2017届高考物理二轮专题突破专题九实验技能与创新2电学实验与创新教案.doc

重点查处在特色产业扶贫项目及资金安排上优亲厚友，在项目检查验收过程中不严格按程序和要求办事、搞吃拿卡要，在项目资金管理使用上搞侵占挪 专题九 实验技能与创新第2讲：电学实验与创新一、学习目标1、学会电表改装与读数、多用电表原理与使用方法 2、掌握电阻的测量 3、掌握描绘小电珠(或者其他元件)的伏安特性曲线 4、学会测定金属(液体)的电阻率 5、掌握测定电源的电动势和内阻 6、会处理电学创新实验二、课时安排3课时三、教学过程高考题型一 电表改装与读数、多用电表原理与使用【例1】 一块表头被烧坏的双量程电压表，其内部电路如图1甲所示，但测得R1＝2.8kΩ、R2＝14.8kΩ是完好的，现用满偏电流和表盘刻度相同的一块新表头替代，已知新表头的满偏电流为1mA，内阻为150Ω，且有三个精密定值电阻r1＝50Ω，r2＝100Ω，r3＝150Ω.若在保留R1、R2的情况下，对电压表进行修复，请完成下列问题：图1(1)原表头的内阻rg＝________Ω；(2)在图乙虚线框中画出修复后双量程电压表的电路(标出所选用的相应器材符号).(3)修复后校准完，连接0～15V量程测量时，某次表盘指针偏转如图丙所示，其电压示数应为________V.答案　(1)200(2)如图所示(3)9.3归纳小结1.电流表、电压表、欧姆表的对比仪器极性量程选择读数电流表有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出使指针指在比满偏刻度多的位置若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等，只需要读到最小分度位即可电压表欧姆表使指针尽量指在表盘的中间位置左右取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率2.欧姆表的原理(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”.(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律.当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig＝，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀.3.欧姆表使用六注意(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡.高考题型二 电阻的测量【例2】 (2016·全国甲卷·23)某同学利用图2所示电路测量量程为2.5V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ)，直流电源E(电动势3V)，开关1个，导线若干.图2实验步骤如下①按电路原理图连接线路；②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S；③调节滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00V，记下电阻箱的阻值.回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”).(2)根据电路图将图3中实物图连线.图3(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位).(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号).A.100μAB.250μAC.500μAD.1mA解析　(1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差.(2)滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示：(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00V和0.50V，则RV＝4R＝2520Ω.(4)电压表的满偏电流Ig＝＝A≈1mA，故选项D正确.答案　(1)R1　(2)见解析图　(3)2520　(4)D归纳小结1.电路结构：实验电路至少包括三个部分：(1)测量电路；(2)控制电路(滑动变阻器、开关)；(3)电源.2.电路设计：(1)电表选择注意三方面：①安全性，要求量程不能太小，电表不反接；②准确性，要求量程不能太大，读数一般要超过量程的；③若电表量程不合适，要利用有准确内阻的电表进行改装.(2)测量电路设计：若>，则应把电流表内接；若<，则应把电流表外接.(3)控制电路：以小控大用分压，相差无几用限流，即当滑动变阻器的阻值较小时，常采用分压式接法；当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流式接法.另外，滑动变阻器必须接为分压式的情况有三种：①电压要求从零开始变化；②滑动变阻器最大阻值太小，不能起到限流的作用；③限流式不能获取有区分度的多组数据.若两种接法均可，则采用限流式，因为限流式损耗功率小.高考题型三 描绘小电珠(或者其他元件)的伏安特性曲线【例3】 要测绘一个标有“3V　0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作.已选用的器材有：直流电源(电压为4V)；电流表(量程为0～0.6A，内阻约0.5Ω)；电压表(量程为0～3V，内阻约3kΩ)；开关一个、导线若干.图4(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的______(填字母代号).A.滑动变阻器(最大阻值10Ω，额定电流1A)B.滑动变阻器(最大阻值1kΩ，额定电流0.3A)(2)图4甲为某同学在实验过程中完成的部分电路连接的情况，请你帮他完成其余部分的线路连接.(用笔画线表示对应的导线)(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.由曲线可知小灯泡的电阻随电压增大而________(填“增大”“不变”或“减小”).(4)如果某次实验测得小灯泡两端所加电压如图丙所示，请结合图线算出此时小灯泡的电阻是________Ω.(保留两位有效数字)(5)根据实验得到的小灯泡的伏安特性曲线，下列分析正确的是________.A.测得的小灯泡正常发光的功率偏小，主要是由于电压表内阻引起B.测得的小灯泡正常发光的功率偏小，主要是由于电流表内阻引起C.测得的小灯泡正常发光的功率偏大，主要是由于电压表内阻引起D.测得的小灯泡正常发光的功率偏大，主要是由于电流表内阻引起解析　(1)由于采用分压式接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选A.(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，灯泡正常发光时的电阻为：R＝＝Ω＝15Ω，电流表内阻约为0.5Ω，电压表内阻约为3kΩ，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如图所示：(3)由曲线可知，随电压增大通过灯泡的电流增大，电压与电流的比值增大，灯泡电阻增大.(4)电压表量程为3V，由图丙电压表可知，其分度值为0.1V，示数为2.30V，由图乙可知，2.30V对应的电流为0.20A，此时灯泡电阻为：R＝＝Ω≈12Ω.(5)电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，所测电流I偏大，测得的小灯泡正常发光的功率P＝UI偏大，故选C.答案　(1)A　(2)见解析图　(3)增大　(4)12　(5)C归纳小结1.在描绘小电珠的伏安特性曲线时，要注意一定要用平滑的曲线，当某个(或某些)测量数据出现明显错误时，要舍掉.坐标轴选取的标度要合适，使所作图线占满坐标纸.2.小电珠的伏安特性曲线(以I－U关系图线为例)上各点切线斜率的倒数不表示小电珠在该电压下的电阻，此时计算小电珠的电阻一定要使用电阻的定义式R＝，而不能使用表达式R＝(只有当I和U为线性关系时二者才相等).高考题型四 测定金属(液体)的电阻率【例4】 某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝(电阻约为20Ω)材料的电阻率.他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度.可供选择的器材还有：电池组E(电动势为3.0V，内阻约1Ω)；电流表A1(量程0～100mA，内阻约5Ω)；电流表A2(量程0～0.6A，内阻约0.2Ω)；电阻箱R(0～999.9Ω)；开关、导线若干.　　图5他们的实验操作步骤如下：A.用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d；B.根据提供的器材，设计并连接好如图5甲所示的电路；C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，闭合开关S；D.将金属夹夹在电阻丝上某位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏.重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.F.断开开关，拆除电路并整理好器材.(1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值d＝________mm；(2)实验中电流表应选择________(选填“A1”或“A2”)；(3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R－L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示).解析　(1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度是0.5mm，可动刻度是22.6×0.01mm＝0.226mm，金属丝直径d＝0.5mm＋0.226mm＝0.726mm.(2)电路中最大电流约为I＝＝A≈0.14A，不到0.6A的四分之一，如果使用电流表A2实验误差较大，因此电流表应选A1.(3)由实验步骤可知，外电路电阻不变，由串联电路特点可知，外电路总电阻R总＝R＋R电阻丝＝R＋ρ＝R＋ρ＝R＋ρ，由题图丙可知，当电阻丝接入电路的长度为零时，电路总电阻R总＝R0，则R＋ρ＝R0，R＝R0－ρ，图象斜率的绝对值|k|＝＝，则电阻率ρ＝.答案　(1)0.726(0.725～0.727)　(2)A1　(3)归纳小结1.实验仪器选择的原则：电压表和电流表一般要根据实验电路中电源的电压和流过金属丝的电流进行选择，在该实验中，电压表一般选择3V的量程，电流表一般选择0.6A的量程；如果采用限流式电路，选用的滑动变阻器最大阻值一般要比待测金属丝的阻值大一些，如果采用分压式电路，一般应选用最大阻值较小，而额定电流较大的滑动变阻器.2.实物图连线的基本原则：对限流式电路，一般是从电源的正极开始，把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可.对分压式电路，应先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来，然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个，依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可.3.电阻定律的应用：该实验虽然是测定金属丝的电阻率，实际上是先测出金属丝的电阻，然后根据R＝ρ得出金属丝的电阻率ρ＝R.高考题型五 测定电源的电动势和内阻 【例5】 (2016·四川理综·8)用如图6所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材：待测电源(电动势约3V，内阻约2Ω)，保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干.。