電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則和思路

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1、一、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則和思路①設(shè)計(jì)原則1、科學(xué)性：設(shè)計(jì)的方案應(yīng)有科學(xué)的依據(jù)及正確的方法。2、安全性：按設(shè)計(jì)方案實(shí)施時(shí)，應(yīng)安全可靠，不會(huì)損壞器材。例：選用電壓表或電流表時(shí)其量程不能小于被測電壓或電流的最小值；設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)設(shè)置保護(hù)措施，用電器額定電流太小或電表量程太小時(shí)，供電電路設(shè)計(jì)成分壓式，有時(shí)甚至還應(yīng)給用電器串聯(lián)保護(hù)電阻等。3、精確性：在誤差允許范圍內(nèi)應(yīng)盡可能選擇誤差較小的方案。例：使用電表前應(yīng)進(jìn)行機(jī)械調(diào)零；選擇電流表、電壓表量程時(shí)，在確保安全性的前提下應(yīng)選擇較小的量程，測量時(shí)指針應(yīng)至少偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/3以上；

2、針對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的因操作而帶來的偶然誤差，往往多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后采取平均值法（其中包括圖象法）來處理數(shù)據(jù)求解。4、方便易行、節(jié)能省材。例：測量電阻時(shí)，在滿足實(shí)驗(yàn)條件的情況下可設(shè)計(jì)成替代法或半偏法；設(shè)計(jì)供電電路時(shí)，如果限流式和分壓式均可，則應(yīng)設(shè)計(jì)成限流式。②設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)屬實(shí)驗(yàn)知識(shí)的運(yùn)用類，題在書本外，理在書本內(nèi)。在熟練掌握書本基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基本原理和實(shí)驗(yàn)技能、技巧的基礎(chǔ)上，認(rèn)真審題，尋找實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)出最優(yōu)方案。流程如下：實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)器材→實(shí)驗(yàn)原理→電路圖→實(shí)驗(yàn)步驟→用測量量表示的待測量的表達(dá)式

3、→誤差分析。注意：選擇儀器設(shè)計(jì)電路時(shí)并非一定要把所有的儀器都用上，只要科學(xué)合理即可?！纠}】一個(gè)標(biāo)有“3.8V,0.3A”字樣的小燈泡，其燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變化，一探究性學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室研究這一問題，現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室備有以下實(shí)驗(yàn)器材：器材名稱代號(hào)參數(shù)電池組E電動(dòng)勢9V，內(nèi)阻0.5Ω電壓表V1量程0～5V，內(nèi)阻2.0kΩ電壓表V2量程0～15V，內(nèi)阻3.0kΩ電流表A1量程0～0.3A，內(nèi)阻2.0Ω電流表A2量程0～6A，內(nèi)阻0.4Ω滑動(dòng)變阻器R10～10Ω，額定電流2A滑動(dòng)變阻器R20～100Ω，額定電流0.5A固定

4、電阻R05Ω，額定電流5A開關(guān)S一個(gè)導(dǎo)線M若干實(shí)驗(yàn)時(shí)要求測量范圍盡可能大，且要求燈泡上的電壓從0開始調(diào)節(jié)，測量結(jié)果盡可能準(zhǔn)確．(1)現(xiàn)在有下圖所示的a、b、c、d四個(gè)電路，其中可選用的電路有________．(2)在實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有電壓表________，電流表________，滑動(dòng)變阻器________．(填器材名稱代號(hào))(3)該小組某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)描繪出小燈泡的I－U圖線，如圖一所示，試根據(jù)圖線中給出的數(shù)據(jù)，求出小燈泡在工作點(diǎn)A和B的電阻值分別為________、________.注意：設(shè)計(jì)電路要盡量減

5、小誤差或避免誤差?！纠}】待測電阻Rx（約為幾百歐姆），為了較準(zhǔn)確測量Rx，除Rx外，實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材：A.電源E電動(dòng)勢3V，內(nèi)阻不計(jì)；B.電流表A1量程0～10mA、內(nèi)阻r1約為500ΩC.電流表A2量程0～500μA、內(nèi)阻r2=1000ΩD.滑動(dòng)變阻器R1最大阻值20Ω額定電流2AE.定值電阻R2=5000ΩF.定值電阻R3=500Ω電鍵S和導(dǎo)線若干(1)試設(shè)計(jì)出測量電路（標(biāo)出所選器材符號(hào)）(2)若兩電流表的讀數(shù)分別為I1=6.2mA，I2=300μA，待測阻值Rx=Ω（保留小數(shù)點(diǎn)后1位數(shù)字）二、測量電阻的幾

6、種常用設(shè)計(jì)方案注意：設(shè)計(jì)測量電阻的電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，是以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)伏安法測電阻的思想與原理為指導(dǎo)，再結(jié)合電學(xué)原理和性質(zhì)綜合求解（例：一表多用；串、并聯(lián)性質(zhì)等）。①一表多用由歐姆定律可知，若知道電流表的內(nèi)阻則電流表在一定條件下可以當(dāng)電壓表使用；若知道電壓表的內(nèi)阻則電壓表在一定條件下可以當(dāng)電流表使用?！纠}】某同學(xué)為了描繪一個(gè)標(biāo)有“12V,6W”的小燈泡的伏安特性曲線，他到實(shí)驗(yàn)室尋找到了一些儀器，但沒找到電壓表，找到的器材規(guī)格如下：a．電流表A1(0～0.5A，內(nèi)阻為0.5Ω)；b．電流表A2(0～0.6A，內(nèi)阻約為0.3Ω)；

7、c．電阻箱R1(0～9999.9Ω，最小調(diào)節(jié)量0.1Ω)；d．電阻箱R2(0～99.9Ω，最小調(diào)節(jié)量0.1Ω)；e．滑動(dòng)變阻器R3(0～50Ω，額定電流為1.5A)；f．滑動(dòng)變阻器R4(0～5Ω，額定電流為3A)；g．16V直流電源；h．開關(guān)、導(dǎo)線若干，待測燈泡．利用現(xiàn)有器材，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，請你替這位同學(xué)設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)．(1)畫出實(shí)驗(yàn)原理圖；(2)以上器材中電阻箱應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(填代號(hào))；(3)寫出小燈泡兩端的電壓表達(dá)式，并說明式中符號(hào)的意義：__________________

8、__________________.【例題】用以下器材測量一待測電阻的阻值（）：電源E，具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢約為9.0V；電壓表V1，量程為1.5V，內(nèi)阻r1＝750Ω；電壓表V2，量程為5V，內(nèi)阻r2＝2500Ω；滑動(dòng)變阻器R，最大阻值約為100Ω；單刀單擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。（1）測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的，試畫出測量電阻Rx的一