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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》变化最大的是实验部分，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，在设计性实验屮命题的广度更加宽泛，突出"理论联系实际，运川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验的考杳必将
2、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面：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安培表在实验电路屮的位萱分为安培表内接和安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E=U+Irf对于给定的电源电动势和内电阻是不变的，/、U随负载/?的变化而发生改变，通过测定两组/和U,E_5+W,联立解得:E=U2+I2rU「U1一】2图像法：为减小谋差
3、，至少测定岀6组：/、/值，且变化范囤要大一些，然后在U-I图像屮描点作图，由图线的纵截距和斜率求出E和厂,如图1一2所示，r=【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,器林量程3V的理想电压表，量程0.5A的电流表01-1U/K图1一2厂约为1.50）,（具有一定的内阻），固定电阻/?=4Q,滑线变阻器电键K,导线若干。%1画出实验电路原理图，图屮各元件需要题fl屮给出的符号或字母标出。%1实验屮，当电流表读数为人时，电压表读数为S，当电流表读数为妇时，电压表读
4、数为”2,则可以求出；r=（用人、/、1“及/?表示）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。%1实际电流表在电路屮具有分压作用，与电源内阻相接近，采用安培表的外接法；固沱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U—U?实现多次测量的目的；综上述原因，采用如图I的电路。一号于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&•、厶，则:，求出」(Z)E=Z2(/?2+r)【2一1图2-1为提高实验准确度可多测量儿纟fl数据,求E与厂各自的平均值。3.电阻箱一电压表法(U_R法)实验电路如图2—2所示:r2=U2+解得：E」n,」U-UJR足u2r}-u,r2u2r}-u}r2图2-24.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，以便达到实验的目的。比较典型的问题是电流表规格不符合实验要求，对通过串联一较人电阻将其改装成伏特表，采用伏安法或者U-
6、R法进行测定。例题1.在实验室中测景电源的电动势和内电阻，可以提供的器材有：(a).待测电池：电动势E(约3V),内电阻厂约IQ；(b).电压表V:景程15V,内电阻©=30KQ；(c).电流表出：量程0.6A,内阻打=0.50；(d).电流表心：量程1加4，内阻厂2=2000(e).滑动变阻器尺，阻值0-200Q,额定电流1.5A；(f).滑动变阻器/?2,阻值0-200,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了
7、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.画出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3V的量程，而给出的器材无法满足，因此，采用1-R法，选择量程0.64的电流表和电阻箱危，如图2—3所示：方法2：将电流表A?改装成伏特表，同时选择儿，采用伏安法进行测量。3改装后的伏特表内阻为/?=-^0=30000,则电阻箱连入线路的电阻(3000—200)0=28000。由于滑动变阻器在电路中仅仅起到一个外电路负
8、载的作川，耍使路端电压和干路电流变化比较明显，因此选择与电源内阻相差不能太人的滑动变阻器/?2，电路如图2—4所示：步骤：①.连接电路如图2—4所示；%1.调节电阻箱R?的阻值为2800Q；厂匚各~■:XK%1.调节滑动变阻器心的人小，由电流表I—JJ图2-3图2-4AP仏读出若干组电路中的电流人、/2；%1.将电流表A?的示数I2x(2800+200)转化为相应的路端电压17的值；%1.在坐标纸上
