等效替代法_电学和密度测量(1)

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⨯10 等效替代法——电学实验

【知识】等效．．替代．．法． 在研究物理问题时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他的物理量，但不会改变物理效果。如用合力替代各个分力，用总电阻替代各部分电阻，浮力替代液体对物体的各个压力等。 1.等效替代法解读

等效替代法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理的一种科学思想方法,它是物理实验的一种重要方法. 2.操作方法

具体来说,等效替代法在实验中,就是用一个标准的已知量替代被测量,并调整此标准量,使整个测量系统恢复到代替前的状态,则被测量等于标准量；或者另辟蹊径,选用别的实验器材和方法来替代难以测量的物理量.

3.注意事项

在应用等效替代法时,一定要注意等效性的准确把握.既在进行替代时和未进行替代时要有相同的效果.

（08丰台2）38．用图23甲所示的电路测量R X 的阻值，图中R 为电阻箱，R 0为滑动变阻器，电源两端的电压不变。

（1）请你完成该实验的主要步骤有： A ．根据电路图连接电路，电阻箱阻值调到最大；

B ．断开开关S 2，闭合开关S 1，读出电流表的示数为I ；

C ．________________________ _；

D ．读出电阻箱的示数R ，就是未知电阻的阻值。

（2）该同学操作正确，电阻箱调节好后的

示数如图23乙所示，可知待测电阻的阻值R X ＝_________Ω。

（2010西城2.33．）同学们各自利用输出电压恒定的电源、电阻箱和调好的电流表等器材测

量定值电阻R X 的电阻值。小华连接的实验电路如图20所示。跟小华一起完成对电阻R X 的测量。

①断开开关S 2，闭合开关S 1后，电流表的示数如图21甲所示，记录到电流表的示数I 1＝⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽A ；

②将电阻箱的电阻值调到⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽；

③开关S 1、S 2都闭合后，⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽，同时观察电流表的示数，当电流表的示数如图21乙所示，I 2＝⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽A 时，电阻箱接入电路的电阻值如图22所示；

④待测电阻R X ＝⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽Ω。

⑶在实验后的交流过程中，小刚发现小华测量的电流跟 自己的数据相同，区别是两个开关都闭合时，小刚观察到电流表的示数如图21乙所示；只闭合开关S 1，调节电阻箱接入电路电阻值如图22时，电流表的示数如图21甲所示。请你画出小刚测量定值电阻R X 电阻值的实验电路图。

（08石景山2.32．）用如图23所示的电路测量未知电阻的实验中，其中R X 是待测电阻，R 是滑动变阻器，R 0是电阻箱（电阻箱的最大阻值大于R X ），请根据实验电路图完成下面实验步骤：

（1）按图连电路，并将电阻箱和滑动变阻器的阻值调至最大； （2）闭合开关S 1和S 3，调节滑片P ，使电压表指针指在适当

位置，记录此时电压表的示数U ；

（3）闭合开关S 1和 ，保持 的电阻不变，调节电阻箱阻值，使电压表示数为 ，则此时电阻箱的阻值 待测电阻的阻值（选填“大于”、“小于”

或“等于”）。

（2011海淀一模）33．小明用电源、电压表、电阻箱和滑动变阻

器等实验器材，测量标有“2.5V” 字样的小灯泡的额定电功率。请将他的实验方案补充完整。 （1）将各开关均断开，按图18连接好电路，将滑动变阻器滑片P

调到阻值最大位置； （2）闭合开关S 1和S 2，调节滑动变阻器滑片P 的位

置， ，将数据记录在表格中；

（3）断开开关S 2，闭合开关S 3，保持滑动变阻器滑片P 的位置不变， ，并将相应数据记录在表格中； （4）根据所测数据，写出小灯泡额定电功率的表达式： 。

（2006年江苏中考题）

电路图

图18

V

S 2

L

P

R P a S 3

R

S 1 b

图23

P S 1

S 3

R X S 2 R 0 V

a

b

R

【探究的目的】粗略测量待测电阻R

的值

x

、一个标准电阻箱（元件符号）、若干开【探究器材】待测电阻R

x

关，一个电池、若干导线和一个刻度不准确但灵敏度良好的电流表（电流表是量程足够大）

【设计实验和进行实验】

（1）在右边的虚线方框内画出你设计的实验电路图；

（2）将下面的实验步骤补充完整。并用字母表示需要测出的物理量：

第一步：开关断开，并按设计的电路图连接电路

（3）写出Rx的表达式：（用测量量表示）

【解析】此题属于“一只电表测电阻”的类型，这种类型的题目，由于器材相对不够，不能用“伏安法”来测电阻，因此要运用“等效替代”的思想来设计测电阻的方法。哪个量相等？这是我们所要关心的。题目中已经给出的仪表是电流表，我们可以知道电流的大小。虽然不能准确读出电流值，但能比较电流的大小。因

此，电流这个物理量，我们可当作已知量。根据欧姆定律变形公式可知，需要将未知电阻的两端电压求出来。没有电压表当然不能直接读出未知电阻两端的电压，这时就要找等量，这个电压与谁的电压相等呢？并联电路各支路两端电压相等。我们可以连接成并联电路，让未知电阻两端电压与连入电路中的电阻箱的两端电压相等。记下通过未知电阻中的电流的示数（其实指电流表指针偏转的角度），再将电流表接入电阻箱的支路中，使两次电流表指针偏转的角度相同，这样就能测出未知电阻的阻值。

答案：⑴如图7；

图7

⑵第二步：只闭合开关S

1

，观察并记录电流表指针偏转的位置；第三步：断

开开关S

1，闭合开关S

2

，调节电阻箱电阻的大小，观察电流表的指针，使它指向

前面记录的位置；第四步：读出此时电阻箱电阻的大小R

。

⑶R

x=R

0。

第二部分：等效替代法测密度

说明：在测不规则固体体积时，采用排液法测量，这里采用了一种科学方法等效替代法。

15、薛悟理同学在实验宝里用托盘天平和量筒测某种矿石的密度．采取了如下的实验操作：A．将矿石用细线系好后慢慢地放入量筒中并记下总的体积．

B．把游码放在标尺的零刻度线处，调节横梁上的螺母，使横梁平衡

C．把天平放在水平桌面上．

D．将矿石放在左盘中。将砝码放在右盘中并移动游码直至横梁平衡

E，在量筒中倒入一定量的水并记下水的体积．

(1)正确的实验操作顺序是(只填标号)

(2)在调节天平时，发现指针如图甲所示偏向分度盘的右侧，此时应将平衡螺母向调．

(3)用天平称矿石的质量，把矿石放在天平的左盘。天平平衡时．放在右盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示；量筒量出矿石的体积如图9丙所示，由此可知，矿石的密度ρ= kg/m3

11、下面是小丽在测量一块矿石密度时的主要步骤。

（1）下面的操作有哪些是必要的，请你把必要的操作按正确的顺序将序号排列出来：A．用调节好的天平测出量筒的质量为200g

B．向量筒中倒进一些水，测出这些水的体积15 cm3