專題3電學重要實驗的創(chuàng)新設計

1、PAGE 電學實驗的電路設計與數(shù)據(jù)處理益陽市十六中 賀禹祥 考情分析 從近幾幾年的高高考試題題來看，770的的實驗題題目是電電學實驗驗，而電電學實驗驗中電路路實驗又又占了很很大的分分量。因因為電學學實驗容容易出靈靈活題，從從其他知知識出靈靈活性題題目比從從電學實實驗中出出靈活題題要難一一些。所所以考試試中圍繞繞電學出出題的幾幾率高。題題目以設設計性實實驗和儀儀器選擇擇類實驗驗題為主主，如220099年廣東東、江蘇蘇、山東東、寧夏夏等高考考試卷，都都有電學學實驗題題出現(xiàn)。 復習習指導 電學實實驗都是是在基礎礎知識之之上，巧巧妙結合合電路特特點綜合合命制而而成的。所所以在復復習時要要掌握好好基本的

2、的知識，以以不變應應萬變。具具體要做做到：一一、掌握握電學基基本原理理，熟練練應用伏伏安法測測電阻，靈靈活處理理電流表表的接法法，熟練練掌握滑滑動變阻阻器的兩兩種接法法。二、熟熟悉儀器器的選擇擇依據(jù)，靈靈活選擇擇實驗儀儀器。注注意從安安全性、精精確性和和方便性性這三個個方面考考慮。三三、加強強實際操操作能力力和觀察察能力的的培養(yǎng)。盡盡可能把把考試試大綱中中要求的的實驗親親手做一一遍，提提高動手手能力。四四、立足足教材，適適度擴展展。對考考試大綱綱規(guī)定定的實驗驗加以改改造和翻翻新是近近幾年高高考電學學實驗題題的主要要形式，在在復習時時要展開開開放式式的討論論和研究究，激發(fā)發(fā)創(chuàng)新精精神。一、實驗原

3、原理的遷遷移及電電路設計計例1：20007年年諾貝爾爾物理學學獎授予予了兩位位發(fā)現(xiàn)“巨磁電電阻”效應的的物理學學家。材材料的電電阻隨磁磁場的增增加而增增大的現(xiàn)現(xiàn)象稱為為磁阻效效應，利利用這種種效應可可以測量量磁感應應強度。 若若圖甲為某磁磁敏電阻阻在室溫溫下的電電阻一磁磁感應強強度特性性曲線，其其中RBB、R0分別表表示有、無無磁場時時磁敏電電阻的阻阻值。為為了測量量磁感應應強度BB，需先先測量磁磁敏電阻阻處于磁磁場中的的電阻值值RB。請按按要求完完成下列列實驗。 (1)設設計一個個可以測測量磁場場中該磁磁敏電阻阻阻值的的電路，在在圖乙的虛線線框內畫畫出實驗驗電路原原理圖(磁敏電電阻及所所處磁

4、場場已給出出，待測測磁場的的磁感應應強度大大小約為為0.661.0T，不不考慮磁磁場對電電路其他他部分的的影響)。要求求誤差較較小。 提提供的器器材如下下： AA磁敏敏電阻，無無磁場時時阻值RR0=1550 BB滑動動變阻器器R，全全電阻約約20 cc電流流表A，量量程2.5 mmA，內內阻約330 DD電壓壓表V，量量程3VV，內阻阻約3 k EE直流流電源EE，電動動勢3VV，內阻阻不計 FF開關關s，導導線若干干(2)正確確接線后后，將磁磁敏電阻阻置入待待測磁場場中，測測量數(shù)據(jù)據(jù)如下表表： 根根據(jù)上表表可求出出磁敏電電阻的測測量值RRB=_，結合合圖甲可知待待測磁場場的磁感感應強度度B=

5、_T。 (3)試試結合圖圖甲簡要回回答，磁磁感應強強度B在在O00.2 T和00.41.00T范圍圍內磁敏敏電阻阻阻值的變變化規(guī)律律有何不不同?(4)某同同學查閱閱相關資資料時看看到了圖圖丙所示的的磁敏電電阻在一一定溫度度下的電電阻一磁磁感應強強度特性性曲線(關于縱縱軸對稱稱)，由由圖線可可以得到到什么結結論?小結：電學學實驗設設計的基基本原則則1、安全性性：按設設計方案案實施時時，應安安全可靠靠不會對對人身、器器材造成成危害；如不超超過量程程，不允允許通過過的最大大電流以以內。2、精確性性：在選選擇方案案時，應應對各種種可能的的方案進進行初步步的誤差差分析，盡盡可能選選用精確確度高的的方案。

6、3、方便性性：設計計方案應應便于實實驗操作作、讀數(shù)數(shù)，便于于進行數(shù)數(shù)據(jù)處理理，便于于實驗者者直觀、明明顯地觀觀察。二、實驗數(shù)數(shù)據(jù)的處處理與分分析例2：含有有電源的的黑箱相相當于一一個等效效電源(a、bb是電源源的兩極極，如圖圖甲所示示)，小小明想測測定這個個等效電電源的電電動勢和和內阻，設設計了如如圖乙所所示的測測量電路路，此電電路同時時能測出出電阻RR0的阻值值。小明明將滑動動變阻器器的滑片片移動到到不同位位置時，記記錄了三三個電表表的一系系列示數(shù)數(shù)如表表格一和和表格二二所示。 (1)在在圖丙所所示的坐坐標紙中中分別作作出R00的U-I圖像像和電源源的U-I圖像像。 (2)根根據(jù)作出出的圖像

7、像可以求求出定值值電阻RR0= ，電源源電動勢勢E= V，內內阻r= 。(3)若實實驗中的的所有操操作和數(shù)數(shù)據(jù)處理理均無錯錯誤，實實驗中測測得的定定值電阻阻R0的阻值值 實實際值；測得的的電源電電動勢EE的值 實際際值，內內阻r的的測量值值 實實際值(橫線上上選填“大于”、“等于”或“小于”)。 小小結：數(shù)數(shù)據(jù)探究究型實驗驗的主要要功能是是通過實實驗提供供數(shù)據(jù)信信息，分分析各數(shù)數(shù)據(jù)中的的內在聯(lián)聯(lián)系，找找出數(shù)據(jù)據(jù)中所包包含的物物理規(guī)律律，常用用的數(shù)據(jù)據(jù)處理方方法(如如平均法法、圖像像法、逐逐差法、比比較法等等)和誤誤差分析析方法(如絕對對誤差、相相對誤差差等)應應該掌握握。 鞏鞏固練習習：1請從

8、以以下器材材中選擇擇適當儀儀器設計計一個電電路，要要求用此此電路既既能測量量待測電電阻Rxx的電阻阻(約5500)，又又能測量量電源EE的電動動勢。 a.待待測定值值電阻RRx：阻阻值約5500 b滑動變變阻器RR1：總阻阻值10000 c電電阻箱RR2：最大大阻值9999.9 d電電阻箱RR3：最大大阻值999.999 e電電流表GG：量程程3mAA，內阻阻約500Q f. 電源EE：電動動勢約為為3V，內內阻很小小但不可可忽略g. 開關關及導線線若干 (1)實驗中中應選取取的器材材有： 。(填填寫器材材前面的的字母序序號) (2)請畫出出實驗電電路圖。 (3)在測出出電阻RRx的值值后，再

9、再利用此此電路測測量電源源E的電電動勢。還還需要測測量的物物理量有有： _。2用以下下器材可可測量待待測電阻阻Rx的的阻值：待測電電阻Rxx：阻值值在3000040000之間；電源EE：電動動勢約為為6.00V，內內阻可忽忽略不計計；電壓壓表V11：量程程為05000mV，內內電阻rr1=10000： 電壓表表V2：量程程為010VV，內電電阻r22范圍110112k： 電阻阻箱R00：阻值值范圍00999999；滑動變阻器器R：最最大阻值值為1550； 單刀單單擲開關關S、導導線若干干。 (1)測量中中要求兩兩塊電表表的讀數(shù)數(shù)都不小小于其量量程的，并并能測量量多組數(shù)數(shù)據(jù)，試試畫出測測量電阻阻Rx的的實驗電電路原理理圖(原原理圖中中的元件件用題干干中相應應的英文文字母標標注)。 (2)若某次次測量中中將電阻阻箱調到到恰當值值R0時，電電壓表VV1的示數(shù)數(shù)為U11，電壓壓表V22的表示示數(shù)為UU2，則由由已知量量和測量量量計算算Rx的的表達式式為R22= 。3. R11、R2：為定定值電阻阻，R33，為滑滑動變阻阻器33個電阻阻采用如如圖甲方式接接在E=8 VV、r=1的電源源上現(xiàn)現(xiàn)利用電電壓傳感感器(相相當于電電壓表)和電流流傳感器器(相當當于電流流表)研研究R33上的電電壓與電電流變化化關系，任任意滑動動R3上的滑