物理：《電學設計性實驗導析》課件(新人教版)

1、新課標高考物理電學實驗復習新課標高考物理電學實驗復習一、命題趨勢一、命題趨勢 近幾年，高考實驗題發(fā)生了明顯的變化，已經從課本的分組實驗，延伸近幾年，高考實驗題發(fā)生了明顯的變化，已經從課本的分組實驗，延伸到課本的演示實驗，并且出現(xiàn)了設計型實驗。對于實驗能力也有明確的要到課本的演示實驗，并且出現(xiàn)了設計型實驗。對于實驗能力也有明確的要求，求，”能靈活地運用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問能靈活地運用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題題”。在理科綜合。在理科綜合考試說明考試說明中，也把中，也把“設計和完成實驗的能力設計和完成實驗的能力”作為作為重要的考試目標之一。重要的考試目標

2、之一。 完整的設計一個實驗，要經歷諸多環(huán)節(jié)。在實際實驗考查中，一般只考完整的設計一個實驗，要經歷諸多環(huán)節(jié)。在實際實驗考查中，一般只考查其中幾個環(huán)節(jié)。比如題目給出了實驗條件和實驗器材，要求闡述實驗原查其中幾個環(huán)節(jié)。比如題目給出了實驗條件和實驗器材，要求闡述實驗原理的；題目給出實驗電路圖，要求在領會實驗原理的基礎上，確定需測量理的；題目給出實驗電路圖，要求在領會實驗原理的基礎上，確定需測量的物理量寫出計算公式的；題目給出實驗操作步驟及測定和物理量判斷實的物理量寫出計算公式的；題目給出實驗操作步驟及測定和物理量判斷實驗原理、進行誤差分析的等等。雖然考查方式不盡相同，但目前高考中幾驗原理、進行誤差分析

3、的等等。雖然考查方式不盡相同，但目前高考中幾乎所有的設計型實驗都有一個共同點，都是在給出實驗器材的前提下進行乎所有的設計型實驗都有一個共同點，都是在給出實驗器材的前提下進行考查，而且都以不同方式或多或少的對實驗原理作了一定的提示，以此降考查，而且都以不同方式或多或少的對實驗原理作了一定的提示，以此降低一點難度和減少考生答題的盲目性。低一點難度和減少考生答題的盲目性。 在眾多的設計性實驗中，電學設計性實驗尤為突出。為什么命題專家熱在眾多的設計性實驗中，電學設計性實驗尤為突出。為什么命題專家熱衷于這一部分的考查呢？原因很簡單，在這一部分命題，能夠考查同學們衷于這一部分的考查呢？原因很簡單，在這一部

4、分命題，能夠考查同學們的電路計算、器材選擇、實物連圖、數(shù)據處理、綜合構思、誤差分析等多的電路計算、器材選擇、實物連圖、數(shù)據處理、綜合構思、誤差分析等多方面的分析綜合能力。方面的分析綜合能力。 二、實驗理論二、實驗理論（一）認識設計電路的結構（一）認識設計電路的結構 一個實驗電路大體可分為一個實驗電路大體可分為供電部件供電部件、控制部件控制部件、測量部件測量部件和和研究部件研究部件。供電部件由電源充當，電源。供電部件由電源充當，電源供給電路中的電能，維持電路中一定的電壓或電流；供給電路中的電能，維持電路中一定的電壓或電流；控制部件一般由滑動變阻器、電鍵充當，電鍵切斷控制部件一般由滑動變阻器、電鍵

5、充當，電鍵切斷或接通電路，改變電流的方向，滑動變阻器控制輸或接通電路，改變電流的方向，滑動變阻器控制輸出電壓或電流的大小；測量部件一般是電流表或電出電壓或電流的大小；測量部件一般是電流表或電壓表，主要是顯示研究對象的電流或電壓。研究部壓表，主要是顯示研究對象的電流或電壓。研究部件就是電學的研究對象，燈泡、電阻、電動機、二件就是電學的研究對象，燈泡、電阻、電動機、二極管等等。研究部件是中心，其他三個部件都服務極管等等。研究部件是中心，其他三個部件都服務于這一中心。于這一中心。（二）熟悉設計電路的基本儀器（二）熟悉設計電路的基本儀器1、電源、電源 電源是進行電路設計的必選器材，電源存在有內電源是進

6、行電路設計的必選器材，電源存在有內阻和無內阻兩種情況。選擇時，一般根據研究對象阻和無內阻兩種情況。選擇時，一般根據研究對象的額定電壓和額定電流來確定，有時根據測量的準的額定電壓和額定電流來確定，有時根據測量的準確性來確定（比如半偏法測表頭內阻實驗）。確性來確定（比如半偏法測表頭內阻實驗）。2、電壓表和電流表、電壓表和電流表 在多數(shù)情況下，電壓表和電流表都被視為理想電表，即電壓表內阻無在多數(shù)情況下，電壓表和電流表都被視為理想電表，即電壓表內阻無窮大，電流表內阻為零，此時電表的接入對電路沒有影響，但是在某些題窮大，電流表內阻為零，此時電表的接入對電路沒有影響，但是在某些題目中電表并不是理想的，這時

7、電表既是一個測量儀表，又是連接在電路中目中電表并不是理想的，這時電表既是一個測量儀表，又是連接在電路中的一個電阻。電流表讀數(shù)給出了通過該電阻的的一個電阻。電流表讀數(shù)給出了通過該電阻的RA的電流，電壓表讀數(shù)給出的電流，電壓表讀數(shù)給出了內阻了內阻RV兩端的電壓。兩端的電壓。 選擇的根據是不使電表受損和盡量減少誤差。首先保證流過電流表的選擇的根據是不使電表受損和盡量減少誤差。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，務必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，務必使指針有較大偏轉（一般要大于滿偏度的使指針有較大偏轉（一般要大于滿偏度的1/3）

8、。）。 電流表和電壓表量程一般根據研究對象的額定電壓和額定電流、同時電流表和電壓表量程一般根據研究對象的額定電壓和額定電流、同時參考電源的電動勢來選擇。參考電源的電動勢來選擇。xAxRxARxRRRIUUIUR測測測 由于由于電流表分壓電流表分壓引起的。引起的。若若 時，采用電流表內接法時，采用電流表內接法XRARxVxVxVRxRxRRRRRIIUIUR測測測 由于由于電壓表分流電壓表分流引起的。引起的。RXVARXAVXRVR若若 時，采用電流表外接法。時，采用電流表外接法。 比值法比值法b.b.選擇方法：選擇方法：a.a.條件：已給出條件：已給出R R的估計阻值的估計阻值RXVARXAV

9、 與與 R RA AR Rx xR RV VR Rx x若若 時，采用電流表內接法。時，采用電流表內接法。 XRARXRVR若若 時，采用電流表外接法。時，采用電流表外接法。 試觸法試觸法b.b.選擇方法：將電壓表分別接選擇方法：將電壓表分別接a a、b b兩點兩點結論：兩次接觸，哪個表示數(shù)變化明顯結論：兩次接觸，哪個表示數(shù)變化明顯 , R, Rx x就與哪個就與哪個表表“近接近接”a.a.條件：未給出條件：未給出R RX X的估計阻值的估計阻值RXVAPab“內大外小內大外小”的兩層含義：的兩層含義： 內接法測量值偏大，外接法測量值偏?。粌冉臃y量值偏大，外接法測量值偏小； 內接法適宜測量大

10、電阻（與電壓表接近的電阻），內接法適宜測量大電阻（與電壓表接近的電阻），外接法適宜測量小電阻（與電流表接近的電阻）。外接法適宜測量小電阻（與電流表接近的電阻）。相關結論當待測電阻大小無法估計時，要試觸。若電流表變當待測電阻大小無法估計時，要試觸。若電流表變化明顯（變化量與初值相比，比值較大），說明電壓化明顯（變化量與初值相比，比值較大），說明電壓表分流作用明顯，宜采用內接法；若電壓表變化明顯，表分流作用明顯，宜采用內接法；若電壓表變化明顯，說明電流表分壓作用明顯，則采用外接法。即：說明電流表分壓作用明顯，則采用外接法。即：誰變誰變化大，電阻就與誰化大，電阻就與誰“近接近接”。3、定值電阻、定值

11、電阻 單一阻值的定值電阻，在電路中充當保護電阻或單一阻值的定值電阻，在電路中充當保護電阻或用來改裝電表量程，眾多阻值的電阻箱，在電路中用來改裝電表量程，眾多阻值的電阻箱，在電路中的作用是給出可變的定值電阻，用來控制電路，可的作用是給出可變的定值電阻，用來控制電路，可調電阻是不連續(xù)的。調電阻是不連續(xù)的。二極管二極管二極管是一種半導體元件，它的特點具有單向導電性，即二極管是一種半導體元件，它的特點具有單向導電性，即正向導通，反向截止。正向導通，反向截止。4、滑動變阻器、滑動變阻器 滑動變阻器有滑動變阻器有4個接線柱：個接線柱：A、B、C、D，如圖所示。接，如圖所示。接A和和B時，滑動變阻器相當于定

12、值電阻，不起變阻作用，接時，滑動變阻器相當于定值電阻，不起變阻作用，接C和和D時，接入電路的電阻為零，也不起變阻作用。時，接入電路的電阻為零，也不起變阻作用。 滑動變阻器在電路中只是起輔助作用，是配角滑動變阻器在電路中只是起輔助作用，是配角.它對測量它對測量電路起調節(jié)電壓，或者調節(jié)電流的作用。電路起調節(jié)電壓，或者調節(jié)電流的作用。 在合上開關以前，要使滑動變阻器滑片在合上開關以前，要使滑動變阻器滑片P P的位置處于的位置處于a a端端R RX XPabERr=0EERRRxxxR的電壓調節(jié)范圍負載 根據測量電路的要求，滑動變阻器中電路中有兩種接法：R RX XPabERr=0負載負載R RX X

13、的電壓調節(jié)范圍的電壓調節(jié)范圍0E0E在合上開關以前，要使滑動變阻器滑片位置處于在合上開關以前，要使滑動變阻器滑片位置處于a a端以使端以使負載上的電壓和電流最?。ň鶠榱悖┴撦d上的電壓和電流最小（均為零）滑動變阻器的粗調和微調作用：滑動變阻器的粗調和微調作用：在限流電路中，全電阻較大的變阻器起粗調在限流電路中，全電阻較大的變阻器起粗調作用，全電阻較小的變阻器起微調作用。作用，全電阻較小的變阻器起微調作用。在分壓電路中，全電阻較小的變阻器起粗調在分壓電路中，全電阻較小的變阻器起粗調作用，全電阻較大的變阻器起微調作用。作用，全電阻較大的變阻器起微調作用。（三）對電阻箱、電流表和電壓表的深層次認識（三

14、）對電阻箱、電流表和電壓表的深層次認識 電阻箱是能讀出自身電阻的特殊的電阻，電流表電阻箱是能讀出自身電阻的特殊的電阻，電流表是能讀出流過自身電流的特殊電阻，電壓表是能讀是能讀出流過自身電流的特殊電阻，電壓表是能讀出加在自身兩端電壓的特殊電阻。出加在自身兩端電壓的特殊電阻。 有些設計題目給出了電流表內阻的準確值，此時有些設計題目給出了電流表內阻的準確值，此時的電流表既是個電流表又是個的電流表既是個電流表又是個“電壓表電壓表”。這個。這個“電壓表電壓表”如果和某個研究對象并聯(lián)，就可以如果和某個研究對象并聯(lián)，就可以“讀讀出出”研究對象兩端電壓研究對象兩端電壓;同樣，如果設計題目給出了同樣，如果設計題

15、目給出了電壓表內阻的準確值，此時的電壓表既是個電壓表電壓表內阻的準確值，此時的電壓表既是個電壓表又是個又是個“電流表電流表”，這個，這個“電流表電流表”如果和某個研如果和某個研究對象串聯(lián)，就可以究對象串聯(lián)，就可以“讀出讀出”流過研究對象的電流。流過研究對象的電流。已知準確內阻的電流表和電壓表，給了我們更多的已知準確內阻的電流表和電壓表，給了我們更多的信息。信息。三、常見實驗三、常見實驗 高中電學實驗中，電阻測量的方法是電學高中電學實驗中，電阻測量的方法是電學實驗的基礎，也是實驗設計的基礎，以此潛移實驗的基礎，也是實驗設計的基礎，以此潛移默化影響其他的電學實驗。我們就從最常見的、默化影響其他的電

16、學實驗。我們就從最常見的、最易考查的電阻的測量來體會，以此得到啟發(fā)。最易考查的電阻的測量來體會，以此得到啟發(fā)。1.1.伏安法伏安法限流器電路，安培表內接法限流器電路，安培表內接法RXAV限流器電路，安培表外接法限流器電路，安培表外接法 RXAV分壓器電路，安培表內接法分壓器電路，安培表內接法分壓器電路，安培表外接法分壓器電路，安培表外接法 RXAVRXVARXAV存在系統(tǒng)誤差2211IUIURx沒有系統(tǒng)誤差RXAVR01 12 2RXAV改裝圖改裝圖A2A1Rx 伏安法測電阻伏安法測電阻之之發(fā)散思維發(fā)散思維條件：已知電流表條件：已知電流表A A2 2的內阻的內阻, ,將將A2 2看成一個電壓表

17、使用看成一個電壓表使用2122IIRIRAx沒有系統(tǒng)誤差根據并聯(lián)分流進行測量RxV2v1221VxRUUR 條件：已知電壓表V V2的內阻,將V2看成一個電流表使用存在系統(tǒng)誤差RxV2v12221VxRUUUR能否消除？根據串聯(lián)分壓進行測量沒有系統(tǒng)誤差2 2歐姆表測量法歐姆表測量法復原測量電阻6、用畢選擇開關放在、用畢選擇開關放在0FF檔檔10V1050050 2501001005 . 2150025050105 . 2K1101VOFFmA01050002104682030405030405050200250200150100501000V500K15 . 215255 . 1125 . 0

18、 VAV/5000V/2500 5 . 20 . 55 . 221、選擇檔位、選擇檔位2、插入兩表筆并短接、插入兩表筆并短接3、轉動調零旋鈕、轉動調零旋鈕4、斷開表筆接入待測電阻、斷開表筆接入待測電阻5、讀出電阻數(shù)值、讀出電阻數(shù)值按順序點擊各項按順序點擊各項復位復位指針式多用電表指針式多用電表10+第第3 3步點擊步點擊此按鈕此按鈕3 3替代法替代法（1 1）. .原理原理（2 2）. .電路電路R0RXAS1S2ab+R0VS1RXS2abP+4 4電橋法電橋法SR3RXR2R1GAB 如圖所示，如圖所示，R1、R2為已知電阻，為已知電阻，R3為電阻箱，為電阻箱，Rx為待測電阻，調整電阻箱為待測電阻，調整電阻箱R3的阻值，使的阻值，使A、B兩點電兩點電勢相等，靈敏電流表勢相等，靈敏電流表G中無電流，此時中無電流，此時 此法可用于精密電阻的測量。此法