浅谈高中电学实验设计及研究

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1、浅谈高中电学实验设计及研究高中学生对电学实验的电路设计、仪器选择、误差分析普遍感觉到无从下手，甚至是一片茫然，导致分析有关电学实验题时出现失误。笔者就如何设计电学实验的方法进行剖析，以提高教学效率。高中电学实验电路分为电源电路和测量电路两部分，电源电路的设计通常只有两种方式：分压式和限流式;测量电路也只有两种方式：内接法和外接法。那么我们的实验电路就只有四种接法：即：①分压内接法、②分压外接法、③限流内接法、④限流外接法那么我们如何才能设计出符合实验要求的电路呢。—、基本原则：1•安全——不损坏实验器材2•精确——尽可能减少实验误差3•方便——便于实验操作

2、、读数和数据处理二、仪器选取原则：1•电源允许的最大电流要大于电路中的实际电流2•用电器的额定电流应大于或等于通过它的实际电流3.电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值，一般两表的指针应指到满偏刻度的一半至满偏的位置为宜三、电源电路的选取。1•根据提示（或暗示）语来确定。通常在题目中往往有一些提示的语言，如：多测几组数据、做出伏安特性曲线、从零伏开始测量、电压变化范围宽等，这就要求使用分压电路。2•根据被测电阻Rx的大小与滑动变阻器阻值R的大小关系来确定，如果Rx>R则选用分压方式，反之则选用限流方式。这也说明，在选择滑动变阻器时，如果采用的是

3、分压方式，通常选择其阻值较小的，如果采用的是限流方式，则选择阻值较大的。3•根据滑动变阻器的额定功率来确定。一般情况下，为了节约能源，和电路的简单，在没有其它要求的情况下，通常采用限流方式，但从考试的情况来看，使用分压方式的情况要多得多。另外如果使用分压方式,滑动变阻器的功率超过了其额定功率，则只能选用限工toUi测量电路的选取。仁选取口诀：”一大一小误差小，两个都小要分隔。”2•选取方法：由于电压表的内阻较大，则称其为”大”，电流表的内阻较小，则称其为”小”,被测电阻Rx如果较大，则”大”的被测电阻与”小”的电流表接在一起误差较小，即选电流表的内接法；如

4、果被测电阻Rx较小，则需要由电压表把”小”的被测电阻与”小”的电流表分开，则”大啲电压表与”小啲被测电阻接在一起误差较小，即选用电流表的外接法。3.Rx大小的确定：方法一：在电流表的内阻RA和电压表的内阻RV均已知的情况下，如果则Rx就”小”,即选用外接法。方法二：按照一些常识来确定。如果被测电阻的阻值在几十欧姆以下，通常就认为其较”小”,则应该选用“外接法”，如测量金属丝的电阻。如果被测电阻的阻值在几千欧姆以上，通常就认为其较”大”,则应该选用”内接法”。方法三：探测法。在不知道待测电阻的大概阻值，也不一定很清楚RA和RV的大小，这时就采用探测法。其步骤

5、如下：①将待测电阻R与电流表、电压表如图所示接好，并将电压表的一根接线K空出；②将K先后触碰电流表的两个接线a、b;③比较两次触碰中两个电表的示数变化情况：若电压表读数变化显著，说明电流表分压作用明显，应使用外接法，1＜接3；若电流表示数变化显著，说明电压表的分流作用明显，应使用内接法，1<接13。误差分析：1•利用等效法分析。如果采用内接法，则电流表和电压表测量的等效电阻为电压表与RX并联后的总电阻。由并联电路的知识可知，测量值小于真实值。简单记忆为：”并联则小”。如果采用外接法，则电流表和电压表测量的等效电阻为电流表与Rx串联后的总电阻。由串联电路的知

6、识可知，测量值大于真实值。简单记忆为：”串联则大”，合并起来记忆：”串大并小”。2•利用公式法分析：电流表和电压表的读数分别为I、U,则Rx的测量值为：，如果采用电流表的”外接法”,则电压表测量的是电阻两端的真实电压，但电流表测量出的并不是通过电阻的真实电流，即I=I真+IV,故丨真v

7、,而，故Rx>R真，即如果采用外接法，测量值小于真实值。”内接法”,则电流表测量的是通过电阻的电流的真实值，但电压表测量的并不是电阻两端的真实电压，即U=U真+UA，故U真vU,而，故Rx

8、字样的小灯泡的电功率随电压变化的图像，要使小灯泡两端电压从0到4.8V连续变化，为了使测量尽可能准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有：A.电流表：量程0~0・6A,内阻约为1QB.电流表：量程0~3A,内阻约为0.2QC.电压表：量程0~6V,内阻约为2kQD.电压表：量程0〜15V,内阻约为4・5kQE.滑动变阻器：阻值范围0~20Q,额定电流2AF.滑动变阻器：阻值范围0~2kQ,额定电流0.5AG.电池组：电动势6V,内阻约为1Q(1)选用的器材代号为：(2)画出实验电路图。解析:(1)根据小灯泡的额定电压为4.8V可知，电压表选择量程为6V的

9、”C”。额定电流，电流表选择量程为0.6A的”A”要使小灯泡电压从