高考物理二輪復(fù)習(xí)精品課件專題18 電學(xué)實驗[課時講課]

1、專題十八 電學(xué)實驗,專題十八電學(xué)實驗,1,課堂教學(xué),專題十八 主干知識整合,一、電學(xué)實驗中的測量方法,2,課堂教學(xué),專題十八 主干知識整合,3,課堂教學(xué),專題十八 主干知識整合,4,課堂教學(xué),專題十八 主干知識整合,5,課堂教學(xué),專題十八 主干知識整合,二、控制電路的確定方法 根據(jù)不同的實驗要求，為實現(xiàn)實驗的安全性、精確性、節(jié)能性、方便性等原則，需要設(shè)計合理的控制電路根據(jù)滑動變阻器的不同接入方式，可以將控制電路分為分壓式和限流式兩種方式 1下列四種情況必須選用分壓式接法 (1)要求被控制電路的電流(或電壓)實現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(如：測定導(dǎo)體的伏安特性、校對改裝后的電表等電路)，即大范圍內(nèi)測

2、量時，必須采用分壓式接法； (2)當(dāng)被控制電路的電阻RL遠大于滑動變阻器的最大值R0，必須采用分壓式接法,6,課堂教學(xué),專題十八 主干知識整合,3)實驗要求的電壓變化范圍較大(或要求測量多組數(shù)據(jù))時，通常采用分壓式接法； (4)若采用限流接法，電路中實際電壓(或電流)的最小值仍超過電表或電器的額定值時，只能采用分壓式接法 2下列情況可選用限流式接法 (1)測量電路的電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測量，且被控制電路的電阻RL與滑動變阻器的最大值R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法； (2)電源的放電電流或滑動變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法要求時，采用限流式接法；

3、(3)沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時，可考慮安裝簡便和節(jié)能因素采用限流式接法,7,課堂教學(xué),專題十八 主干知識整合,三、電學(xué)儀器的選擇 電學(xué)實驗器材和電路選擇的總的原則是安全、精確和方便器材的選擇與實驗所用的電路密切相關(guān)，因此在選擇器材前首先要根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒炘碓O(shè)計測量精確、安全可靠、操作方便的實驗電路，再根據(jù)實驗電路的需要選擇器材選擇器材和電路時，為了使測量結(jié)果精確和保護儀器，應(yīng)遵循以下原則,8,課堂教學(xué),專題十八 主干知識整合,1電表的選擇 通過估算確定電路中通過電流表的最大電流和電壓表兩端的最大電壓，所選擇的電表的量程應(yīng)大于最大電流和最大電壓，以確保電表的安

4、全；通過估算確定電路中通過電流表的最小電流和電壓表兩端的最小電壓，選擇的電表的量程應(yīng)使電表的指針擺動的幅度較大，一般應(yīng)使指針能達到半偏左右，以減小讀數(shù)的偶然誤差，提高精確度；在滿足上述兩個條件以后，在不計電表內(nèi)阻時應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電流表和內(nèi)阻較大的電壓表，以減小系統(tǒng)誤差,9,課堂教學(xué),專題十八 主干知識整合,2變阻器的選擇 所選用的變阻器的額定電流應(yīng)大于電路中通過變阻器的最大電流，以確保變阻器的安全；為滿足實驗中電流變化的需要和調(diào)節(jié)的方便，在分壓式接法中，應(yīng)選用電阻較小而額定電流較大的變阻器，在限流式接法中，應(yīng)選用電阻與待測電阻比較接近的變阻器 3電源的選擇 一般可以根據(jù)待測電阻的額定電流或額

5、定電壓選擇符合需要的直流電源,10,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,探究點一測量性實驗,電學(xué)測量性實驗的核心工作是電阻的測量，其基本原理是部分電路歐姆定律和閉合電路歐姆定律具體問題中涉及純電阻阻值的測量、電表內(nèi)阻的測量、電源內(nèi)阻的測量，其方法有伏安法、半偏法、替換法、電橋法等，注意對平常所遇到的每一種方法要認(rèn)真體會和理解，及時總結(jié)、逐步提高,11,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,例1在做“用電流表和電壓表測電池的電動勢E(約3 V)和內(nèi)阻r”的實驗時，部分器材參數(shù)如下：電壓表(量程3 V)、電流表(量程0.6 A )、保護電阻R0(阻值為3 )、滑動變阻器(阻值約30,12,課堂教學(xué),專題

6、十八 要點熱點探究,1)某同學(xué)設(shè)計的電路圖如圖5181甲所示當(dāng)他閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)反復(fù)檢查后發(fā)現(xiàn)電路連接完好，估計是某一元件斷路，因此他拿來多用電表檢查故障他的操作如下： 斷開電源開關(guān)S. 將多用表選擇開關(guān)置于1 擋，調(diào)零后，紅黑表筆分別接R兩端，讀數(shù)為30 . 將多用表選擇開關(guān)置于100 擋，調(diào)零后，將紅黑表筆分別接電壓表兩端，發(fā)現(xiàn)指針讀數(shù)如圖乙所示，則所測阻值為_，然后又將兩表筆接電流表兩端，發(fā)現(xiàn)指針位置幾乎不變由以上操作可知，發(fā)生斷路故障的元件是_,13,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,2)在更換規(guī)格相同的完好元件后，他改變滑動變阻器的阻值，測出了6組對應(yīng)的數(shù)據(jù)

7、后，想通過描點作圖的方法求電動勢E與內(nèi)阻r，如圖5182所示，請繼續(xù)完成圖象，根據(jù)圖象可求得該電源的電動勢E_，并可求出電源內(nèi)阻r_.(保留兩位有效數(shù)字,點撥】本題為教材基本實驗的考查，側(cè)重于基本實驗理論的理解和應(yīng)用,14,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,15,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,例1(1)2000電流表(2)2.82.9V2.62.9 【解析】(1)20100 2000 ；“將多用表選擇開關(guān)置于1 擋，調(diào)零后，紅黑表筆分別接R兩端，讀數(shù)為30 ”說明電阻R未發(fā)生斷路；接在電壓表兩端，歐姆表的測量值可能為：電壓表與電流表、R并聯(lián)后的阻值(電路未發(fā)生斷路)；電壓表的阻值(電流表發(fā)

8、生斷路)；電流表、R串聯(lián)后的阻值(電壓表斷路)同理，表筆接在電流表兩端時，歐姆表的測量值可能為：電流表與電壓表、R并聯(lián)后的阻值(電路未發(fā)生斷路)；電壓表、R串聯(lián)后的阻值(電流表斷路)；電流表的阻值(電壓表斷路)由于電壓表的內(nèi)阻遠大于電流表的阻值，只有電流表斷路時，表筆接電壓表兩端，測量值為電壓表的阻值,16,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,表筆接在電流表兩端，測量值為電壓表、R串聯(lián)后的阻值，電壓表內(nèi)約為2 k，符合題意因此斷路的元件為電流表(2)舍去嚴(yán)重偏離其他值的點，連線，根據(jù)圖象解析式UEIr易得電源電動勢為E2.8 V，內(nèi)阻為r2.7,點評】本題為綜合性實驗題，通過一個題有機組合了多用

9、表的使用、電路故障分析、電源電動勢和內(nèi)阻的測量等多個考點圖象法是處理實驗數(shù)據(jù)的基本方法，注意通過其解析式準(zhǔn)確理解圖象的含義,17,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,18,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,1)按電路原理圖將圖乙中的實物圖連線,19,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,2)開關(guān)S1保持?jǐn)嚅_，合上開關(guān)S2，此時電壓表的讀數(shù)為U1；再合上開關(guān)S1，電壓表的讀數(shù)變?yōu)閁2.電壓表內(nèi)阻r_(用U1、U2和R表示,例1變式題(1)如圖所示,20,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,高考命題者說】本題考查考生的基本實驗?zāi)芰Φ?1)問要求考生連接電路是電學(xué)實驗的基本要求；第(2)問要求考生熟練運用閉

10、合電路歐姆定律，由S1的斷開與閉合找到各物理量之間的關(guān)系，然后解方程組將電壓表內(nèi)阻r用U1、U2和R來表示根據(jù)實驗原理圖，當(dāng)S1斷開和閉合時的電路圖分別如下,21,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,本題抽樣統(tǒng)計難度為0.496，區(qū)分度為0.441.有26%的考生得0分，67%的考生得4分，3%的考生得滿分 (引自教育部考試中心2011課程標(biāo)準(zhǔn)實驗高考理科試題分析第207208頁,22,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,探究點二驗證性實驗,電學(xué)實驗中涉及的驗證性實驗一般是以電壓、電流等電學(xué)參量的直接測量為基礎(chǔ)來達到相應(yīng)的驗證目的,23,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,例2發(fā)光二極管是目前很多用

11、電器的指示燈的電子元件，在電路中的符號是只有電流從標(biāo)有“”號的一端流入，從標(biāo)有“”號的一端流出時，它才能發(fā)光，這時可將它視為一個純電阻現(xiàn)有某廠家提供的某種型號的發(fā)光二極管的伏安特性曲線如圖5185所示,24,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,1)已知該型號發(fā)光二極管的正常工作電壓為2.0 V若用電動勢為12 V、內(nèi)阻可以忽略不計的直流電源供電，為使該二極管正常工作，需要在電源和二極管之間串聯(lián)一只阻值為_的定值電阻 (2)已知該型號的發(fā)光二極管允許通過的最大電流為56 mA，請用實驗證明這種元件的伏安特性曲線與廠家提供的數(shù)據(jù)是否一致可選用的器材有：待測發(fā)光二極管；直流電源E(電動勢4.5 V，內(nèi)

12、阻可以忽略不計)；滑動變阻器R(最大阻值為20 )；電壓表V1(量程10 V，內(nèi)阻約50 k)；電壓表V2(量程5 V，內(nèi)阻約20 k)；電流表A1(量程100 mA，內(nèi)阻約50 )；電流表A2(量程60 mA，內(nèi)阻約100 )；開關(guān)S、導(dǎo)線若干,25,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,為準(zhǔn)確、方便地進行檢測，電壓表應(yīng)選用_，電流表應(yīng)選用_(填字母符號) (3)畫出利用(2)中器材設(shè)計的實驗電路圖,點撥】(1)根據(jù)題中所給圖象可以得到什么信息？(2)電流表、電壓表的選取原則是什么,26,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,例2(1)500(2)V2A2 (3)如圖所示,27,課堂教學(xué),專題十八

13、要點熱點探究,解析】電源電動勢為12 V，二極管的正常工作電壓為2 V，由二極管的伏安特性曲線可知其正常工作電流為20 mA，可以求出串聯(lián)的電阻分壓為10 V，電阻為500 .根據(jù)電表量程和工作電壓電流可以選擇V2、A2.描繪伏安特性曲線要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，故采用滑動變阻器分壓式接法，根據(jù)電表內(nèi)阻和二極管電阻的關(guān)系可知，應(yīng)采用電流表外接法，如圖所示,點評】本題實質(zhì)屬于電阻測量問題，在本題中關(guān)于電流表的內(nèi)外接法問題、滑動變阻器的分壓限流問題與測電阻遵從的方法相同,28,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,探究點三探究性實驗,探究性實驗也是以電壓、電流等電學(xué)參量的直接測量為基礎(chǔ)來完成探究工作的,2

14、9,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,例32011浙江卷 在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”實驗中，為了探究3根材料未知、橫截面積均為S0.20 mm2的金屬絲a、b、c的電阻率，采用如圖5186所示的實驗電路M為金屬絲c的左端點，O為金屬絲a的右端點，P是金屬絲上可移動的接觸點在實驗過程中，電流表讀數(shù)始終為I1.25 A，電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x的變化如下表,30,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,1)繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線； (2)求出金屬絲的電阻率，并進行比較,點撥】(1)根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，根據(jù)點跡分布確定圖線的性質(zhì)(2)電流表的示數(shù)保持不變的的作用如何？(3)

15、看清圖象的性質(zhì),31,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,例3(1)如圖所示,32,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,2)a1.04106 m，b9.6108 m，c1.04106m，電阻率的允許范圍： a：0.96106 m1.10106 m b：8.5108 m1.10107 m c：0.96106 m1.10106 m 金屬絲a與c電阻率相同，遠大于金屬絲b的電阻率,解析】 先描點，觀察點的分布情況，然后由題意知，有三根不同的金屬絲，所以圖象應(yīng)該畫三段折線，如圖所示根據(jù)電阻定義R和電阻定律R可得：U，結(jié)合圖象可得，金屬絲a的電阻率a,33,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,m1.04106

16、 m；金屬絲b的電阻率b m9.6108 m；金屬絲c的 電阻率c m 1.04106 m， 通過計算可知，金屬絲a與c電阻率相同，遠大于金屬絲b的電阻率,34,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,點評】本實驗為探究性實驗，其實質(zhì)仍然是測量電阻，根據(jù)測量數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)需要探究的規(guī)律，對本實驗的分析要注意以下兩點：第一，通過電路圖可以看到本實驗的基本原理是伏安法測電阻；第二，電流表示數(shù)保持不變的作用主要表現(xiàn)在兩個方面避免多次讀數(shù)引起誤差；可以通過電壓的變化直接得到電阻的變化，這一點要認(rèn)真領(lǐng)會,35,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,探究點四實驗的創(chuàng)新與設(shè)計,實驗的創(chuàng)新與設(shè)計是高考對實驗考查的一項核心能

17、力對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應(yīng)注意以下三點：其一，平時要加強對實驗思想方法(如模擬法、轉(zhuǎn)換法、放大法、比較法、替代法等)的歸納，這樣，在全新的實驗情景下，才能設(shè)計合理的實驗方案；其二，克服思維定勢影響，加強對已掌握的實驗原理的理解和儀器的正確使用方法的訓(xùn)練，這樣才能在新情境下進行遷移利用；最后，要樹立創(chuàng)新意識，對教材中的基本實驗要想方設(shè)法從其他途徑去實現(xiàn)通常實驗設(shè)計的基本思路如下,36,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,例4某同學(xué)利用電流、電壓傳感器描繪小燈泡安特性曲線，采用了如圖5187甲所示的電路 實驗中得出了如下一組數(shù)據(jù),37,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,38,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探

18、究,1)圖甲中矩形框1中應(yīng)接_，矩形框2中應(yīng)接_，矩形框3中應(yīng)接_；(均選填“電流傳感器”、“電壓傳感器”或“小燈泡”,39,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,2)在圖乙中畫出小燈泡的UI圖線； (3)把與本題中相同的兩個燈泡接到如圖丙所示的電路中，若電源電動勢E4.5 V，內(nèi)阻不計，定值電阻R10 ，此時每個燈泡的實際功率是_W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,點撥】(1)電流傳感器作用與電流表相同，電壓傳感器作用與電壓表相同，據(jù)此易知三個矩形框中各應(yīng)接什么元件；(2)注意小燈泡UI圖象是否為直線；(3)注意與常見“工作點”的處理方法的區(qū)別,40,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,例4(1)電壓傳感器

19、小燈泡電流傳感器 (2)如圖所示 (3)0.200.26,41,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,解析】(1)由測量小燈泡功率曲線的電路圖可知，虛線框1、2、3中的原件分別為電壓傳感器、小燈泡和電流傳感器(2)描點作圖可得圖線如圖中曲線所示(3)電路丙中兩燈泡的電流相同，兩燈泡接入電路時，由閉合電路歐姆定律可知，EUIR，U為兩燈泡兩端的電壓，每個小燈泡兩端的電壓U1作出該圖線，如圖中直線所示，與小燈泡UI圖象交點的橫、縱坐標(biāo)的乘積即為此時小燈泡的實際功率,42,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,實驗理論提煉：如果一個電源和一個小燈泡(或其他阻值非線性的用電器)串聯(lián)構(gòu)成一個回路，然后根據(jù)實驗數(shù)

20、據(jù)在同一張坐標(biāo)紙上同時畫出該電源的UI圖象和小燈泡的伏安特性曲線，則兩個圖線的交點所對應(yīng)的橫、縱坐標(biāo)值的乘積即為該電源的輸出功率，也是小燈泡此時的實際功率，此交點我們通常稱之為“工作點”，這是處理涉及含有阻值非線性變化用電器的實驗題目常用方法,43,課堂教學(xué),專題十八 要點熱點探究,點評】本題創(chuàng)新之處主要表現(xiàn)在第(3)問上，電路中串聯(lián)兩個小燈泡，讓求其中一個燈泡的功率，脫離了常見“工作點”這一考點設(shè)置，對學(xué)生靈活處理問題的能力要求較高對此問題的處理主要有兩個基本思路：其一，用解析法和圖象法相結(jié)合的方法，其核心工作是找到一個小燈泡實際的電壓、電流；其二，本題也可以采取等效的思想來處理，即把丙電路視為兩個這樣的電路串聯(lián)而成：該電路為電動勢為2.25 V、內(nèi)阻為5 的電源和一個燈泡的構(gòu)成回路，我們很容易在小燈泡UI圖象上畫出該等效電源的UI圖線，跟后根據(jù)常用“工作