（阻值 約為100）電阻箱 r2、r3（阻值0999.9），開關(guān)、導線 若干。由于現(xiàn)有電流表量程偏小，不能滿足實驗要求，為此，先將電流表改裝（

11、擴大量程），然后再按圖電路進行測量（1）測量電流表 a2 的內(nèi)阻 按圖電路測量 a2 的內(nèi)阻，以下給出了實驗中必要的操作a斷開 s1 b閉合 s1、s2 c按圖連接線路，將滑動變阻器 r的滑片調(diào)至最左端，r2 調(diào)至最大 d調(diào)節(jié) r2，使 a1 的示數(shù)為 i1，記錄 r2 的值e斷開 s2，閉合 s3 f調(diào)節(jié)滑動變阻器 r，使 a1、a2 的指針偏轉(zhuǎn)適中，記錄 a1 的示數(shù) i1 請按合理順序排列實驗步驟（填序號）： （2）將電流表 a2（較小量程）改裝成電流表 a（較大量程） 如果（1）中測出 a2 的內(nèi)阻為 468.0，現(xiàn)用 r2 將 a2 改裝成量程為 20ma的電流 表 a，應把 r2調(diào)

12、為 與 a2 并聯(lián)，改裝后電流表 a的內(nèi)阻 ra 為（3）利用電流表a、電阻箱 r3，測電池的電動勢和內(nèi)阻用電流表 a、電阻箱 r3 及開關(guān) s按圖所示電路測電池的電動勢和內(nèi)阻。實驗 時，改變 r3 的值，記錄下電流表 a的示數(shù) i，得到若干組 r3、i的數(shù)據(jù)，然后通過 作出有關(guān)物理量的線性圖象，求得電池電動勢 e和內(nèi)阻 r a請寫出與你所作線性圖象對應的函數(shù)關(guān)系式 b請在虛線框內(nèi)坐標中作出定性圖象（要求標明兩上坐標軸所代表的物理量，用符號表示） c圖中 表示 e圖中 表示 ro答案（1）c b f e d a （2）12 11.7 r3o（3）答案一：答案二：答案三：ar3+ra=e（）-r

13、 a=（r2+ra）+ac直線的斜率；縱軸截距的絕對值c直線斜率的倒數(shù) 縱軸截距除以斜率c直線的斜率 縱軸截距的絕對值與 ra 的差圖例6、如圖所示電路，其中為待測內(nèi)阻的電流表，另一支電流表的量程可與相同或稍大一些實驗時先將電阻箱的選擇旋鈕置于低擋(如幾十歐，因兩電表內(nèi)阻較小)，并將滑動變阻器r的滑片逐漸右移，分別記錄電流表的讀數(shù)i0，電流表的讀數(shù)i1，和電阻箱的使用值r1，根據(jù)歐姆定律和串、并聯(lián)電路特征，可得i0rg=i1r1；i0+i1=i消去i1得rg=(i-i0)r1/i0，將和調(diào)換位置還可測出的內(nèi)阻rg，此方程不存在因?qū)嶒炘砗头椒▎栴}帶來的系統(tǒng)誤差5、沒有“最好”，只有“更好”例7、用圖所示的電路測定一節(jié)蓄電池的電動勢的內(nèi)阻蓄電池的內(nèi)阻非常小，為防止調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用了一個保護電阻r0除蓄電池、開關(guān)、導線外，可供使用的實驗器材還有：b 電流表（量程0.6a、3a）vaer0rc 電壓表（量程3v、15v）d 定值電阻（阻值1、額定功率5w）e 定值電阻（阻值10、額定功率10w）f 滑動變阻器（阻值范圍010、額定電流2a）g 滑動變阻器（阻值范圍0200、額定電流1a）（1） 電流表和電壓表各選哪個？（2） 定值電阻