電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的三個選擇

1、(四)電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的三個選擇 縱觀近幾年的高考試題，電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)具有如下特點(diǎn)：縱觀近幾年的高考試題，電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)具有如下特點(diǎn)： 1.1.由于涉及實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)步驟由于涉及實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)步驟的安排、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法、誤差的分析及對實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和的安排、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法、誤差的分析及對實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和評價、實(shí)驗(yàn)原理的再認(rèn)識和加工、實(shí)驗(yàn)方案的確定等方面，所評價、實(shí)驗(yàn)原理的再認(rèn)識和加工、實(shí)驗(yàn)方案的確定等方面，所以這類題目是高考的熱點(diǎn)以這類題目是高考的熱點(diǎn). . 2. 2.與非實(shí)驗(yàn)知識相比較，電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)思維方法具有隱與非實(shí)驗(yàn)知識相比較，電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)思

2、維方法具有隱藏性、靈動性等特點(diǎn)藏性、靈動性等特點(diǎn). .雖然大多數(shù)考生掌握了必備的實(shí)驗(yàn)方法雖然大多數(shù)考生掌握了必備的實(shí)驗(yàn)方法, ,但由于這類題目綜合性較強(qiáng)但由于這類題目綜合性較強(qiáng), ,考生得分率很低考生得分率很低. . 要解答好電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，需做好三個選擇：要解答好電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，需做好三個選擇： 1.1.實(shí)驗(yàn)器材的選擇實(shí)驗(yàn)器材的選擇 選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材主要是選擇電表、滑動變阻器、電源等選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材主要是選擇電表、滑動變阻器、電源等器材，一般要考慮四方面因素器材，一般要考慮四方面因素: : (1) (1)安全因素：通過電源、電阻和電表的電流不能超過其允安全因素：通過電源、電阻和電表的電流不能

3、超過其允許的最大電流許的最大電流. . (2) (2)誤差因素：選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相誤差因素：選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度對誤差，電壓表、電流表在使用時，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的的1/31/3以上；使用歐姆表時宜選用指針盡可能在中間刻度附近的以上；使用歐姆表時宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位倍率擋位. . (3) (3)便于操作：選用滑動變阻器時應(yīng)考慮對外供電電壓的變便于操作：選用滑動變阻器時應(yīng)考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)節(jié)化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)節(jié). .在調(diào)節(jié)滑動變阻器時

4、，在調(diào)節(jié)滑動變阻器時，應(yīng)使其大部分電阻線都用到應(yīng)使其大部分電阻線都用到. . (4) (4)實(shí)驗(yàn)實(shí)際：除以上三個因素外，還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)實(shí)際，如實(shí)驗(yàn)實(shí)際：除以上三個因素外，還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)實(shí)際，如所用電源與打點(diǎn)計(jì)時器的匹配問題等所用電源與打點(diǎn)計(jì)時器的匹配問題等. . 2. 2.測量電路的選擇測量電路的選擇 電壓表和電流表連入電路可以有兩種方法：一種是如圖甲電壓表和電流表連入電路可以有兩種方法：一種是如圖甲所示的電路所示的電路, ,叫做叫做“電流表外接法電流表外接法”； 另一種是如圖乙所示的電路另一種是如圖乙所示的電路, ,叫做叫做“電流表內(nèi)接法電流表內(nèi)接法”. . 為了減小誤差，常用以下三種方法來判定

5、電流表的連接是為了減小誤差，常用以下三種方法來判定電流表的連接是選內(nèi)接法還是外接法選內(nèi)接法還是外接法. . (1) (1)直接比較法：當(dāng)直接比較法：當(dāng)R Rx xR RA A用內(nèi)接法，當(dāng)用內(nèi)接法，當(dāng)R Rx xR RA A用外接法用外接法. . (2) (2)臨界值計(jì)算法：當(dāng)臨界值計(jì)算法：當(dāng) 時，即時，即R Rx x為大電阻，應(yīng)為大電阻，應(yīng)該用電流表內(nèi)接法，此時測量值比真實(shí)值略大該用電流表內(nèi)接法，此時測量值比真實(shí)值略大; ;當(dāng)當(dāng)時，即時，即R Rx x為小電阻，應(yīng)該用電流表外接法，此時測量值比真實(shí)為小電阻，應(yīng)該用電流表外接法，此時測量值比真實(shí)值略?。划?dāng)值略??；當(dāng) 時，電流表內(nèi)外接法均可時，電流

6、表內(nèi)外接法均可. .可將規(guī)律簡可將規(guī)律簡單總結(jié)為單總結(jié)為“大內(nèi)大，小外小大內(nèi)大，小外小”. .xAVRR RxAVRR RxAVRR R (3) (3)試測判斷法：當(dāng)試測判斷法：當(dāng)R Rx x、R RA A、R RV V電電阻阻值都不清楚時可采用此法，電路圖阻阻值都不清楚時可采用此法，電路圖如圖所示：如圖所示： 設(shè)開關(guān)設(shè)開關(guān)S S接接a a、b b時，電流表示數(shù)分別為時，電流表示數(shù)分別為I Ia a、I Ib b，電壓表的示，電壓表的示數(shù)為數(shù)為U Ua a、U Ub b. . 當(dāng)當(dāng) 時，選用時，選用“內(nèi)接法內(nèi)接法”； 當(dāng)當(dāng) 時，選用時，選用“外接法外接法”. .ababaaIIUU|IUaba

7、baaIIUU|IU 3. 3.控制電路的選擇控制電路的選擇 控制電路即滑動變阻器在電路中的連接，常有兩種不同的控制電路即滑動變阻器在電路中的連接，常有兩種不同的形式，圖甲為限流式，圖乙為分壓式形式，圖甲為限流式，圖乙為分壓式. . 在具體實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器是采用分壓式還是限流式，可在具體實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器是采用分壓式還是限流式，可按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷：按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷： (1)(1)負(fù)載電阻的阻值負(fù)載電阻的阻值R Rx x遠(yuǎn)大于變阻器總電阻遠(yuǎn)大于變阻器總電阻R R，須用分壓式，須用分壓式電路電路. . (2) (2)要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大，且從零開始連續(xù)要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍

8、較大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式電路可調(diào)，須用分壓式電路. . (3) (3)負(fù)載電阻的阻值負(fù)載電阻的阻值R Rx x小于變阻器的總電阻小于變阻器的總電阻R R或相差不多，或相差不多，并且電壓、電流表示數(shù)變化不要求從零起調(diào)，可采用限流式并且電壓、電流表示數(shù)變化不要求從零起調(diào)，可采用限流式. . (4) (4)兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖魇浇臃偣β瘦^小因?yàn)橄蘖魇浇臃偣β瘦^小. . (5) (5)特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及允許通過特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及允許通過的最大電流值來反復(fù)推敲的

9、最大電流值來反復(fù)推敲. .1.(1.(實(shí)驗(yàn)器材的選擇實(shí)驗(yàn)器材的選擇) )在測量金屬絲的電阻率的實(shí)驗(yàn)中：在測量金屬絲的電阻率的實(shí)驗(yàn)中：(1)(1)如圖所示如圖所示, ,用螺旋測微器測金屬絲的用螺旋測微器測金屬絲的直徑為直徑為_mm._mm.(2)(2)已知電阻絲的電阻約為已知電阻絲的電阻約為10 ,10 ,現(xiàn)備有現(xiàn)備有下列器材供測量該電阻絲的電阻時選用，下列器材供測量該電阻絲的電阻時選用，應(yīng)選用的器材有應(yīng)選用的器材有_(_(只填代號只填代號).).A.A.量程是量程是0 00.6 A,0.6 A,內(nèi)阻是內(nèi)阻是0.5 0.5 的電流表；的電流表；B.B.量程是量程是0 03 A3 A，內(nèi)阻是，內(nèi)阻

10、是0.1 0.1 的電流表；的電流表；C.C.量程是量程是0 03 V3 V，內(nèi)阻是，內(nèi)阻是6 k6 k的電壓表；的電壓表； D.D.量程是量程是0 015 V15 V，內(nèi)阻是，內(nèi)阻是30 k30 k的電壓表；的電壓表； E.E.阻值為阻值為0 01 k1 k，額定電流為，額定電流為0.5 A0.5 A的滑動變阻器；的滑動變阻器；F.F.阻值為阻值為0 020 20 ，額定電流為，額定電流為2 A2 A的滑動變阻器；的滑動變阻器；G.G.蓄電池蓄電池(6 V)(6 V)；H.H.開關(guān)一個，導(dǎo)線若干開關(guān)一個，導(dǎo)線若干. .【解析】【解析】(1)(1)讀數(shù)：該金屬絲的直徑為讀數(shù)：該金屬絲的直徑為0

11、.350 mm.0.350 mm.(2)(2)儀器的選擇：儀器的選擇：選電源：題目中只給了一個直流電源選電源：題目中只給了一個直流電源G G，所以所以G G應(yīng)選應(yīng)選. .選電流表：電源選定后可估算總電流，不連入滑動變阻器，選電流表：電源選定后可估算總電流，不連入滑動變阻器，干路電流最大值干路電流最大值 若選電流表若選電流表B B，0.6 A0.6 A沒有沒有超過其量程超過其量程1/31/3，讀數(shù)誤差較大，而電流表，讀數(shù)誤差較大，而電流表A A更合適更合適. .max6 VI0.6 A.10 選電壓表選電壓表: :若選電壓表若選電壓表C C，量程為，量程為3 V3 V，則干路電流要被控制在，則干

12、路電流要被控制在0.3 A0.3 A以下以下, ,由以上所選電流表為由以上所選電流表為A,A,指針偏轉(zhuǎn)可達(dá)到滿刻度的一指針偏轉(zhuǎn)可達(dá)到滿刻度的一半半. .若選電壓表若選電壓表D D，雖然電壓表指針能達(dá)到滿刻度，雖然電壓表指針能達(dá)到滿刻度1/31/32/32/3，滿，滿足實(shí)驗(yàn)器材選擇的要求，但用足實(shí)驗(yàn)器材選擇的要求，但用15 V15 V量程時，精確度太低，為了量程時，精確度太低，為了實(shí)現(xiàn)電壓表和電流表精確度的匹配，應(yīng)選用電壓表實(shí)現(xiàn)電壓表和電流表精確度的匹配，應(yīng)選用電壓表C C而不選電壓而不選電壓表表D.D.選滑動變阻器：由于電阻絲阻值為選滑動變阻器：由于電阻絲阻值為10 10 ，為了在，為了在3

13、V3 V、0.3 A0.3 A以下范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀取幾組測量值，滑動變阻器應(yīng)以下范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀取幾組測量值，滑動變阻器應(yīng)選選0 020 20 為宜，所以應(yīng)選為宜，所以應(yīng)選F.F.故選用器材為故選用器材為A A、C C、F F、G G、H.H.答案答案: :(1)0.350 (2)A(1)0.350 (2)A、C C、F F、G G、H H2.(2.(測量電路的選擇測量電路的選擇) )某同學(xué)用某同學(xué)用伏安法測一個未知電阻的阻值，伏安法測一個未知電阻的阻值，他先將電壓表接在他先將電壓表接在b b點(diǎn)，讀得兩點(diǎn)，讀得兩表示數(shù)分別為表示數(shù)分別為U U1 1=3.0 V=3.0 V，I

14、I1 1=3.0 mA=3.0 mA，然后將電壓表改接在，然后將電壓表改接在a a點(diǎn)，點(diǎn)，讀得兩表示數(shù)分別為讀得兩表示數(shù)分別為U U2 2=2.9 V=2.9 V，I I2 2=4.0 mA=4.0 mA，如圖所示，由此可，如圖所示，由此可知電壓表應(yīng)接到知電壓表應(yīng)接到_點(diǎn)誤差較小，測得點(diǎn)誤差較小，測得R Rx x值就為值就為_._.【解析】【解析】兩種接法中兩表示數(shù)變化分別為：兩種接法中兩表示數(shù)變化分別為：U=|UU=|U1 1-U-U2 2|=|3.0-2.9| V=0.1 V|=|3.0-2.9| V=0.1 V，I=|II=|I1 1-I-I2 2|=|3.0-4.0| mA=1.0 m

15、A|=|3.0-4.0| mA=1.0 mA則則顯然，電流表示數(shù)變化較電壓表示數(shù)變化明顯，這說明電壓表顯然，電流表示數(shù)變化較電壓表示數(shù)變化明顯，這說明電壓表的分流作用較大，為了減小誤差，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，即電的分流作用較大，為了減小誤差，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，即電壓表接壓表接b b點(diǎn)點(diǎn). .答案答案: :b 1 000b 1 00011U0.11I1.01 U330I33，1x31U3.0 VR1 000 I3.0 10 A3.(3.(控制電路的選擇控制電路的選擇) )在在“描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)中，使用的小燈泡為中，使用的小燈泡為“6 V6 V，3 W

16、”3 W”，其他選擇的器材有：，其他選擇的器材有：A.A.電壓表電壓表V V1 1( (量程量程6 V6 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻20 k)20 k)；B.B.電壓表電壓表V V2 2( (量程量程20 V20 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻60 k)60 k)；C.C.電流表電流表A A1 1( (量程量程3 A3 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻0.2 )0.2 )；D.D.電流表電流表A A2 2( (量程量程0.6 A0.6 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻1 )1 )；E.E.滑動變阻器滑動變阻器R R1 1(0(01 000 1 000 ，0.5 A)0.5 A)；F.F.滑動變阻器滑動變阻器R R2 2(0(020 20 ，2 A)2 A)

17、；G.G.學(xué)生電源學(xué)生電源E(6E(68 V)8 V)；H.H.開關(guān)開關(guān)S S及導(dǎo)線若干及導(dǎo)線若干. .實(shí)驗(yàn)中要求電壓在實(shí)驗(yàn)中要求電壓在0 06 V6 V范圍內(nèi)范圍內(nèi), ,讀取并記錄下讀取并記錄下1212組左右不同的組左右不同的電壓值電壓值U U和對應(yīng)的電流和對應(yīng)的電流I I，以便作出伏安特性曲線，在上述器材，以便作出伏安特性曲線，在上述器材中，電流表應(yīng)選用中，電流表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用，滑動變阻器應(yīng)選用_._.畫出實(shí)畫出實(shí)驗(yàn)原理圖驗(yàn)原理圖. .【解析】【解析】(1)(1)確定電壓表、電流表、滑動變阻器確定電壓表、電流表、滑動變阻器. .小燈泡小燈泡“6 V6 V，3 W”3 W”額定電壓為額定電壓為6 V6 V，額定電流為，額定電流為0.5 A0.5 A，即允，即允許通過小燈泡的電流最大不超過許通過小燈泡的電流最大不超過0.5 A0.5 A，最大電壓不超過，最大電壓不超過6 V.6 V.依依據(jù)選擇電壓表和電流表的安全精確原則，電流表應(yīng)選據(jù)選擇電壓表和電流表的安全精確原則，電流表應(yīng)選A A2 2，電壓，電壓表應(yīng)選表應(yīng)選V V1 1. .小燈泡正常工作時電阻為小燈泡正常工作時電阻為 滑動滑動變阻器選擇依據(jù)安全方便的原則，故應(yīng)選用變阻器選擇依據(jù)安全方便的原則，故應(yīng)選用R R2 2. .(2)(2)確定電流表內(nèi)外接法確定電流表內(nèi)外接法臨界阻值臨界阻值因?yàn)橐驗(yàn)镽