物理：《电学设计性实验导析》课件(新人教版)

3、定值电阻
单一阻值的定值电阻，在电路中充当保护电阻或 用来改装电表量程，众多阻值的电阻箱，在电路中 的作用是给出可变的定值电阻，用来控制电路，可 调电阻是不连续的。
二极管
二极管是一种半导体元件，它的特点具有单向导电性，即 正向导通，反向截止。
4、滑动变阻器
滑动变阻器有4个接线柱：A、B、C、D，如图所示。接 A和B时，滑动变阻器相当于定值电阻，不起变阻作用，接C 和D时，接入电路的电阻为零，也不起变阻作用。 滑动变阻器在电路中只是起辅助作用，是配角.它对测量 电路起调节电压，或者调节电流的作用。
1．用电器两端电压要求变化范围较大，或从零开始连读 可调，应选分压电路。 2．如果采用限流电路时，电路中最小电流等于或大于用 电器的额定电流，应选分压电路。 3．如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值小得多，为 了能使用电器两端电压有较大变化，应选分压电路。 4．如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值相差不多， 两种电路都可以对用电器的电压（电流）进行有效方便的 控制，可以任选其中一种电路。此时应从节省电能和电路 简单考虑，应选限流电路。
二、实验理论
（一）认识设计电路的结构
一个实验电路大体可分为供电部件、控制部件、 测量部件和研究部件。供电部件由电源充当，电源 供给电路中的电能，维持电路中一定的电压或电流； 控制部件一般由滑动变阻器、电键充当，电键切断 或接通电路，改变电流的方向，滑动变阻器控制输 出电压或电流的大小；测量部件一般是电流表或电 压表，主要是显示研究对象的电流或电压。研究部 件就是电学的研究对象，灯泡、电阻、电动机、二 极管等等。研究部件是中心，其他三个部件都服务 于这一中心。
“伏伏法”
．v ．
Rx
1
．
V2
． ．
V2
1
U1 Rx RV 2 U2
存在系 统误差
能否消除？
条件：已知电压表V2的内阻,将V2看成一个电流表使用．
．v ．
Rx
． ． ．
U1 U 2 Rx RV 2 U2
没有系 统误差
根据串联分压进行测量
2．欧姆表测量法
1．机械调零．检查多用电表的指针是否停在表盘零刻度线，若不指零， 可用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处． 2．选择合适挡：由于欧姆表的中值电阻是几十欧姆，而用欧姆档测电 阻时指针指到中央附近读数比较准确，因此所选倍率比待测电阻的估计 值小一个数量级． 3．欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮使指针指在欧 姆表零刻度线位置，若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更 换表内电池。 4．测量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，如果指针在中央附近，表 针示数乘以倍率，即为待测电阻的阻值。如果指针靠近左右两端，可根 据“大量程大角度偏，小量程小角度偏”规律选择合适倍率重新调零， 按步骤3、4进行． 5．多用电表用完后，将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡， 拔出表笔。
三、常见实验
高中电学实验中，电阻测量的方法是电学 实验的基础，也是实验设计的基础，以此潜移 默化影响其他的电学实验。我们就从最常见的、 最易考查的电阻的测量来体会，以此得到启发。
1.伏安法 V V
RX
A
A
·R ·
X
限流器电路，安培表内接法
限流器电路，安培表外接法
Байду номын сангаас
V A
RX
V A
RX
分压器电路，安培表内接法
外接法 误差产生的原因： 由于电压表分流引起的。
若 RV >> R X 时，采用电流表外接法。
内接法与外接法的选择 V
·
A
RX
V
① 比值法
内接法
··
A
RX
·
外接法
a.条件：已给出R的估计阻值
b.选择方法：
若RX >> RA 时，采用电流表内接法。 若 RV >> RX 时，采用电流表外接法。
RV Rx 结论： 与 哪个比值大Rx就与对应表“近接” RA Rx
10
1
50
+
250 500
2 .5
10 50 250
500
V
指针式多用电表
3．替代法
（1）.原理
利用伏安法测电阻，无论电流表内接还是电流表外接都 会对测量造成误差，而利用比较法测电阻可避免这些误 差．实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的读数，然 后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，使电路中电表的读 数与原来一样，这样的电阻箱便是待测电阻的阻值．
结论：两次接触，哪个表示数变化明显 , Rx就与哪个表 “近接”
相关结论
①“内大外小”的两层含义： ——内接法测量值偏大，外接法测量值偏小； ——内接法适宜测量大电阻（与电压表接近的电阻）， 外接法适宜测量小电阻（与电流表接近的电阻）。 ②当待测电阻大小无法估计时，要试触。若电流表变 化明显（变化量与初值相比，比值较大），说明电压 表分流作用明显，宜采用内接法；若电压表变化明显， 说明电流表分压作用明显，则采用外接法。即：谁变 化大，电阻就与谁“近接”。
大量程大角度偏 小量程小角度偏
换档重新调零 测量完毕旋离
示数不用估读 示数要乘倍率
复原测量电阻
R=15×10=150Ω
40 500 100 50 1K 200 30 25 15
10
5 2.5 5.0 ~
2.5 2

0
100 20 4
1
50
~
0
10
0
2
150 30 6
2
200 40 8
10
V ~ 5000 / V 2500 / V ~
（二）熟悉设计电路的基本仪器
1、电源
电源是进行电路设计的必选器材，电源存在有内 阻和无内阻两种情况。选择时，一般根据研究对象 的额定电压和额定电流来确定，有时根据测量的准 确性来确定（比如半偏法测表头内阻实验）。
2、电压表和电流表
在多数情况下，电压表和电流表都被视为理想电表，即电压表内阻无 穷大，电流表内阻为零，此时电表的接入对电路没有影响，但是在某些题 目中电表并不是理想的，这时电表既是一个测量仪表，又是连接在电路中 的一个电阻。电流表读数给出了通过该电阻的RA的电流，电压表读数给出 了内阻RV两端的电压。 选择的根据是不使电表受损和尽量减少误差。首先保证流过电流表的 电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必 使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3）。 电流表和电压表量程一般根据研究对象的额定电压和额定电流、同时 参考电源的电动势来选择。
分压器电路，安培表外接法
V A
RX
改装图
RX
V A
RX
· V · A
2
1
R0
存在系 统误差
U1 U 2 Rx I1 I2
没有系 统误差
伏安法测电阻之发散思维
“安安法”
． ．
Rx
．
A1
A2
． ．
I 2 RA 2 Rx I1 I 2
没有系 统误差
条件：已知电流表A2的内阻,将A2看成一个电压表使用． 根据并联分流进行测量
② 试触法
a.条件：未给出RX的估计阻值
·
RX P
a
A
b
·
b.选择方法：将电压表分别接a、b两点
V
如果电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强， 不满足RX<<RV,不适应用电流表的外接法．应用电流表的内接 法．
从另一个角度来看，电压表的示数没有显著变化，说明电 流表的分压作用很弱，满足RX>>RA,应选用内接法．P 应接在b 处。 安培表和伏特表示数变化显著（明显）的标志是它们的示 数的变化量（绝对误差）占原来值的百分比大．（相对误差）
新课标高考物理电学实验复习
一、命题趋势
近几年，高考实验题发生了明显的变化，已经从课本的分组实验，延 伸到课本的演示实验，并且出现了设计型实验。对于实验能力也有明确的 要求，”能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问 题”。在理科综合《考试说明》中，也把“设计和完成实验的能力”作为 重要的考试目标之一。 完整的设计一个实验，要经历诸多环节。在实际实验考查中，一般只考 查其中几个环节。比如题目给出了实验条件和实验器材，要求阐述实验原 理的；题目给出实验电路图，要求在领会实验原理的基础上，确定需测量 的物理量写出计算公式的；题目给出实验操作步骤及测定和物理量判断实 验原理、进行误差分析的等等。虽然考查方式不尽相同，但目前高考中几 乎所有的设计型实验都有一个共同点，都是在给出实验器材的前提下进行 考查，而且都以不同方式或多或少的对实验原理作了一定的提示，以此降 低一点难度和减少考生答题的盲目性。 在众多的设计性实验中，电学设计性实验尤为突出。为什么命题专家热 衷于这一部分的考查呢？原因很简单，在这一部分命题，能够考查同学们 的电路计算、器材选择、实物连图、数据处理、综合构思、误差分析等多 方面的分析综合能力。
⑷选择的一般步骤
①根据实验要求设计合理的实验电路； ②找出唯一性的器材； ③估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已 知器材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用 的量程； ④根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器.
（三）对电阻箱、电流表和电压表的深层次认识
电阻箱是能读出自身电阻的特殊的电阻，电流表 是能读出流过自身电流的特殊电阻，电压表是能读 出加在自身两端电压的特殊电阻。 有些设计题目给出了电流表内阻的准确值，此时 的电流表既是个电流表又是个“电压表”。这个 “电压表”如果和某个研究对象并联，就可以“读 出”研究对象两端电压;同样，如果设计题目给出了 电压表内阻的准确值，此时的电压表既是个电压表 又是个“电流表”，这个“电流表”如果和某个研 究对象串联，就可以“读出”流过研究对象的电流。 已知准确内阻的电流表和电压表，给了我们更多的 信息。