2019高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第7讲 设计性电学实验学案

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1、第7讲　设计性电学实验　　电学设计性实验题能有效地考查学生的实验技能和创造性思维能力，同时也符合教育的核心素养的考核，每年高考都有考查，属于必考内容．其中以设计性电路为主，电路中电流表、电压表的选择、滑动变阻器的选择也是常考内容．【重难解读】电学实验中主要有以下几个实验(1)电阻的测量；(2)电源电动势和内阻的测量；(3)多用电表的使用．其中测量电阻的方法和思路是考查的重点，而电动势和内阻的测量属于难点．【典题例证】　(9分)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为99

2、9.9Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6A，内阻rg＝0.1Ω)和若干导线．(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图甲中器材的连接方式，把它们连接起来．(2)闭合开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图乙所示．处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数；再制作R－坐标图，如图丙所示，图中已标注出了的几个与测量对应的坐标点，请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上．(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线．(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E

3、＝________V，内电阻r＝________Ω.[解析]　(1)把各器件直接串联即可．　　　　(4分)(2)当R＝2.6Ω时，由题图乙可知I＝0.5A，＝2A－1，坐标为(2，2.6)．(1分)(3)图线是一条倾斜的直线．连线时不能连成折线；为减小偶然误差，个别偏离太远的点舍去．　　(2分)(4)由闭合电路的欧姆定律得E＝I(R＋r＋rg)，则R＝－(r＋rg)，故图线的斜率k表示电池电动势E的大小，纵轴截距的绝对值表示(r＋rg)．E＝k＝V≈1.52V(1.46～1.54V范围内均正确)，r≈0.3Ω(0.25～0.35Ω均正确)．(2分)[答案]　(1)(

4、2)(3)见解析(4)1.52(1.46～1.54)　0.3(0.25～0.35)解决电学实验问题应掌握的内容(1)明确题目的要求：认真审清题意，看清题目的要求．即审题时要看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或者要求设计达到何种标准的电路等．(2)明确实验原理：解决设计型实验题的关键在于选择实验原理．如果实验需要测定某些电学量，应弄清待测物理量可通过哪些规律、公式求得，与哪些物理量有直接联系，可用哪些物理量定量地表示，用何种方法测定相关量，进而得出待求量．(3)明确设计电路的原则设计电路一般应遵循“安全性”原则、“精确性、方便性”原则，兼顾“运用仪器

5、少、耗电少”等原则．①安全性原则：选用仪器组成电路，首先要保证实验正常进行．例如通过电流表的电流和加在电压表上的电压均不得超过其量程，滑动变阻器、被测电阻不得超过其额定电流(额定功率)等．②精确性、方便性原则：“精确”是指选用仪器组成实验电路时要尽可能减小测量误差，提高精确度．例如所用电流表、电压表的指针应有较大的偏转，一般应使指针偏转在满刻度的以上，以减小因读数引起的偶然误差．“方便”是指实验中便于调节控制，便于读数．例如应根据电路可能出现的电流、电压范围选择滑动变阻器．对大阻值的滑动变阻器，如果滑片稍有移动就使电路中的电流、电压有很大变化，则不宜采用．对于滑动变

6、阻器，还要权衡用分压式电路还是限流式电路．③运用仪器少、耗电少原则：在达到实验目的，各项指标均符合要求的前提下，还应注意运用的仪器尽量少和节约电能．例如控制电路有限流式与分压式两种调节电路，若这两种调节电路均能满足要求，从消耗功率小，节约电能的角度，则应选用限流式电路．(4)控制电路的选择滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据①负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连续可调，应选分压电路．②若负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总阻值R，应选分压电路．③若负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器总阻值R或相差不多，且没有要求电压从零可调，应选限流电路．④两种电路均可时限流电

7、路优先，因为限流电路消耗的总功率小．(5)测量电路的选择对伏安法测电阻，应根据待测电阻的大小选择电流表不同的接法．①阻值判断法当RV≫Rx时，采用电流表“外接法”；当Rx≫RA时，采用电流表“内接法”．　②倍率比较法a．当＝即Rx＝时，既可选择电流表“内接法”，也可选择“外接法”；b．当＞即Rx＜时，采用电流表“外接法”；c．当＜即Rx＞时，采用电流表“内接法”．③试触法与大小比较：a．若＞，则选择电压表分流的“外接法”；b．若＞，则选择电流表分压的“内接法”．(6)实验器材的选择①安全因素：通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流．②误差因素：选择电表