2014江苏物理《高考专题》（二轮）复习课件：专题六 第13讲 电学实验.ppt

1、第13讲电 学 实 验一、电学测量仪器的使用与读数1.电流表、电压表、欧姆表的比较:仪器极性量程选择读 数电流表有正、负极的电表,电流由电表的正极流入,负极流出使指针指示超过满偏刻度的的位置3V和3A量程估读到最小分度的15V量程估读到最小分度的0.6A量程估读到最小分度的电压表欧姆表使指针尽量指在表盘的中间位置左右表盘读数乘以相应挡位的倍率2.多用电表使用“四注意”:(1)极性：从电表外部看，电流应从红表笔(“+”极)流入电表，从黑表笔(“-”极)流出电表。(2)功能：利用多用电表测电压和电流时，选择开关对应的是电表的量程；而测电阻时，选择开关对应的是倍率。(3)调零：测量电阻时，要进行两次

2、调零：机械调零和欧姆调零。“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置。调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮。(4)保护：测电阻时，应把被测电阻从电路中拆下测量；多用电表长期不用时，必须取出表内的电池。3.电学仪器的选择:(1)电源的选择:一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。(2)电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度。4.选取实验器材的步骤:(

3、1)找出唯一且必需的器材。(2)画出基本的电路图(可以暂时不接入电表)。(3)估算最大值(在限流电路中对应滑动变阻器的电阻值最小)或估算最小值(在限流电路中对应滑动变阻器的电阻值最大)。(4)考虑能否使电压表、电流表都达到满偏的以上，并且不能超出电压表和电流表的量程。二、电流表内外接法的比较与选择比较项目电流表内接法电流表外接法电 路误差来源电流表的分压电压表的分流测量结果偏大偏小适用条件RxRA(测大电阻)RVRx(测小电阻)三、控制电路(滑动变阻器的接法)的比较与选择1.控制电路的比较:比较项目限流式接法分压式接法电 路电压调节的范围 EE0E电能损耗节能耗能2.控制电路的选择:优先选用限

4、流式。以下情况考虑分压式：(1)要求待测电路的U、I从0变化。(2)R滑Rx。(3)选用限流式时，Ux、Ix过大(指超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等)或Ux、Ix过小(最大值不超过电表满量程的读数误差大)。四、实验的思想方法1.等效替代法:在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来进行研究和处理。2.控制变量法:对于多个变量的问题，常常采用控制变量的方法，把多个变量的问题变成单个变量的问题，从而研究这一个变量对事物的影响，分别对各个变量加以研究，最后综合解决。3.累积法：把某些难以用常规仪器直接准确测量

5、的物理量用累积的方法，将微小量变为较大的量，不仅便于测量，还可以提高测量的准确程度，从而减小误差。热点考向 1多用电表的使用【典例1】(2012江苏高考)如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。(1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图乙中多用电表的_(选填“A”“B”或“C”)。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应_(选填“短暂”或“持续”)接b，同时观察指针偏转情况。(3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。测量中发现，每对接点间正反向

6、阻值均相等，测量记录如下表。两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示。两表笔接的接点多用电表的示数a、ba、c10.0b、c15.0【解题探究】(1)多用电表分为机械调零和电阻调零。在使用前，指针应该指在_。如果没有，进行_，使指针满足上述要求。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱两接线柱间是否存在电源时，采用_法，以防止指针反偏或者超过电表量程。(3)多用电表测电阻读数时，要注意_，测电阻时正反接阻值是_的，二极管有_性。电流或电压的零刻度上机械调零试触倍率一样单向导电【解析】(1)机械调零，要用调零定位螺丝。(2)为防止损坏电表，要用试触法。(3)每对接点间正反向阻值均相等，说明内

7、部电路中没有二极管，只有三个相同阻值的电阻，结合串、并联电路的特点，可以判断a、b接点的电阻为5，可能的电路图如图：答案：(1)A (2)短暂(3)5.0 电路图见解析【总结提升】多用电表探究黑箱问题要理解以下知识判断目的应用挡位现象电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数,说明无电源电阻欧姆挡两接线柱间正、反接时示数相同二极管欧姆挡正接时示数很小,反接时示数很大电容器欧姆挡指针先指“0”后逐渐增大到“”,且指针摆动越来越慢电感线圈欧姆挡示数由“”逐渐减小到某一较小固定值热点考向 2实验器材的选择和电路设计问题【典例2】(2012山东高考)在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测电阻丝

8、：Rx(阻值约4，额定电流约0.5 A)；电压表：V(量程3 V，内阻约3 k)；电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2)；A2(量程3 A，内阻约0.05)；电源：E1(电动势3 V，内阻不计)；E2(电动势12 V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20)；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_mm。(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_、电源应选_(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图。【解题探究】本题的分析思路：(1)由于Rx的额定电流为0.5 A，电流表应选_。(2)根据Rx的额定电压约为U

9、=IRx=2 V，可判断电源应选_。(3)因为故电流表应选择_。A1E1外接【解析】(1)螺旋测微器的固定刻度上显示为1.5 mm，小数部分由可动刻度读得为0.273 mm，二者相加就是测量值，1.5 mm+0.273 mm=1.773 mm。(2)待测电阻丝的额定电流约为0.5 A,为了减小实验误差，应选量程为0.6 A的电流表A1；待测电阻丝的电阻约为4，额定电流约为0.5 A，故由欧姆定律得额定电压约为2 V，所以电源应选E1。由于待测电阻丝的电阻较小，故电流表应选外接法。电路原理图如图所示。答案：(1)1.773(1.7711.775均正确)(2)A1 E1电路图见解析【总结提升】选择

10、实验仪器的三大原则(1)安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器,使实验切实可行,能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程,电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大电流等。(2)精确性原则:根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但对某个实验来讲,精确程度达到要求即可,并不是精度越高越好。(3)方便性原则:在不违反前两个原则的前提下,尽量使测量电路简单好接,测量中的调节控制操作方便。用分压式接法时,滑动变阻器应该选用阻值较小的,而额定电流较大的。用限流式接法时,滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的,额定电流应大于被测电阻的额定电流。热点考向 3实物连接、数据处理及误差分析问题【

11、典例3】(2013江苏高考)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P=UI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V1.8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10。(1)准备使用的实物电路如图所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替导线)(2)现有10、20 和50 的定值电阻，电路中的电阻R1应选_的定值电阻。(3)测量结束后，应先断开开关，拆除_两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图所示。请指出图像中不恰当的地方。【解题探究】(1)根据电源的电动

12、势、灯泡的电压及测量要求确定滑动变阻器的连接方式。(2)保护电阻的阻值大小应使用电器两端的电压能够达到正常工作状态。(3)建立坐标系时要注意图线的合理位置，描点连线时采用_方法，不能想当然。拟合【解析】(1)本实验需要使小灯泡有较大的电压变化范围，故应对滑动变阻器选择分压接法，电路连接如图所示。(2)实验电路的设计需要在安全的前提下有较高的精确度，如果选用20 或50 的定值电阻，则由于在定值电阻上分掉了较多的电压，使小灯泡的电压不能达到3 V，所以应选用10 的定值电阻。(3)开关断开后，仪表的安全就已经得到了保障，从保护电源的角度考虑，应先拆除电池两端的导线。(4)随着小灯泡两端电压的增大

13、，灯丝温度逐渐升高，这会导致灯泡电阻升高，故图线应为曲线，为了尽可能地使用坐标纸，横坐标要选择恰当的标度。答案：(1)见解析(2)10(3)电池(4)图线不应画为直线，横坐标的标度不恰当。【总结提升】(1)三个电学实验的要点。测定金属的电阻率原理是部分电路欧姆定律，电流表用外接法，变阻器用限流式接法；描绘小灯泡的伏安特性曲线原理是部分电路欧姆定律，电流表用外接法，变阻器用分压式接法；测电源的电动势和内阻原理是闭合电路欧姆定律，电流表用内接法，变阻器用限流式接法。可见，电学实验中考查最为频繁的就是测量电路与控制电路的选取。(2)电路结构。完整的实验电路包括三个部分：测量电路，控制电路(变阻器、开

14、关)，电源。(3)思路。1.(2013南通二模)某同学利用一段长电阻丝测定一节干电池的电动势和内阻。接好如图所示的实验装置后,将导线的接头O分别连接在电阻丝的a、b、c、d四个位置并闭合电路测量。(1)实验中选择从电阻丝的左端a开始而不是从电阻丝的最右端开始的理由是:_。(2)实验中得到两电表读数如表:经检查,电阻丝某处发生断路,则根据表格,发生断路的位置在_(填写字母)两点之间。(3)由(2)中的数据,可求得E=_V,r=_。(结果保留3位有效数字)接线柱abcd电压/V1.501.501.251.20电流/A0.000.000.250.30【解析】(1)实验中从电阻丝的左端a开始时,接入电

15、路的电阻丝较长,电路中电阻大,电流小,可以保护电源。(2)由于接a、b时,电压表示数均为1.50 V,接c时,电压表示数为1.25 V,小于1.50 V,故断路故障发生在b、c之间。(3)接c、d时,由闭合电路欧姆定律得:E=1.25+0.25r,E=1.20+0.30r,解得E=1.50 V,r=1.00。答案:(1)防止短路,保护电源(2)b、c (3)1.50 1.002.(2013无锡模拟)对某导电元件(圆柱状)进行研究，图甲是说明书中给出的伏安特性曲线。(1)用多用表的欧姆挡试测元件在常温下的电阻，操作步骤正确，发现表头指针偏转的角度过大或过小时应选用其他挡位测量，换挡后，应当先_，

16、再进行测量。(2)可由U-I图线得到各状态下的电阻值，为了进一步研究材料电阻率，需要测量元件的长度和截面直径，如图乙，用螺旋测微器测得的直径读数为_mm。(3)实验室中提供以下器材：A.电压表V(量程为03 V，内阻约5 k)B.电流表A(量程为00.6 A，内阻约0.1)C.滑动变阻器R1(010，额定电流1.5 A)D.滑动变阻器R2(01 000，额定电流0.5 A)E.直流电源(电动势3 V，内阻忽略不计)F.电键一个、导线若干设计一个电路，验证该元件的伏安特性曲线是否和说明书中所给的一致，则滑动变阻器应选择_；试在图丙方框中画出实验原理图。【解析】(1)欧姆表在换挡后都要重新欧姆调零

17、。(2)螺旋测微器测得的直径读数为1.500 mm+0.490 mm=1.990 mm。(3)实验中电压调节从0开始，所以变阻器采用分压式接法，变阻器选用小电阻，即R1，测量电路采用外接法。答案:(1)重新欧姆调零(2)1.990(3)R1(或C)如图3.(2013苏锡常镇一调)为较准确地测定一个量程为3 V，内阻约6 k的电压表V0的内阻，现设计了如图甲、乙两种电路。(1)应选择_电路较为合理。在该合理的电路中，若定值电阻阻值为R0，电压表V0的读数为U0，电压表V的读数为U，则待测电压表的内阻为_。(2)除待测电压表外，另有器材如下：A.电动势为6 V的电源；B.量程为3 V的电压表；C.

18、量程为15 V的电压表；D.阻值为20 的定值电阻；E.阻值为2 k的定值电阻；F.滑动变阻器R；G.电键、导线若干。在这些器材中电压表应选用_，定值电阻应选用_。(均填器材序号)【解析】(1)选择乙电路较为合理，因为甲电路中电压表分流，但是电压表内阻未知，所以不能测量V0的内阻。乙电路中，根据串并联电路特点有解得(2)使用电压表时应使指针偏转超过量程一半，所以电压表选用B。定值电阻小一些，使电压表指针偏转略微大点，因此定值电阻应选用E。答案:(1)乙(2)B E4.(2013滨州一模)(1)某同学用螺旋测微器测量一段粗细均匀的金属丝的直径，如图所示，直径d为_mm。(2)该同学用多用电表测量

19、其电阻阻值约为5，现用伏安法进一步精确测量其电阻，备有以下器材：直流电源E：电动势约4.5 V，内阻很小；直流电流表A1：量程03 A，内阻约0.025；直流电流表A2：量程00.6 A，内阻约0.125；直流电压表V：量程03 V，内阻约3 k；滑动变阻器R1：最大阻值为50；开关、导线若干。在可选择的器材中应选用的电流表是_。(选填“A1”或“A2”)仅从实验原理上看实验电路电阻的测量值_真实值。(选填“大于”“小于”或“等于”)如图所示实物连接图，还有两根导线没有连接，请补充完整。【解析】(1)读数为4 mm+48.70.01 mm=4.487 mm。(2)流过电流表的最大电流为故电流表

20、选A2。因为被测电阻较小，电流表应外接，由于电压表的分流，电阻的测量值小于真实值。电路可采用限流式，电流表外接。答案：(1)4.487(0.002)(2)A2 小于如图所示5.(2012海南高考)图示电路可用来测量电阻的阻值。其中E为电源,R为已知电阻,Rx为待测电阻,可视为理想电压表,S0为单刀单掷开关,S1、S2为单刀双掷开关。(1)当S0闭合时,若S1、S2均向左闭合,电压表读数为U1;若S1、S2均向右闭合,电压表读数为U2。由此可求出Rx=。(2)若电源电动势E=1.5V,内阻可忽略;电压表量程为1V,R=100。此电路可测量的Rx的最大值为。【解析】(1)由于是理想电压表,该表接入电路后不会影响电路的电流。S1、S2向左闭合,电压表读数是Rx两端电压,由欧姆定律得U1=IRx,S1、S2向右闭合,电压表读数是R两端电压,U2=IR,由以上两式得(2)当S1、S2向左闭合，且电压表的读数为其量程1 V，即Rx两端电压U1=1 V，此时的Rx阻值为最大，R两端电压为U2=E-U1=0.5 V，电路中电流答案：(1)(2)200