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1、举隅分析电学设计性实验山东宁阳一中物理教研室高翔邮编：271400E-mai1:sdnygxxj20003peoplemai1.com.cn2005年的《考试说明》变化最人的是实验部分，增加了“实验室一般事故的预防和处理”，“用伏安法测定电源电动势和内电阻”实验改为“测定电源电动势和内电阻”。去掉了限制性状语“伏安法”，意味着该实验的测定方法更加灵活，器材的选取更加多样，在设计性实验中命题的广度更加宽泛，突岀“理论联系实际，运用物理知识综合解决所遇到的问题”能力考查更加具体，因此依托该实验对电学实
2、验的考查必将成为2005年高考的一个新热点。该实验的将着力于以下四个方而：实验方法的选择和器材选取、数据的处理、谋差的定性分析和一般事故的预防。一、实验方法的设计及器材的选择性使用1.伏安法测定电源内电动势和内电阻依据女培表在实验电路中的位置分为女培表内接和女培表外接两种实验方法，其原理如图1—1（甲、乙）所示（较常使用的是甲图）：代数法：根据£=对于给定的电源电动势和内电阻是不变的，/、（/随负载的变化而发生改变，通过测定两组/和t/,£=联立解得:E=U2+I2r图像法：为减小误差，至少测定出
3、6组/值，且变化范UE图1-2/约为1.5Q),电压表读数为“2,则可化+的围要人一些，然后在U-I图像屮描点作图，由图线的纵截跖•和斜率求出E和I如图1—2所示，厂=△%/=%【新题快迅】（2005年全国22⑵题）:测量电源B的电动势E及内电阻厂（E约为4.5V,器材：量程3V的理想电压表，量程0.54的电流表（貝有一定的内阻）,线变阻器电键K,导线若干。①画出实验电路原理图，图中各元件需要题FI中给出的符号或字母标出。②实验中，当电流表读数为人时，电压表读数为当电流表读数为厶时,以求出£=；r
4、=（用人、5、匚、U2及R校示）解析：器材分析：①理想电压表内阻很大，不必考虑并联分流的影响，但理想电压表的量程小于给出电源的电动势，为确保电路的正常测量，把阻值与电源内阻相接近的定值电阻放在电源附近，增加其分压效果更加明显。②实际电流表在电路中具有分压作用，与电源内阻相接近，采用安培表的外接法；③固立电阻对电路仅仅起保护作用，通过调节滑动变阻器连入线路的阻值图1-3实现多次测量的目的；综上述原因，采用如图1-3的电路。E」卩2-1卩2.电阻箱一电流表法（I-R法）实验电路如图2—1所示：通过改变
5、电阻箱的阻值，记录尺、/,,贝U：:g—W2Ri（甲）图2-1为提高实验准确度可多测量儿组数据，求E与广各口的平均值。3.电阻箱一电压表法（U-R法）实验电路如图2—2所示:E"'弋e=u2解得:UU2（R-R2）UzR'-U'R?（SHEu2r}-u}r2图2_2（乙）4.仪表改装类给出的仪表无法达到实验规定的要求，在没有别的实验方案替代的情况下只能对原有器材进行合理的改装，以便达到实验的冃的。比较典型的问题是电流衣规格不符合实验要求，可通过串联一较大电阻将其改装成伏特表，采用伏安法或者-R
6、法进行测定。例题1.在实验室小测量电源的电动势和内电阻，可以提供的器材冇：（a）.待测电池：电动势E（约3V）,内电阻厂约IO；（b）.电压表V:量程15V,内电阻q=3OK0；（c）.电流表量程0.6A,内阻人=0.5Q；（d）.电流表凡：量程1加1，内阻7*2=2000@）.滑动变肌器肌值0—2000,额眾电流1.5A；(f).滑动变阻器/?2,阻值0-20Q,额定电流1.5A：(g).电阻箱R3:9999Q,开关导线坐标纸等.1.为了尽可能准确测定待测电池的电动势和内电阻，实验中所用的器材除
7、了待测电池和导线、开关和坐标纸外，还需要选择必须的器材是：:2.iwij
8、
9、测量电池电动势和内电阻的电路图：3.说明测量的主要实验步骤(要求用图像法处理实验数据)：解析：电源电动势约3V,选择伏特表必须用3U的量程，而给出的器材无法满足，因此，采MI-R法，选择量程0.6A的电流表和电阻箱/?3,如图2—3所示：方法2：将电流表A?改装成伏特农，同时选择A，采用伏安法进行测量。3改装片的伏特表内阻为/?=^0=30000，则电阻箱连入线路的电阻(3000—200)0=28000。山于滑动变阻器在电
10、路中仅仅起到一个外电路负载的作用，要使路端电压和干路电流变化比较明显，—I尺2—图2-4因此选择与电源内阻相差不能太大的滑动变阻器电路如图2—4所示：步骤：①.连接电路如图2—4所示；②.调节电阻箱R.的阻值为2800Q；厂吕―應B③.调节滑动变阻器&的大小，由电流表1图2-3AP%读出若干组电路中的电流人、12；④.将电流表仏的示数/2x(2800+200)转化为相应的路端电压〃的值；⑤.在坐标纸上建立坐标，以横坐标表示电流/(IJ,纵坐标代表路端电压〃，将各组/、t/值描出测量
