电学实验的创新设计
7页1、电学实验的设计近几年高考在兼顾考查课本实验的基础上,会更注重对课本实验的拓展和延伸考查,甚至会在全新的实验环境中进行考查,因此在复习中要将精力放在理解实验的原理和方法上,再通过训练总结出实验设计的一般原则和思路。高考中要求的电学实验有:1、测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器) 2、描绘小电珠的伏安特性曲线3、测定电源的电动势和内阻 4、练习使用多用电表 5、传感器的简单使用一设计型实验的设计原则和思路1设计原则(1)科学性:设计的方案应有科学的依据及正确的方法。(2)安全性:按设计方案实施时,应安全可靠,不会损坏器材。例如:选用电压表或电流表时其量程不能小于被测电压或电流的最大值;设计方案时,应设置保护措施,用电器额定电流太小或电表量程太小时,供电电路设计成分压式,有时甚至还应同时给用电器串联保护电阻等。(3)精确性:在误差允许范围内应尽可能选择误差较小的方案。例如:使用电表前应进行机械调零;选择电流表、电压表量程时,在确保安全性的前提下应选择较小的量程,测量时指针应偏转到满刻度的1/3以上;针对实验中可能出现的因操作而带来的偶然误差,往往多次重复实验,获取多组实验数据,然后采取
2、平均值法(其中包括图象法)处理数据。(4)方便易行、节能省材。 例如:测量电阻时,在满足实验条件的情况下可设计成替代法或半偏法;设计供电电路时,如果限流式和分压式均可,则应设计成限流式。2设计思路设计类实验属实验知识的运用类,题在书本外,理在书本内。在熟练掌握学生分组实验的基本原理和实验技能、技巧的基础上,认真审题,寻找实验原理,设计出最优方案。流程如下: 实验目的和实验器材实验原理电路图实验步骤用测量量表示的待测量的表达式误差分析二、例题和针对练习【例1】在“测定电源的电动势和内阻”的实验中,备有如下器材:A.电源为干电池(电动势为E,内阻为r) B.电流表(00.6 A、内电阻约0.1 )C.灵敏电流计G(满偏电流Ig200 A、内阻rg500 )D.滑动变阻器(020 、2.0 A)E.电阻箱R(09 999.9 ) F.开关、导线若干(1)、将你设计的实验原理图画在实线框内,并根据所画的原理图在实际物图上连线(2)在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑片移动至_(填“左端”、“中央”或“右 端”).(3) 右图为该实验绘出的I1I2图线,其中电阻箱R的阻值为9500 ,(I1为灵敏电
3、流计G的示数,I2为电流表A的示数),由图线可求得被测电池的电动势E_ V(保留三位有效数字),内电阻r_ (保留两位有效数字.) 针对练习1、某研究小组收集了两个电学元件:电阻R0(约为2 k)和手机中的锂电池(电动势E标称值为3.7 V,允许最大放电电流为100 mA).实验室备有如下器材:A.电压表V(量程5 V,内阻RV约为4.0 k) B.电流表A1(量程100 mA,内阻RA1约为5 )C.电流表A2(量程2 mA,内阻RA2约为50 ) D.滑动变阻器R1(040 ,额定电流1 A)E.电阻箱R2(0999.9 ) F.开关S一个、导线若干为了测定电阻R0的阻值,小明设计了一电路,图3甲所示为其对应的实物图,请将图中的实物连线补充完整.图中的电流表A应选_(填“A1”或“A2”).为测量锂电池的电动势E和内阻r,小红设计了如图乙所示的电路图.根据测量数据作出图象,如图丙所示.若该图线的斜率为k,纵轴截距为b,则该锂电池的电动势E_,内阻r_(用k、b和R2表示).【例2】用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(9001000):电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V; 电压
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