电学设计性实验处理(高三、教案)

专题电学设计性实验的处理

导学目标

1.掌握设计性实验器材的选取和实验方法.

2.学会运用原理迁移的方法处理电学设计性实验．

例1某同学想利用所学知识测量某种圆柱形材料的电阻率，实验要求必须精确测出该段材料的阻值．除了导线和开关外，实验室还备有以下器材可供选用：

电流表A1，量程1 A，内阻r1约0.5 Ω

电流表A2，量程30 mA，内阻r2约200 Ω

电压表V1，量程6 V，内阻R V1等于20 kΩ

电压表V2，量程10 V，内阻R V2约30 kΩ

滑动变阻器R1,0～20 Ω，额定电流2 A

滑动变阻器R2,0～2 000 Ω，额定电流1 mA

电源E(电动势为12 V，内阻r约2 Ω)

(1)请选择合适的器材，设计出便于精确测量的电路图画在虚线框中，其中滑动变阻器应选________．

(2)若选用其中一组电表的数据，设该段圆柱形材料的长为L，直径为d，由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为________________，式中符号的含义为__________．

例2某同学使用了如下器材：电源E(电动势15 V)；电压表V(量程为15 V，内阻约15 kΩ)；电流表A(量程100 mA，内阻约10 Ω)；滑动变阻器(最大电阻为50 Ω)；单刀单掷开关；导线若干．测出了一个小灯泡的伏安特性曲线如图1所示，已知小灯泡的额定电压为12 V.

图1

(1)请在虚线框中画出此实验电路．

(2)根据设计的电路图在图2中的实物上连线．

图2

(3)由小灯泡的伏安特性曲线可知小灯泡的额定功率为P 额＝________W.

例3 某物理实验小组利用实验室提供的器材测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度．可选用的器材如下： A ．待测螺线管L (符号

)：绕制螺线管的金属丝电阻率为ρ，阻值约几十欧

B ．电流表A 1：量程10 mA ，内阻r 1＝40 Ω

C ．电流表A 2：量程500 μA ，内阻r 2＝750 Ω

D ．电压表V ：量程为10 V ，内阻为10 kΩ

E ．保护电阻R 1：阻值为100 Ω

F ．滑动变阻器R 2：总阻值约为10 Ω

G ．电源E ，电动势约为1.5 V ，内阻忽略不计 H ．开关一个及导线若干

(1)用多用电表粗测线圈的电阻，选择倍率“×1”和“×10”，经正确步骤操作，多用电表表盘示数如图3所示，则金属丝的电阻约为________ Ω.

图3

(2)为了尽可能准确的测量R L ，要求电表的指针偏转至少要达到满刻度的1

3，请你设计一种

适合的电路，将你设计的电路画在虚线框中，并标明所用器材的代号．

(3)由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度L ，则L ＝________________.

图4

电学设计性试验的处理（随堂训练）

1．某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R 1(6 V,2.5 W)的伏安特性曲线，要求能够多次测量并尽可能减小实验误差．实验室备有以下器材： A ．直流电源(6 V ，内阻不计)

B ．电流表G(满偏电流3 mA ，内阻R g ＝10 Ω)

C ．电流表A(0～0.6 A ，内阻未知)

D ．滑动变阻器R (0～20 Ω，5 A)

E ．滑动变阻器R (0～200 Ω，1 A)

F ．定值电阻R 0(阻值1 990 Ω)

G ．开关与导线若干

(1)根据题目提供的实验器材，请你设计出测量电子元件R 1的伏安特性曲线的电路原理图(R 1可用

表示)．(画在虚线框内

)

(2)在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用________．(填写器材前的序号)

(3)将上述电子元件R 1和另一电子元件R 2接入如图4所示的电 路中，它们的伏安特性曲线分别如图5中Oa 、Ob 所示．电源 的电动势E ＝6.0 V ，内阻忽略不计．调节滑动变阻器R 3，使电 子元件R 1和R 2消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R 1的

阻值为________Ω，R 3接入电路的阻值为______Ω(结果保留两位有效数字)．

图5

2．某学习小组为探究导电溶液的电阻在体积相同时电阻值与长度的关系，选取一根乳胶管，里面灌满了盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱．进行了如下实验： 该小组将盐水柱作为纯电阻，粗测其电阻约为几千欧．现采用伏安法测盐水柱的电阻，有如下实验器材供选择：

A．直流电源：电动势12 V，内阻很小，额定电流1 A

B．电流表A1：量程0～10 mA，内阻约10 Ω

C．电流表A2：量程0～600 mA，内阻约0.5 Ω

D．电压表V：量程0～15 V，内阻约15 kΩ

E．滑动变阻器R1：最大阻值1 kΩ

F．滑动变阻器R2：最大阻值5 kΩ

G．开关、导线等

(1)在可供选择的器材中，应选用的电流表是______(填“A1”或“A2”)，应选用的滑动

变阻器是______(填“R1”或“R2”)；

(2)根据选用的器材画出实验电路图；

(3)握住乳胶管两端把它均匀拉长，多次实验测得盐水柱长度L、电阻R的数据如下表：

线，你认为横坐标表示的物理量是____________．

图6

3．要测量定值电阻器R的阻值，所备器材如下：

A．电压表(量程3 V，内阻10 kΩ)

B．电流表1(量程0.6 A，内阻约为0.1 Ω)

C．电流表2(量程3 mA，内阻约为1.0 Ω)

D．滑动变阻器1(阻值0～1 kΩ，额定电流0.1 A)

E．滑动变阻器2(阻值0～20 Ω，额定电流1.0 A)

F．多用电表

G电池组(电动势略小于6 V，内阻不计)

H．开关和导线若干

利用所给器材，进行实验操作如下：

(1)用多用电表粗测电阻器R的阻值．多用电表选用“×100”的欧姆挡，操作方法正确，

刻度盘上的指针位置如图7所示．

(2)为了精确测定电阻器R的阻值，请在虚线框内画出实验电路图．