第16讲,,电学实验.docx

1、第16讲,电学实验第第616讲电学实验本讲的主要内容有测绘小灯泡的伏安特性曲线、练习使用多用电表及测定电池的电动势和内阻。要求会正确使用的仪器有：电流表、电压表、滑动变阻器及多用电表等，能认识误差在实验中的重要性，知道在多次测量的基础上可以通过作图的方法减小偶然误差。仪器的使用是实验考核的基础内容，电学实验题是每年的必考题目。本讲的难点是伏安法测电阻过程中电流表外接与内接产生的误差问题及滑动变阻器在电路中的两种接法。教学中可采用比较的方法突破难点：应用串并联电路的知识，比较电流表采用内接法与外接法时电流表与电压表测量值与实际值的不同;通过画滑动变阻器的分压接法与限流接法的电路图，比较两种接线方

2、法所导致的电压测量范围的不同。1.（2021浙江学业水平考试）如图16-1所示，小林同学用多用电表测量一螺丝口灯泡的电阻，正确的操作为（ ）A.B.C.D. 图16-1A、C选项中手与表笔的金属杆接触，测的是身体电阻与灯丝电阻的并联值。D选项中两表笔没有与灯丝的两端相连，测的也不是灯丝的电阻。只有B选项正确。B多用电表的原理。用多用电表的欧姆挡测电阻时，应注意哪些问题？2.（2021浙江会考）用电流表和电压表测量电阻的电路如图16-2所示，其中R x为待测电阻。下列说法中，正确的是（ ） 图16-2A.通过电流表的电流小于通过R x的电流B.通过电流表的电流大于通过R x的电流C.电压表两端的

3、电压小于R x两端的电压D.电压表两端的电压大于R x两端的电压待测电阻R x与电流表串联后与电压表并联，电压表测出的电压值是电流表与R x的总电压值，比R x两端的电压值大，C选项错误，D选项正确。电流表与R x串联，通过它们的电流相等，A、B选项均错误。D串、并联电路。（1）电流表测量的是哪部分电路的电流？（2）电压表测量的是哪一部分电路两端的电压？3.（20214月浙江学业水平考试）在测绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，小灯泡额定电压为 2.5V、电流为 0.3A。甲乙图16-3 （1）部分连线的实物照片如图16-3甲所示，请完成实物连接图；（2）某次实验中，当电流表的示数为 0.18 A，

4、电压表的指针如图乙所示，则电压为V，此时小灯泡的功率是W；（3）正确测量获得的伏安特性曲线是图16-4中的（填字母）。ABCD图16-4图16-5 （1）测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，电压表采用外接法，实物图连接如图16-5所示。（2）小灯泡的额定电压为 2.5 V，则电压表选用03 V的量程，读数为1.50 V，此时小灯泡的功率P=UI=1.500.18 W=0.27 W。（3）温度变高，电阻率变大，I-U图像的斜率逐渐减小，图像C正确。（1）如图16-5所示 （2）1.50 0.27 C描绘小灯泡的伏安特（1）实验电路中电流表采用内接法还是外接法？（2）电压表如何读数？（3）I-U图像

5、中图线的斜率如何变化？4.（202110月浙江学业水平考试）某实验小组做测定电池的电动势和内阻的实验电路如图16-6甲所示。（1） 电流表示数如图乙所示，则电流为A。甲乙丙图16-6 （2）根据实验数据获得U-I图像如图丙所示，则电动势E=V，内阻r=。（1）电流表所选用的量程是00.6 A，指针指示的位置是 0.2 A后第 2、3格之间，由于10个格对应着 0.2 A，故每格对应的读数是 0.02 A，则电流表的读数为 0.2 A+0.022.5 A=0.25 A。（2）在U-I图像中，纵轴的截距为电动势，其值约为 1.43 V，电源的内阻r在数值上等于图线的斜率，则r= UI =1.431

6、.00.57 0.75 。（1）0.25（0.01） （2）1.43（0.01） 0.75（0.03） 伏安法测电池的电动势和内阻、电流表的读数。（1）思考电流表的读数原则是什么？（2）在U-I图像中，截距和斜率的物理意义是什么？5.（2021浙江高考）小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值。（1）图16-7是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图中画出。图16-7图16-8 （2）小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U-I图像上，如图16-8所示。在图中，由电流表外接法得到的数据点是用（填或）表示的。（

7、3）请你选择一组数据点，在图16-8上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为。（1）连线如图16-9所示。图16-9图16-10 （2）U-I图像如图16-10所示，U-I图像的斜率反映了电阻的大小，而用电流表内接法时测得的电阻偏大，外接法时测得的电阻偏小，所以外接法的数据点是用表示的。（3）在U-I图像上，选用电流表外接法所得的是连线，则R UI1.2 ；选用电流表内接法所得的是连线，则R UI 1.6 。（1）如图16-9所示 （2） （3）1.2（或 1.6） 伏安法测电阻、实验数据处理。采用电流表外接法时，电流表的示数等于通过被测电阻与电压表的电流之和，电压表的示数是被测电阻两端的电压

8、；采用电流表内接法时，电流表测得的电流值是通过被测电阻的电流吗？此时电压表测得的电压值是被测电阻两端的电压吗？6.（2021浙江高考）图16-11是小红同学在做测绘小灯泡的伏安特性曲线实验的实物连接图。图16-11图16-12 （1）根据图16-11画出实验电路图。（2） 调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图16-12中的、所示，电流表量程为00.6 A，电压表量程为03 V。所示读数为：、。两组数据得到的电阻分别为和。（1）实验电路图如图16-13所示。图16-13 （2）电流表量程为00.6 A，每一小格代表 0.02 A，读数时估读到精度的本位即可；电压表量程为03 V，每一

9、小格代表 0.1 V，读数时估读到精度的下一位。读数分别为：0.10A、0.24A、2.00V、0.27 V。应用R UI求电阻时，电流为 0.10 A时对应的电压为 0.27 V；电流为 0.24 A时对应的电压为 2.00 V，求得的两组数据对应的电阻分别为 2.7和 8.3 。（1） 如图16-13所示 （2）0.10 A 0.24 A 2.00 V 0.27 V 2.7 （0.1） 8.3（0.1） 测绘小灯泡的伏安特性曲线、仪器的读数。（1）实物图中滑动变阻器是以何种方式接入电路的？（2）思考电流表和电压表的读数原则是什么？内容要求备注多用电表的原理a会正确使用的仪器：电流表、电压表

10、、多用电表、滑动变阻器及电阻箱等实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线实验：探究导体电阻与其影响因素（包括材料）的关系实验：练习使用多用电表实验：测定电池的电动势和内阻一、测绘小灯泡的伏安特性曲线1. 伏安特性曲线 （1）概念：用纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U的I-U图像。（2）形状：过原点的直线，对应元件叫线性元件。过原点的曲线，对应元件叫非线性元件。（3）意义：能形象、直观地反映出导体电阻的变化规律。2.测绘小灯泡的伏安特性曲线 （1）实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源（或电池组）、开关、导线、坐标纸、铅笔等。（2）实验电路如图16-14所示。图16-14 （3）实验操作：

11、按图16-14所示连接好电路，开关闭合前，将滑动变阻器的滑片滑至R的最左端。闭合开关，右移滑片到不同位置，并分别记下电压表、电流表的示数。依据实验数据作出小灯泡的I-U图像。二、探究导体电阻与其影响因素（包括材料）的关系实验目的：探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系。实验方法：控制变量法。实验原理：串联电路中电压跟电阻成正比。实验电路：如图16-15所示。图16-15实验器材：a、b、c、d是四条不同的金属导体：b与a长度不同，横截面积、材料相同；c与a横截面积不同，长度、材料相同；d与a材料不同，长度、横截面积相同。实验过程：（1）按照图16-15将电路连接好。（2）将滑动变阻器的

12、滑片滑到最右端，将S闭合。（3）改变滑动变阻器滑动触头的位置，得到多组电压表的读数。（4）对每一组数值进行分析，得出电阻与长度、横截面积及材料的关系。实验结果：同种材料的导体，电阻之比等于长度之比，等于横截面积之比的倒数；长度、横截面积相同，材料不同的导体，电阻一般不同。三、多用电表的使用1.欧姆表 （1）原理：依据闭合电路的欧姆定律制成的，它是由电流表改装而成的。（2）内部构造：由表头、电源和可变电阻三部分组成。（3）测量原理：如图16-16所示，当红、黑表笔接入被测电阻R x时，通过表头的电流I=Er+R g +R+R x 。改变R x，电流I随着改变，每个R x值都对应一个电流值，在刻度

13、盘上直接标出与I值对应的R x值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。图16-16当不接电阻直接将两表笔连接在一起时，调节滑动变阻器使电流表达到满偏，此时有I g =Er+R g +R，若外加电阻R x R + R g +r时，电流为I=ER x +R+R g +r =12 I g，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻。2.多用电表的用途及外形构造 （1）用途：共用一个表头，可分别测量电压、电流、电阻等物理量。（2）外形构造如图16-17所示，选择开关周围有不同的测量功能区域及量程，选择开关旋到不同的位置，多用电表内对应的仪表电路被接通，就相当于对应的仪表。在不使用时，应把选择

14、开关旋到OFF挡或交流电压最高挡。图16-173.多用电表的使用 （1）测电压：选择直流电压挡合适的量程，并将选择开关旋至相应位置。将多用电表并联在待测元件的两端，注意红表笔接触点的电势应比黑表笔高。根据表盘上的直流电压标度读出电压值，读数时注意最小刻度所表示的电压值。（2）测电流：选择直流电流挡合适的量程。将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中。读数时，要认清刻度盘上的最小刻度。注意：电流应从红表笔流入多用电表。（3）测电阻：要将选择开关扳到欧姆挡上，此时红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极。选好倍率后，先欧姆调零，然后测量。测量完毕，应把选择开关旋转到OFF挡或交流电

15、压最高挡。用多用电表测电压、测电流及测电阻时，电流都是从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表。四、测电源的电动势和内阻1.实验器材待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干。2.实验原理如图16-18甲所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组I和U的值，由U=E-Ir可得：E= I 1 U 2 2 U 1I 1 I 2,r= U 2 U 1I 1 I 2。甲乙图16-18为了减小误差，至少测出六组U、I值，且变化范围要大些，然后在坐标系中作U-I图像，由图像纵截距和斜率找出E、r（r =UI） ,如图16-18乙所示。3.实验步骤 （1）确定电流表、电压表

16、的量程，按图16-19连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。图16-19 （2）闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。（3）用同样的方法，依次记录多组U、I值。（4）断开开关S，拆除电路。（5）以U为纵轴，I为横轴，根据记录的电压值、电流值在坐标图上描点，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内阻。4.数据处理把测出的多组U、I值，在U-I坐标系中描点画图像，使U-I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图16-20所示，由U=E-Ir可知：图1

17、6-20 （1） 纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流，I m = Er 。（2）图像斜率的绝对值等于电源的内阻r= UI =EI m 。一测绘小灯泡的伏安特性曲线 （一）实验电路图如图16-21所示。图16-211.电流表的两种接法比较比较内容内接法外接法电路误差分析电压表示数U V = U R +U A gt;U R电流表示数I A = I R R测 U VI A gt;U RI R= R真电压U V = U R电流表示数I A = I R + I V gt;I R R测 U VI A lt;U RI R= R真误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用2.滑动变阻器的两种接法比较比较内容限流式接法分压式接法电路图（图中R为负载电阻，R_（0） 为滑动变阻器） 闭合开关前滑片的位置滑片在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大滑片在最左端，即开始时R上得到的电压为零负载两端的RR 0 +R UU 0U电压调节范围 （二）实验过程太阳能是一.