电学实验中的疑难问题解析

1、教 师：初(高) 学生：上课时间 2014年 月 日阶 段：基础（） 提高（） 强化( ）课时计划共 次课 第 次课教学课题：电学实验中的疑难问题解析教学目标：突破电学实验的易错点教学重难点:重点：电表的连接与误差的分析、滑动变阻器的两种接法；难点：伏安法测电阻的数据处理；教学过程难点分析例题讲解举一反三课后作业课后作业 两道电学实验高考题教学反思家长建议 家长签名：电学实验中的疑难问题解析【难点分析】一伏安法测电阻1。原理：伏安法测电阻的原理是欧姆定律，只要测出通过待测电阻的电流和两端的电压，然后根据R=U/I就可得到待测电阻的阻值。2.电路:测量电路有电流表外接法图A、C和电流表内接法图B

2、、D两种选择。判断图线1与图线2分别属于哪个电路 误差分析（1）当用电流表外接法时,电阻测量值小于真实值;当用电流表内接法时，电阻测量值大于真实值。 (2)若待测电阻Rx远小于电压表的内阻，即待测电阻Rx为小电阻时,宜采用电流表外接法；若待测电阻Rx远大于电流表的内阻,即待测电阻Rx为大电阻时，宜采用电流表内接法。【例题1】如下图所示，用伏安法测电阻,若电流表内阻1，电压表内阻5000，Rx约为10，则下图中哪个测量结果较为准确？测量值比真实值偏大还是偏小（）A甲电路，偏大B甲电路，偏小C乙电路，偏大 D乙电路，偏小答案B解析500，10,>，应采用电流表外接法,由于电压表分流，使IAI

3、x,Rx的测量值比真实值偏小。测量电阻的其他方法： (1）欧姆表测:测量原理：两表笔短接后，调节Ro使电表指针满偏，得 IgE/(r+Rg+Ro） 接入被测电阻Rx后通过电表的电流为IxE/（r+Rg+Ro+Rx)E/(R中+Rx) 由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小;使用方法:机械调零、选择量程（大到小）、欧姆调零、测量读数时注意挡位（即倍率)、拨off挡. 注意：测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。(2）电桥法测:（3)半偏法测表电阻： 断s2，调R1使表满偏； 闭s2,调R2使表半偏。则R表=R2； GR2S2R1

4、S1R1SVR2【例题2】用伏安法测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，不论使用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差。为了消除系统误差，某研究性学习小组设计了如图所示的测量电路。（1）请完成下列操作过程:第一步：先将R2的滑动触头调到最左端，单刀双掷开关S2合向1，然后闭合开关S1，调节滑动变阻器R1和R2，使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程)，读出此时电压表和电流表的示数U1、I1；第二步：保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变，_。（2)根据以上记录数据写出被测电阻Rx的表达式Rx_。(3)根据实验原理图连接好实物图。答案(1)将单刀双掷开关S2合向2，读出电压表和电流表的

5、示数U2、I2(2）（3）如图所示解析本题用了一种新的方法来消除系统误差,解题的关键是能否根据题目中的电路图弄清实验原理.二测电动势和内阻 (1）直接法：外电路断开时，用电压表测得的电压U为电动势E ;U=E（2)通用方法：AV法测要考虑表本身的电阻,有内外接法；单一组数据计算，误差较大应该测出多组（u,I)值，最后算出平均值作图法处理数据，（u，I)值列表，在uI图中描点,最后由u-I图线求出较精确的E和r.（3)特殊方法 (一)即计算法：画出各种电路图1。 （一个电流表和两个定值电阻)2. (一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻器）3。 (一个电压表和两个定值电阻） （二)测电源电动势和内

6、阻r有甲、乙两种接法，如图甲法中所测得和r都比真实值小，/r测=测/r真;乙法中，测=真，且r测= r+rA。(三）电源电动势也可用两阻值不同的电压表A、B测定,单独使用A表时，读数是UA，单独使用B表时,读数是UB，用A、B两表测量时，读数是U，则=UAUB/(UAU）。【例题3】现在按图所示的电路测量一节旧干电池的电动势E(约1。5V)和内阻r（约20），可供选择的器村如下：电流表 A1、A2(量程0500A，内阻约为500），滑动变阻器R(阻值 0100，额定电流1。0A)，定值电阻 R1（阻值约为 100），电阻箱 R2、R3(阻值0999.9）,开关、导线若干。由于现有电流表量程偏小

7、,不能满足实验要求，为此，先将电流表改装（扩大量程）,然后再按图电路进行测量。（1)测量电流表 A2 的内阻 按图电路测量 A2 的内阻，以下给出了实验中必要的操作. A断开 S1 B闭合 S1、S2 C按图连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左端，R2调至最大 D调节R2，使A1 的示数为I1，记录 R2 的值。 E断开S2，闭合 S3 F调节滑动变阻器 R，使 A1、A2 的指针偏转适中,记录 A1 的示数 I1 请按合理顺序排列实验步骤(填序号): _。 （2）将电流表 A2（较小量程）改装成电流表 A（较大量程）如果（1）中测出 A2 的内阻为 468.0，现用 R2 将 A2 改装成

8、量程为 20mA的电流表 A,应把 R2调为 _ 与 A2并联,改装后电流表A的内阻 RA为_。（3）利用电流表A、电阻箱 R3测电池的电动势和内阻用电流表 A、电阻箱R3及开关S按图所示电路测电池的电动势和内阻。实验时，改变R3的值,记录下电流表A的示数I,得到若干组 R3、I的数据,然后通过作出有关物理量的线性图象，求得电池电动势 E和内阻r。a请写出与你所作线性图象对应的函数关系式 _ 。 b请在虚线框内坐标中作出定性图象（要求标明两个坐标轴所代表的物理量，用符号表示） c图中 _ 表示E.图中 _ 表示r。 答案：（1） CBFED A （2） 12 11.7 （3） 答案一 a、 b

9、、c、 直线的斜率纵轴截距的绝对值答案二 a、b、c、直线斜率的倒数 纵轴截距除以斜率三、测量电路( 内、外接法 ） 记忆决调 “内”字里面有一个“大"字类型电路图R测与R真比较条件计算比较法己知Rv、RA及Rx大致值时内接AVR大R测=RX+RA RX适于测大电阻Rx >外接AVR小R测=Rx适于测小电阻RX <当Rv、RA及Rx末知时，采用实验判断法：动端与a接时（I1；u1） ，I有较大变化（即）说明v有较大电流通过,采用内接法动端与c接时(I2；u2) ,u有较大变化(即）说明A有较强的分压作用,采用内接法测量电路( 内、外接法 )选择方法有三种：Rx与 Rv、R

10、A粗略比较; 计算比较法 Rx 与 比较 ； 当Rv、RA及Rx末知时，采用实验判断法；四、供电电路( 限流式、调压式 ）电路图电压变化范围电流变化范围优势选择方法限流E电路简单附加功耗小Rx比较小、R滑 比较大，R滑全>n倍的Rx通电前调到最大调压0E0电压变化范围大要求电压从0开始变化Rx比较大、R滑 比较小R滑全>Rx/2通电前调到最小以“供电电路”来控制“测量电路”：采用以小控大的原则电路由测量电路和供电电路两部分组成，其组合以减小误差，调整处理数据两方便 R滑唯一：比较R滑与Rx 控制电路 RxR滑<10 Rx 限流方式分压接法R滑Rx两种均可，从节能角度选限流R滑

11、不唯一：实验要求确定控制电路R滑实验要求：负载两端电压变化范围大.负载两端电压要求从0开始变化.电表量程较小而电源电动势较大。有以上3种要求都采用分压供电。无特殊要求都采用限流供电【例题4】2在分压电路中，为使实验便于调节，应选用全电阻较小的滑动变阻器14、（1)一个电压表VA的内阻RA=1000，量程为1。0V，现要利用电阻箱扩大它的量程，改装成量程为3。0V的电压表改装后，再用一量程为3.0V的精确的电压表VB对改装后的电压表的所有刻度进行校准除了这两个电压表VA、VB外，还有下列一些器材: 电源E（电动势约为6V，内阻较小）变阻器R（总电阻约10）电阻箱R0(09999)开关S导线若干如

12、图520所示是以上器材和两个电压表VA、VB的实物示意图，试在图中画出连线，连成进行校准时的实验电路 图中电阻箱的取值等于_(2）用上述电压表VB和改装后并已校准过的电压表（以下称之为VC）以及一个开关和一些导线,去测量一个电动势大约为2V的电源的内阻r 简要写出测量步骤用测得的量表达r的公式应为r=_解析： （1）实物连线如图521所示,为了使改装表与标准表在零到量程的范围内一一校对,应采用分压电路根据串联电路的电压分配关系,有图521解得R0=2000(2）先将电压表VC通过开关、导线与电源连接，读出VC上的示数UC；再将电压表VC和VB串联，通过开关、导线与电源连接,读出VC上的示数UC

13、和VB上的示数UB 根据上述两步操作可得 由三式解得【点评】 本题综合考查了电表改装、电表校准电路及测量电源内阻的方法，测试设计和完成实验的能力用电压表VB和VC测量电源的内阻时，应注意： 尽管两电压表的量程相同，但其内阻并不一定相同(表头可能不同）五、选实验试材(仪表）和电路按题设实验要求组装电路，画出电路图，能把实物接成实验电路，精心按排操作步骤，过程中需要测量的物理量,结果表达式中各符号的含义.(1）选量程的原则：测U、I，指针超过1/2，测电阻刻度应在中心附近；(2)方法： 先画电路图,各元件的连接方式（先串再并的连线顺序）； 明确表的量程，画线连接各元件，铅笔先画,查实无误后，用钢笔

14、填；先画主电路，正极开始按顺序将主电路元件依次串联,最后把并联元件并上； (3）注意事项：1.表的量程选对,正负极不能接错；2。导线应接在接线柱上，且不能分叉；(4）实物图连线技术1。无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；即：先接好主电路（供电电路).对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程,滑动变阻器应调到阻值最大处).2。对分压电路,应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低,根据伏安法

15、部分电表正负接线柱的情况,将伏安法部分接入该两点间。实物连线的总思路 分压（滑动变阻器的下两个接线柱一定连在电源和电键的两端） 画出电路图连滑动变阻器 限流（一般连上一接线柱和下一接线柱）（两种情况合上电键前都要注意滑片的正确位置） 电表的正负接线柱连接总回路： 总开关一定接在干路中 导线不能交叉【例题5】把电流表改装为电压表的实验中，分3个主要步骤，实验中给出的器材有：电流表（量程0100A)AR2R1K2K1E图1标准伏特表（量程05V）电阻箱（09999）电阻箱(0-99999）电源(电动势2V,有内阻）电源（电动势6V，有内阻）滑动变阻器（0-50,额定电流1.5A）电键两只，导线若干

16、。图2AV首先要用半偏法测定电流表的内阻。如果采用图1所示的电路测定电流表A的内电阻并且要想得到较高的精确度，那么从以上给出的器材中，可变电阻R1应选用_，可变电阻R2应选用_，电源E应选用_。 该步实验操作的步骤有：A.合上K1 B.合上K2 C.观察R1的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调至最大 D.调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度 E。调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半 F.记下R2的阻值。 把以上步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在下面横线上空白处：_；_；_;_;_；_.如果在步骤F中所得的R2的阻值为600,则图1中被测电流表的内阻Rg的测量值为_。如果要将

17、图1中的电流表A改装为量程为0-5V的伏特表,则改装的方法是给电流表_联一个阻值为_的电阻. 在用以上步骤将电流表改装成伏特表后，下列说法中正确的是 A。由于电流表内阻的测量值比其真实值小，这一因素使得用上述步骤改装成的伏特表测定电压时，其读数比伏特表两端的实际电压小B。由于电流表内阻的测量值比其真实值小，这一因素使得用上述步骤改装成的伏特表测定电压时，其读数比伏特表两端的实际电压大C。由于电流表内阻的测量值比其真实值大,这一因素使得用上述步骤改装成的伏特表测定电压时，其读数比伏特表两端的实际电压小D。由于电流表内阻的测量值比其真实值大，这一因素使得用上述步骤改装成的伏特表测定电压时，其读数比

18、伏特表两端的实际电压大图2所示器材中，一部分是将电流表改装为伏特表所需的,其余是为了把改装成的伏特表跟标准伏特表进行校对所需的。在上面方框中画出改装和校对都包括在内的电路图（要求对0-5V的所有刻度都能在实验中进行校对）；然后在图2上画出连线，将所示器材按以上要求连接成实验电路。答案：，,；C、A、D、B、E、F，600串，49400，A；分压六电表的改装:首先要知：微安表的内阻、满偏电流、满偏电压。其次，采用半偏法先测出表的内阻；最后要对改装表进行较对。(1)改为V表:串联电阻分压原理 (n为量程的扩大倍数）（2)改为A表:串联电阻分流原理 （n为量程的扩大倍数)（3）改为欧姆表的原理两表笔

19、短接后,调节Ro使电表指针满偏,得 IgE/（r+Rg+Ro） 接入被测电阻Rx后通过电表的电流为 IxE/(r+Rg+Ro+Rx）E/(R中+Rx） 由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小【例题7】如图10-3-12所示,一个电压表由小量程电流表与电阻R串联而成,若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可能加以改进（ ）图10-3-12A.在R上串联一比R小得多的电阻 B。在R上串联一比R大得多的电阻C。在R上并联一比R大得多的电阻 D.在R上并联一比R小得多的电阻解析：电压表读数总比准确值稍小一些，意味着表头的指针偏转角度偏小，说明通过电流表

20、的电流稍小一些,也就是电阻R的阻值比应串联的分压电阻阻值稍大一些，所以应减小R的阻值.为了达到此目的，不可能再串联一个电阻，那样会使总电阻更大;也不能在R两端并联阻值比R小得多的电阻，那样会使并联后的总电阻比R小得多。如果在R两端并联阻值比R大得多的电阻，则并联后的电阻比R稍小。答案：C课后作业一为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图所示的电路。图中A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池。完成下列实验步骤中的填空：（1）将S拨向接点1,接通S1，调节_,使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_的读数I；(2）然后将S拨向接点2，调节_,使_，记下此时RN的读数；（3)多次重复上述过程，计算RN读数的_,此即为待测微安表头内阻的测量值。解析：（1）R0、标准电流表A0；（2）RN,标准电流表A0的示数为I