电学设计性实验处理高三教案.docx

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电学设计性实验处理高三教案

专题　电学设计性实验的处理

导学目标

1.掌握设计性实验器材的选取和实验方法.

2.学会运用原理迁移的方法处理电学设计性实验．

例1　某同学想利用所学知识测量某种圆柱形材料的电阻率，实验要求必须精确测出该段材料的阻值．除了导线和开关外，实验室还备有以下器材可供选用：

电流表A1，量程1A，内阻r1约0.5Ω

电流表A2，量程30mA，内阻r2约200Ω

电压表V1，量程6V，内阻RV1等于20kΩ

电压表V2，量程10V，内阻RV2约30kΩ

滑动变阻器R1,0～20Ω，额定电流2A

滑动变阻器R2,0～2000Ω，额定电流1mA

电源E（电动势为12V，内阻r约2Ω）

（1）请选择合适的器材，设计出便于精确测量的电路图画在虚线框中，其中滑动变阻器应选________．

（2）若选用其中一组电表的数据，设该段圆柱形材料的长为L，直径为d，由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为________________，式中符号的含义为__________．

例2　某同学使用了如下器材：

电源E（电动势15V）；电压表V（量程为15V，内阻约15kΩ）；电流表A（量程100mA，内阻约10Ω）；滑动变阻器（最大电阻为50Ω）；单刀单掷开关；导线若干．测出了一个小灯泡的伏安特性曲线如图1所示，已知小灯泡的额定电压为12V.

图1

（1）请在虚线框中画出此实验电路．

（2）根据设计的电路图在图2中的实物上连线．

图2

（3）由小灯泡的伏安特性曲线可知小灯泡的额定功率为P额＝________W.

例3　某物理实验小组利用实验室提供的器材测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度．可选用的器材如下：

A．待测螺线管L（符号

）：

绕制螺线管的金属丝电阻率为ρ，阻值约几十欧

B．电流表A1：

量程10mA，内阻r1＝40Ω

C．电流表A2：

量程500μA，内阻r2＝750Ω

D．电压表V：

量程为10V，内阻为10kΩ

E．保护电阻R1：

阻值为100Ω

F．滑动变阻器R2：

总阻值约为10Ω

G．电源E，电动势约为1.5V，内阻忽略不计

H．开关一个及导线若干

（1）用多用电表粗测线圈的电阻，选择倍率“×1”和“×10”，经正确步骤操作，多用电表表盘示数如图3所示，则金属丝的电阻约为________Ω.

图3

（2）为了尽可能准确的测量RL，要求电表的指针偏转至少要达到满刻度的

，请你设计一种适合的电路，将你设计的电路画在虚线框中，并标明所用器材的代号．

（3）由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度L，则L＝________________.

电学设计性试验的处理（随堂训练）

1．某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R1（6V,2.5W）的伏安特性曲线，要求能够多次测量并尽可能减小实验误差．实验室备有以下器材：

A．直流电源（6V，内阻不计）

B．电流表G（满偏电流3mA，内阻Rg＝10Ω）

C．电流表A（0～0.6A，内阻未知）

D．滑动变阻器R（0～20Ω，5A）

E．滑动变阻器R（0～200Ω，1A）

F．定值电阻R0（阻值1990Ω）

G．开关与导线若干

（1）根据题目提供的实验器材，请你设计出测量电子元件R1的伏安特性曲线的电路原理图（R1可用

表示）．（画在虚线框内）

（2）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用________．（填写器材前的序号）

图4

（3）将上述电子元件R1和另一电子元件R2接入如图4所示的电

路中，它们的伏安特性曲线分别如图5中Oa、Ob所示．电源

的电动势E＝6.0V，内阻忽略不计．调节滑动变阻器R3，使电

子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R1的

阻值为________Ω，R3接入电路的阻值为______Ω（结果保留两位有效数字）．

图5

2．某学习小组为探究导电溶液的电阻在体积相同时电阻值与长度的关系，选取一根乳胶管，里面灌满了盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱．进行了如下实验：

该小组将盐水柱作为纯电阻，粗测其电阻约为几千欧．现采用伏安法测盐水柱的电阻，有如下实验器材供选择：

A．直流电源：

电动势12V，内阻很小，额定电流1A

B．电流表A1：

量程0～10mA，内阻约10Ω

C．电流表A2：

量程0～600mA，内阻约0.5Ω

D．电压表V：

量程0～15V，内阻约15kΩ

E．滑动变阻器R1：

最大阻值1kΩ

F．滑动变阻器R2：

最大阻值5kΩ

G．开关、导线等

（1）在可供选择的器材中，应选用的电流表是______（填“A1”或“A2”），应选用的滑动变阻器是______（填“R1”或“R2”）；

（2）根据选用的器材画出实验电路图；

（3）握住乳胶管两端把它均匀拉长，多次实验测得盐水柱长度L、电阻R的数据如下表：

实验次数

1

2

3

4

5

6

长度L（cm）

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

电阻R（kΩ）

1.3

2.1

3.0

4.1

5.3

6.7

为了研究电阻R与长度L的关系，该小组用纵坐标表示电阻R，作出了如图6所示的图线，你认为横坐标表示的物理量是____________．

图6

3．要测量定值电阻器R的阻值，所备器材如下：

A．电压表（量程3V，内阻10kΩ）

B．电流表1（量程0.6A，内阻约为0.1Ω）

C．电流表2（量程3mA，内阻约为1.0Ω）

D．滑动变阻器1（阻值0～1kΩ，额定电流0.1A）

E．滑动变阻器2（阻值0～20Ω，额定电流1.0A）

F．多用电表

G电池组（电动势略小于6V，内阻不计）

H．开关和导线若干

利用所给器材，进行实验操作如下：

（1）用多用电表粗测电阻器R的阻值．多用电表选用“×100”的欧姆挡，操作方法正确，刻度盘上的指针位置如图7所示．

（2）为了精确测定电阻器R的阻值，请在虚线框内画出实验电路图．

（3）根据你设计的电路图，选择合理的器材：

________.（填写器材的序号）

（4）在图8中用笔画线代替导线，将实验电路实物图连接完整．

图7　　　　　　　　　　　　图8

课时规范训练

（限时：

30分钟）

1．在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中备有下列器材：

A．小灯泡（3.8V,1.5W）

B．直流电源（电动势4.5V，内阻约0.4Ω）

C．电流表（量程0～500mA，内阻约0.5Ω）

D．电压表（量程0～5V，内阻约5000Ω）

E．滑动变阻器R1（0～5Ω，额定电流2A）

F．滑动变阻器R2（0～50Ω，额定电流1A）

G．开关一个，导线若干

如果既要满足测量要求，又要使测量误差较小，应选择如图1所示的四个电路中的__________，应选用的滑动变阻器是________．

图1

2．用以下器材测量待测电阻Rx的阻值

A．待测电阻Rx：

阻值约为200Ω

B．电流表A1：

量程为0～10mA，内电阻r1＝20Ω

C．电流表A2：

量程为0～20mA，内电阻r2约为8Ω

D．定值电阻R0：

阻值R0＝80Ω

E．滑动变阻器R1：

最大阻值为10Ω

F．滑动变阻器R2：

最大阻值为200Ω

G．电源E：

电动势约为3.0V，内阻可忽略不计

H．单刀单掷开关S，导线若干

（1）为了测量电阻Rx，现有甲、乙、丙三位同学设计了如图2所示的实验电路，你认为正确的是______（填“甲”、“乙”或“丙”）．

图2

（2）滑动变阻器应该选________；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于________端（填“a”或“b）”．

（3）若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则Rx的表达式为Rx＝________.

3．某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：

A．被测干电池一节；B.电流表：

量程0～0.6A，内阻0.1Ω；C.电流表：

量程0～3A，内阻0.024Ω；D.电压表：

量程0～3V，内阻未知；E.电压表：

量程0～15V，内阻未知；F.滑动变阻器：

0～10Ω，2A；G.滑动变阻器：

0～100Ω，1A；H.开关、导线若干．

伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差．在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻．

（1）在上述器材中请选择适当的器材：

______（填写选项前的字母）；

（2）在图3（a）方框中画出相应的实验电路图；

（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图（b）所示的U－I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.

图3

4．（2011·海南单科·13）图4是改装并校准电流表的电路图．已知表头

的量程为Ig＝600μA、内阻为Rg，

是标准电流表．要求改装后的电流表量程为I＝60mA.完成下列填空：

图4

（1）图中分流电阻RP的阻值应为________（用Ig、Rg和I表

示）．

图5

（2）在电表改装完成后的某次校准测量中，

表的示数如图5

所示，由此读出流过

电流表的电流为________mA.此时流

过分流电阻RP的电流为________mA（保留1位小数）．

5．（2011·江苏单科·11）某同学利用如图6所示的实验电路来

测量电阻的阻值．

（1）将电阻箱接入a、b之间，闭合开关．适当调节滑动变阻器R′后保持其阻值不变．改变电阻箱的阻值R，得到一组电压表的示数U与R的数据如下表：

电阻R/Ω

5.0

10.0

15.0

25.0

35.0

45.0

电压U/V

1.00

1.50

1.80

2.14

2.32

2.45

请根据实验数据在图7中作出U－R关系图象．

图6　　　　　　　　图7

（2）用待测电阻Rx替换电阻箱，读得电压表示数为2.00V．利用

（1）中测绘的U－R图象可得Rx＝________Ω.

（3）使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但内阻增大．若仍用本实验装置和

（1）中测绘的U－R图象测定某一电阻，则测定结果将________（选填“偏大”或“偏小”）．现将一已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间，你应如何调节滑动变阻器，便仍可利用本实验装置和

（1）中测绘的U－R图象实现对待测电阻的准确测定？

复习讲义

课堂探究

例1　

（1）R1　电路图见解析　

（2）ρ＝

　U1表示电压表V1的示数，U2表示电压表V2的示数

例2　

（1）实验电路如图所示

（2）实物连线如图所示

（3）1.14～1.16

例3　

（1）48

（2）电路如图所示（画出其中一个即可）

电路一

电路二

（3）电路一：

L＝

　电路二：

L＝

随堂训练

1．

（1）如图所示

（2）D　（3）10　4.0

2．

（1）A1　R2　

（2）电路图略（滑动变阻器采用限流式，电流表内接）　（3）L2

3．

（2）电路图

（3）器材：

ACEGH

（4）连线（说明：

限流式电路不适合，因为电压表量程太小）

课时规范训练

1．丙　R1（或E）

2．

（1）乙　

（2）E或R1　b　（3）

3．

（1）ABDFH

（2）如图

（3）1.5　1

4．

（1）

（2）49.5　49.0

5．

（1）U－R关系图象如图所示

（2）20（19～21）

（3）偏小　改变滑动变阻器阻值，使电压表示数为1.50V