人教版高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)總結(jié)

1、難點(diǎn)之十電學(xué)實(shí)驗(yàn)一、難點(diǎn)形成的原因1、對(duì)電流表、電壓表的讀數(shù)規(guī)那么認(rèn)識(shí)模糊，導(dǎo)致讀數(shù)的有效數(shù)字錯(cuò)誤2、對(duì)滑動(dòng)變阻器的限流、分壓兩種控制電路的原理把握不準(zhǔn)，導(dǎo)致控制電路選用不當(dāng)3、對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路、電學(xué)儀器的選用原那么把握不準(zhǔn)，導(dǎo)致電路、儀器選用錯(cuò)誤4、對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)容“電阻的測(cè)量方法無明確的歸類，導(dǎo)致思路混亂5、對(duì)于創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)平時(shí)缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)思想方法如模擬法，轉(zhuǎn)換法，放大法，比擬法， 替代法等進(jìn)行歸納，在全新的實(shí)驗(yàn)情景下，找不到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理，無法設(shè)計(jì)合理可行的 方案。受思維定勢(shì)影響，缺乏對(duì)已掌握的實(shí)驗(yàn)原理，儀器的使用進(jìn)行新情境下的遷移利用， 缺乏創(chuàng)新意識(shí)。二、難點(diǎn)突破1、電流表、電壓表的讀

2、數(shù)規(guī)那么：電流表量程一般有兩種 0.10.6A，03A;電壓表量程一般有兩種 03V, 015V。 如圖10-1所示：圖 10-1因?yàn)橥粋€(gè)電流表、電壓表有不同的量程，因此，對(duì)應(yīng)不同的量程，每個(gè)小格所代表的 電流、電壓值不相同，所以電流表、電壓表的讀數(shù)比擬復(fù)雜，測(cè)量值的有效數(shù)字位數(shù)比擬容 易出錯(cuò)。下面是不同表，不同量程下的讀數(shù)規(guī)那么：電壓表、電流表假設(shè)用 03V、03A量程，其最小刻度精確度分別為0.1V、0.1A，為10分度儀表讀數(shù)，讀數(shù)規(guī)那么較為簡單，只需在精確度后加一估讀數(shù)即可。如下圖，電壓表讀數(shù)為1.88V，電流表讀數(shù)為0.83A。假設(shè)指針恰好指在 2上，那么讀數(shù)為 2.00V 或 A

3、。電壓表假設(shè)用015V量程，那么其最小刻度為0.5V，為2分度儀表讀數(shù)，所讀數(shù)值小數(shù)點(diǎn)后只能有一位小數(shù)，也必須有一位小數(shù)。如下圖，假設(shè)指針指在整刻度線上，如指在10上應(yīng)讀做10.0V，指在緊靠10刻度線右側(cè)的刻度線上即表盤上的第21條小刻度線讀數(shù)為10.5V，假設(shè)指在這兩條刻度線間的中間某個(gè)位置，那么可根據(jù)指針靠近兩刻度線的程度，分別讀做10.1V，或10.2V，或10.3V，或10.4V，即使是指在正中央，也不能讀做10.25V，假設(shè)這樣，那么會(huì)出現(xiàn)兩位不準(zhǔn)確的數(shù)，即小數(shù)點(diǎn)后的2和5,不符合讀數(shù)規(guī)那么，如上圖中所示，讀數(shù)應(yīng)為9.3V。電流表假設(shè)用0-0.6A量程，那么其最小刻度為0.02A，

4、為5分度儀表讀數(shù)，其讀數(shù)規(guī)那么與0 15V電壓表相似，所讀數(shù)值小數(shù)點(diǎn)后只能有兩位小數(shù)，也必須有兩位小數(shù)。如上圖所示，電流表讀數(shù)為0.17A，假設(shè)指針指在第11條刻度線上，那么讀數(shù)為 0.22A，指在第10條刻度線上，讀數(shù)為 0.20A，指在第12條刻度線上，讀數(shù)為 0.24A。2、滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分析滑動(dòng)變阻器是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的儀器，近幾年高考電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)命題對(duì)其應(yīng)用屢次直接或滲透考查.如何選擇滑動(dòng)變阻器的接法設(shè)計(jì)控制電路仍是歷屆考生應(yīng)考的難點(diǎn)滑動(dòng)變阻器的限流接法與分壓接法的特點(diǎn)：如圖10-2所示的兩種電路中，滑動(dòng)變阻器最大阻值為 R對(duì)負(fù)載FL的電壓、電流強(qiáng)度都起控制調(diào)節(jié)作用，通常把圖a電路稱

5、為限流接法，圖b電路稱為分壓接法U)圖 10-2負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)圍忽略電 源阻負(fù)載R-上電流調(diào)節(jié)圍忽略電源阻相同條件下電路消耗 的總功率限流接法RlEw UL ERlRoEw | lW ERlRoRlEIl分壓接法0 w ULw E0w | lWRlE ( I l+I ap)比擬分壓電路調(diào)節(jié)圍較大分壓電路調(diào)節(jié)圍較大限流電路能耗較小 限流法如圖a所示，待測(cè)電阻上電壓調(diào)節(jié)圍為FlEE .顯然，當(dāng)FoR.時(shí)，滑動(dòng)觸頭在從 b向a滑動(dòng)的過程中，先是電流表、電壓表的示數(shù)變化不 大，后來在很小的電阻變化圍，電流表、電壓表的讀數(shù)變化很快，也不方便讀數(shù)，只有當(dāng)FL與F0差不多大小時(shí)，才能對(duì)電流、電壓有明顯的調(diào)

6、控作用在同樣能到達(dá)目的的前提下，限流法較為省電，電路連接也較為簡單 分壓法.如圖b所示，待測(cè)電阻上電壓調(diào)節(jié)圍為0E,且F0相對(duì)于FL越小，R上的電壓變化的線性就越好當(dāng)F0R時(shí)，盡管UL變化圍仍是0E,但數(shù)據(jù)幾乎沒有可記錄性， 因?yàn)樵谶@種情況下，滑片從左端滑起，要一直快到右端時(shí)，電壓表上示數(shù)一直幾乎為零，然后突然上升到E,對(duì)測(cè)量幾乎沒有用處.因此，分壓接法要用全阻值較小的滑動(dòng)變阻器?；瑒?dòng)變阻器的限流接法與分壓接法：兩種電路均可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻電壓和電流的大小，但在不同條件下，調(diào)節(jié)效果大不一樣，滑動(dòng)變阻器以何種接法接入電路，應(yīng)遵循平安性、精確 性、節(jié)能性、方便性原那么綜合考慮，靈活選取1. 以下三種情

7、況必須選用分壓式接法1要求回路中某局部電路電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)如：測(cè)定導(dǎo)體的伏安特性、校對(duì)改裝后的電表等電路，即大圍測(cè)量時(shí)，必須采用分壓接法2 當(dāng)用電器的電阻 R遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值R時(shí)，必須采用分壓接法因?yàn)榘?圖b連接時(shí)，因 RR Rp,所以R.與Rp的并聯(lián)值 R并 Rp,而整個(gè)電路的總阻值約為R,那么R兩端電壓U=IR 并= Rap,顯然Ux Rp,且Rp越小，這種線性關(guān)系越好，電Ro表的變化越平穩(wěn)均勻，越便于觀察和操作3假設(shè)采用限流接法，電路中實(shí)際電壓或電流的最小值仍超過RL的額定值時(shí)，只能采用分壓接法2. 以下情況可選用限流式接法1 測(cè)量時(shí)對(duì)電路中的電流或電壓沒有要求

8、從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小圍測(cè)量，且RL 與R0相差不大或RL略小于R0,采用限流式接法2電源的放電電流或滑動(dòng)變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時(shí)， 采用限流式接法3沒有很高的要求，僅從平安性和精確性角度分析兩者均可采用時(shí)，可考慮安裝簡便和節(jié)能因素優(yōu)先采用限流式接法例1：如圖10-3所示，滑動(dòng)變阻器電阻最大值為R,負(fù)載電阻R=R,電源電動(dòng)勢(shì)為E,阻不計(jì)1當(dāng)K斷開，滑動(dòng)頭c移動(dòng)時(shí)，R兩端的電壓圍是多少？2當(dāng)K閉合，滑動(dòng)頭c移動(dòng)時(shí)，R兩端的電壓圍是多少？3 設(shè)R的長度ab=L, R上單位長度的電阻各處相同，a、c間圖 10-3長度為x，當(dāng)K接通后，加在 R上的電壓U與x的關(guān)系如何? 【審

9、題】 電鍵斷開或閉合導(dǎo)致電路出現(xiàn)兩種截然不同的控制電路： 限流和分壓，把握限流和分壓電路的原理是關(guān)鍵【解析】1假設(shè)K斷開，那么該控制電路為滑動(dòng)變阻器的限流接法，故E R，那么電流表必須外接.因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的全阻值大于被測(cè)電阻R,故首先考慮滑動(dòng)變阻器的限流接法，假設(shè)用限圖 10-4流接法，那么被測(cè)電阻R上的最小電流為Imin = 一=0.11 AV I額，因該實(shí)驗(yàn)沒有Ex R 5 50對(duì)電流、電壓的調(diào)節(jié)圍未作特殊要求，故用限流電路.電路如圖10-4所示.滑動(dòng)變阻器全阻值相對(duì)待測(cè)電阻較大,【總結(jié)】只要能保證平安且有一定的調(diào)節(jié)圍即可。用分壓接法不便于調(diào)節(jié)，故限流接法是首選,例3:用伏安法測(cè)量一個(gè)定值

10、電阻的器材規(guī)格如下：待測(cè)電阻RX 約100 Q;直流電流表量程010 mA、阻50 Q;直流電壓表量程 03 V、阻5 k Q;直流電源輸出電壓 4 V、阻不計(jì)；滑動(dòng)變阻器015 Q、允許最大電流 1 A;開關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線假設(shè)干.根據(jù)器材 的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 【審題】此題只需要判斷測(cè)量電路、控制電路的接法，各儀器的量程和電阻都已經(jīng)給出，只 需計(jì)算兩種接法哪種適宜。【解析】用伏安法測(cè)量電阻有兩種連接方式，即電流表的接法和外接法，由于RV RARv ,故電流表應(yīng)采用外接法在控制電路中，假設(shè)采用變阻器的限流接法，當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)至最大，通過負(fù)載的電流最小，1 min：=E=24 mA 1

11、0 mA,此時(shí)電流仍超過電流表的量R Ra Rx程，故滑動(dòng)變阻器必須采用分壓接法.如圖10-5 所示.圖 10-5【總結(jié)】任一種控制電路必須能保證電路的平安，這是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的首要原那么，限流接法雖然簡潔方便，但必須要能夠控制電路不超過電流的額定值，同時(shí)，能夠保證可獲取一定的電壓、電流圍，該題中，即便控制電流最小值不超過電流表的量程，因滑動(dòng)變阻器全阻值相對(duì) 電路其它電阻過小，電流、電壓變化圍太小，仍不能用限流接法。3、實(shí)驗(yàn)電路和電學(xué)儀器的選擇1電路的選擇安培表、外接電路的選擇由于電壓表的分流作用和電流表的分壓作用，造成表的示數(shù)與通過負(fù)載的電壓或電流真實(shí)值之間產(chǎn)生誤差，為減小此系統(tǒng)誤差，應(yīng)慎重選擇電

12、流表的外接法，選擇方法如下：1、直接比擬法：當(dāng)待測(cè)電阻阻值FX甩時(shí)，安培表分壓很小，選擇安培表接電路。2、臨界值計(jì)算比擬法：當(dāng)待測(cè)電阻阻值與電壓表、電流表的阻值相差不多時(shí)， 如何確定被測(cè)電阻 R是較大還是RvD較小呢？我們要計(jì)算兩種接法的相對(duì)誤差，可用與相比擬.當(dāng)RvRR即RRV RA時(shí)，宜采用電流表外接法;RaR.即RR/ RA時(shí)，宜采用電流表接法;RaR RaRv Ra時(shí)，電流表外接法效果是一樣的 此時(shí)的被測(cè)電阻值 R我們稱為臨界電阻。3、測(cè)試判斷法試觸法假設(shè)RR的大小關(guān)系事先沒有給定，可借助試觸法確定、外接法.具體做法是：如圖10-6所示組成電路，其中電流表事先已經(jīng)接好，拿電壓表的一個(gè)接

13、線柱去分別試 觸M N兩點(diǎn)，觀察先后兩次試觸時(shí)兩電表的示數(shù)變化情況。如果電流表的示數(shù)變化比電壓表示數(shù)變化明顯即1I流作用引起的誤差大于接 N點(diǎn)時(shí)電流表分壓作用引起的誤差，N點(diǎn)。U ，說明接U這時(shí)應(yīng)采用接法M點(diǎn)時(shí)電壓表分即電壓表接如果電壓表的示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化明顯即壓作用引起的誤差大于接M點(diǎn)時(shí)電壓表分流作用引起的誤差,接M點(diǎn).，說明接這時(shí)應(yīng)采用外接法N點(diǎn)時(shí)電流表分即電壓表01圖 10-6口決：“字中間有個(gè)大，大偏大，小外偏小，即接法適合測(cè)大電阻且系統(tǒng)誤差偏大，即測(cè)量值大于真實(shí)值，外接法適合測(cè)小電阻且系統(tǒng)誤差偏小，即測(cè)量值小于真實(shí)值，控制電路即滑動(dòng)變阻器的接法的選擇，見難點(diǎn)22電路實(shí)驗(yàn)器材和

14、量程的選擇，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 電路工作的平安性，即不會(huì)出現(xiàn)電表和其它實(shí)驗(yàn)器材因過載毀壞現(xiàn)象。 能否滿足實(shí)驗(yàn)要求常常要考慮便于屢次測(cè)量求平均值。 選擇器材的一般思路是： 首先確定實(shí)驗(yàn)條件， 然后按電源一電壓表一電流表一變阻器順序依次選擇。根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原那么選擇電表首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇量程，務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)-2般取滿偏度的左右，以減少測(cè)讀誤差根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓圍需選擇滑動(dòng)3變阻器，注意流過滑動(dòng)變阻器的電流不超過它的額定值，對(duì)大阻值的變阻器，如果是滑動(dòng)頭稍有移動(dòng)，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的根

15、本要求來選擇儀器，對(duì)于這種情況，只有熟悉實(shí)驗(yàn)原理，才能作出恰當(dāng)?shù)倪x擇總之，最優(yōu)選擇的原那么是：a、方法誤差盡可能小.b、實(shí)現(xiàn)較大圍的靈敏調(diào)節(jié).c、在大功率裝置電路中盡可能節(jié)省能量；在小功率電路里，在不超過用電器額定值的前提下，適當(dāng)提高電流、電壓值，以提高測(cè)試的準(zhǔn)確度根據(jù)以上原那么，電學(xué)儀器的選擇有如下建議：1、電源的選擇：選擇直流電源，應(yīng)根據(jù)用電器的需要來確定，一般考慮用電器所需的電壓、電路中的電流、電源電動(dòng)勢(shì)和允許電流等在不超過待測(cè)器材所允許的最大電壓值的情況下，選擇電動(dòng)勢(shì)較大的電源以獲得更多的測(cè)量數(shù)據(jù)。在相同電動(dòng)勢(shì)情況下，通常選擇電阻較小的電源以獲得較穩(wěn)定的路端電壓，測(cè)電源阻除外。2、電表

16、的選擇：在不超過電表量程的條件下，選擇量程較小的電表以便測(cè)量時(shí)示數(shù) 能在滿刻度的2/3左右。3、滑動(dòng)變阻器的選擇：要由電路中所要求或可能出現(xiàn)的電流、電壓的圍來選定變阻器， 實(shí)際流過變阻器的電流不得超過其額定值；如要通過變阻器的電阻改變來讀取不同的電流、電壓值時(shí)，要注意防止變阻器滑片稍有移動(dòng)電流或電壓就會(huì)有很大變化的出現(xiàn)，也要防止出現(xiàn)滑片從一頭滑到另一頭，電流或電壓幾乎沒有變化的情況假設(shè)控制電路確定為限流接法，那么滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用與實(shí)驗(yàn)電路中其它電阻的總阻值相差 不大的；假設(shè)控制電路確定為分壓接法，那么應(yīng)選用在額定電流允許的條件下阻值較小的滑動(dòng)變 阻器。例4:圖10-7為用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻

17、阻值的實(shí)驗(yàn)所需器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如下:1 待測(cè)電阻R 約100Q2直流電源輸出電壓 4V,阻可不計(jì)3直流毫安表量程 010mA阻50 Q4 直流電壓表量程 03V,阻5KQ圖 10-75 滑動(dòng)變阻器阻值圍 015Q，允許最大電流1A6 電鍵一個(gè)，導(dǎo)線假設(shè)干條根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求，在實(shí)物圖上連線。并用標(biāo)出在閉合電鍵前，變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)處的正確位置?！緦忣}】此題不要求選擇儀器， 只是對(duì)已有的儀器進(jìn)行電路的選擇合成，從一定程度上降低了難度，由條件，待測(cè)電阻與電壓表阻值相差較多，滑動(dòng)變阻器阻值相對(duì)較小。【解析】因滑動(dòng)變阻器阻值小于待測(cè)電阻R的阻值，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用分壓接法；待測(cè)電阻與電表相

18、比， R的阻值和電壓表的阻值相差較多，所以應(yīng)選用安培表 外接電路，實(shí)物連接如圖10-8所示?；瑒?dòng)變阻器分壓接 法時(shí)，在閉合電鍵前，變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)置于使負(fù)載 電壓為零處，如圖箭頭所示。【總結(jié)】1設(shè)計(jì)測(cè)量電阻的電路必須考慮兩個(gè)方面，圖10-8首先要確定滑動(dòng)變阻器是分壓電路還是限流電路，再考 慮是安培表外接電路還是安培表接電路。2連接實(shí)物圖時(shí)，應(yīng)該先干路，再支路?；瑒?dòng)變阻器分壓接法是要注意電鍵能控制全 電路電流，即斷開電鍵后，電路中無電學(xué)儀器仍處于通電狀態(tài)，電鍵對(duì)支路不起作用是滑動(dòng)變阻器分壓接法時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤。例5:某電壓表的阻在2050KQ之間，現(xiàn)要測(cè)量其阻，實(shí)驗(yàn)室提供以下可選用的器材待測(cè)電

19、壓表V量程3V，電流表Ai量程200卩A，電流表A2量程5mA，電流表 A量 程0.6A，滑動(dòng)變阻器 R最大阻值1kQ，電源E電源電壓為4V，開關(guān)S.1所提供的電流表中應(yīng)選用 填字母代號(hào).2為了盡量減小誤差，要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，試在圖10-9方框中畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路其中電源和開關(guān)及連線已畫出.【審題】 測(cè)量電壓表的阻，從條件看，需測(cè)量通過電壓表的電 流，因此，需估算通過電壓表的最大電流來判斷所用電流表的量程。 同時(shí)，滑動(dòng)變阻器的全阻值遠(yuǎn)小于電壓表阻，控制電路應(yīng)采用分壓 接法。圖 10-9【解析】電壓表的示數(shù)等于通過電壓表的電流與本身阻的乘積，估 算電路中的最大電流為URV320 103A 1

20、50 A所以應(yīng)選電流表 A,與電壓表串聯(lián)在電路中.滑動(dòng)變阻器的電阻遠(yuǎn)小于電壓表阻如果用滑動(dòng)變阻器連成限流電路，一那么它對(duì)電路的調(diào)控作用很不明顯，二那么是待測(cè)電壓表分得的最小電壓約為URV UR Rv320 103 3 4V 3.8V103 20 103大于電壓表的量程，變阻器明顯不能組成限流電路，這樣變阻 器應(yīng)作為分壓器接在電路中，就不會(huì)出現(xiàn)上述問題，電路如圖10-10所示.E 圖 10-10【總結(jié)】 對(duì)于電表的選擇，必須先根據(jù)條件估算電路中的最大 電壓或電流值，以此確定選用略大于且量程最小的電表。例6:有一改裝的電流表 A需要與一標(biāo)準(zhǔn)電流表 A進(jìn)行校對(duì)，采用如下圖 10-11的電路, 其中E

21、為電源，R為一限流電阻，R為一可變電阻，S為電鍵，限流電阻能夠限制電路中的最大電流，使之不超出電流表的量程過多，從而對(duì)電流表起保護(hù)作用。實(shí)驗(yàn)中已有的器材及其規(guī)格如下：蓄電池E 電動(dòng)勢(shì)6v,阻約為0.3 Q,圖 10-11改裝電流表 A 量程00.6A,阻約為0.1 Q標(biāo)準(zhǔn)電流表Aa 量程00.6A3A,阻不超過0.04 Q 實(shí)驗(yàn)中備有的電阻器規(guī)格如下：A .固定電阻阻值 8 Q,額定電流2AB .固定電阻阻值15Q，額定電流2AC 滑動(dòng)變阻器阻值圍 020 Q,額定電流2AD，滑動(dòng)變阻器阻值圍 0200Q，額定電流2A兩個(gè)表的刻度盤上都將量程均勻分為6大格，要求從0.1A起對(duì)每條刻線一一進(jìn)行核

22、對(duì)，為此，從備用的電阻器中，Ro應(yīng)選用 , R應(yīng)選用 。用字母代號(hào)填寫【審題】 此題中給出了固定限流電阻的選擇，首先要明確其作用，實(shí)驗(yàn)要求電流圍在0.10.6A之間，即電路中僅有限流電阻時(shí)的電流要略大于0.6A，同時(shí)要配合滑動(dòng)變阻器，保證電路中的最小電流不超過0.1A?！窘馕觥扛难b表量程為 00.6A，要求從0.1A起對(duì)每條刻線進(jìn)行核對(duì)，所以，電路中最大電流不能小于 0.6A，最小電流不能大于 0.1A。電源電動(dòng)勢(shì)為6v，根據(jù)歐姆定律 R總-,電路中最小總電阻不能大于10Q，電路中除固定電阻和滑動(dòng)變阻器外，其它電阻總阻值等于0.44 Q,所以固定電阻 RR應(yīng)選用A 8 Q;又因最大總電阻不能小

23、于60 Q，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用D 200Q?！究偨Y(jié)】1要正確理解限流電阻的限流作用一-使電路中的電流不超過.電流表的量程過多.，應(yīng)理解為：在保證電流表能到達(dá)滿量程的條件下，通過電流表的電流不過大。所以限流電阻的阻值不能大于使電流表到達(dá)滿偏時(shí)的阻值。2注意區(qū)分限流電阻與滑動(dòng)變阻器的作用，限流電阻的作用是使電路中的電流不要過小不小于0.6A ，而滑動(dòng)變阻器的作用是使電路中的電流要到達(dá)足夠小不大于0.1A 。例7：用伏安法測(cè)量某一電阻 FX的阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：A、待測(cè)電阻FX 阻值大約為5 Q,額定功率為1WB 電流表 Ai 00.6A，阻 0.2 QC 電流表 A2 03A,阻 0.05 QD

24、 電壓表 Vi 03V,阻 3KQE、電壓表 V2 015V，阻 15KQF、滑動(dòng)變阻器 R0 050 QG蓄電池電動(dòng)勢(shì)為 6VH電鍵、導(dǎo)線為了較準(zhǔn)確測(cè)量FX的阻值，保證器材的平安，以便操作方便，電壓表、電流表應(yīng)選擇，并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖?！緦忣}】此題中待側(cè)電阻的額定功率、電阻估計(jì)值， 可估算通過電阻的電流及其兩端電壓，是選擇電流表、電壓表量程的關(guān)鍵，另外，電流表的外接法及滑動(dòng)變阻器的接法也需要計(jì)算確定?！窘馕觥?、確定電流表、電壓表的量程。被測(cè)電阻R的額定電壓、額定電流分別為那么電流表選用A,電壓表選用V2、確定電流表的、外接法計(jì)算臨界電阻，RxFX，會(huì)操作不方便，因此應(yīng)選擇變阻器的限流接法。電

25、路如圖10-12所示?！究偨Y(jié)】 此題需要選擇電流表、電壓表量程以及測(cè)量電路和控制電路，解題時(shí)為防止混亂， 可分步選擇，將題目分解，既明確，又不易遺漏。4、電阻測(cè)量的方法歸類在高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，涉及最多的問題就是電阻的測(cè)量，電阻的測(cè)量方法也比擬多，最常用的有：1歐姆表測(cè)量：最直接測(cè)電阻的儀表。但是一般用歐姆表測(cè)量只能進(jìn)行粗測(cè)，為下一 步的測(cè)量提供一個(gè)參考依據(jù)。用歐姆表可以測(cè)量白熾燈泡的冷電阻。2替代法：替代法的測(cè)量思路是等效的思想，可以是利用電流等效、也可以是利用電 壓等效。替代法測(cè)量電阻精度高，不需要計(jì)算，方法簡單，但必須有可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電阻一般 給定的儀器中要有電阻箱。替代法是用與被測(cè)量的某一物理

26、性質(zhì)等效，從而加以替代的方法。如圖10-13所示。先把雙刀雙擲開關(guān) Sa扳到1,閉合S,調(diào)整滑動(dòng)變阻器，使電流表指 針指到某一位置，記下此時(shí)的示數(shù)I 最好為一整數(shù)。再把開關(guān)Sa扳到2,調(diào)整電阻箱 R,使得電流表指針仍指到示數(shù)I。讀出此時(shí)電阻箱的阻值 r,那么未知電阻民的阻值等于r。說明：在此實(shí)驗(yàn)中的等效性表現(xiàn)在開關(guān)換位后電流表 的示數(shù)相同，即當(dāng)電阻箱的阻值為r時(shí)，對(duì)電路的阻礙作用與未知電阻等效，所以未知電阻R的阻值等于r。 替代法是一種簡捷而準(zhǔn)確度很高的測(cè)量電阻的方法，祠圖 10-13 此方法沒有系統(tǒng)誤差，只要電阻箱和電流表的精度足夠高，測(cè)量誤差就可以忽略。3 伏安法：伏安法的測(cè)量依據(jù)是歐姆定

27、律 包括局部電路歐姆定律和全電路歐姆定律，需要的根本測(cè)量儀器是電壓表和電流表，當(dāng)只有一個(gè)電表時(shí)， 可以用標(biāo)準(zhǔn)電阻電阻箱或給一個(gè)定值電阻代替；當(dāng)電表的阻時(shí)，根據(jù)歐姆定律I=U/Rv,電壓表同時(shí)可以當(dāng)電流表使用，同樣根據(jù) U=IRa，電流表也可以當(dāng)電壓表用。4比例法：如果有可以作為標(biāo)準(zhǔn)的電阻的電表，可以采用比例法測(cè)電表的電阻。用比例法測(cè)電表阻時(shí)，兩個(gè)電流表一般是并聯(lián)據(jù)并聯(lián)分流原理，兩個(gè)電壓表一般是串聯(lián)據(jù)串聯(lián)分壓原理。所謂“比例法是：要測(cè)量某一物體的某一物理量，可以把它與準(zhǔn)確數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)物 體進(jìn)行比擬。例如，使用天平稱量物體的質(zhì)量，就是把被測(cè)物體與砝碼進(jìn)行比擬，砝碼就是 質(zhì)量數(shù)準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)物體。天平的結(jié)

28、構(gòu)是等臂杠桿，因此當(dāng)天平平衡時(shí)，被測(cè)物體的質(zhì)量與標(biāo) 準(zhǔn)物體的質(zhì)量是相等的，這就省去了進(jìn)一步的計(jì)算。有很多情況下，被測(cè)物體與標(biāo)準(zhǔn)物體的同一物理量間的關(guān)系并不是相等，而是在滿足一定條件下成某種比例的關(guān)系，這種方法又稱為“比例法。例如，測(cè)電流表和電壓表的阻， 如果有可以作為標(biāo)準(zhǔn)的電阻的電表，都可以使用比例法。采用比例法測(cè)電阻的依據(jù)是：串聯(lián)電路電壓與電阻成正比，并聯(lián)電路電流與電阻成反比。電壓表可顯示電阻兩端的電壓值，電流表可顯示電阻過的電流，所以測(cè)電流表阻應(yīng)把兩圖 10-14電流表并聯(lián)，測(cè)電壓表阻應(yīng)把兩電壓表串聯(lián)，電 路圖分別如圖10-14 甲八乙所示。測(cè)電流表阻時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器Fbi,使兩電流表

29、的指針都有較大偏轉(zhuǎn)，記錄下兩電表的示數(shù) Il和I 2,根據(jù)并聯(lián)電路分流原理，假設(shè)電流表 Ai的阻為ri，那么電流表A的阻r2= !1 r1。1 2測(cè)電壓表阻時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器民2,使兩電壓表的指針都有較大偏轉(zhuǎn)，記錄下兩電表的示數(shù)U和U,根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理，假設(shè)電壓表V的阻ri,那么電流表V2的阻2=巴2口。U1 1 以上例子中，甲圖采用限流電路而乙圖采用分壓電路，這是由于電流表阻都較小，假設(shè)采用分壓電路，那么滑動(dòng)變阻器的阻值必須更小，這時(shí)電路近似于短路，是不允許的；而電壓 表阻都很大，假設(shè)采用限流電路，那么滑動(dòng)變阻器的電阻必須更大，這在實(shí)際上行不通。5半值法半偏法。半值法是上面比例法的一個(gè)

30、特例，測(cè)電流表阻和測(cè)電壓表阻都可以用半值法，電路圖如圖10-15所示。二.圖 10-15甲圖實(shí)驗(yàn)時(shí)先斷開開關(guān) S閉合 S，調(diào)整滑動(dòng)變阻器R1限流法連接， 使電流表A滿度即指針指滿刻度處； 再閉合S調(diào)整電阻箱 R，使電流表 A的指針恰好指到半滿度處，讀出此時(shí) 電阻箱的阻值 R那么電流表A的電阻 a=R 測(cè)量結(jié)果偏小乙圖實(shí)驗(yàn)時(shí)先閉合開關(guān) S及S，調(diào)整滑動(dòng)變阻器 R2 分壓法連接，使電壓表V滿度; 再斷開S,調(diào)整電阻箱 R，使電壓表V的指針恰好指到半滿度處， 讀出此時(shí)電阻箱的阻值 R 那么電壓表V的電阻rv=FL 測(cè)量結(jié)果偏大例8:測(cè)量某電阻FX的阻值.R約為5Q左右.下表給出可供選擇器材請(qǐng)畫出你所

31、設(shè)計(jì) 的實(shí)驗(yàn)原理圖至少 3種，并標(biāo)明所選器材的規(guī)格或代號(hào) 備注：另有導(dǎo)線假設(shè)干，各器材數(shù)目均只一個(gè)代號(hào)辭材名稱規(guī)格a檢戲計(jì)G300 H 1 1U殳b電疣表鼻0.6k j . 1e3Ji 0 02 Qd電阻箱盹0999 Q Qe電阻箱陀09999 Q滑動(dòng)興阻罷陽全電阻S F *g電睜3V . a, 01 Qk單口單擲【審題】該題要求至少應(yīng)用 3種設(shè)計(jì)方案，需要熟練掌握測(cè)電阻的原理和方法，列出所有的測(cè)電阻的根本方法，看題目中給出的儀器是否適合，靈活利用、變通，充分發(fā)揮題目中所給 儀器的作用?！窘馕觥糠桨敢唬簯?yīng)用伏-安法測(cè)電阻，見圖10-16.選R2,還是選R，就是出于對(duì)實(shí)驗(yàn)平安方面的考慮只2與G表

32、，可改裝成 3V左右的電壓表；R與G表，只能改裝成 0.3V 左右電壓表，這樣小的電壓表既不能平安實(shí)驗(yàn)，也不能進(jìn)行精確測(cè)量圖10-16電流表外接而不接，是出于對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確程度的考慮因?yàn)楦难b后的電壓表阻遠(yuǎn)大于盡，這樣測(cè)量系統(tǒng)誤差較小選A1表，而不選A2表是出于精確讀數(shù)的考慮.A1、A2誠然都能滿足平安的要求，但小量程表讀數(shù)相對(duì)誤差要小得多，顯然這 是精確原那么的應(yīng)用R作為控制線路的主元件，其控制電壓方便與否，與艮、Rx值相對(duì)大小有關(guān).當(dāng)兩電阻相近時(shí)，為了線路簡單、經(jīng)濟(jì)，控制電路適宜用限流接法，這主要是出于實(shí)驗(yàn)操作是否方便 的考慮.方案二：應(yīng)用全電路歐姆定律測(cè)電阻.見圖10-17.原理：令R短路

33、，調(diào)R,測(cè)得I 1后，由全電路歐姆定律得E=I1 r+R計(jì)0+FA接著去掉短路線，可得I 2,同理得圖 10-17E=I 2 r+R計(jì)R+FA可求 R.討論：用R為何不用 艮？顯然是考慮了測(cè)量方便問題，是方便原那么的應(yīng)用.因?yàn)镽調(diào)節(jié)時(shí)能用到0.1 Q變化，對(duì)電流調(diào)整是有利的.圖2設(shè)計(jì)較圖1，主要是考慮了節(jié)省器材原那么， 這也可以說是經(jīng)濟(jì)原那么的應(yīng)用.方案三：歐姆表原理測(cè)電阻，見圖10-18.原理：先讓ab短路，調(diào)R使A滿偏，此時(shí)阻為 5Q .去掉短路線，接通S,測(cè)得I，那么依據(jù)歐姆表原理，F(xiàn)X值為E/I -5 Q圖 10-18討論：用A不用A或G,主要是考慮了測(cè)量結(jié)果的精確問題.假設(shè)用A改裝為

34、歐姆表，其中值電阻為1Q;假設(shè)用G改裝為歐姆表，其中值電阻為10kQ,與待測(cè)電阻比擬，測(cè)量誤差太大.歐姆表特點(diǎn)是當(dāng)測(cè)量值在其中值電阻附近時(shí)，其讀數(shù)或測(cè)量結(jié)果比擬準(zhǔn)確.這是精確原那么的應(yīng)用.且整個(gè)方案三操作上是很方便的.題目也就迎刃而【總結(jié)】此題處理過程相對(duì)復(fù)雜， 但只要遵循前面所提出的各種選擇方法, 解了，因此說，根底知識(shí)是關(guān)鍵，復(fù)雜題目只是根底知識(shí)的合成。5、高考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型命題的求解策略所謂設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，是指根據(jù)現(xiàn)行物理大綱要求，在學(xué)生掌握的根本實(shí)驗(yàn)原理根底上，應(yīng)用根本測(cè)量儀器自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)命題的考查容， 涉及到對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的再認(rèn)識(shí)和加工，實(shí)驗(yàn)方案確實(shí)定包括實(shí)驗(yàn)器材的選擇和遷

35、移運(yùn)用，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(duì)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和評(píng)價(jià)等考生在應(yīng)試過程的缺陷通常表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一方面：平時(shí)缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)思想方法如模擬法，轉(zhuǎn)換法，放大法，比擬法，替代法等 進(jìn)行歸納，在全新的實(shí)驗(yàn)情景下，找不到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理，無法設(shè)計(jì)合理可行的方案另一方面：受思維定勢(shì)影響，缺乏對(duì)已掌握的實(shí)驗(yàn)原理，儀器的使用進(jìn)行新情境下的遷移利用，缺乏創(chuàng)新意識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的根本方法1. 明確目的，廣泛聯(lián)系題目要求測(cè)定什么物理量，或要求驗(yàn)證、探索什么規(guī)律，這是實(shí)驗(yàn)的目的，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 的出發(fā)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_后，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，廣泛聯(lián)系，看看該物理量或物理規(guī)律在哪些容 中出現(xiàn)過，與哪些物理現(xiàn)象有關(guān)，與哪些

36、物理量有直接的聯(lián)系對(duì)于測(cè)量型實(shí)驗(yàn)，被測(cè)量通過什么規(guī)律需用哪些物理量來定量地表示；對(duì)于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中， 怎樣的定量關(guān)系成立，才能到達(dá)驗(yàn)證規(guī)律的目的；對(duì)于探索型實(shí)驗(yàn)，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，涉及哪些物理量這些都是應(yīng)首先分析的，以此來確定實(shí)驗(yàn)的原理2. 選擇方案，簡便精確對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，都可能存在多種實(shí)驗(yàn)原理， 進(jìn)而形成多種可供選擇的設(shè)計(jì)方案 一般說來，依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)原理選擇不同的實(shí)驗(yàn)方案主要遵循四條原那么：1科學(xué)性：設(shè)計(jì)的方案有科學(xué)的依據(jù)和正確的方式，符合物理學(xué)的根本原理2可行性：按設(shè)計(jì)方案實(shí)施時(shí)，應(yīng)平安可靠不會(huì)對(duì)人身、器材造成危害；所需裝置和器材要易于置備，且成功率高3精確性：在

37、選擇方案時(shí)，應(yīng)對(duì)各種可能的方案進(jìn)行初步的誤差分析，盡可能選用 精確度高的方案4簡便、直觀性：設(shè)計(jì)方案應(yīng)便于實(shí)驗(yàn)操作，讀數(shù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，便于實(shí)驗(yàn) 者直觀、明顯地觀察3依據(jù)方案，選定器材實(shí)驗(yàn)方案選定后，考慮該方案需要哪些裝置， 被測(cè)定量與哪些物理量有直接的定量關(guān)系， 分別需用什么儀器來測(cè)定，以此來確定實(shí)驗(yàn)所用器材4.擬定步驟，合理有序?qū)嶒?yàn)之前，要做到心中有數(shù)：如何組裝器材，哪些量先測(cè)，哪些量后測(cè)，應(yīng)以正確操作 和提高效率的角度擬定一個(gè)合理而有序的實(shí)驗(yàn)步驟5數(shù)據(jù)處理，誤差分析常用的數(shù)據(jù)處理方法如：平均法、圖象法、描跡法、比擬法等和誤差分析方法如絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差等是應(yīng)該掌握的，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)也應(yīng)

38、予以考慮例9： 一電阻額定功率為 001 W，阻值不詳用歐姆表粗測(cè)其阻值約為40 k Q 現(xiàn)有以下儀表元件，試設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾娐?，選擇適宜的元件，較精確地測(cè)定其阻值 電流表，量程 0300 口 A,阻150 Q; 電流表，量程 01000 口 A,阻45 Q; 電壓表，量程03 V，阻6 k Q; 電壓表，量程 015 V，阻30 k Q; 電壓表，量程 050 V，阻100 k Q; 干電池兩節(jié)，每節(jié)電動(dòng)勢(shì)為1.5 V ; 直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓 6V，額定電流3 A ; 直流電源，輸出電壓 24 V，額定電流0.5 A ； 直流電源，輸出電壓 100 V，額定電流0.1 A ; 滑動(dòng)變阻器，0

39、50 Q, 3 W;0滑動(dòng)變阻器，02 k Q, 1 W;電鍵一只，連接導(dǎo)線足量.【審題】 考查綜合分析能力、推理能力及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力，審題過程見解析?！窘馕觥坑捎诂F(xiàn)有器材中有電流表和電壓表，故初步確定用伏安法 測(cè)定此電阻的阻值.又因待測(cè)電阻為一大電阻， 其估計(jì)阻值比現(xiàn)有電 壓表的阻大或相近，故應(yīng)該采用電流表接法.由于現(xiàn)有滑動(dòng)變阻器最 大阻值比待測(cè)電阻小得多，因此，假設(shè)用滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)待測(cè)電阻的 電流和電壓，只能采用分壓接法，如圖10-19 否那么變阻器不能實(shí)現(xiàn)靈敏調(diào)節(jié).為了確定各儀表、元件的量程和規(guī)格，首先對(duì)待測(cè)電圖 10-19阻的額定電壓和電流作出估算：最大電流為Ln. P/R 、 0

40、.01 AV4000=5 X 10_4 A = 500 口 A;最大電壓 Un= 20 V.由于實(shí)驗(yàn)中的電流和電壓可以小于而不能超過待 測(cè)電阻的額定電流和額定電壓，現(xiàn)有兩個(gè)電流表阻相近，由阻所引起的系統(tǒng)誤差相近，而量一4 X程01000 口 A接入電路時(shí)，只能在指針半偏轉(zhuǎn)以下讀數(shù)，引起的偶然誤差較大，應(yīng)選用量 程為0300 口 A的電流表.這樣選用電流表后，待測(cè)電阻上的最大實(shí)際電壓約為3X 1040X 103 V= 12 V，故應(yīng)選用量程為 15 V的電壓表，由于在如下圖的電路中，要實(shí)現(xiàn)變阻 器在較大圍靈敏調(diào)節(jié)，電源電壓應(yīng)比待測(cè)電阻的最大實(shí)際電壓高，故電源應(yīng)選輸出電壓為 24 V 一種其額定電

41、流也遠(yuǎn)大于電路中的最大實(shí)際電流，故可用.假設(shè)是把05024/ 50 A = 0.5 A ,關(guān)于變阻器的選擇，由于采用分壓接法，全部電源電壓加在變阻器上的變阻器接入電路，通過它的最小電流對(duì)應(yīng)于待測(cè)電路斷開約為小功率約為0.25 X 50 W 12.5 W遠(yuǎn)大于其額定功率；而 02 k Q的變阻器接入電路，其最 大電流對(duì)應(yīng)于滑動(dòng)鍵靠近圖13-4中變阻器A端約為并聯(lián)電路總電流0.0136 A,小于其額定電流0.2024 A.故應(yīng)選02 k Q的變阻器.【總結(jié)】此題處理過程相對(duì)復(fù)雜，但只要按照“儀器選擇 -測(cè)量電路選擇-控制電路選擇這 樣的順序逐個(gè)突破， 將復(fù)雜的過程逐一分解， 遵循前面所提出的各種選擇方法， 題目也就迎 刃而解了，因此說，根底知識(shí)是關(guān)鍵，復(fù)雜題目只是根底知識(shí)的合成。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的根本思路選擇方案誤差分析選定器材擬定步驟附：對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)中幾個(gè)點(diǎn)的強(qiáng)調(diào)說明:一、關(guān)于多用電表1. 使用多用表時(shí)要注意什么 ？(1)使用多用表的電壓、電流擋使用多用表測(cè)