电学试验专题简红梅课件

1、电学实验专题 银川唐徕回民中学：简红梅第1页，共47页。LOGO近几年宁夏高考物理实验试题考点分析2013年2014年2015年2016年22弹簧弹性势能的探究实验 伏安法测电阻研究匀变速直线运动，测定动摩擦因素探究弹簧的弹性势能23电流表、电压表的改装、多用表的使用 探究胡克定律半偏法测电压表的内阻、设计电路、误差分析改进的半偏法测电压表的内阻第2页，共47页。专题内容：一、电表读数二、电路中的测量和控制三、电阻的测量四、考纲中涉及的电学实验第3页，共47页。电流表量程一般有两种00.6A，03A；电压表量程一般有两种03V，015V。如图所示：因为同一个电流表、电压表有不同的量程，因此，对

2、应不同的量程，每个小格所代表的电流、电压值不相同，所以电流表、电压表的读数比较复杂，测量值的有效数字位数比较容易出错。下面是不同表，不同量程下的读数规则：（1）电压表、电流表若用03V、03A量程，其最小刻度（精确度）分别为0.1V、0.1A，为10分度仪表读数，读数规则较为简单，只需在精确度后加一估读数即可。如图所示，电压表读数为1.88V，电流表读数为0.83A。若指针恰好指在2上，则读数为2.00V（或A）。1、电流表、电压表的读数规则：一、电表读数第4页，共47页。（2）电压表若用015V量程，则其最小刻度为0.5V，为2分度仪表读数，所读数值小数点后只能有一位小数，也必须有一位小数。

3、如图所示，若指针指在整刻度线上，如指在10上应读做10.0V，指在紧靠10刻度线右侧的刻度线上（即表盘上的第21条小刻度线）读数为10.5V，若指在这两条刻度线间的中间某个位置，则可根据指针靠近两刻度线的程度，分别读做10.1V，或10.2V，或10.3V，或10.4V，即使是指在正中央，也不能读做10.25V，若这样，则会出现两位不准确的数，即小数点后的2和5，不符合读数规则，如上图中所示，读数应为9.3V。第5页，共47页。（3）电流表若用0-0.6A量程，则其最小刻度为0.02A，为5分度仪表读数，其读数规则与015V电压表相似，所读数值小数点后只能有两位小数，也必须有两位小数。如图所示

4、，若指针指在第11条刻度线上，则读数为0.22A，指在第10条刻度线上，读数为0.20A，指在第12条刻度线上，读数为0.24A。如上图所示，电流表读数为0.17A，第6页，共47页。 最小刻度是2（包括0.2和0.02）估读到最小刻度的同一位，即同一位按二分之一估读（目测每一小格的“中间线” ，看指针所在的位置，靠边读边，靠中间读一半）最小刻度是1（包括0.1和0.01）估读到最小刻度的下一位，即下一位按十分之一估读（目测把每一小格等分成十份，看指针所在的位置）最小刻度是5（包括0.5和0.05）估读到最小刻度的同一位，即同一位按五分之一估读（目测把每一小格等分成五份，看指针所在的位置）00

5、.6A:0.35A 03A:1.77A03V:2.16V 015V:10.8V第7页，共47页。 2、多用电表的读数规则电流、电压挡的读数与前面电流表、电压表的读数一致电阻读数（指针尽量在表盘的中间附近）：因为欧姆表的精度本来就不高，是否估读影响不大。如果指针指在某一刻度上，直接读出就行，可以不进行估读。如果指在两条刻度线之间，最好估读一位。第8页，共47页。如图示多用电表，选择开关分别置于下列位置时的读数是：10010V量程250V量程5mA量程2.5V交流量程 1.0k6.2V155V3.10mA1.85V第9页，共47页。二、电学实验中的控制与测量电路1、电压表和电流表的接法（测量电路）

6、（1）电流表外接法：小外（测）偏小。误差分析：VA适用条件：误差分析：（2）电流表内接法：大内（测）偏大。VA适用条件：小电阻大电阻第10页，共47页。(3)判断方法a、试触法 结论：若电压表示数变化明显，说明是小电阻则采用电流表外接法：VA若电流表示数变化明显，说明是大电阻则采用电流表内接法：b、公式判断法：若已知R、RA、RV的大概值，则当：（内接法）（外接法）（两种方法均可采用）第11页，共47页。（1）限流式接法分析：设电源内阻为0，电表均为理想电表，则有电路关系：又因为： 在接通开关之前，滑片应该接在a端。在相同条件下电路的消耗的总功率为：2、电路中滑动变阻器的两种连接（控制电路）功

7、率损耗较小第12页，共47页。2、电路中滑动变阻器的两种连接（2）分压式接法 在接通开关之前，滑片应该接在a端。在相同条件下电路的消耗的总功率为：功率损耗较大第13页，共47页。下列三种情况必须选用分压式接法要求某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时。当用电器的电阻R远大于滑动变阻器的最大值R0时。若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过电表或电器的额定值时。下列情况可选用限流式接法没有要求电路中的电流或电压从零开始连续调节（如：测量电源电动势和内阻），只是小范围内测量。R与R0相差不大或R略小于R0。没有

8、很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，考虑安装简便和节能因素优先采用限流式接法. 第14页，共47页。解：确定电表的接法，由：AV例题分析：用伏安法测量某电阻Rx(约为5)，已知电流表内阻1，量程为0.6A，电压表内阻为几千欧姆，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为06，额定电流为5A，试画出测量Rx的原理图。，所以采用电流表外接法。 确定控制电路的接法：因为，若为限流接法，则负载Rx的最大电压为：调节范围为：电压表量程不够，因此必须采用分压式接法。第15页，共47页。待测电阻R（阻值约5，额定功率1W）电流表A1（量程0.6A，内阻0.2）电流表A2（量程3A，内

9、阻0.05）电压表V1（量程3V，内阻3K）电压表V2（量程15V，内阻15K）滑动变阻器R0（最大电阻50）蓄电池（电动势6V）开关导线若干解（1）确定电流表与电压表，被测电阻R的额定电流、电压分别约为：例题分析：用伏安法测量某电阻R，现有实验器材如下：（2）确定电流表内、外接法电流表外接法（3）确定控制电路因为滑动变阻器的全电阻 应选用限流接法。第16页，共47页。三、电阻的测量1.欧姆表测量：最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测，为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。2.伏安法：伏安法的测量依据是欧姆定律（包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律）

10、，需要的基本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表时，可以用标准电阻（电阻箱或给一个定值电阻）代替；当电表的内阻已知时，根据欧姆定律 ，电压表可以当电流表使用，同样根据 ，电流表也可以当电压表用第17页，共47页。3. 测量电阻的其它方法若知道电流表1的示数为 、电流表2的示数 ，且知道电流表2 内阻为 ，则可由欧姆定律得：（1）比例法测电阻：如果有可以作为标准的已知电阻的电表，可以采用比例法测电表的电阻。用比例法测电表内阻时，两个电流表一般是并联（据并联分流原理），两个电压表一般是串联（据串联分压原理）。 A1A2采用限流电路，这是由于电流表内阻都较小，若采用分压电路，则滑动变阻器的阻值必

11、须更小，这时电路近似于短路，是不允许的第18页，共47页。测电压表内阻时，应调节滑动变阻器R0，使两电压表的指针都有较大偏转，记录下两电表的示数U1和U2，根据串联电路分压原理，若已知电压表V1的内阻r1，则电流表V2的内阻r2而电压表内阻都很大，若采用限流电路，则滑动变阻器的电阻必须更大，这在实际上行不通。V1V2（1）比例法测电阻：如果有可以作为标准的已知电阻的电表，可以采用比例法测电表的电阻。用比例法测电表内阻时，两个电流表一般是并联（据并联分流原理），两个电压表一般是串联（据串联分压原理）。 第19页，共47页。(2)替代法测电阻 （1）S接1，调节R0，读出电流表示数I。 （2）S接

12、2,R0不变，调节电阻箱R，使电流表示数仍然为I。 （3）由此可知：替代法是一种简捷而准确度很高的测量电阻的方法，此方法没有系统误差，只要电阻箱和电流表的精度足够高，测量误差就可以忽略。3. 测量电阻的其它方法A第20页，共47页。(3)半偏法测电阻（电流表内阻） （1）断开S2，闭合S1，调节R0使得电流表达到满偏。 （2）保持S1闭合，并保持R0不变，闭合S2调节变阻箱，使电流表示数达到半偏。 （3）由此可知：用电流表半偏法测定电流表内阻时测量值比真实值略小。3. 测量电阻的其它方法G第21页，共47页。(3)半偏法测电阻（电压表内阻） （1）调节： （2）再闭合开关，调节R使电压表示数达

13、到满偏U。 （3）使电阻器R滑动头不动，调节电阻箱RO使电压表示数为半偏；则用电压表半偏法测定电压表内阻时测量值比真实值略大。3. 测量电阻的其它方法V第22页，共47页。3. 测量电阻的其它方法(4)分压、分流法测电阻测电压表电阻：图中两电压表的电压分别为U1、U2测电流表电阻：图中两电流表的电压分别为I1、I2V2V1A1A2即：即：第23页，共47页。3. 测量电阻的其它方法(5)电桥法测电阻G调节R4 ，使灵敏电流表中没有电流通过 ， 此时电桥平衡。平衡即得到与伏安法测电阻相比较，没有电表内阻引起的误差，故达到很高的精确度，但是电桥是否平衡却受到了灵敏电流计的灵敏度的影响。第24页，共

14、47页。1、电路选择（1）本实验被测小灯泡灯丝电阻比较小，因此测量电路选择电流表外接法。（2）本实验要画小灯泡的U-I图像，需要从0开始画图，必采用分压式。（3）闭合开关前，变阻器滑片应在a端。四、考纲中要求考查的电学实验 （一）描绘小灯泡的伏安特性曲线2、数据处理：图像法第25页，共47页。例题分析：小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而变大，某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡的电流和电压）：I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）在图

15、中画出小灯泡的U-I曲线。（2）如果电源的电动势为1.5V，内阻为2，将本题中的小灯泡接在该电源两端，小灯泡的实际功率是多少？交点表示输出功率，即小灯泡：第26页，共47页。VA2、方法：（1）用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积。（2）利用伏安法测电阻，连接实验电路图。（3）用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，取平均值。（4）利用伏安法测量电阻U-I图像求出R的平均值。（5）带入公式求出电阻率。整理器材。3、注意点： ：（1）电阻较小，利用电流表外接法。 （2）使用U-I图像求出R。 （3）因为使用外接法，所以导致结果小与

16、真实值。即结果偏小。四、考纲中要求考查的电学实验 （二）测定金属的电阻率1、原理：第27页，共47页。4、螺旋测微器：螺旋测微器内部测微螺杆的螺距是0.5mm，则圆周上点转一周，螺杆前进或后退0.5mm。将大圆周分成50等分，则圆周上的点转过一等分，螺杆前进或后退0.01mm。固定刻度的最小分度对应螺距，即0.5mm，活动刻度的最小分度对应螺距的1/50,即0.01mm。（1）读数方法： 固定刻度读出半毫米整数倍的部分。 可动刻度示数精确度（单位为毫米）（可动刻度有一位估计值）第28页，共47页。例题分析：有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示此金属材料重约12 N，长约为30 cm，

17、电阻约为10已知这种金属的电阻率为，密度为因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，现有如下器材可选：A毫米刻度尺 B螺旋测微器C电流表（600 mA,1. 0) D电流表（3 A,0. 1)E电压表（3 V,6 k) F滑动变阻器（2 k,0. 5 A)G滑动变阻器（10 k,2 A) H蓄电池（6 V,0.05)I开关一个，带夹子的导线若千(1)除待测金属管线外，还应选用的器材有 （只填代号字母）(2)图中画出你所设计方案的实验电路图,并把所选仪器连成实际测量电路(3)实验中要测量的物理量有： 计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为S0=

18、 ABCEGHI 横截面边长a、管线长度l、电压U、电流I 第29页，共47页。1、实验步骤（伏安法测E、r）AV（三）测定干电池的电动势E和内阻r（1）恰当选择实验器材，照图连好实验仪器，使开关断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值最大的一端。（2）闭和开关S，接通电路，记下此时的电压表和电流表的示数。（示数在表盘什么部分，最好？）（3）将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置，记下此时的电压表和电流表的示数。（4）继续移动滑动变阻器的滑动触头至几个不同的位置，记下各位置对应的电压表和电流表的示数。（5）在坐标指上以U为纵轴，以I为横轴，作出UI图象，利用图象求E、r。第30

19、页，共47页。2、数据处理（1）代数法：利用解方程组求E、r，并采用多次测量取平均值的办法。 （三）测定干电池的电动势E和内阻rAV（2）图象法：对于E、r一定的电源，路端电压U与通过干路的电流I，UI图象应该是一条直线，这条直线与纵轴的交点表示电源的电动势E，横轴I的交点表示短路电流，图线的斜率的绝对值表示电源的内阻。第31页，共47页。（1）电池内阻大小会直接影响到测量结果.当 , ,从而造成 没有变化,不方便读数,也不方便作图.所以,在这个实验中常选择内阻大一些的电池进行测量.(或者与电池串联一个几欧姆的电阻充当内阻)（2）实验误差：主要来源与电压表的分流：采取办法（1）选取阻值范围小的

20、滑动变阻器（额定电流比较大）；（2）选取内阻较大的电压表（满足量程的条件下）。AV3、注意事项（三）测定干电池的电动势E和内阻r第32页，共47页。4、内接、外接法对测量结果的影响。AV第33页，共47页。AV4、内接、外接法对测量结果的影响。第34页，共47页。（1）U-I法AVAV（三）测定干电池的电动势E和内阻r5、其他方法第35页，共47页。AA（三）测定干电池的电动势E和内阻r5、其他方法（2） I-R法第36页，共47页。AVV（三）测定干电池的电动势E和内阻r5、其他方法（3） U-R法第37页，共47页。例题分析:现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50，已知该

21、电池允许输出的最大电流为50 mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图(a)所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，阻值范围09 999，R0是定值电阻，起保护电路的作用(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：A. 10 2.5 W B. 100 1. 0 WC. 200 1. 0 W D. 2 000 5.0 W本实验应选哪一种规格？答 。(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图 (b)所示的图线（已知该直线的截距为0.1 V-1)则根据该同学所作出的图线可求

22、得该电池的电动势E为 V，内阻r为 .C10462第38页，共47页。一、工作原理在图中的电路中，电源电动势为E=1.5V，内阻为r=0.5，电流表满偏电流为Ig=10mA，电流表电阻Rg=7.5，A、B为接线柱。（1）用一条导线把A、B直接连起来，此时，应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流？（四） 多用电表的使用第39页，共47页。在图中的电路中，电源电动势为E=1.5V，内阻为r=0.5，电流表满偏电流为Ig=10mA，电流表电阻Rg=7.5，A、B为接线柱。（2）调至满偏后保持R1不变，在A、B间接入一个150的定值电阻R2，电流表指针指着多少刻度的位置？（四） 多用电表的使用一、工作原理第40页，共47页。在图中的电路中，电源电动势为E=1.5V，内阻为r=0.5，电流表满偏电流为Ig=10mA，电流表