电学实验设计型实验的设计原则和思路

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1、一、设计型实验的设计原则和思路①设计原则1、科学性：设计的方案应有科学的依据及正确的方法。2、安全性：按设计方案实施时，应安全可靠，不会损坏器材。例：选用电压表或电流表时其量程不能小于被测电压或电流的最小值；设计方案时，应设置保护措施，用电器额定电流太小或电表量程太小时，供电电路设计成分压式，有时甚至还应给用电器串联保护电阻等。3、精确性：在误差允许范围内应尽可能选择误差较小的方案。例：使用电表前应进行机械调零；选择电流表、电压表量程时，在确保安全性的前提下应选择较小的量程，测量时指针应至少偏转到满刻度的1/3以上；

2、针对实验中可能出现的因操作而带来的偶然误差，往往多次重复实验，获取多组实验数据，然后采取平均值法（其中包括图象法）来处理数据求解。4、方便易行、节能省材。例：测量电阻时，在满足实验条件的情况下可设计成替代法或半偏法；设计供电电路时，如果限流式和分压式均可，则应设计成限流式。②设计思路设计类实验属实验知识的运用类，题在书本外，理在书本内。在熟练掌握书本基础实验的基本原理和实验技能、技巧的基础上，认真审题，寻找实验原理，设计出最优方案。流程如下：实验目的和实验器材→实验原理→电路图→实验步骤→用测量量表示的待测量的表达式

3、→误差分析。注意：选择仪器设计电路时并非一定要把所有的仪器都用上，只要科学合理即可。【例题】一个标有“3.8V,0.3A”字样的小灯泡，其灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在实验室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材：器材名称代号参数电池组E电动势9V，内阻0.5Ω电压表V1量程0～5V，内阻2.0kΩ电压表V2量程0～15V，内阻3.0kΩ电流表A1量程0～0.3A，内阻2.0Ω电流表A2量程0～6A，内阻0.4Ω滑动变阻器R10～10Ω，额定电流2A滑动变阻器R20～100Ω，额定电流0.5A固定

4、电阻R05Ω，额定电流5A开关S一个导线M若干实验时要求测量范围尽可能大，且要求灯泡上的电压从0开始调节，测量结果尽可能准确．(1)现在有下图所示的a、b、c、d四个电路，其中可选用的电路有________．(2)在实验中，应当选用的实验器材有电压表________，电流表________，滑动变阻器________．(填器材名称代号)(3)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的I－U图线，如图一所示，试根据图线中给出的数据，求出小灯泡在工作点A和B的电阻值分别为________、________.注意：设计电路要尽量减

5、小误差或避免误差。【例题】待测电阻Rx（约为几百欧姆），为了较准确测量Rx，除Rx外，实验室提供了如下器材：A.电源E电动势3V，内阻不计；B.电流表A1量程0～10mA、内阻r1约为500ΩC.电流表A2量程0～500μA、内阻r2=1000ΩD.滑动变阻器R1最大阻值20Ω额定电流2AE.定值电阻R2=5000ΩF.定值电阻R3=500Ω电键S和导线若干(1)试设计出测量电路（标出所选器材符号）(2)若两电流表的读数分别为I1=6.2mA，I2=300μA，待测阻值Rx=Ω（保留小数点后1位数字）二、测量电阻的几

6、种常用设计方案注意：设计测量电阻的电路实验时，是以基础实验伏安法测电阻的思想与原理为指导，再结合电学原理和性质综合求解（例：一表多用；串、并联性质等）。①一表多用由欧姆定律可知，若知道电流表的内阻则电流表在一定条件下可以当电压表使用；若知道电压表的内阻则电压表在一定条件下可以当电流表使用。【例题】某同学为了描绘一个标有“12V,6W”的小灯泡的伏安特性曲线，他到实验室寻找到了一些仪器，但没找到电压表，找到的器材规格如下：a．电流表A1(0～0.5A，内阻为0.5Ω)；b．电流表A2(0～0.6A，内阻约为0.3Ω)；

7、c．电阻箱R1(0～9999.9Ω，最小调节量0.1Ω)；d．电阻箱R2(0～99.9Ω，最小调节量0.1Ω)；e．滑动变阻器R3(0～50Ω，额定电流为1.5A)；f．滑动变阻器R4(0～5Ω，额定电流为3A)；g．16V直流电源；h．开关、导线若干，待测灯泡．利用现有器材，结合所学知识，请你替这位同学设计本实验．(1)画出实验原理图；(2)以上器材中电阻箱应选用________，滑动变阻器应选用________(填代号)；(3)写出小灯泡两端的电压表达式，并说明式中符号的意义：__________________

8、__________________.【例题】用以下器材测量一待测电阻的阻值（）：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1＝750Ω；电压表V2，量程为5V，内阻r2＝2500Ω；滑动变阻器R，最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关K，导线若干。（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻Rx的一