電學設計型實驗的特殊方法

1、 電學設計型實驗的特殊方法 所謂設計型實驗，就根據(jù)實驗目的，運用掌握的物理規(guī)律、實驗方法，選擇熟悉的儀器、器材設計實驗方案。設計方案包括選用合適的實驗方法、選擇配套的實驗器材、安排正確的實驗步驟、設計科學的數(shù)據(jù)處理方法，采用客觀的誤差分析方式，最后給予總結和評價。 一、設計型實驗的設計原則：（1） 科學性：科學的方案應有科學的依據(jù)及正確的方式。（2） 安全性：設計的方案實施時，應安全可靠，不會對儀器、器材千萬危害。（3） 精確性：實驗誤差應控制在允許范圍之內，盡可能選擇誤差較小的方案。（4） 可操作性：設計方案應便于操作、讀數(shù)，便于進行數(shù)據(jù)處理和觀察。同還要注意到，用兩個總阻值大小不同的變阻器

2、調節(jié)電路中的電流，當它們串聯(lián)使用時哪個是粗調?哪個是細調?并聯(lián)使用時，哪個是粗調，哪個是細調?二、設計型實驗的設計方法（一）替代法圖1用一個標準的已知量替代被測量，并調整此標準量，使整個測量系統(tǒng)恢復替代前的狀態(tài)，則被測量等于標準量。用替代法可有效減小誤差，通常是使用可直接讀數(shù)的電阻箱等效替代測電阻。如圖1所示，對于電流表、的量程各有什么要求?電阻箱的阻值還需要遠大于電阻箱的阻值嗎?哪個電阻箱用精度為0.1歐的合適?1、 現(xiàn)有電流表、電壓表、電阻箱、滑動變阻器、低壓直流電源、單刀單擲開關一個、單刀雙擲開關一個、導線若干。要求用以上器材盡可能精確地測量待測電阻的阻值。（1） 畫出電路圖R3圖2（2

3、） 簡要說明測量的主要步驟。2、為了測量電流表G1的內阻，電路如圖2所示，其中電流表G1的量程0-300A、內阻約100，G2為標準電流表，量程為0-200A；R1為電阻箱，阻值范圍0-999.9；為電池，電動勢3V、內阻不計，S1為開關，S2單刀雙擲開關。按電路圖接好電路后，將可變電阻器R3和電阻箱R1適當調節(jié)后，將單刀雙擲S2扳到接點1處，接通開關，調節(jié)可變電阻R2，使兩電表的讀數(shù)都是150A，然后將將單刀雙擲S2扳到接點2處，調節(jié)變阻箱R1，使標準電流表的讀數(shù)仍為150A，若此時電阻箱的讀數(shù)為75。（1）為了保證兩塊電流表的安全使用，限流電阻R3的阻值應選： A、100 B、150 C、

4、10k D、15k（2）可變電阻器的阻值應選：A、200 B、500 C、2k D、5k 3、現(xiàn)有電壓表、電阻箱、滑動變阻器、低壓直流電源、單刀單擲開關一個、單刀雙擲開關一個、導線若干。要求用以上器材盡可能精確地測量待測電阻的阻值。（1）畫出電路圖（2）簡要說明測量的主要步驟。（3）如果再有一塊電流表，如可能精確地測量電壓表的內阻。4、要測出一個未知電阻的阻值Rx，現(xiàn)有如下器材：讀數(shù)不準的電流計A、定值電阻R0、電阻箱R1、滑動變阻器R2、單刀單擲開關K1、單刀雙擲開關K2、電源和導線。(1)畫出實驗電路圖，并在圖上標出你所選用器材的代碼。(2)寫出主要的實驗操作步驟。（二）比較法通過對一些物

5、理量的比較，從而達到同中求異的目的，即為比較法。明顯的優(yōu)點是：盡量少進行直接測量多運用比較的方法，以此減少由于測量儀器的不準確而帶來的誤差。圖3 5、實驗室中現(xiàn)有器材如實物圖3所示，有：電池，電動勢約10V，內阻約1；電流表A1，量程10A，內阻r1約為0.2；電流表A2，量程300mA，內阻r2約為5；電流表A3，量程250mA，內阻r3約為5；電阻箱R1，最大阻值999.9，阻值最小改變量為0.1；滑線變阻器R2，最大阻值100；開關S；導線若干。圖4要求用圖4所示的電路測定圖中電流表A的內阻。（1）在所給的三個電流表中，哪幾個可用此電路精確測出其內阻？（2）在可測的電流表中任選一個作為測

6、量對象，在實物圖上連成測量電路。（3）你要讀出的物理量是_，用這些物理量表示待測內阻的計算公式是_。圖56、如圖5所示，為測量電阻的電路中，RX為待測電阻，R的阻值已知，R/為滑行變阻器，總阻值未知，電源電動勢未知。S1、S2均為單刀雙擲開關，A是電流表，內電阻可以忽略不計。（1） 按圖5-1所示的電路圖，連接實物圖。S1S2RXRR/圖5-1+（2） 測量RX的步驟：將S2向d閉合，S1向 閉合，記下電流表讀數(shù)I1，再將S2向c閉合，S1向 閉合，記下電流表讀數(shù)I2，計算RX的公式是RX 。7、現(xiàn)有一個阻值為10.0的定值電阻、一個電鍵、若干根導線和一個電壓表，該電壓表表面上有刻度但無刻度值

7、。要求設計一個能測定某電源內阻的實驗方案。(已知電壓表內阻很大，電壓表量程大于電源的電動勢，電源的內阻約為幾歐)要求(1)畫出實驗電路。(2)簡要寫出完成接線后的實驗步驟。(3)寫出計算電源內阻的表達式為_。8、用圖示的電路測定未知電阻RX的值。圖中電源電動勢未知，電源內阻和電流表的內阻均可忽略不計，R為電阻箱。AR RX圖6 若要測得RX的值，R至少需要取_ 個不同的數(shù)值。 若電流表每個分度表示的電流值未知，但指針偏轉角度與通過的電流成正比，則在用此電路測RX時，R至少需取_個不同的數(shù)值。 若電源內阻不可忽略，能否應用此電路測量RX？答：_。（三）半偏法圖8 在實驗過程中，讓某塊電表的第二次

8、讀數(shù)為第一讀數(shù)的1/2，然后運用電路的相關知識規(guī)律列出計算式。即為半偏法。此種方法可以減少處理實驗數(shù)據(jù)過程中繁瑣程度，簡化了實驗過程。9、如圖8所示，是一種半偏法的電路，實驗時接通開關S，調節(jié)電阻箱的阻值，記下電表指針指指示滿量程時的電阻R和半量程時的電阻R/，若略去電源內阻不計。則： = R/-2R G mV圖8-1R1如果待測電表的內阻比較小，電源內阻就不能忽略，此時可心采取圖8-1的電路，調節(jié)R使毫伏表讀數(shù)不變，調整半偏時，就對R1和R協(xié)同調整。如果R<<Rg，且電源內阻不能忽略，那么電路圖中的毫安表可以省略。如圖8-2所示。V圖710、利用電壓表的一種半偏法實驗?，F(xiàn)有一量程

9、為3V的電壓表，內阻約為3k。為了較準確地測量其內阻，在沒有電流表的情況下，某同學設計了如圖7所示，按此電路可以測出電壓表的內電阻。其中R是最大阻值為9999的電阻，R是最大阻值為20的滑動變阻器。根據(jù)電路圖，按順序寫出本實驗的主要操作步驟。11、如圖9所示是另一種半偏法的電路，寫出實驗步驟和說明兩個電阻箱的功能。圖9-1mA圖9電路中變阻器選什么樣的電阻器?變阻器選多大阻值的電阻箱?哪個電阻箱用精度為0.1歐的較好?這樣測出的表頭內電阻是偏大還是偏小?為什么?為什么在>>（=100）的情況下，半偏法測量表頭內電阻才誤差較小? 如果干路中增加一只毫安表（如圖9-1所示），在實驗中反

10、復調整的阻值，使毫安表讀數(shù)維持不變，并使待測電表示數(shù)半偏，就不需要滿足上述>>的條件。EAR1R2 K2K1圖1010 12、電路圖中E為電源，其電動勢為E，R1為滑動變阻器，R2為電阻箱，A為電流表。用此電路，經以下步驟可近似測得A的內阻RA：閉合K1，斷開K2，調節(jié)R1，使電流表讀數(shù)等于其量程I0；保持R1不變，閉合K2，調節(jié)R2，使電流表讀數(shù)等于I0/2，然后讀出R2的值，取RA=R2。圖11按照電路圖在右邊實物圖所給出的實物圖中畫出連接導線。 真實值與測得值之差除以真實值叫做測量結果的相對誤差，即，試導出它與電源電動勢E、電流表量程I0及電流表內阻RA的關系式。 若已知I0

11、=10mA，真實值RA約為30，要想使測量結果的相對誤差不大于5%，電源電動勢最小應為多少伏？ 13、一塊電流表G的內電阻約為2.5 ，現(xiàn)要測量它的內電阻，提供的器材有：A.待測電流表 G (量程300 A)B.電阻箱 R (09999 )C.滑動變阻器 R (050 1 A)D.滑動變阻器 R (01 0.5 A)E.電源 (6 內阻不計)F.開關 SG.導線若干 (1)滑動變阻器應選用 (填序號).(2)請你設計測量電流表G的內電阻的實驗電路并畫出電路圖.(要求方法簡捷，將圖畫在虛線框內).14、現(xiàn)有一只電阻箱、一個開關、若干導線和一只電流表，該電流表表頭上有刻度但無刻度值，請設計一個能測

12、定其電源內阻的實驗方案.(已知電流表內阻很小，電流表量程符合要求，電源內阻約為幾歐).要求:(1)畫出實驗電路圖.(2)簡要寫出完成接線后的實驗步驟.(3)寫出用測得的量計算電源內阻的表達式：r= . AR2R1K2K1E圖1215、把電流表改裝為電壓表的實驗中，分3個主要步驟，實驗中給出的器材有：電流表（量程0-100A）標準伏特表（量程0-5V）電阻箱（0-9999）電阻箱（0-99999）電源（電動勢2V，有內阻）電源（電動勢6V，有內阻）滑動變阻器（0-50，額定電流1.5A）電鍵兩只，導線若干。 首先要用半偏法測定電流表的內阻。如果采用圖12所示的電路測定電流表A的內電阻并且要想得到

13、較高的精確度，那么從以上給出的器材中，可變電阻R1應選用_，可變電阻R2應選用_，電源E應選用_。 該步實驗操作的步驟有：A.合上K1 B.合上K2 C.觀察R1的阻值是否最大，如果不是，將R1的阻值調至最大 D.調節(jié)R1的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度 E.調節(jié)R2的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度的一半 F.記下R2的阻值。 把以上步驟的字母代號按實驗的合理順序填寫在下面橫線上空白處：_；_；_；_；_；_。 如果在步驟F中所得的R2的阻值為600則圖1中被測電流表的內阻Rg的測量值為_。 16、如圖8所示的電路圖，電源內阻不計，怎樣用電阻箱和電流表測量未知電阻?需要測幾組數(shù)據(jù)?如果電源和電

14、池的內電阻不能忽略時，能否測出待測電阻的阻值?如果再給一個滑行變阻器呢？17、有一只電壓表，量程已知，內阻為另有一電池（電動勢未知，但不超過電壓表量程，內阻可以忽略），還有一個開關和一些導線設計出測量某待測電阻（接近）的實驗方法，畫出電路圖，測量什么數(shù)據(jù)?計算式是怎樣的?18、要比較準確地測量一個電阻RX的阻值（大約幾十歐姆），提供下列器材：一個內阻為500k的電壓表，其表面上有刻度但無刻度值；一個直流電源，電動勢比電壓表的量程略小，其內阻可忽略不計；0-50的滑動變阻器一個，開關一個，導線若干。（1） 畫出電路圖（2） 寫出實驗步驟（3） 寫出測量值表達式 。19、量程為3V的電壓表，代號為

15、V，其內阻大約為3k?，F(xiàn)要求測出電表的內阻的精確值。實驗室中可提供的器材有：取值范圍為0.19999.9的電阻箱,代號為Ra,在本實驗中通過電阻箱的電流不會超過所允許的最大電流；最大阻值為1000、最大電流為0.A的變阻器，代號為Rb；開路電壓約為5V，內阻可以忽略不計的電源，代號為E；電鍵，代號為S；供連接用的導線若干條。（1） 設計一個易于操作的測量電路，要求畫出電路圖；（2） 寫出主要實驗步驟；（3） 寫出測量電壓表的內阻的表達式。20、有一電源，內阻較大，但不知其阻值，有兩電壓表V1和V2，已知V1表的量程大于電源電動勢，而V2表的量程卻比電源電動勢稍小，但不知兩電表的內阻大小。要求用

16、這兩只電壓表、若干導線、開關組成電路測量出此電源的電動勢。（1） 畫出實驗電路圖（2） 簡述測量的方法及最終測量的表達式。21、現(xiàn)有一個阻值為R0的定值電阻、一個電鍵、若干導線的一只電壓表，該電壓表表盤上有刻度但無刻度值，要求設計一個能測定電源內電阻的實驗（已知電壓表的內電阻很大，電壓表的量程大于電源的電動勢，電源的內電阻約為幾歐）。要求：（1） 畫出電路圖（2） 簡要寫出實驗步驟（3） 寫出測量電源內電阻的表達式。22、現(xiàn)有一個內電阻不計的恒壓電源。但電壓未知，一只已知阻值為R的電阻。一只阻值未知的電阻RX，一只內電阻可忽略不計的電流表，其量程條例要求，以及電鍵、導線等。用來測量RX接在恒壓

17、電源上時消耗的電功率PX，畫出測量電路圖，寫出主要實驗步驟，以及PX表達式。23、從下列實驗器材中選出適當?shù)钠鞑?，設計測量電路來測量兩個電流表的內電阻，要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度。（A） 待測電流表A1，量程50mA，內電阻約為幾十歐姆（B） 待測電流表A2，量程30mA，內電阻約為幾十歐姆（C） 電壓表V，量程15V，內電阻r=15K（D） 電阻箱R1，阻值范圍09999.9。（E） 電阻箱R2，阻值范圍099.9。（F） 滑動變阻器R3，阻值0150，額定電流1.5A（G） 滑動變阻器R4，阻值020，額定電流2A（H） 電阻R0,阻值是40,功率是0.5W（作保護電阻用）（I） 電池組，電動勢為12V，內電阻約0.5。此外還有單刀單擲開關、單刀雙鄭開關和導線若干，供需要選用。（1） 設計一個測量電路，畫出電路圖。（2） 選出必要的實驗器材。（3） 說明實驗需要測量的物理量，并列出計算兩個電流表內電阻的計算式。24、現(xiàn)有下列器材：電阻箱R（符號 ），電流表（符號為 ），電鍵S（符號為 ），導線若干，一節(jié)舊的干電池（符號為 ）要求用以上器材設計一電路測量干電池的電動勢