人教版高中物理一輪復(fù)習(xí)課件：小專(zhuān)題復(fù)習(xí)課

(四)電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的三個(gè)選擇縱觀近幾年的高考試題，電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)具有如下特點(diǎn)：

1.由于涉及實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)、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)、實(shí)驗(yàn)原理的再認(rèn)識(shí)和加工、實(shí)驗(yàn)方案的確定等方面，所以這類(lèi)題目是高考的熱點(diǎn)

2.與非實(shí)驗(yàn)知識(shí)相比較，電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)思維方法具有隱藏性、靈動(dòng)性等特點(diǎn).雖然大多數(shù)考生掌握了必備的實(shí)驗(yàn)方法,但由于這類(lèi)題目綜合性較強(qiáng),考生得分率很低

要解答好電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，需做好三個(gè)選擇：

1.實(shí)驗(yàn)器材的選擇選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材主要是選擇電表、滑動(dòng)變阻器、電源等器材，一般要考慮四方面因素:(1)安全因素：通過(guò)電源、電阻和電表的電流不能超過(guò)其允許的最大電流.

(2)誤差因素：選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測(cè)量值的相對(duì)誤差，電壓表、電流表在使用時(shí)，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的1/3以上；使用歐姆表時(shí)宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位.

(3)便于操作：選用滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)節(jié).在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)使其大部分電阻線都用到.(4)實(shí)驗(yàn)實(shí)際：除以上三個(gè)因素外，還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)實(shí)際，如所用電源與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的匹配問(wèn)題等.

2.測(cè)量電路的選擇電壓表和電流表連入電路可以有兩種方法：一種是如圖甲所示的電路,叫做“電流表外接法”；另一種是如圖乙所示的電路,叫做“電流表內(nèi)接法”.

為了減小誤差，常用以下三種方法來(lái)判定電流表的連接是選內(nèi)接法還是外接法.(1)直接比較法：當(dāng)RxRA用內(nèi)接法，當(dāng)RxRA用外接法.

(2)臨界值計(jì)算法：當(dāng)Rx>時(shí)，即Rx為大電阻，應(yīng)該用電流表內(nèi)接法，此時(shí)測(cè)量值比真實(shí)值略大;當(dāng)Rx<時(shí)，即Rx為小電阻，應(yīng)該用電流表外接法，此時(shí)測(cè)量值比真實(shí)值略?。划?dāng)Rx=時(shí)，電流表內(nèi)外接法均可.可將規(guī)律簡(jiǎn)單總結(jié)為“大內(nèi)大，小外小”.

(3)試測(cè)判斷法：當(dāng)Rx、RA、RV電阻阻值都不清楚時(shí)可采用此法，電路圖如圖所示：設(shè)開(kāi)關(guān)S接a、b時(shí)，電流表示數(shù)分別為Ia、Ib，電壓表的示數(shù)為Ua、Ub.

當(dāng)時(shí)，選用“內(nèi)接法”；當(dāng)時(shí)，選用“外接法”.

3.控制電路的選擇控制電路即滑動(dòng)變阻器在電路中的連接，常有兩種不同的形式，圖甲為限流式，圖乙為分壓式.

在具體實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器是采用分壓式還是限流式，可按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷：

(1)負(fù)載電阻的阻值Rx遠(yuǎn)大于變阻器總電阻R，須用分壓式電路.(2)要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大，且從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式電路.

(3)負(fù)載電阻的阻值Rx小于變阻器的總電阻R或相差不多，并且電壓、電流表示數(shù)變化不要求從零起調(diào)，可采用限流式.(4)兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖魇浇臃偣β瘦^小.(5)特殊問(wèn)題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及允許通過(guò)的最大電流值來(lái)反復(fù)推敲.

1.(實(shí)驗(yàn)器材的選擇)在測(cè)量金屬絲的電阻率的實(shí)驗(yàn)中：(1)如圖所示,用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲的直徑為_(kāi)_____mm.(2)已知電阻絲的電阻約為10Ω,現(xiàn)備有下列器材供測(cè)量該電阻絲的電阻時(shí)選用，應(yīng)選用的器材有__________(只填代號(hào)).A.量程是0～0.6A,內(nèi)阻是0.5Ω的電流表；B.量程是0～3A，內(nèi)阻是0.1Ω的電流表；C.量程是0～3V，內(nèi)阻是6kΩ的電壓表；D.量程是0～15V，內(nèi)阻是30kΩ的電壓表；E.阻值為0～1kΩ，額定電流為0.5A的滑動(dòng)變阻器；F.阻值為0～20Ω，額定電流為2A的滑動(dòng)變阻器；G.蓄電池(6V)；H.開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干.【解析】(1)讀數(shù)：該金屬絲的直徑為0.350mm.(2)儀器的選擇：①選電源：題目中只給了一個(gè)直流電源G，所以G應(yīng)選.②選電流表：電源選定后可估算總電流，不連入滑動(dòng)變阻器，干路電流最大值Imax==0.6A.若選電流表B，0.6A沒(méi)有超過(guò)其量程1/3，讀數(shù)誤差較大，而電流表A更合適.③選電壓表:若選電壓表C，量程為3V，則干路電流要被控制在0.3A以下,由以上所選電流表為A,指針偏轉(zhuǎn)可達(dá)到滿刻度的一半.若選電壓表D，雖然電壓表指針能達(dá)到滿刻度1/3～2/3，滿足實(shí)驗(yàn)器材選擇的要求，但用15V量程時(shí)，精確度太低，為了實(shí)現(xiàn)電壓表和電流表精確度的匹配，應(yīng)選用電壓表C而不選電壓表D.④選滑動(dòng)變阻器：由于電阻絲阻值為10Ω，為了在3V、0.3A以下范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讀取幾組測(cè)量值，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選0～20Ω為宜，所以應(yīng)選F.故選用器材為A、C、F、G、H.答案:(1)0.350(2)A、C、F、G、H2.(測(cè)量電路的選擇)某同學(xué)用伏安法測(cè)一個(gè)未知電阻的阻值，他先將電壓表接在b點(diǎn)，讀得兩表示數(shù)分別為U1=3.0V，I1=3.0mA，然后將電壓表改接在a點(diǎn)，讀得兩表示數(shù)分別為U2=2.9V，I2=4.0mA，如圖所示，由此可知電壓表應(yīng)接到____點(diǎn)誤差較小，測(cè)得Rx值就為_(kāi)_____Ω.【解析】?jī)煞N接法中兩表示數(shù)變化分別為：ΔU=|U1-U2|=|3.0-2.9|V=0.1V，ΔI=|I1-I2|=|3.0-4.0|mA=1.0mA則顯然，電流表示數(shù)變化較電壓表示數(shù)變化明顯，這說(shuō)明電壓表的分流作用較大，為了減小誤差，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，即電壓表接b點(diǎn).Rx=答案:b10003.(控制電路的選擇)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，使用的小燈泡為“6V，3W”，其他選擇的器材有：A.電壓表V1(量程6V，內(nèi)阻20kΩ)；B.電壓表V2(量程20V，內(nèi)阻60kΩ)；C.電流表A1(量程3A，內(nèi)阻0.2Ω)；D.電流表A2(量程0.6A，內(nèi)阻1Ω)；E.滑動(dòng)變阻器R1(0～1000Ω，0.5A)；F.滑動(dòng)變阻器R2(0～20Ω，2A)；G.學(xué)生電源E(6～8V)；H.開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干.實(shí)驗(yàn)中要求電壓在0～6V范圍內(nèi),讀取并記錄下12組左右不同的電壓值U和對(duì)應(yīng)的電流I，以便作出伏安特性曲線，在上述器材中，電流表應(yīng)選用______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______.畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理圖.【解析】(1)確定電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器.小燈泡“6V，3W”額定電壓為6V，額定電流為0.5A，即允許通過(guò)小燈泡的電流最大不超過(guò)0.5A，最大電壓不超過(guò)6V.依據(jù)選擇電壓表和電流表的安全精確原則，電流表應(yīng)選A2，電壓表應(yīng)選V1.小燈泡正常工作時(shí)電阻為R燈=滑動(dòng)變阻器選擇依據(jù)安全方便的原則，故應(yīng)選用R2.(2)確定電流表內(nèi)外接法臨界阻值