專題十八電學(xué)實(shí)驗(yàn)(課堂PPT)

1、專題十八 電學(xué)實(shí)驗(yàn),專題十八電學(xué)實(shí)驗(yàn),專題十八 主干知識(shí)整合,一、電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量方法,專題十八 主干知識(shí)整合,專題十八 主干知識(shí)整合,專題十八 主干知識(shí)整合,專題十八 主干知識(shí)整合,二、控制電路的確定方法 根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求，為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的安全性、精確性、節(jié)能性、方便性等原則，需要設(shè)計(jì)合理的控制電路根據(jù)滑動(dòng)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(shí)現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)(如：測(cè)定導(dǎo)體的伏安特性、校對(duì)改裝后的電表等電路)，即大范圍內(nèi)測(cè)量時(shí)，必須采用分壓式接法； (2)當(dāng)被控制電路的電阻RL遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻

2、器的最大值R0，必須采用分壓式接法；,專題十八 主干知識(shí)整合,(3)實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大(或要求測(cè)量多組數(shù)據(jù))時(shí)，通常采用分壓式接法； (4)若采用限流接法，電路中實(shí)際電壓(或電流)的最小值仍超過(guò)電表或電器的額定值時(shí)，只能采用分壓式接法 2下列情況可選用限流式接法 (1)測(cè)量電路的電流或電壓沒(méi)有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測(cè)量，且被控制電路的電阻RL與滑動(dòng)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(dòng)變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法要求時(shí)，采用限流式接法； (3)沒(méi)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(shí)，可考慮安裝簡(jiǎn)便和

3、節(jié)能因素采用限流式接法,專題十八 主干知識(shí)整合,三、電學(xué)儀器的選擇 電學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)測(cè)量精確、安全可靠、操作方便的實(shí)驗(yàn)電路，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路的需要選擇器材選擇器材和電路時(shí)，為了使測(cè)量結(jié)果精確和保護(hù)儀器，應(yīng)遵循以下原則：,專題十八 主干知識(shí)整合,1電表的選擇 通過(guò)估算確定電路中通過(guò)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，以確保電表的安全；通過(guò)估算確定電路中通過(guò)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(dòng)的幅度

4、較大，一般應(yīng)使指針能達(dá)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(gè)條件以后，在不計(jì)電表內(nèi)阻時(shí)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,專題十八 主干知識(shí)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(guò)變阻器的最大電流，以確保變阻器的安全；為滿足實(shí)驗(yàn)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(cè)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(cè)電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,探究點(diǎn)一測(cè)量性實(shí)驗(yàn),電學(xué)測(cè)量性實(shí)驗(yàn)的核心工作是電阻的測(cè)量，其基本原

5、理是部分電路歐姆定律和閉合電路歐姆定律具體問(wèn)題中涉及純電阻阻值的測(cè)量、電表內(nèi)阻的測(cè)量、電源內(nèi)阻的測(cè)量，其方法有伏安法、半偏法、替換法、電橋法等，注意對(duì)平常所遇到的每一種方法要認(rèn)真體會(huì)和理解，及時(shí)總結(jié)、逐步提高,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例1在做“用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E(約3 V)和內(nèi)阻r”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(hù)電阻R0(阻值為3 )、滑動(dòng)變阻器(阻值約30 ),專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,(1)某同學(xué)設(shè)計(jì)的電路圖如圖5181甲所示當(dāng)他閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表沒(méi)有示數(shù)反復(fù)檢查后發(fā)現(xiàn)電路連接完好，估計(jì)是某一元件斷路，因此他拿

6、來(lái)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(cè)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_,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,(2)在更換規(guī)格相同的完好元件后，他改變滑動(dòng)變阻器的阻值，測(cè)出了6組對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)后，想通過(guò)描點(diǎn)作圖的方法求電動(dòng)勢(shì)E與內(nèi)阻r，如圖5182所示，請(qǐng)繼續(xù)完成圖象，根據(jù)圖象可求得該電源的電動(dòng)勢(shì)E_，并可求出電源內(nèi)阻r_.(保留兩位有效數(shù)字),【點(diǎn)撥】本題為教材基

7、本實(shí)驗(yàn)的考查，側(cè)重于基本實(shí)驗(yàn)理論的理解和應(yīng)用,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)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(shuō)明電阻R未發(fā)生斷路；接在電壓表兩端，歐姆表的測(cè)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)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(shí)，歐姆表的測(cè)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

8、斷路)由于電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電流表的阻值，只有電流表斷路時(shí)，表筆接電壓表兩端，測(cè)量值為電壓表的阻值；,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,表筆接在電流表兩端，測(cè)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(diǎn)，連線，根據(jù)圖象解析式UEIr易得電源電動(dòng)勢(shì)為E2.8 V，內(nèi)阻為r2.7 .,【點(diǎn)評(píng)】本題為綜合性實(shí)驗(yàn)題，通過(guò)一個(gè)題有機(jī)組合了多用表的使用、電路故障分析、電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量等多個(gè)考點(diǎn)圖象法是處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基本方法，注意通過(guò)其解析式準(zhǔn)確理解圖象的含義,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,(1)按電路原理圖將圖乙中的實(shí)物圖連線；

9、,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,(2)開關(guān)S1保持?jǐn)嚅_，合上開關(guān)S2，此時(shí)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,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,【高考命題者說(shuō)】本題考查考生的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ?1)問(wèn)要求考生連接電路是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要求；第(2)問(wèn)要求考生熟練運(yùn)用閉合電路歐姆定律，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(lái)表示根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖，當(dāng)S1斷開和閉合時(shí)的電路圖分別如下：,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,本題抽樣統(tǒng)計(jì)難度為0.496，區(qū)分度為0.441.有26%的考生得0分，67%的考

10、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(shí)驗(yàn)高考理科試題分析第207208頁(yè)),專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,探究點(diǎn)二驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),電學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一般是以電壓、電流等電學(xué)參量的直接測(cè)量為基礎(chǔ)來(lái)達(dá)到相應(yīng)的驗(yàn)證目的,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例2發(fā)光二極管是目前很多用電器的指示燈的電子元件，在電路中的符號(hào)是只有電流從標(biāo)有“”號(hào)的一端流入，從標(biāo)有“”號(hào)的一端流出時(shí)，它才能發(fā)光，這時(shí)可將它視為一個(gè)純電阻現(xiàn)有某廠家提供的某種型號(hào)的發(fā)光二極管的伏安特性曲線如圖5185所示,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,(1)已知該型號(hào)發(fā)光二極管的正常工作電壓為2.0 V若用電動(dòng)勢(shì)為12 V、內(nèi)阻可以忽

11、略不計(jì)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(hào)的發(fā)光二極管允許通過(guò)的最大電流為56 mA，請(qǐng)用實(shí)驗(yàn)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(cè)發(fā)光二極管；直流電源E(電動(dòng)勢(shì)4.5 V，內(nèi)阻可以忽略不計(jì))；滑動(dòng)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,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,為準(zhǔn)確、方便地進(jìn)行檢測(cè)，電壓表應(yīng)選用_，電流表應(yīng)選用

12、_(填字母符號(hào)) (3)畫出利用(2)中器材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖,【點(diǎn)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？,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例2(1)500(2)V2A2 (3)如圖所示,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,【解析】電源電動(dòng)勢(shì)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(dòng)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(diǎn)評(píng)】本題

13、實(shí)質(zhì)屬于電阻測(cè)量問(wèn)題，在本題中關(guān)于電流表的內(nèi)外接法問(wèn)題、滑動(dòng)變阻器的分壓限流問(wèn)題與測(cè)電阻遵從的方法相同,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,探究點(diǎn)三探究性實(shí)驗(yàn),探究性實(shí)驗(yàn)也是以電壓、電流等電學(xué)參量的直接測(cè)量為基礎(chǔ)來(lái)完成探究工作的,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電路M為金屬絲c的左端點(diǎn)，O為金屬絲a的右端點(diǎn)，P是金屬絲上可移動(dòng)的接觸點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)過(guò)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：,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究

14、,(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(jìn)行比較,【點(diǎn)撥】(1)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，根據(jù)點(diǎn)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)看清圖象的性質(zhì),專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例3(1)如圖所示,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)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(yuǎn)大于金屬絲b的電阻率,【解析】 先描點(diǎn)，觀察點(diǎn)的分布情況，然后由題意知，有三根不同的

15、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,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,m1.04106 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(guò)計(jì)算可知，金屬絲a與c電阻率相同，遠(yuǎn)大于金屬絲b的電阻率,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,【點(diǎn)評(píng)】本實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)，其實(shí)質(zhì)仍然是測(cè)量電阻，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)現(xiàn)需要探究的規(guī)律，對(duì)本實(shí)驗(yàn)的分析要注意以下兩點(diǎn)：第一，通過(guò)電路圖可以看到本實(shí)驗(yàn)的基本原理是伏安法測(cè)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(gè)方面避免多次讀數(shù)引起誤差；可以通過(guò)電壓的變化直接得到電阻

16、的變化，這一點(diǎn)要認(rèn)真領(lǐng)會(huì),專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,探究點(diǎn)四實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與設(shè)計(jì)是高考對(duì)實(shí)驗(yàn)考查的一項(xiàng)核心能力對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：其一，平時(shí)要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)情景下，才能設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案；其二，克服思維定勢(shì)影響，加強(qiáng)對(duì)已掌握的實(shí)驗(yàn)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(jìn)行遷移利用；最后，要樹立創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)教材中的基本實(shí)驗(yàn)要想方設(shè)法從其他途徑去實(shí)現(xiàn)通常實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路如下：,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)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

17、路 實(shí)驗(yàn)中得出了如下一組數(shù)據(jù)：,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,(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”),專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)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(gè)燈泡接到如圖丙所示的電路中，若電源電動(dòng)勢(shì)E4.5 V，內(nèi)阻不計(jì)，定值電阻R10 ，此時(shí)每個(gè)燈泡的實(shí)際功率是_W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),【點(diǎn)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(gè)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(diǎn)”的處理方

18、法的區(qū)別,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例4(1)電壓傳感器小燈泡電流傳感器 (2)如圖所示 (3)0.200.26,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,【解析】(1)由測(cè)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(diǎn)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(shí)，由閉合電路歐姆定律可知，EUIR，U為兩燈泡兩端的電壓，每個(gè)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(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)的乘積即為此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,實(shí)驗(yàn)理論提煉：如果一個(gè)電源和一個(gè)小燈泡(或其他阻值非線性的用電器)串聯(lián)構(gòu)成

19、一個(gè)回路，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在同一張坐標(biāo)紙上同時(shí)畫出該電源的UI圖象和小燈泡的伏安特性曲線，則兩個(gè)圖線的交點(diǎn)所對(duì)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(shí)的實(shí)際功率，此交點(diǎn)我們通常稱之為“工作點(diǎn)”，這是處理涉及含有阻值非線性變化用電器的實(shí)驗(yàn)題目常用方法,專題十八 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,【點(diǎn)評(píng)】本題創(chuàng)新之處主要表現(xiàn)在第(3)問(wèn)上，電路中串聯(lián)兩個(gè)小燈泡，讓求其中一個(gè)燈泡的功率，脫離了常見“工作點(diǎn)”這一考點(diǎn)設(shè)置，對(duì)學(xué)生靈活處理問(wèn)題的能力要求較高對(duì)此問(wèn)題的處理主要有兩個(gè)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(gè)小燈泡實(shí)際的電壓、電流；其二，本題也可以采取等效的思想來(lái)處理，即把丙電路視為兩個(gè)這樣的電路串聯(lián)