2022年高考物理一輪復習 9.5 電學實驗專題（二）總教案

2022年高考物理一輪復習 9.5 電學實驗專題（二）總教案 電路設計的基本原則是：安全性好，誤差小，儀器少，耗電少，操作方便． 實驗電路----可分為兩部分：測量電路和供電電路． 一、測量電路兩種方法(內(nèi)、外接法) 記憶決調(diào) “內(nèi)”字里面有一個“大”字 類型 電路圖 R測與R真比較 條件 計算比較:知RvRA及Rx大致值時 內(nèi) A V R大 R測==RX+RA > RX 適于測大電阻 Rx > 外 A V Rx小 　 R測=<Rx 適于測小電阻 RX < 測量電路( 內(nèi)、外接法 ) 有三種方法 ①直接比較法：Rx與 Rv、RA粗略比較：當Rx >>RA時用內(nèi)接法，當Rx<<Rv時用外接法． ②臨界值計算法(計算比較法)： Rx 與(為臨界值)比較： 當時內(nèi)、外接法均可． 當,(即Rx為大電阻) 時用內(nèi)接法；當時，用電流表內(nèi)接法． 當(即Rx為小電阻) 時用外接法；當時，用電流表外接法； ③測試判斷法(實驗判斷法)：當Rx，RA，Rv大約值都不清楚時用此法．“誰變化大，電阻就與誰近” 如圖所示，將單刀雙擲開關S分別接觸a點和b點，與a接時(I1；u1) ；與b接時(I2；u2) 若I有較大變化（即）說明v有較大電流通過(分流影響較大)，采用內(nèi)接法 若u有較大變化（即）說明A有較強的分壓作用(分壓影響較大)，采用外接法 說明：在測定金屬電阻率電路中，由于電阻絲電阻較小，所以實驗室采用電流表外接法； 在測電池的電動勢和內(nèi)電阻，通常只采用電流表內(nèi)接法．(對R來說) 二、供電電路( 限流式、調(diào)壓式 ) 電路由測量電路和供電電路兩部分組成,其組合以減小誤差,調(diào)整處理數(shù)據(jù)兩方便 電路圖 電壓變化范圍 電流變化范圍 優(yōu)勢 選擇方法 限流 ～E ～ 電路簡單 附加功耗小 Rx比較小、R滑 比較大， R滑全>n倍的Rx 通電前調(diào)到最大 調(diào)壓 0～E 　0～ 電壓變化范圍大 要求電壓連續(xù)可調(diào) 并從0開始變化 Rx比較大、R滑 比較小 R滑全>Rx/2 通電前調(diào)到最小 以“供電電路”來控制“測量電路”：采用“以小控大、以大控小”的原則 R滑唯一：比較R滑與Rx 控制電路 Rx<R滑<10 Rx 限流方式 分壓接法 R滑≈Rx兩種均可，從節(jié)能角度選限流 R滑不唯一：實難要求確定控制電路R滑 實驗要求：①負載兩端電壓變化范圍大。 ②負載兩端電壓要求從0開始變化。 ③電表量程較小而電源電動勢較大。 有以上3種要求都采用調(diào)壓供電。 無特殊要求都采用限流供電 特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及電阻允許通過的最大電流值來反復推敲,以便能減小誤差的連接方式為好． 電路設計具有培養(yǎng)和檢查創(chuàng)造性思維能力、分析綜合能力以及實驗能力等多方面的能力的特點，它包括測量電阻值Rx、電阻率ρ,電功率p和電源電動勢E、內(nèi)阻r. 二、選實驗試材(儀表)選用和電路實物圖連接, (1)儀器的選擇一般應考慮三方面因素：（原則：表不超程、電器不超壓） ①安全因素，如通過電源和電阻的電流不能超過其允許的最大電流． ②誤差因素,如選用電表量程應考慮盡可能減小測量值的相對誤差； 選量程的原則：電壓表、電流表盡可能使指針接近滿刻度的中間量程,其指針應偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/3～2/3之間； 使用歐姆表測電阻時宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位． ③便于操作，如選用滑動變阻器時應考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求，又便于調(diào)節(jié)， 滑動變阻器調(diào)節(jié)時應用到大部分電阻線，否則不便于操作． 方法：先估算電路中最大值，初定儀器的規(guī)格和接法；再算的變化范圍，確定限流還是調(diào)壓供電，和滑動變阻器規(guī)格。 (2)選擇儀器的一般步驟是： 根據(jù)實驗要求設計合理的實驗電路；根據(jù)電路選擇滑動變阻器；選定電源，選擇電壓表和電流表以及所用的量程． (3)連接實物圖的基本方法是： 按題設實驗要求先畫電路圖, 能把實物組裝連接成實驗電路。連接各元件(按先串再并的連線順序)； 精心按排操作步驟,過程中需要測?物理量,結(jié)果表達式中各符號的含義. ①畫出實驗電路圖； ②分析各元件連接方式(先串再并的連線順序)，明確電表量程； ③畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關，再到滑動變阻器等，先畫主電路,正極開始按順序以單線連接方式將主電路元件依次串聯(lián),后把并聯(lián)無件并上。(按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來；其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去)；畫線連接各元件,鉛筆先畫,查實無誤后,用鋼筆填。連接完畢，應進行檢查，檢查電路也應對照電路圖按照連線的方法和順序進行． (4)注意事項：表的量程選對,正負極不能接錯；導線應接在接線柱上,且不能分叉；不能用鉛筆畫 用伏安法測小電珠的伏安特性曲線：測量電路用外接法，供電電路用調(diào)壓供電。 (5)實物圖連線技術 無論是分壓接法還是限流接法都應該先把伏安法部分接好；即：先接好主電路(供電電路). 對限流電路，只需用筆畫線當作導線，從電源正極開始，把電源、電鍵、滑動變阻器、伏安法四部分依次串聯(lián)起來即可(注意電表的正負接線柱和量程,滑動變阻器應調(diào)到阻值最大處)。 對分壓電路，應該先把電源、電鍵和滑動變阻器的全部電阻絲三部分用導線連接起來，然后在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選一個接頭，比較該接頭和滑動觸頭兩點的電勢高低，根據(jù)伏安法部分電表正負接線柱的情況，將伏安法部分接入該兩點間。 實物連線的總思路 畫出電路圖→ 分壓(滑動變阻器的下兩個接線柱一定連在電源和電鍵的兩端) 電表的正負接線柱 連滑動變阻器→ 限流(一般連上一接線柱和下一接線柱) →連接總回路： 總開關一定接在干路中 (兩種情況合上電鍵前都要注意滑片的正確位 導線不能交叉 a b A1 A A2 P E r 補充：滑動變阻器的兩種特殊接法（要特別引起重視）： ⑴右圖電路中，當滑動變阻器的滑動觸頭P從a端滑向b端的過程中， 到達中點位置時外電阻最大，總電流最小。所以電流表A的示數(shù)先減小后增大； I RX a b U P IX I / r 可以證明：A1的示數(shù)一直減小，而A2的示數(shù)一直增大。 ⑵右圖電路中，設路端電壓U不變。當滑動變阻器的滑動觸頭P從a端滑向b端的過程中， 總電阻逐漸減?。豢傠娏鱅逐漸增大；RX兩端的電壓逐漸增大，電流IX也逐漸增大 （這是實驗中常用的分壓電路的原理）；滑動變阻器r左半部的電流I / 先減小后增大。 電路故障問題的分類解析 1.常見的故障現(xiàn)象 斷路：是指電路兩點間（或用電器兩端）的電阻無窮大，此時無電流通過，若電源正常時，即用電壓表兩端并聯(lián)在這段電路（或用電器）上，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則該段電路斷路，如電路中只有該一處斷路，整個電路的電勢差全部降落在該處，其它各處均無電壓降落（即電壓表不偏轉(zhuǎn)）。 短路：是指電路兩點間（或用電器兩端）的電阻趨于零，此時電路兩點間無電壓降落，用電器實際功率為零（即用電器不工作或燈不亮，但電源易被燒壞） 2.檢查電路故障的常用方法 電壓表檢查法：當電路中接有電源時，可以用電壓表測量各部分電路上的電壓，通過對測量電壓值的分析，就可以確定故障。在用電壓表檢查時，一定要注意電壓表的極性正確和量程符合要求。 電流表檢查法：當電路中接有電源時，可以用電流表測量各部分電路上的電流，通過對測量電流值的分析，就可以確定故障。在用電流表檢查時，一定要注意電流表的極性正確和量程符合要求。 歐姆表檢查法：當電路中斷開電源后，可以利用歐姆表測量各部分電路的電阻，通過對測量電阻值的分析，就可以確定故障。在用歐姆表檢查時，一定要注意切斷電源。 試電筆檢查法：對于家庭用電線路，當出現(xiàn)故障時，可以利用試電筆進行檢查。在用試電筆檢查電路時，一定要用手接觸試電筆的上金屬體。 物理設計性實驗技巧 考生在應試過程的缺陷通常表現(xiàn)在以下幾個方面： 一方面：平時缺乏對實驗思想方法（如模擬法，轉(zhuǎn)換法，放大法，比較法，替代法等）進行歸納，在全新的實驗情景下，找不到實驗設計的原理，無法設計合理可行的方案. 另一方面：受思維定勢影響，缺乏對已掌握的實驗原理，儀器的使用進行新情境下的遷移利用，缺乏創(chuàng)新意識. ●錦囊妙計 一、實驗設計的基本思路：明確目的選擇方案選定器材擬定步驟數(shù)據(jù)處理誤差分析 二、實驗設計的基本方法 1.明確目的，廣泛聯(lián)系 題目或課題要求測定什么物理量，或要求驗證、探索什么規(guī)律，這是實驗的目的，是實驗設計的出發(fā)點.實驗目的明確后，應用所學知識，廣泛聯(lián)系，看看該物理量或物理規(guī)律在哪些內(nèi)容中出現(xiàn)過，與哪些物理現(xiàn)象有關，與哪些物理量有直接的聯(lián)系.對于測量型實驗，被測量通過什么規(guī)律需用哪些物理量來定量地表示；對于驗證型實驗，在相應的物理現(xiàn)象中，怎樣的定量關系成立，才能達到驗證規(guī)律的目的；對于探索型實驗，在相應的物理現(xiàn)象中， 涉及哪些物理量……這些都是應首先分析的，以此來確定實驗的原理. 2.選擇方案，簡便精確 對于同一個實驗目的，都可能存在多種實驗原理，進而形成多種(可供選擇的)設計方案.一般說來，依據(jù)不同的實驗原理選擇不同的實驗方案主要遵循四條原則： (1)科學性：設計的方案有科學的依據(jù)和正確的方式，符合物理學的基本原理. (2)可行性：按設計方案實施時，應安全可靠不會對人身、器材造成危害；所需裝置和器材要易于置備，且成功率高. (3)精確性：在選擇方案時，應對各種可能的方案進行初步的誤差分析，盡可能選用精確度高的方案. (4)簡便、直觀性：設計方案應便于實驗操作，讀數(shù)，便于進行數(shù)據(jù)處理，便于實驗者直觀、明顯地觀察. 3.依據(jù)方案，選定器材實驗方案選定后，考慮該方案需要哪些裝置，被測定量與哪些物理量有直接的定量關系，分別需用什么儀器來測定，以此來確定實驗所用器材. 4.擬定步驟，合理有序?qū)嶒炛埃龅叫闹杏袛?shù)：如何組裝器材，哪些量先測，哪些量后測，應以正確操作和提高效率的角度擬定一個合理而有序的實驗步驟. 5.數(shù)據(jù)處理，誤差分析高考對此要求不高，但常用的數(shù)據(jù)處理方法(如：平均法、圖象法、描跡法、比較法等)和誤差分析方法(如絕對誤差、相對誤差等)還是應該掌握的，在設計實驗時也應予以考慮.