電學(xué)試驗專題簡紅梅課件

1、電學(xué)實驗專題 銀川唐徠回民中學(xué)：簡紅梅第1頁，共47頁。LOGO近幾年寧夏高考物理實驗試題考點分析2013年2014年2015年2016年22彈簧彈性勢能的探究實驗 伏安法測電阻研究勻變速直線運動，測定動摩擦因素探究彈簧的彈性勢能23電流表、電壓表的改裝、多用表的使用 探究胡克定律半偏法測電壓表的內(nèi)阻、設(shè)計電路、誤差分析改進(jìn)的半偏法測電壓表的內(nèi)阻第2頁，共47頁。專題內(nèi)容：一、電表讀數(shù)二、電路中的測量和控制三、電阻的測量四、考綱中涉及的電學(xué)實驗第3頁，共47頁。電流表量程一般有兩種00.6A，03A；電壓表量程一般有兩種03V，015V。如圖所示：因為同一個電流表、電壓表有不同的量程，因此，對

2、應(yīng)不同的量程，每個小格所代表的電流、電壓值不相同，所以電流表、電壓表的讀數(shù)比較復(fù)雜，測量值的有效數(shù)字位數(shù)比較容易出錯。下面是不同表，不同量程下的讀數(shù)規(guī)則：（1）電壓表、電流表若用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)則較為簡單，只需在精確度后加一估讀數(shù)即可。如圖所示，電壓表讀數(shù)為1.88V，電流表讀數(shù)為0.83A。若指針恰好指在2上，則讀數(shù)為2.00V（或A）。1、電流表、電壓表的讀數(shù)規(guī)則：一、電表讀數(shù)第4頁，共47頁。（2）電壓表若用015V量程，則其最小刻度為0.5V，為2分度儀表讀數(shù)，所讀數(shù)值小數(shù)點后只能有一位小數(shù)，也必須有一位小數(shù)。

3、如圖所示，若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，若指在這兩條刻度線間的中間某個位置，則可根據(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，若這樣，則會出現(xiàn)兩位不準(zhǔn)確的數(shù)，即小數(shù)點后的2和5，不符合讀數(shù)規(guī)則，如上圖中所示，讀數(shù)應(yīng)為9.3V。第5頁，共47頁。（3）電流表若用0-0.6A量程，則其最小刻度為0.02A，為5分度儀表讀數(shù)，其讀數(shù)規(guī)則與015V電壓表相似，所讀數(shù)值小數(shù)點后只能有兩位小數(shù)，也必須有兩位小數(shù)。如圖所示

4、，若指針指在第11條刻度線上，則讀數(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。如上圖所示，電流表讀數(shù)為0.17A，第6頁，共47頁。 最小刻度是2（包括0.2和0.02）估讀到最小刻度的同一位，即同一位按二分之一估讀（目測每一小格的“中間線” ，看指針?biāo)诘奈恢?，靠邊讀邊，靠中間讀一半）最小刻度是1（包括0.1和0.01）估讀到最小刻度的下一位，即下一位按十分之一估讀（目測把每一小格等分成十份，看指針?biāo)诘奈恢茫┳钚】潭仁?（包括0.5和0.05）估讀到最小刻度的同一位，即同一位按五分之一估讀（目測把每一小格等分成五份，看指針?biāo)诘奈恢茫?0

5、.6A:0.35A 03A:1.77A03V:2.16V 015V:10.8V第7頁，共47頁。 2、多用電表的讀數(shù)規(guī)則電流、電壓擋的讀數(shù)與前面電流表、電壓表的讀數(shù)一致電阻讀數(shù)（指針盡量在表盤的中間附近）：因為歐姆表的精度本來就不高，是否估讀影響不大。如果指針指在某一刻度上，直接讀出就行，可以不進(jìn)行估讀。如果指在兩條刻度線之間，最好估讀一位。第8頁，共47頁。如圖示多用電表，選擇開關(guān)分別置于下列位置時的讀數(shù)是：10010V量程250V量程5mA量程2.5V交流量程 1.0k6.2V155V3.10mA1.85V第9頁，共47頁。二、電學(xué)實驗中的控制與測量電路1、電壓表和電流表的接法（測量電路）

6、（1）電流表外接法：小外（測）偏小。誤差分析：VA適用條件：誤差分析：（2）電流表內(nèi)接法：大內(nèi)（測）偏大。VA適用條件：小電阻大電阻第10頁，共47頁。(3)判斷方法a、試觸法 結(jié)論：若電壓表示數(shù)變化明顯，說明是小電阻則采用電流表外接法：VA若電流表示數(shù)變化明顯，說明是大電阻則采用電流表內(nèi)接法：b、公式判斷法：若已知R、RA、RV的大概值，則當(dāng)：（內(nèi)接法）（外接法）（兩種方法均可采用）第11頁，共47頁。（1）限流式接法分析：設(shè)電源內(nèi)阻為0，電表均為理想電表，則有電路關(guān)系：又因為： 在接通開關(guān)之前，滑片應(yīng)該接在a端。在相同條件下電路的消耗的總功率為：2、電路中滑動變阻器的兩種連接（控制電路）功

7、率損耗較小第12頁，共47頁。2、電路中滑動變阻器的兩種連接（2）分壓式接法 在接通開關(guān)之前，滑片應(yīng)該接在a端。在相同條件下電路的消耗的總功率為：功率損耗較大第13頁，共47頁。下列三種情況必須選用分壓式接法要求某部分電路電流或電壓實現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時（如：測定導(dǎo)體的伏安特性、校對改裝后的電表等電路），即大范圍內(nèi)測量時。當(dāng)用電器的電阻R遠(yuǎn)大于滑動變阻器的最大值R0時。若采用限流接法，電路中實際電壓（或電流）的最小值仍超過電表或電器的額定值時。下列情況可選用限流式接法沒有要求電路中的電流或電壓從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)（如：測量電源電動勢和內(nèi)阻），只是小范圍內(nèi)測量。R與R0相差不大或R略小于R0。沒有

8、很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時，考慮安裝簡便和節(jié)能因素優(yōu)先采用限流式接法. 第14頁，共47頁。解：確定電表的接法，由：AV例題分析：用伏安法測量某電阻Rx(約為5)，已知電流表內(nèi)阻1，量程為0.6A，電壓表內(nèi)阻為幾千歐姆，量程為3V，電源電動勢為9V，滑動變阻器的阻值為06，額定電流為5A，試畫出測量Rx的原理圖。，所以采用電流表外接法。 確定控制電路的接法：因為，若為限流接法，則負(fù)載Rx的最大電壓為：調(diào)節(jié)范圍為：電壓表量程不夠，因此必須采用分壓式接法。第15頁，共47頁。待測電阻R（阻值約5，額定功率1W）電流表A1（量程0.6A，內(nèi)阻0.2）電流表A2（量程3A，內(nèi)

9、阻0.05）電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻3K）電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻15K）滑動變阻器R0（最大電阻50）蓄電池（電動勢6V）開關(guān)導(dǎo)線若干解（1）確定電流表與電壓表，被測電阻R的額定電流、電壓分別約為：例題分析：用伏安法測量某電阻R，現(xiàn)有實驗器材如下：（2）確定電流表內(nèi)、外接法電流表外接法（3）確定控制電路因為滑動變阻器的全電阻 應(yīng)選用限流接法。第16頁，共47頁。三、電阻的測量1.歐姆表測量：最直接測電阻的儀表。但是一般用歐姆表測量只能進(jìn)行粗測，為下一步的測量提供一個參考依據(jù)。用歐姆表可以測量白熾燈泡的冷電阻。2.伏安法：伏安法的測量依據(jù)是歐姆定律（包括部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律）

10、，需要的基本測量儀器是電壓表和電流表，當(dāng)只有一個電表時，可以用標(biāo)準(zhǔn)電阻（電阻箱或給一個定值電阻）代替；當(dāng)電表的內(nèi)阻已知時，根據(jù)歐姆定律 ，電壓表可以當(dāng)電流表使用，同樣根據(jù) ，電流表也可以當(dāng)電壓表用第17頁，共47頁。3. 測量電阻的其它方法若知道電流表1的示數(shù)為 、電流表2的示數(shù) ，且知道電流表2 內(nèi)阻為 ，則可由歐姆定律得：（1）比例法測電阻：如果有可以作為標(biāo)準(zhǔn)的已知電阻的電表，可以采用比例法測電表的電阻。用比例法測電表內(nèi)阻時，兩個電流表一般是并聯(lián)（據(jù)并聯(lián)分流原理），兩個電壓表一般是串聯(lián)（據(jù)串聯(lián)分壓原理）。 A1A2采用限流電路，這是由于電流表內(nèi)阻都較小，若采用分壓電路，則滑動變阻器的阻值必

11、須更小，這時電路近似于短路，是不允許的第18頁，共47頁。測電壓表內(nèi)阻時，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R0，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)U1和U2，根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理，若已知電壓表V1的內(nèi)阻r1，則電流表V2的內(nèi)阻r2而電壓表內(nèi)阻都很大，若采用限流電路，則滑動變阻器的電阻必須更大，這在實際上行不通。V1V2（1）比例法測電阻：如果有可以作為標(biāo)準(zhǔn)的已知電阻的電表，可以采用比例法測電表的電阻。用比例法測電表內(nèi)阻時，兩個電流表一般是并聯(lián)（據(jù)并聯(lián)分流原理），兩個電壓表一般是串聯(lián)（據(jù)串聯(lián)分壓原理）。 第19頁，共47頁。(2)替代法測電阻 （1）S接1，調(diào)節(jié)R0，讀出電流表示數(shù)I。 （2）S接

12、2,R0不變，調(diào)節(jié)電阻箱R，使電流表示數(shù)仍然為I。 （3）由此可知：替代法是一種簡捷而準(zhǔn)確度很高的測量電阻的方法，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，測量誤差就可以忽略。3. 測量電阻的其它方法A第20頁，共47頁。(3)半偏法測電阻（電流表內(nèi)阻） （1）斷開S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R0使得電流表達(dá)到滿偏。 （2）保持S1閉合，并保持R0不變，閉合S2調(diào)節(jié)變阻箱，使電流表示數(shù)達(dá)到半偏。 （3）由此可知：用電流表半偏法測定電流表內(nèi)阻時測量值比真實值略小。3. 測量電阻的其它方法G第21頁，共47頁。(3)半偏法測電阻（電壓表內(nèi)阻） （1）調(diào)節(jié)： （2）再閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)R使電壓表示數(shù)達(dá)

13、到滿偏U。 （3）使電阻器R滑動頭不動，調(diào)節(jié)電阻箱RO使電壓表示數(shù)為半偏；則用電壓表半偏法測定電壓表內(nèi)阻時測量值比真實值略大。3. 測量電阻的其它方法V第22頁，共47頁。3. 測量電阻的其它方法(4)分壓、分流法測電阻測電壓表電阻：圖中兩電壓表的電壓分別為U1、U2測電流表電阻：圖中兩電流表的電壓分別為I1、I2V2V1A1A2即：即：第23頁，共47頁。3. 測量電阻的其它方法(5)電橋法測電阻G調(diào)節(jié)R4 ，使靈敏電流表中沒有電流通過 ， 此時電橋平衡。平衡即得到與伏安法測電阻相比較，沒有電表內(nèi)阻引起的誤差，故達(dá)到很高的精確度，但是電橋是否平衡卻受到了靈敏電流計的靈敏度的影響。第24頁，共

14、47頁。1、電路選擇（1）本實驗被測小燈泡燈絲電阻比較小，因此測量電路選擇電流表外接法。（2）本實驗要畫小燈泡的U-I圖像，需要從0開始畫圖，必采用分壓式。（3）閉合開關(guān)前，變阻器滑片應(yīng)在a端。四、考綱中要求考查的電學(xué)實驗 （一）描繪小燈泡的伏安特性曲線2、數(shù)據(jù)處理：圖像法第25頁，共47頁。例題分析：小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡的電流和電壓）：I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）在圖

15、中畫出小燈泡的U-I曲線。（2）如果電源的電動勢為1.5V，內(nèi)阻為2，將本題中的小燈泡接在該電源兩端，小燈泡的實際功率是多少？交點表示輸出功率，即小燈泡：第26頁，共47頁。VA2、方法：（1）用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計算出導(dǎo)線的橫截面積。（2）利用伏安法測電阻，連接實驗電路圖。（3）用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，取平均值。（4）利用伏安法測量電阻U-I圖像求出R的平均值。（5）帶入公式求出電阻率。整理器材。3、注意點： ：（1）電阻較小，利用電流表外接法。 （2）使用U-I圖像求出R。 （3）因為使用外接法，所以導(dǎo)致結(jié)果小與

16、真實值。即結(jié)果偏小。四、考綱中要求考查的電學(xué)實驗 （二）測定金屬的電阻率1、原理：第27頁，共47頁。4、螺旋測微器：螺旋測微器內(nèi)部測微螺桿的螺距是0.5mm，則圓周上點轉(zhuǎn)一周，螺桿前進(jìn)或后退0.5mm。將大圓周分成50等分，則圓周上的點轉(zhuǎn)過一等分，螺桿前進(jìn)或后退0.01mm。固定刻度的最小分度對應(yīng)螺距，即0.5mm，活動刻度的最小分度對應(yīng)螺距的1/50,即0.01mm。（1）讀數(shù)方法： 固定刻度讀出半毫米整數(shù)倍的部分。 可動刻度示數(shù)精確度（單位為毫米）（可動刻度有一位估計值）第28頁，共47頁。例題分析：有一根細(xì)長而均勻的金屬管線樣品，橫截面如圖所示此金屬材料重約12 N，長約為30 cm，

17、電阻約為10已知這種金屬的電阻率為，密度為因管內(nèi)中空部分截面積形狀不規(guī)則，無法直接測量，請設(shè)計一個實驗方案，測量中空部分的截面積S0，現(xiàn)有如下器材可選：A毫米刻度尺 B螺旋測微器C電流表（600 mA,1. 0) D電流表（3 A,0. 1)E電壓表（3 V,6 k) F滑動變阻器（2 k,0. 5 A)G滑動變阻器（10 k,2 A) H蓄電池（6 V,0.05)I開關(guān)一個，帶夾子的導(dǎo)線若千(1)除待測金屬管線外，還應(yīng)選用的器材有 （只填代號字母）(2)圖中畫出你所設(shè)計方案的實驗電路圖,并把所選儀器連成實際測量電路(3)實驗中要測量的物理量有： 計算金屬管線內(nèi)部空間截面積S0的表達(dá)式為S0=

18、 ABCEGHI 橫截面邊長a、管線長度l、電壓U、電流I 第29頁，共47頁。1、實驗步驟（伏安法測E、r）AV（三）測定干電池的電動勢E和內(nèi)阻r（1）恰當(dāng)選擇實驗器材，照圖連好實驗儀器，使開關(guān)斷開狀態(tài)且滑動變阻器的滑動觸頭滑到使接入電阻值最大的一端。（2）閉和開關(guān)S，接通電路，記下此時的電壓表和電流表的示數(shù)。（示數(shù)在表盤什么部分，最好？）（3）將滑動變阻器的滑動觸頭由一端向另一端移動至某位置，記下此時的電壓表和電流表的示數(shù)。（4）繼續(xù)移動滑動變阻器的滑動觸頭至幾個不同的位置，記下各位置對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)。（5）在坐標(biāo)指上以U為縱軸，以I為橫軸，作出UI圖象，利用圖象求E、r。第30

19、頁，共47頁。2、數(shù)據(jù)處理（1）代數(shù)法：利用解方程組求E、r，并采用多次測量取平均值的辦法。 （三）測定干電池的電動勢E和內(nèi)阻rAV（2）圖象法：對于E、r一定的電源，路端電壓U與通過干路的電流I，UI圖象應(yīng)該是一條直線，這條直線與縱軸的交點表示電源的電動勢E，橫軸I的交點表示短路電流，圖線的斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻。第31頁，共47頁。（1）電池內(nèi)阻大小會直接影響到測量結(jié)果.當(dāng) , ,從而造成 沒有變化,不方便讀數(shù),也不方便作圖.所以,在這個實驗中常選擇內(nèi)阻大一些的電池進(jìn)行測量.(或者與電池串聯(lián)一個幾歐姆的電阻充當(dāng)內(nèi)阻)（2）實驗誤差：主要來源與電壓表的分流：采取辦法（1）選取阻值范圍小的

20、滑動變阻器（額定電流比較大）；（2）選取內(nèi)阻較大的電壓表（滿足量程的條件下）。AV3、注意事項（三）測定干電池的電動勢E和內(nèi)阻r第32頁，共47頁。4、內(nèi)接、外接法對測量結(jié)果的影響。AV第33頁，共47頁。AV4、內(nèi)接、外接法對測量結(jié)果的影響。第34頁，共47頁。（1）U-I法AVAV（三）測定干電池的電動勢E和內(nèi)阻r5、其他方法第35頁，共47頁。AA（三）測定干電池的電動勢E和內(nèi)阻r5、其他方法（2） I-R法第36頁，共47頁。AVV（三）測定干電池的電動勢E和內(nèi)阻r5、其他方法（3） U-R法第37頁，共47頁。例題分析:現(xiàn)有一種特殊的電池，它的電動勢E約為9V，內(nèi)阻r約為50，已知該

21、電池允許輸出的最大電流為50 mA，為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖(a)所示的電路進(jìn)行實驗，圖中電壓表的內(nèi)阻很大，對電路的影響可不考慮，R為電阻箱，阻值范圍09 999，R0是定值電阻，起保護(hù)電路的作用(1)實驗室備有的定值電阻R0有以下幾種規(guī)格：A. 10 2.5 W B. 100 1. 0 WC. 200 1. 0 W D. 2 000 5.0 W本實驗應(yīng)選哪一種規(guī)格？答 。(2)該同學(xué)接入符合要求的R0后，閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電壓表的示數(shù)改變電阻箱阻值，取得多組數(shù)據(jù)，作出了如圖 (b)所示的圖線（已知該直線的截距為0.1 V-1)則根據(jù)該同學(xué)所作出的圖線可求

22、得該電池的電動勢E為 V，內(nèi)阻r為 .C10462第38頁，共47頁。一、工作原理在圖中的電路中，電源電動勢為E=1.5V，內(nèi)阻為r=0.5，電流表滿偏電流為Ig=10mA，電流表電阻Rg=7.5，A、B為接線柱。（1）用一條導(dǎo)線把A、B直接連起來，此時，應(yīng)把可變電阻R1調(diào)節(jié)為多少才能使電流表恰好達(dá)到滿偏電流？（四） 多用電表的使用第39頁，共47頁。在圖中的電路中，電源電動勢為E=1.5V，內(nèi)阻為r=0.5，電流表滿偏電流為Ig=10mA，電流表電阻Rg=7.5，A、B為接線柱。（2）調(diào)至滿偏后保持R1不變，在A、B間接入一個150的定值電阻R2，電流表指針指著多少刻度的位置？（四） 多用電表的使用一、工作原理第40頁，共47頁。在圖中的電路中，電源電動勢為E=1.5V，內(nèi)阻為r=0.5，電流表滿偏電流為Ig=10mA，電流表