高三电学实验设计---实验原理和方法的应用
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小结：解答本题的关键是把测量圆盘角速度的原理搞清 楚，原理清楚了，打点计时器在以前的实验中用过，对纸带 的分析和处理比“研究匀变速直线运动”还要简单，方法应 该不成问题
［例2］（2001年上海，18）某学生为了测量一物体的质 量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压 面的压力（比例系数为k），如图5-4-3所示.测量时先调节输 入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受 压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压
【解析】 教材中“将电流表改装为电压表”的实验中，用 分流半偏法测定过电流表的内阻，该题要求测量电压表的内 阻，由于电压表的内阻都很大，所以使用教材中的分流半偏 法来测量就不可行了（如果还有其他的器材可供选用，是否 可用其他形式的半偏法）. 想一想：我们有哪些方法测电阻？
常用的有几种方法：半偏法测电流表的内阻（小）、 伏安法、多用电表等。
●精典题例解读
［例1］（2002年广东，19）一个有一定厚度的圆盘，可
以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，用下面的方法测量
它匀速转动时的角速度.
实验器材：电磁打点计时器，米尺，纸带，复写纸片.
实验步骤：
（1）如图5-4-1所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，
将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘
2.设计的原则及思路 （1）设计原则 ①科学.设计某一实验，首先要考虑其依据原理的科学性. 实验原理的科学性主要是指物理原理是否正确. ②可行.可行性主要是指从仪器选取、实验条件和操作等 方面来看，实验是否符合实际情况，能否达到实验目的. ③安全.实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、人身 及周围环境造成危害，成功率高. ④简便.实验便于操作、读数及数据处理. ⑤精确.实验的误差应在允许的范围之内.若有多种可行的 实验方案，应选择误差较小的方案. （2）设计思路 ①依据问题的要求、条件，联想相关的实验模型. ②确定实验原理，筛选实验方案. ③确定所要测量的物理量及实验步骤，选择实验器材. ④做好数据处理、误差分析等.
实验设计不是“空中楼阁”，它是以大纲和教材中 要求的19个学生实验为基础的.所以，首先要把这些基 础性实验的原理理解了，把实验的方法和仪器的性能 掌握了，才能进一步去谈实验的设计，去谈原理、方 法和仪器的灵活应用.
●知识要点整合
1.实验基本原理是设计性实验的基础，要研究实验 ，只有明确实验的原理，才能真正掌握实验的关键、 操作的要点，进而进行实验的设计、改造和创新.所谓 实验原理，并不是什么神秘的东西，实际上物理课中 所学过的物理规律、物理公式中只要含有某一物理量 ，则该规律、该公式就可作为研究或测定该物理量的 原理基础而进行相应的实验设计，如欲测定重力加速 度，就有多种可依据的原理、方法：可利用单摆测； 可利用“验证机械能守恒”的装置测；可利用平抛物 体的频闪照片测；可利用物体在长真空管中的竖直上 抛运动测；…
待测电压表V（量程3 V） 电流表A1（量程200 μA） 电流表A2（量程5 mA) 电流表A3（量程0.6 A) 滑动变阻器R（最大阻值1 kΩ) 电源E（电动势4 V） 电键K （1）所提供的电流表中，应选用_______（填写字母代 号）（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据，试在图5-45方框中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电键及其 连线已画出）.
【解析】 （1）A1 （2）实验电路如图乙所示
伏安法测电阻
[基本电路]
Rx A
Rx
A
V 图1 测量电路
V 图2 测量电路
。。 S
图3
。。 S
图4
探讨：
没有电流表，但有两个电压表和一个电阻箱 没有电流表，但只有一个电压表和一个电阻箱 没有电压表，但只有两个电流表和一个电阻箱 没有电压表，但只有一个电流表和一个电阻箱 总结：电阻的测量方法：伏安法、半偏法、替代法 扩展：电阻测量（定值电阻、电压表内阻、电流表内阻、
U. 现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表
、滑动变阻器、干电池一个，电键及导线若干，待测物体（ 可置于力电转换器的受压面上）.请完成对该物体质量的测 量.
来自百度文库
【解析】 题中所说“力电转换器”即为压力传感器，尽
管我们并不清楚压力传感器的内部结构和工作机理，但我们 从课本上“传感器的简单应用”这一实验中，已经知道压力 传感器即是将压力转化为电信号的.
的侧面上，使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上. 2）
启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始
打点. （3）经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进
行测量.
①由已知量和测得量表示的角速度的表达式为
ω=________，式中各量的意义是：
.
②某次实验测得圆盘半径r=5.50×10-2 m，得到的纸带的
物理电学实验(三)
实验设计---实验原理和方法的应用
●高考趋势展望
近几年的高考试题，每年都要考查设计性实验题.实 验设计是考生实验能力的较高体现，通过它不仅可以 考查考生对实验的原理和方法的理解程度，更重要的 是可以考查出考生对学过的实验原理、方法灵活地迁 移应用和综合应用的能力，考查出考生的创造性思维 能力.因此可以预料，设计性实验题将成为今后高考实 验命题的主要题型.
一段如图5-4-2所示，求得角速度为_______.
圆盘转动时，其转动角速度ω与圆盘边缘的线速度v、圆 盘的半径r之间有以下关系：
v=ωr. 在本实验中，圆盘边缘的线速度就是卷在圆盘上纸带加 速度.通过打点计时器测量纸带的速度，再测出圆盘的半径 后就可以求出圆盘的角速度. 答案为：（1）.式中T为电磁打点计时器打点的周期，r 为圆盘的半径，L是用米尺测量的纸带上选定的两点间长度 ，n为选定的两点间的打点周期数.（2）6.8 rad/s.
题中所给的滑动变阻器即是用来调节输入电压的，滑动 变阻器有两种接法——分压式接法和限流式接法，现要求输 入电压的调节范围尽可能大，根据我们已有的知识可以知道 ，该电路应该采用分压式接法.
(1)设计的电路图如图5-4-4所示.
［例3］某电压表的内阻在20 kΩ~50 kΩ之间，现要测量 其内阻，实验室提供下列可选用的器材：
［例2］（2001年上海，18）某学生为了测量一物体的质 量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压 面的压力（比例系数为k），如图5-4-3所示.测量时先调节输 入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受 压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压
【解析】 教材中“将电流表改装为电压表”的实验中，用 分流半偏法测定过电流表的内阻，该题要求测量电压表的内 阻，由于电压表的内阻都很大，所以使用教材中的分流半偏 法来测量就不可行了（如果还有其他的器材可供选用，是否 可用其他形式的半偏法）. 想一想：我们有哪些方法测电阻？
常用的有几种方法：半偏法测电流表的内阻（小）、 伏安法、多用电表等。
●精典题例解读
［例1］（2002年广东，19）一个有一定厚度的圆盘，可
以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，用下面的方法测量
它匀速转动时的角速度.
实验器材：电磁打点计时器，米尺，纸带，复写纸片.
实验步骤：
（1）如图5-4-1所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，
将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘
2.设计的原则及思路 （1）设计原则 ①科学.设计某一实验，首先要考虑其依据原理的科学性. 实验原理的科学性主要是指物理原理是否正确. ②可行.可行性主要是指从仪器选取、实验条件和操作等 方面来看，实验是否符合实际情况，能否达到实验目的. ③安全.实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、人身 及周围环境造成危害，成功率高. ④简便.实验便于操作、读数及数据处理. ⑤精确.实验的误差应在允许的范围之内.若有多种可行的 实验方案，应选择误差较小的方案. （2）设计思路 ①依据问题的要求、条件，联想相关的实验模型. ②确定实验原理，筛选实验方案. ③确定所要测量的物理量及实验步骤，选择实验器材. ④做好数据处理、误差分析等.
实验设计不是“空中楼阁”，它是以大纲和教材中 要求的19个学生实验为基础的.所以，首先要把这些基 础性实验的原理理解了，把实验的方法和仪器的性能 掌握了，才能进一步去谈实验的设计，去谈原理、方 法和仪器的灵活应用.
●知识要点整合
1.实验基本原理是设计性实验的基础，要研究实验 ，只有明确实验的原理，才能真正掌握实验的关键、 操作的要点，进而进行实验的设计、改造和创新.所谓 实验原理，并不是什么神秘的东西，实际上物理课中 所学过的物理规律、物理公式中只要含有某一物理量 ，则该规律、该公式就可作为研究或测定该物理量的 原理基础而进行相应的实验设计，如欲测定重力加速 度，就有多种可依据的原理、方法：可利用单摆测； 可利用“验证机械能守恒”的装置测；可利用平抛物 体的频闪照片测；可利用物体在长真空管中的竖直上 抛运动测；…
待测电压表V（量程3 V） 电流表A1（量程200 μA） 电流表A2（量程5 mA) 电流表A3（量程0.6 A) 滑动变阻器R（最大阻值1 kΩ) 电源E（电动势4 V） 电键K （1）所提供的电流表中，应选用_______（填写字母代 号）（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据，试在图5-45方框中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电键及其 连线已画出）.
【解析】 （1）A1 （2）实验电路如图乙所示
伏安法测电阻
[基本电路]
Rx A
Rx
A
V 图1 测量电路
V 图2 测量电路
。。 S
图3
。。 S
图4
探讨：
没有电流表，但有两个电压表和一个电阻箱 没有电流表，但只有一个电压表和一个电阻箱 没有电压表，但只有两个电流表和一个电阻箱 没有电压表，但只有一个电流表和一个电阻箱 总结：电阻的测量方法：伏安法、半偏法、替代法 扩展：电阻测量（定值电阻、电压表内阻、电流表内阻、
U. 现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表
、滑动变阻器、干电池一个，电键及导线若干，待测物体（ 可置于力电转换器的受压面上）.请完成对该物体质量的测 量.
来自百度文库
【解析】 题中所说“力电转换器”即为压力传感器，尽
管我们并不清楚压力传感器的内部结构和工作机理，但我们 从课本上“传感器的简单应用”这一实验中，已经知道压力 传感器即是将压力转化为电信号的.
的侧面上，使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上. 2）
启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始
打点. （3）经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进
行测量.
①由已知量和测得量表示的角速度的表达式为
ω=________，式中各量的意义是：
.
②某次实验测得圆盘半径r=5.50×10-2 m，得到的纸带的
物理电学实验(三)
实验设计---实验原理和方法的应用
●高考趋势展望
近几年的高考试题，每年都要考查设计性实验题.实 验设计是考生实验能力的较高体现，通过它不仅可以 考查考生对实验的原理和方法的理解程度，更重要的 是可以考查出考生对学过的实验原理、方法灵活地迁 移应用和综合应用的能力，考查出考生的创造性思维 能力.因此可以预料，设计性实验题将成为今后高考实 验命题的主要题型.
一段如图5-4-2所示，求得角速度为_______.
圆盘转动时，其转动角速度ω与圆盘边缘的线速度v、圆 盘的半径r之间有以下关系：
v=ωr. 在本实验中，圆盘边缘的线速度就是卷在圆盘上纸带加 速度.通过打点计时器测量纸带的速度，再测出圆盘的半径 后就可以求出圆盘的角速度. 答案为：（1）.式中T为电磁打点计时器打点的周期，r 为圆盘的半径，L是用米尺测量的纸带上选定的两点间长度 ，n为选定的两点间的打点周期数.（2）6.8 rad/s.
题中所给的滑动变阻器即是用来调节输入电压的，滑动 变阻器有两种接法——分压式接法和限流式接法，现要求输 入电压的调节范围尽可能大，根据我们已有的知识可以知道 ，该电路应该采用分压式接法.
(1)设计的电路图如图5-4-4所示.
［例3］某电压表的内阻在20 kΩ~50 kΩ之间，现要测量 其内阻，实验室提供下列可选用的器材：