高考物理10大难点强行突破 电学实验

高考物理10大难点强行突破 电学实验内容摘要：

1、第 - 1 - 页 共 17 页难点之十 电学实验一、难点形成的原因1、对电流表、电压表的读数规则认识模糊，导致读数的有效数字错误2、对滑动变阻器的限流、分压两种控制电路的原理把握不准，导致控制电路选用不当3、对实验测量电路、电学仪器的选用原则把握不准，导致电路、仪器选用错误4、对电学实验的重点内容“电阻的测量”方法无明确的归类，导致思路混乱5、对于创新型实验设计平时缺乏对实验思想方法（如模拟法，转换法，放大法，比较法，替代法等）进行归纳，在全新的实验情景下，找不到实验设计的原理，无法设计合理可行的方案。 受思维定势影响，缺乏对已掌握的实验原理，仪器的使用进行新情境下的迁移利用，缺乏创新意识。 2、二、难点突破1、电流表、电压表的读数规则：电流表量程一般有两种3A；电压表量程一般有两种03V，015V。 如图 10示：因为同一个电流表、电压表有不同的量程，因此，对应不同的量程，每个小格所代表的电流、电压值不相同，所以电流表、电压表的读数比较复杂，测量值的有效数字位数比较容易出错。 下面是不同表，不同量程下的读数规则：电压表、电流表若用 03V、03A 量程，其最小刻度（精确度）分别为 为 10 分度仪表读数，读数规则较为简单，只需在精确度后加一估读数即可。 如图所示，电压表读数为 流表读数为 指针恰好指在 2 上，则读数为 A）。 电压表若用 015V 量程，则其最小刻度为 2 分度仪表读数， 3、所读数值小数点后只能有一位小数，也必须有一位小数。 如图所示，若指针指在整刻度线上，如指在 10 上应读做 在紧靠 10 刻度线右侧的刻度线上（即表盘上的第 21 条小刻度线）读数为 指在这两条刻度线间的中间某个位置，则可根据指针靠近两刻度线的程度，分别读做 使是指在正中央，也不能读做 这样，则会出现两位不准确的数，即小数点后的 2 和 5，不符合读数规则，如上图中所示，读数应为 流表若用 程，则其最小刻度为 5 分度仪表读数，其读数规则与015V 电压表相似，所读数值小数点后只能有两位小数，也必须有两位小数。 如上图所示，电流表读数为 指针指在第 11 条刻度线上，则读数为 在第 10 条刻度线 4、上，读数为 在第 12 条刻度线上，读数为 、滑动变阻器应用分析滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，0 2 - 页 共 17 页滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点：如图 10示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为 负载 流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）略电源内阻）负载 略电源内阻）相同条件下电路消耗的总功率限流接法E LE 0 较 分压电路调节范围较大 分压电路调节范围较大限流电路能耗较小a）所示，待测电阻上电压调节范围为 00，滑动触头在从 b 向 a 滑动的过程中，先是电流表、电压表的示数变化不大，后来在很小的电阻变化范围内，电流表、电压表的读数变化很快，也 5、不方便读数，只有当 不多大小时，才能对电流、电压有明显的调控作用 流法较为省电，电路连接也较为简单.b）所示，待测电阻上电压调节范围为 0E，且 对于 小，R 上的电压变化的线性就越好 0，尽管 化范围仍是 0E，但数据几乎没有可记录性，因为在这种情况下，滑片从左端滑起，要一直快到右端时，电压表上示数一直几乎为零，然后突然上升到 E，压接法要用全阻值较小的滑动变阻器。 滑动变阻器的限流接法与分压接法：两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小，但在不同条件下，调节效果大不一样，滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，）要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开 6、始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路） ，即大范围内测量时，必须采用分压接法.（2）当用电器的电阻 0时，b）连接时，因 以 并 整个电路的总阻值约图 120 3 - 页 共 17 页为 么 L= = 然 种线性关系越好，0电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.（3）若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过 ）测量时对电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且 0相差不大或 0，采用限流式接法.（2）电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.（3）没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分 7、析两者均可采用时，：如图 10示，滑动变阻器电阻最大值为 R，负载电阻，电源电动势为 E,内阻不计.（1）当 K 断开，滑动头 c 移动时， 2）当 K 闭合，滑动头 c 移动时， 3）设 R 的长度 ,R 上单位长度的电阻各处相同， a、 x，当 K 接通后，加在 1与 x 的关系如何。 【审题】电键断开或闭合导致电路出现两种截然不同的控制电路：限流和分压，把握限流和分压电路的原理是关键【解析】 （1）若 K 断开，则该控制电路为滑动变阻器的限流接法，故 E 2（2）若 K 闭合，则该控制电路为滑动变阻器的分压接法，故 0 E（3） R 并 ， R 并 = ,I= 得： x 并 2【总结】该题 8、考察两种控制电路的原理即两者获取的控制电压范围不同例 2：用伏安法测量某一电阻 有实验器材如下：待测电阻 值约 5 ,额定功率为 1 W） ；电流表 程 0,内阻 ）;电流表 程 03 A，）;电压表 程 03 V，内阻 3 电压表 程 015 V，内阻 15 滑动变阻器 50 ）,蓄电池（电动势为 6 V） 、开关、压表、电流表应选_，并画出实验电路图.【审题】该题要求选择实验仪器、测量电路及控制电路，因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻 首先考虑滑动变阻器的限流接法【解析】由待测电阻 以计算待测电阻 定电流的值约为U= V, I= A=0 4 - 页 共 17 页图 101，电压表应选 x， 9、故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻 = I 额 ，因该实验没有对电流、电压5060示.【总结】滑动变阻器全阻值相对待测电阻较大，用分压接法不便于调节，故限流接法是首选，只要能保证安全且有一定的调节范围即可。 例 3：用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻 100 ）;直流电流表（量程 010 阻 50 ）;直流电压表（量程 03 V、内阻 5 直流电源（输出电压 4 V、内阻不计） ；滑动变阻器（ 015 、允许最大电流 1 A） ；开关 1 个，审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法，各仪器的量程和电阻都已经给出，只需计算两种接法哪种合适。 【解析】用伏安法 10、测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于 采用变阻器的限流接法，当滑动变阻过负载的电流最小， =24 0 时电流仍超电流表的量程，0示.【总结】任一种控制电路必须能保证电路的安全，这是电学实验的首要原则 ，限流接法虽然简洁方便，但必须要能够控制电路不超过电流的额定值，同时，能够保证可获取一定的电压、电流范围，该题中，即便控制电流最小值不超过电流表的量程，因滑动变阻器全阻值相对电路其它电阻过小，电流、电压变化范围太小，仍不能用限流接法。 3、实验电路和电学仪器的选择（1）电路的选择安培表内、外接电路的选择由于电压表的分流作用和电流表的分压作用，造成表的示数与通过负载的电压或电流图 1 11、0 5 - 页 共 17 页真实值之间产生误差，为减小此系统误差，应慎重选择电流表的内外接法，选择方法如下：1、直接比较法：当待测电阻阻值 培表分压很小，选择安培表内接电路。 2、临界值计算比较法：当待测电阻阻值与电压表、电流表的阻值相差不多时，如何确定被测电阻 R 是较大还是较小呢。 我们要计算两种接法的相对误差，可用 与 时，宜采用电流表外接法；V当 即 时，宜采用电流表内接法；， 我们称为临界V电阻。 3、测试判断法（试触法）若 A、R V 的大小关系事先没有给定，可借助试触法确定内、外接法 图 10示组成电路，其中电流表事先已经接好，拿电压表的一个接线柱去分别试触 M、 N 两点，观察先后两 12、次试触时两电表的示数变化情况。 如果电流表的示数变化比电压表示数变化明显(即 )，说明接 M 点时电压表分流作用引起的误差大于接 N 点时电流表分压作用引起的误差，这时应采用内接法(即电压表接 N 点)。 如果电压表的示数变化比电流表示数变化明显(即 )，说明接 N 点时电流表I分压作用引起的误差大于接 M 点时电压表分流作用引起的误差，这时应采用外接法(即电压表接 M 点).（口决：“内大外小” ，即内接法适合测大电阻且系统误差偏大，即测量值大于真实值，外接法适合测小电阻且系统误差偏小，即测量值小于真实值， ）控制电路（即滑动变阻器的接法）的选择，见难点 2（2）电路实验器材和量程的选择，应考虑以下几点：电路工作的安全性，即不会出现电表和其它实验器材因过载毁坏现象。 能否满足实验要求（常常要考虑便于多次测量求平均值）。 选择器材的一般思路是：首先确定实验条件，然后按电源电压表电流表变阻器图 10 6 - 页 共 17 页顺序依次选择。