電學(xué)實驗設(shè)計精品解答

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1、類別高中理化生編號高中物理電學(xué)實驗設(shè)計方略內(nèi)容摘要：電學(xué)實驗設(shè)計是高中學(xué)生必須掌握的重要內(nèi)容之一，是近幾年高考的重點和熱點?？v觀近幾年的高考試題可知，電學(xué)設(shè)計性實驗是最為常見的題型。其特點是：均為課本實驗的拓展與變式，均需要對電路的基本原理和規(guī)律進(jìn)行思考與設(shè)計，弱化了直接用公式或模型，強化實驗設(shè)計中的原理意識。如何讓學(xué)生能靈活地運用已學(xué)過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題，提高學(xué)生掌握知識的水平和實驗設(shè)計能力，是實驗教學(xué)中有待解決的重要問題。本文以電阻的測量為例，談?wù)劯咧形锢黼妼W(xué)實驗設(shè)計方略。關(guān)鍵詞：電學(xué)；實驗；設(shè)計電學(xué)設(shè)計

2、能力和遷移能力是高考考查實驗?zāi)芰Φ闹匾侄?，電路設(shè)計是實驗?zāi)芰疾榈闹攸c內(nèi)容，電學(xué)實驗設(shè)計過程是綜合運用電路知識的過程，應(yīng)重視對知識系統(tǒng)的構(gòu)建，充分注意知識的完整性、系統(tǒng)性和綜合性。電路設(shè)計主要包括電學(xué)實驗原理和方法的選擇與遷移，以及電學(xué)儀器、元件的合理選擇；電路連接主要根據(jù)電路原理圖，對所提供的實物圖進(jìn)行連接，重點是電源、電表正負(fù)極及滑動變阻器是否處于最大值等問題。變阻器的使用在實驗設(shè)計中往往處于關(guān)鍵的地位，它是電學(xué)實驗設(shè)計中較難掌握的內(nèi)容。它難在學(xué)生解決這類問題時往往感到不知從何入手，筆者從教學(xué)實驗中體會到：要讓學(xué)生能解決問題

3、，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生懂得實驗設(shè)計的原則、思路和方法。應(yīng)讓學(xué)生獨立地對課本電學(xué)實驗所涉及到的概念、原理進(jìn)行初步歸納總結(jié)，比較不同實驗之間在知識、方法上的聯(lián)系、區(qū)別，做到整體把握。在此基礎(chǔ)上，探究具體實驗中可用的原理、方法，促進(jìn)原理、方法遷移。如電阻的測量實驗，基本原理為：部分電路歐姆定律、串并聯(lián)電路等，是這些知識的綜合應(yīng)用。10一、基本知識1、理解電表實質(zhì)，統(tǒng)一對電流表和電壓表的認(rèn)識，做到分工不分家。（1）電流表、電壓表、電流計是電路中最常出現(xiàn)的儀器。一般而言，電流計的內(nèi)阻Rg約為幾十到幾百歐姆，滿偏電流和滿偏電壓都非常小。電流計串聯(lián)一個相

4、應(yīng)的電阻就可使它改裝成所謂的電壓表；電流計并聯(lián)一個相應(yīng)的電阻可使它改裝成所謂的電流表?？梢?，電流計，電流表，電壓表并無本質(zhì)區(qū)別，僅僅是量程與阻值不同罷了。（2）若已知電表的內(nèi)阻，電壓表可作電流表用，電流表也可作電壓表用。所以在已知電表內(nèi)阻的情況下，到底選用哪個電表關(guān)鍵是看表的電流和電壓的量程與內(nèi)阻大小。現(xiàn)要測量某一電流表A的內(nèi)阻RA。，給定器材有：待測電流表A(量程300uA，內(nèi)阻RA約100Ω)；電壓表V(量程3V，內(nèi)阻RV=1KΩ)電源E(電動勢4V，內(nèi)阻忽略不計)；固定電阻三個；R1=10Ω，R2=100Ω，R3=1000Ω

5、；滑動變阻器R(阻值范圍0~20Ω，允許通過的最大電流0.5A)；電鍵S一個，導(dǎo)線若干。要求測量時兩電表的指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半。(1)試從三個固定電阻中選擇一個，與其它器材一起組成測量電路，在如圖所示的方框中畫出測量電路的原理圖(要求電路中各器材用題中給定的符號標(biāo)出)。(2)電路接通后，若電壓表的讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，用已知量及測得的物理量表示電流表內(nèi)阻RA點撥：本實驗中，電流表和電壓表的內(nèi)阻均已知，因而兩表相通；從滿偏電流可以知道，電壓表應(yīng)當(dāng)電流表使用，電流表應(yīng)當(dāng)電壓表使用。2、變阻器的使用(1)基本連接方式A、限流

6、接法的電路比分壓接法的電路簡單，調(diào)節(jié)方便，但調(diào)節(jié)范圍較??；B、分壓式接法的線路較復(fù)雜，且隨著滑動端的移動，電壓并非均勻變化，所以調(diào)節(jié)起來不如限流式方便。因此，在設(shè)計電路的時候，應(yīng)首先考慮限流式，若確實無法滿足題目要求，再選分壓式接法。下圖是兩種連接方式的比較10接法電路圖特點適用條件限流式接法1．用電器R0與滑動變阻器R的部分電阻串聯(lián)，另一部分不起作用。2．R0上電壓調(diào)節(jié)范圍為~ER0與R的阻值差不多，且不要求R0上電壓調(diào)至零分壓式接法用電阻器R0與滑動變阻器的部分電阻并聯(lián)后再與另一部分串聯(lián)R0上電壓調(diào)節(jié)范圍0~E要求電壓調(diào)節(jié)能從

7、0開始增大R比R0小，R≤R(2)變阻器的限流接法與分壓接法的選擇原則①優(yōu)先考慮限流接法，因為限流接法的電路比分壓接法的電路簡單而且能耗少；②當(dāng)變組器的最大阻值相對較小，造成調(diào)壓范圍(最小電壓)不能滿足要求時考慮選用分壓接法；③題目要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必需采用分壓式。(3)變阻器的選擇原則①最大電流值較大的好，至少要夠用；②阻值并非越大越好，太大反而會造成調(diào)節(jié)不便，阻值夠的情況下應(yīng)選取小的。3、電源中學(xué)物理實驗中主要使用干電池、學(xué)生電源和蓄電池。(1)干電池每節(jié)電動勢約1.5V，內(nèi)阻0.2Ω左右，不能提供較強的電流（0.6A以

8、下），學(xué)生實驗中用作測定電源的電動勢和內(nèi)電阻等。(2)鉛蓄電池的電動勢約2V，內(nèi)阻?。s0.05Ω），可以提供較強的電流。在一些需要短時大電流放電的實驗中常用，如在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的學(xué)生實驗中、安培力的演示實驗中都要用到。(3)學(xué)生電源的最大特點是