电学实验设计精品解答

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1、类别高中理化生编号高中物理电学实验设计方略内容摘要：电学实验设计是高中学生必须掌握的重要内容之一，是近几年高考的重点和热点。纵观近几年的高考试题可知，电学设计性实验是最为常见的题型。其特点是：均为课本实验的拓展与变式，均需要对电路的基本原理和规律进行思考与设计，弱化了直接用公式或模型，强化实验设计中的原理意识。如何让学生能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，提高学生掌握知识的水平和实验设计能力，是实验教学中有待解决的重要问题。本文以电阻的测量为例，谈谈高中物理电学实验设计方略。关键词：电学；实验；设计电学设计

2、能力和迁移能力是高考考查实验能力的重要手段，电路设计是实验能力考查的重点内容，电学实验设计过程是综合运用电路知识的过程，应重视对知识系统的构建，充分注意知识的完整性、系统性和综合性。电路设计主要包括电学实验原理和方法的选择与迁移，以及电学仪器、元件的合理选择；电路连接主要根据电路原理图，对所提供的实物图进行连接，重点是电源、电表正负极及滑动变阻器是否处于最大值等问题。变阻器的使用在实验设计中往往处于关键的地位，它是电学实验设计中较难掌握的内容。它难在学生解决这类问题时往往感到不知从何入手，笔者从教学实验中体会到：要让学生能解决问题

3、，应引导学生懂得实验设计的原则、思路和方法。应让学生独立地对课本电学实验所涉及到的概念、原理进行初步归纳总结，比较不同实验之间在知识、方法上的联系、区别，做到整体把握。在此基础上，探究具体实验中可用的原理、方法，促进原理、方法迁移。如电阻的测量实验，基本原理为：部分电路欧姆定律、串并联电路等，是这些知识的综合应用。10一、基本知识1、理解电表实质，统一对电流表和电压表的认识，做到分工不分家。（1）电流表、电压表、电流计是电路中最常出现的仪器。一般而言，电流计的内阻Rg约为几十到几百欧姆，满偏电流和满偏电压都非常小。电流计串联一个相

4、应的电阻就可使它改装成所谓的电压表；电流计并联一个相应的电阻可使它改装成所谓的电流表。可见，电流计，电流表，电压表并无本质区别，仅仅是量程与阻值不同罢了。（2）若已知电表的内阻，电压表可作电流表用，电流表也可作电压表用。所以在已知电表内阻的情况下，到底选用哪个电表关键是看表的电流和电压的量程与内阻大小。现要测量某一电流表A的内阻RA。，给定器材有：待测电流表A(量程300uA，内阻RA约100Ω)；电压表V(量程3V，内阻RV=1KΩ)电源E(电动势4V，内阻忽略不计)；固定电阻三个；R1=10Ω，R2=100Ω，R3=1000Ω

5、；滑动变阻器R(阻值范围0~20Ω，允许通过的最大电流0.5A)；电键S一个，导线若干。要求测量时两电表的指针偏转均超过其量程的一半。(1)试从三个固定电阻中选择一个，与其它器材一起组成测量电路，在如图所示的方框中画出测量电路的原理图(要求电路中各器材用题中给定的符号标出)。(2)电路接通后，若电压表的读数为U，电流表的读数为I，用已知量及测得的物理量表示电流表内阻RA点拨：本实验中，电流表和电压表的内阻均已知，因而两表相通；从满偏电流可以知道，电压表应当电流表使用，电流表应当电压表使用。2、变阻器的使用(1)基本连接方式A、限流

6、接法的电路比分压接法的电路简单，调节方便，但调节范围较小；B、分压式接法的线路较复杂，且随着滑动端的移动，电压并非均匀变化，所以调节起来不如限流式方便。因此，在设计电路的时候，应首先考虑限流式，若确实无法满足题目要求，再选分压式接法。下图是两种连接方式的比较10接法电路图特点适用条件限流式接法1．用电器R0与滑动变阻器R的部分电阻串联，另一部分不起作用。2．R0上电压调节范围为~ER0与R的阻值差不多，且不要求R0上电压调至零分压式接法用电阻器R0与滑动变阻器的部分电阻并联后再与另一部分串联R0上电压调节范围0~E要求电压调节能从

7、0开始增大R比R0小，R≤R(2)变阻器的限流接法与分压接法的选择原则①优先考虑限流接法，因为限流接法的电路比分压接法的电路简单而且能耗少；②当变组器的最大阻值相对较小，造成调压范围(最小电压)不能满足要求时考虑选用分压接法；③题目要求电压从零开始调节，则必需采用分压式。(3)变阻器的选择原则①最大电流值较大的好，至少要够用；②阻值并非越大越好，太大反而会造成调节不便，阻值够的情况下应选取小的。3、电源中学物理实验中主要使用干电池、学生电源和蓄电池。(1)干电池每节电动势约1.5V，内阻0.2Ω左右，不能提供较强的电流（0.6A以

8、下），学生实验中用作测定电源的电动势和内电阻等。(2)铅蓄电池的电动势约2V，内阻小（约0.05Ω），可以提供较强的电流。在一些需要短时大电流放电的实验中常用，如在研究电磁感应现象的学生实验中、安培力的演示实验中都要用到。(3)学生电源的最大特点是