淺談高中電學實驗設計及研究

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1、淺談高中電學實驗設計及研究高中學生對電學實驗的電路設計、儀器選擇、誤差分析普遍感覺到無從下手，甚至是一片茫然，導致分析有關電學實驗題時出現(xiàn)失誤。筆者就如何設計電學實驗的方法進行剖析，以提高教學效率。高中電學實驗電路分為電源電路和測量電路兩部分，電源電路的設計通常只有兩種方式：分壓式和限流式;測量電路也只有兩種方式：內接法和外接法。那么我們的實驗電路就只有四種接法：即：①分壓內接法、②分壓外接法、③限流內接法、④限流外接法那么我們如何才能設計出符合實驗要求的電路呢?！⒒驹瓌t：1?安全——不損壞實驗器材2?精確——盡可能減少實驗誤差3?方便——便于實驗操作

2、、讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理二、儀器選取原則：1?電源允許的最大電流要大于電路中的實際電流2?用電器的額定電流應大于或等于通過它的實際電流3.電壓表和電流表的量程不能小于被測電壓和電流的最大值，一般兩表的指針應指到滿偏刻度的一半至滿偏的位置為宜三、電源電路的選取。1?根據(jù)提示（或暗示）語來確定。通常在題目中往往有一些提示的語言，如：多測幾組數(shù)據(jù)、做出伏安特性曲線、從零伏開始測量、電壓變化范圍寬等，這就要求使用分壓電路。2?根據(jù)被測電阻Rx的大小與滑動變阻器阻值R的大小關系來確定，如果Rx>R則選用分壓方式，反之則選用限流方式。這也說明，在選擇滑動變阻器時，如果采用的是

3、分壓方式，通常選擇其阻值較小的，如果采用的是限流方式，則選擇阻值較大的。3?根據(jù)滑動變阻器的額定功率來確定。一般情況下，為了節(jié)約能源，和電路的簡單，在沒有其它要求的情況下，通常采用限流方式，但從考試的情況來看，使用分壓方式的情況要多得多。另外如果使用分壓方式,滑動變阻器的功率超過了其額定功率，則只能選用限工toUi測量電路的選取。仁選取口訣：”一大一小誤差小，兩個都小要分隔?！??選取方法：由于電壓表的內阻較大，則稱其為”大”，電流表的內阻較小，則稱其為”小”,被測電阻Rx如果較大，則”大”的被測電阻與”小”的電流表接在一起誤差較小，即選電流表的內接法；如

4、果被測電阻Rx較小，則需要由電壓表把”小”的被測電阻與”小”的電流表分開，則”大啲電壓表與”小啲被測電阻接在一起誤差較小，即選用電流表的外接法。3.Rx大小的確定：方法一：在電流表的內阻RA和電壓表的內阻RV均已知的情況下，如果則Rx就”小”,即選用外接法。方法二：按照一些常識來確定。如果被測電阻的阻值在幾十歐姆以下，通常就認為其較”小”,則應該選用“外接法”，如測量金屬絲的電阻。如果被測電阻的阻值在幾千歐姆以上，通常就認為其較”大”,則應該選用”內接法”。方法三：探測法。在不知道待測電阻的大概阻值，也不一定很清楚RA和RV的大小，這時就采用探測法。其步驟

5、如下：①將待測電阻R與電流表、電壓表如圖所示接好，并將電壓表的一根接線K空出；②將K先后觸碰電流表的兩個接線a、b;③比較兩次觸碰中兩個電表的示數(shù)變化情況：若電壓表讀數(shù)變化顯著，說明電流表分壓作用明顯，應使用外接法，1＜接3；若電流表示數(shù)變化顯著，說明電壓表的分流作用明顯，應使用內接法，1<接13。誤差分析：1?利用等效法分析。如果采用內接法，則電流表和電壓表測量的等效電阻為電壓表與RX并聯(lián)后的總電阻。由并聯(lián)電路的知識可知，測量值小于真實值。簡單記憶為：”并聯(lián)則小”。如果采用外接法，則電流表和電壓表測量的等效電阻為電流表與Rx串聯(lián)后的總電阻。由串聯(lián)電路的知

6、識可知，測量值大于真實值。簡單記憶為：”串聯(lián)則大”，合并起來記憶：”串大并小”。2?利用公式法分析：電流表和電壓表的讀數(shù)分別為I、U,則Rx的測量值為：，如果采用電流表的”外接法”,則電壓表測量的是電阻兩端的真實電壓，但電流表測量出的并不是通過電阻的真實電流，即I=I真+IV,故丨真v

7、,而，故Rx>R真，即如果采用外接法，測量值小于真實值?！眱冉臃ā?則電流表測量的是通過電阻的電流的真實值，但電壓表測量的并不是電阻兩端的真實電壓，即U=U真+UA，故U真vU,而，故Rx

8、字樣的小燈泡的電功率隨電壓變化的圖像，要使小燈泡兩端電壓從0到4.8V連續(xù)變化，為了使測量盡可能準確，除了導線和開關外，可供選擇的儀器還有：A.電流表：量程0~0?6A,內阻約為1QB.電流表：量程0~3A,內阻約為0.2QC.電壓表：量程0~6V,內阻約為2kQD.電壓表：量程0?15V,內阻約為4?5kQE.滑動變阻器：阻值范圍0~20Q,額定電流2AF.滑動變阻器：阻值范圍0~2kQ,額定電流0.5AG.電池組：電動勢6V,內阻約為1Q(1)選用的器材代號為：(2)畫出實驗電路圖。解析:(1)根據(jù)小燈泡的額定電壓為4.8V可知，電壓表選擇量程為6V的

9、”C”。額定電流，電流表選擇量程為0.6A的”A”要使小燈泡電壓從