高三电学实验复习.ppt
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1、第一部分:课本学生实验回顾,电学实验一:测定金属丝的电阻率,实验目的:学会使用各种常用电学仪器以及正确读数;学会使用螺旋测微器驻正确读数;学会用伏安法测量电阻的阻值,测定出金属的电阻率。实验原理:欧姆定律和电阻定律,用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L,用螺旋测微器测导线的直径d,,实验器材:被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、直流电源、电键、滑动变阻器和导线若干。实验步骤:用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次,取直径D的平均值;将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直,用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度L(即有效长度),反复测量三次,求出平均值L;依照图中所示的电路图用导线把器材连好,并
2、把滑动变阻器的阻值调至最大;电路经检查无误后,闭合电键S,改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,记入记录表格内,断开电键S,求出电阻R的平均值;,注意事项:本实验中被测金属导线的电阻值较小,为了减少实验的系统误差,必须采用电流表外接法;实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、电键、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属丝的两端;测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,变即电压表两并入点间的部分待测导线长度,测量时应将导线拉直;闭合电键S之前,一定要使滑动变阻器的滑动片处在有
3、效电阻值最大的位置;在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流I的值不宜过大(电流表用00.6A量程),通电时间不宜过长,以免金属导线的温度过高,造成其电阻率在实验过程中增大;,求R的平均值可用两种方法:第一种是用算出各次的测量值,再取平均值,第二种是用图象U-I(图线)的斜率来求出。若采用图象法,在描点时,要尽量使点间的距离拉大一些,连线时要让各点均匀分布在直线两侧,个别明显偏离较远的点可以不予考虑;连接实物图时,所连的导线不要交叉,且接到接线柱上;电流表与电压表的读数,注意有效数字的位数。,思考:1.本实验为什么要用外接法?2.本实验为什么可以用限流式?3.若采用描点法时要注意哪些问题?4.由
4、本实验还受到哪些启发?如测定某一个有规则形状导体的厚度,长度等?,1如图所示,是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管,管长约40,直径约8已知镀膜材料的电阻率为,管的两端有导电箍、,现有实验器材:米尺、游标卡尺、电压表、电流表、直流电源、滑动变阻器、开关、导线若干根,请你设计一个测定电阻膜膜层厚度的实验,实验中应该测定的物理量是,计算镀膜膜层厚度的公式是,L U D I,2003全国2(15分)用伏安法测量电阻阻值R,并求出电阻率。给定电压表(内阻约为50k)、电流表(内阻约为40)、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻(约为250)及导线若干。(1)画出测量R的电路图。,(2)图1中的6
5、个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值,试写出根据此图求R值的步骤:。求出的电阻值R。(保留3位有效数字)(3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体,用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径,结果分别如图2、图3所示。由图可知其长度为,直径为。(4)由以上数据可求出。(保留3位有效数字),作UI图像,并舍去左数第二个点,其余5个点要尽量靠近直线且均匀分布在直线的两侧,Rk=229,(221到237均正确),0.800cm,0.194cm,8.1610-2m到8.7610-2m,电学实验二:描绘小灯泡的伏安特性曲线,实验目的:描绘小灯泡的伏安特性曲线,并分析曲线的变化规律。实验原理:根据图中所示,
6、读出若干组小灯泡两端的电压U和电流I,然后在坐标纸上以U为纵轴,以I为横轴就画出U-I曲线。实验器材:小灯泡、4V6V学生电源、滑动变阻器、电压表、开关和导线若干。,实验步骤:确定电流表、电压表的量程,采用电流表的外接法,按图中所示的原理电路图连接好实验电路图;把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端,电路经检查误后,闭合电键S;改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U,记入记录表格内,断开电键S;在坐标纸上建立一个直角坐标系,纵轴表示电流,横轴表示电压,用平滑曲线将各数据点连接起来,便得到伏安特性曲线;拆去实验线路,整理好实验器材。,注意事项:因本实验要作出I-U
7、图线,要求测出一组包括零在内的电压、电流值,因此,变阻器要采用分压接法;本实验中,因被测小灯泡电阻较小,因此实验电路必须采用电流表的外接法;电键闭合后,调节变阻器滑片的位置,使灯泡的电压逐渐增大,可在电压表读数每增加一个定值(如0.5V)时,读取一次电流值;调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压;电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端。,误差分析:测量电路存在系统误差,未考虑电压表的分流,造成测得的I值比真实值偏大;描绘U-I线时作图不准确造成的偶然误差。,3.用伏安法测电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,测量结果总存在系统误差。按下图所示的电路进行测量,可以消除这种系统误差。,
8、该实验的第一步是:闭合电键S1,将电键S2接2,调节滑动变阻器RP和r,使电压表读数尽量接近满量程,读出这时电压表和电流表的示数U1、I1;请你接着写出第二步,并说明需要记录的数据:_。由以上记录数据计算被测电阻RX的表达式是RX=_。将右图中给出的仪器按照电路图的要求连接起来。,将电键S2接1,读出这时电压表和电流表的示数U2、I2,电学实验三:电流表改装成电压表电表内阻的测定电表的改装、校准,实验器材:电流表、电位器、电阻箱、开关、电池组、滑动变阻器、标准电压表、导线若干。实验步骤:测定电流表的内阻rg,按图接好电路。先合上S1,调整R的阻值使电流表指针恰好指到满刻度。再合上S2,调整R/
9、的阻值(R的阻值不变),使电流表指针正好指满刻度的一半,在满足时,时,把电流表改装成量程是2V的电压表。根据测出的和从电流表说明书中查出的满偏电流Ig,计算串联分压电阻Rx:,在电阻箱上取阻值Rx,再使之跟电流表串联起来,就改装为量程为2V的电压表了,如图所示;把改装成的电压表跟标准电压表校对。按图接好电路,闭合S,改变R0的触点,使标准电压表指示不同的读数,看改装的电压表读数是否正确,并把数据记入设计的表中。注意事项:测电流表的内阻时,在S1闭合前,应将R调至最大,以免烧坏电流表;测电流表的内阻时,在S2闭合后,不能再调节R,以保持电路中总电流不变;测电流表的内阻时,必须确保。,4.一灵敏电
10、流计,允许通过的最大电流(满刻度电流)为Ig=50A,表头电阻Rg=1k,1)若改装成量程为Im=1mA的电流表,应如何改装?2)若将改装后的电流表再改装成量程为Um=10V的 电压表,应如何改装?,电压表半偏法,5.一伏特计由电流表G与电阻R串联而成,如图所示。若在使用中发现此伏特计的读数总比准确值稍小一些,采用下列哪种措施可能加以改进?()A、在R上串联一比R小得多的电阻;B、在R上串联一比R大得多的电阻;C、在R上并联一比R小得多的电阻;D、在R上并联一比R大得多的电阻;,R,解:电流表的电流偏小,即内电阻过大,应并联一个电阻,只是稍小,故应只将内阻稍改就行,故并一个大电阻。,D,6.如
11、图所示,四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表A1的量程大于A2的量程,伏特表V1的量程大于V2的量程,把它们按图接入电路,则安培表A1的读数 安培表A2的读数;安培表A1的偏转角 安培表A2的偏转角;伏特表V1的读数 伏特表V2的读数;伏特表V1的偏转角 伏特表V2的偏转角;(填“大于”,“小于”或“等于”),大于,等于,大于,等于,实验四:伏安法测定电源电动势和内阻,1、器材:电流表、电压表、电源、滑动变阻器(大约010欧)、电键、导线2、实验电路图:,思考:上述第一个和第二个电路图分别适用的范围?第一个适用电源内阻较小的情况,第二个电路适用于测量电源内阻较大的情况。误差
12、情况:第一种接法:E测E真,r测r真第二种接法:E测E真,r测r真,E测E真,r测r真,E测E真,r测r真,E测E真,r测r真,3、量程的选择:电压表(03伏)电流表(00.6安)4、实验原理:闭合电路欧姆定律E=U+Ir5、数据处理(图像法)与坐标轴交点的物理意义:注意:零坐标,6、其他方法:1)安培表定值电阻阻法:2)伏特表定值阻法:共同点:必须知道两个定值电阻的阻值所以器材中用变阻箱(不能使用滑动变阻器)或两个已知电阻(应用的电阻的串并联,或应用开关控制)。,2001上海卷6(6分)要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻r(约几欧),提供下列器材:电压表V(量程3V,内阻1k
13、)、电压表V2(量程15V,内阻2k)、电阻箱(09999)、电键、导线若干。,某同学用量程为15 V的电压表连接成如图所示的电路,实验步骤如下:(l)合上电键S,将电阻箱R阻值调到R110,读得电压表的读数为U1(2)将电阻箱R阻值调到R220,读得电压表的读数为U2,由方程组U1U1r/R1、U2U2r/R2 解出、r为了减少实验误差,上述实验在选择器材和实验步骤中,应做哪些改进?,3应选用量程为3V的电压表改变电阻箱阻值R,读取若干个U的值,由IU/R计算出电流的值,然后作出UI图线,得到、r。,7.利用一只电压表和一可变电阻来测定电池的电动势和内阻。画出实验原理图和实物连接图,列出实验
14、的步骤和算式。,【解析】a.调节变阻器为R1值,使电压表示数为V1值,分别记下测量值。再调节变阻器为R2值,使电压表示数为V2,记下测量值。,b.根据电动势和内、外电路电压的关系,有:,第二部分:重点知识讲解,1.滑动变阻器,2.深刻认识电表,理想电表与实际电表理想电表:理想电压表是内阻无限大的电表,理想电流表是内阻为零的电流表,理想电表是一种理想模型,当电表的内阻对于电路的影响忽略时,可以把电表当作理想电表。在画等效电路图时,理想电压表可以当作是断路,理想电流表可以当作是短路。,实际电表:实际电压表与实际电流表在实际使用的过程中要注意由于它本身的内阻并不能忽略,就可能会带来误差,这种误差叫做
15、系统误差,在实验中要考虑这一因素的存在。实际电压表和实际电流表在使用过程中有“一表三用”的说法,要注意这种说法的前提条件。,电表的选择:主要是从安全性和量程这两个方面来考虑,要结合题反复的推敲。电表的接法:主要是从内接法与外接法两个方面加以电压表与电流表测量误差与指针偏转角度的关系电表的读数:由最小分度决定,当最小分度是“1”、“0.1”时要估读到最小分度的下一位,当最小分度是“0.2”、“0.05”等时,误差出现在同一位,估读时要按最小分度的1/2,或1/5估读。,1、用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有实验器材如下:待测电阻Rx的值范围在58,额定功率1W电流表A1:量程为00.6A(内阻为
16、0.2)电流表A2:量程为03A(内阻为0.052)电压表V1:量程为03V(内阻为3k)电流表V2:量程为015V(内阻为15k)滑动变阻器R:0100蓄电池:电动势为12V导线若干,电键为了较准确的测量,并保证器材的安全,电流表应选择电压表应选择并画出电路图,A1,V1,3.多用电表,多用电表:如下图是一个简单的多用电表的电路原理图(1)当闭合电键,断开电键,可当安培表用(2)当闭合电键,断开电键,可当伏特表用(3)当闭合电键,断开电键,可当欧姆表用,(1)k1,k2、k3(2)k2,k1、k3(3)k3,k2、k1,4.伏安法测电阻时电路内外接法的选择,2.用内阻为3000的电压表和内阻
17、为10的电流表测电阻,在图甲、乙两种情况下,电压表的示数都是60V,电流表的示数都是0.2A,则R1的测量值为,真实值是,R2的测量值为,真实值是。,乙,300,290,300,333,3.用伏安法测电阻,采用电流表内接法和外接法,测得某电阻Rx的阻值分别为 R1 和R2,则所测的测量值和真实值Rx之间的关系是()(A)R1 RxR2(B)R1 RxR2(C)R1R2Rx(D)R1R2Rx,A,4.利用伏安法测电阻时,若不知待测电阻。可采用下述方法选择正确电路以减小误差。可将仪器按下图接好,并空出伏特表的一个接头P,将P分别与a,b 两点接触一下,如果安培表示数显著变化,则P 应接在处,如果伏
18、特表示数显著变化,则P 应接在 处。,解:安培表示数变化显著,说明被测电阻较大,可跟伏特表内阻相比。因此采用内接法可以减小误差,P 应接在b 处。,而当伏特表示数变化显著,说明被测电阻较小可跟安培表内阻相比。因此采用外接法可以减小误差,P 应接在a 处。,a,b,伏安法测电阻的电路,5.1996年高考17.在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻约为20千欧,电流表的内阻约为10欧,选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验,读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上(如右图所示).(1)根据各点表示的数据描出I-U图线,由此求得该电阻的阻值Rx=欧(保留两位有效数字).(2)画出此实验的电路原理图
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