教科版高中物理电学实验设计.doc

电学实验设计电学实验的总原则 ：“科学、 安全、精确”。一、 控制电路的设计控制电路的设计，主要是滑动变阻器的两种解法：_和_以下三种情况必须用分压式接法：（1）要求负载上电压或电流变化范围_，且从_开始连续可调（2）负载电阻Rx_滑动变阻器总电阻R（3）采用限流电路时，电路中的最_电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）二、测量电路的设计1、基本方法-伏安法a.电表量程的选择：在满足安全的前提下，尽可能使指针接近_。欧姆表宜选用指针指在_附近的倍率档位。 b. 电流表内接法和外接法的选择：基本原则是_。说明：如果有已知内阻的电表，常常可以消除系统误差，就不需要此原则来设计。例如：(1)如图，如果电流表内阻已知，则将导线接在_点， 如果电压表内阻已知，则将导线接在_点。(2)在测电源电动势和内阻的实验中，如果已知电流表的内阻，则选用图_的接法。例题1：有一电阻Rx，其阻值约2K，要用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有：VA+-Rx安培表A1，量程为10mA， 安培表A2，量程为0.6A， 电压表V1，量程为5V， 电压表V2，量程为15V， 变阻器R1，变阻范围020 ，额定电流0.5A 变阻器R2，变阻范围0200，额定电流0.3A电源电动势12V，电键，导线若干。 实验中应选用电流表_、电压表_、变阻器_ 。 将图中的实物连线补充完整。2、伏安法测电阻的衍生2.1提供两个同类仪表，已知一个仪表的内阻，则可以“反窜”使用。说明：若电表量程不够，定值电阻可以用来扩大量程。例题2：现在要测量一只额定电压为U3 V的小灯泡L的额定功率P(约为0.3 W)。实验室备有如下器材：电流表A1 (量程200 mA，内阻r110 )电流表 A2 (量程300 mA，内阻约为几欧姆)定值电阻R(10 )滑动变阻器R1(0100 ，0.5 A)电源E(E5 V，r1 )单刀开关一个、导线若干(1) 设计出实验电路，画在虚线框内。(2) 实验中计算灯泡额定功率的表达式为_。2.2提供两个同类仪表和定值电阻，利用定值电阻作电表使用例题3：要测量实际电流表G1的内阻r1，供选择的仪器有：待测电流表G1 (0-5mA，内阻约300)，电流表G2 (0-10mA，内阻约100)，定值电阻R1 (300)，滑动变阻器、干电池(1.5V)，电键S及导线若干。 如何设计测量电流表G1的内阻r1的实验电路（只画出测量部分的电路）。变式训练:要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2V，内阻约2K。实验室提供的器材有：电流表A，量程0.6A，内阻约0.1；电压表V2，量程5V，内阻约为5K；定值电阻R1，阻值30；定值电阻R2，阻值为3K；滑动变阻器R3，最大阻值100，额定电流1.5A；电源E，电动势6V，内阻约0.5；开关S一个，导线若干。有人拟将待测电压表V1 和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1 的电压和电流，再计算出RV。该方案实际上不可行，其最主要的原因是 请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确，试设计出符合要求的实验电路图，并标出所选元件的相应字母代号。 三、数据处理-“化曲为直”的数据处理例题4：在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路。改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0=10的定值电阻两端的电压U，根据实验数据描点，绘出的1/U-R图像是一条直线。若直线的斜率为k，在1/U坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E= ，内阻r= （用k、b和R0表示）课后练习1、用下列器材测量待测电阻Rx的阻值：A待测电阻Rx（阻值约为100）B电流表A1（量程为50mA，内阻r1=20）C电流表A2（量程为300mA，内阻r2约为4）D定值电阻R0（阻值为20）E滑动变阻器R（0-10，1A）F电源E（电动势约为6V，内阻不计）G开关S，导线若干（1）测量中要求两个电表的读数都不小于其量程的1/3，且尽量多地测量几组数据，试画出测量电阻Rx的实验电路原理图。（2）若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则计算Rx的表达式为_。2、某同学利用DIS，定值电阻R0、电阻箱R1等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实验装置如图1所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用电压传感器测得端电压U，并在计算机上显示出如图2所示的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图2中的图线b. （1）由图线a可知电池a的电动势=_V，内阻=_。（2）若用同一个电阻R先后与电池a及电池b连接，则两电池的输出功率_（填“大于”、“等于”或“小于”），两电池的效率_（填“大于”、“等于”或“小于”）。