专题3电学重要实验的创新设计

1、PAGE 电学实验的电路设计与数据处理益阳市十六中 贺禹祥 考情分析 从近几几年的高高考试题题来看，770的的实验题题目是电电学实验验，而电电学实验验中电路路实验又又占了很很大的分分量。因因为电学学实验容容易出灵灵活题，从从其他知知识出灵灵活性题题目比从从电学实实验中出出灵活题题要难一一些。所所以考试试中围绕绕电学出出题的几几率高。题题目以设设计性实实验和仪仪器选择择类实验验题为主主，如220099年广东东、江苏苏、山东东、宁夏夏等高考考试卷，都都有电学学实验题题出现。 复习习指导 电学实实验都是是在基础础知识之之上，巧巧妙结合合电路特特点综合合命制而而成的。所所以在复复习时要要掌握好好基本的

2、的知识，以以不变应应万变。具具体要做做到：一一、掌握握电学基基本原理理，熟练练应用伏伏安法测测电阻，灵灵活处理理电流表表的接法法，熟练练掌握滑滑动变阻阻器的两两种接法法。二、熟熟悉仪器器的选择择依据，灵灵活选择择实验仪仪器。注注意从安安全性、精精确性和和方便性性这三个个方面考考虑。三三、加强强实际操操作能力力和观察察能力的的培养。尽尽可能把把考试试大纲中中要求的的实验亲亲手做一一遍，提提高动手手能力。四四、立足足教材，适适度扩展展。对考考试大纲纲规定定的实验验加以改改造和翻翻新是近近几年高高考电学学实验题题的主要要形式，在在复习时时要展开开开放式式的讨论论和研究究，激发发创新精精神。一、实验原

3、原理的迁迁移及电电路设计计例1：20007年年诺贝尔尔物理学学奖授予予了两位位发现“巨磁电电阻”效应的的物理学学家。材材料的电电阻随磁磁场的增增加而增增大的现现象称为为磁阻效效应，利利用这种种效应可可以测量量磁感应应强度。 若若图甲为某磁磁敏电阻阻在室温温下的电电阻一磁磁感应强强度特性性曲线，其其中RBB、R0分别表表示有、无无磁场时时磁敏电电阻的阻阻值。为为了测量量磁感应应强度BB，需先先测量磁磁敏电阻阻处于磁磁场中的的电阻值值RB。请按按要求完完成下列列实验。 (1)设设计一个个可以测测量磁场场中该磁磁敏电阻阻阻值的的电路，在在图乙的虚线线框内画画出实验验电路原原理图(磁敏电电阻及所所处磁

4、场场已给出出，待测测磁场的的磁感应应强度大大小约为为0.661.0T，不不考虑磁磁场对电电路其他他部分的的影响)。要求求误差较较小。 提提供的器器材如下下： AA磁敏敏电阻，无无磁场时时阻值RR0=1550 BB滑动动变阻器器R，全全电阻约约20 cc电流流表A，量量程2.5 mmA，内内阻约330 DD电压压表V，量量程3VV，内阻阻约3 k EE直流流电源EE，电动动势3VV，内阻阻不计 FF开关关s，导导线若干干(2)正确确接线后后，将磁磁敏电阻阻置入待待测磁场场中，测测量数据据如下表表： 根根据上表表可求出出磁敏电电阻的测测量值RRB=_，结合合图甲可知待待测磁场场的磁感感应强度度B=

5、_T。 (3)试试结合图图甲简要回回答，磁磁感应强强度B在在O00.2 T和00.41.00T范围围内磁敏敏电阻阻阻值的变变化规律律有何不不同?(4)某同同学查阅阅相关资资料时看看到了图图丙所示的的磁敏电电阻在一一定温度度下的电电阻一磁磁感应强强度特性性曲线(关于纵纵轴对称称)，由由图线可可以得到到什么结结论?小结：电学学实验设设计的基基本原则则1、安全性性：按设设计方案案实施时时，应安安全可靠靠不会对对人身、器器材造成成危害；如不超超过量程程，不允允许通过过的最大大电流以以内。2、精确性性：在选选择方案案时，应应对各种种可能的的方案进进行初步步的误差差分析，尽尽可能选选用精确确度高的的方案。

6、3、方便性性：设计计方案应应便于实实验操作作、读数数，便于于进行数数据处理理，便于于实验者者直观、明明显地观观察。二、实验数数据的处处理与分分析例2：含有有电源的的黑箱相相当于一一个等效效电源(a、bb是电源源的两极极，如图图甲所示示)，小小明想测测定这个个等效电电源的电电动势和和内阻，设设计了如如图乙所所示的测测量电路路，此电电路同时时能测出出电阻RR0的阻值值。小明明将滑动动变阻器器的滑片片移动到到不同位位置时，记记录了三三个电表表的一系系列示数数如表表格一和和表格二二所示。 (1)在在图丙所所示的坐坐标纸中中分别作作出R00的U-I图像像和电源源的U-I图像像。 (2)根根据作出出的图像

7、像可以求求出定值值电阻RR0= ，电源源电动势势E= V，内内阻r= 。(3)若实实验中的的所有操操作和数数据处理理均无错错误，实实验中测测得的定定值电阻阻R0的阻值值 实实际值；测得的的电源电电动势EE的值 实际际值，内内阻r的的测量值值 实实际值(横线上上选填“大于”、“等于”或“小于”)。 小小结：数数据探究究型实验验的主要要功能是是通过实实验提供供数据信信息，分分析各数数据中的的内在联联系，找找出数据据中所包包含的物物理规律律，常用用的数据据处理方方法(如如平均法法、图像像法、逐逐差法、比比较法等等)和误误差分析析方法(如绝对对误差、相相对误差差等)应应该掌握握。 巩巩固练习习：1请从

8、以以下器材材中选择择适当仪仪器设计计一个电电路，要要求用此此电路既既能测量量待测电电阻Rxx的电阻阻(约5500)，又又能测量量电源EE的电动动势。 a.待待测定值值电阻RRx：阻阻值约5500 b滑动变变阻器RR1：总阻阻值10000 c电电阻箱RR2：最大大阻值9999.9 d电电阻箱RR3：最大大阻值999.999 e电电流表GG：量程程3mAA，内阻阻约500Q f. 电源EE：电动动势约为为3V，内内阻很小小但不可可忽略g. 开关关及导线线若干 (1)实验中中应选取取的器材材有： 。(填填写器材材前面的的字母序序号) (2)请画出出实验电电路图。 (3)在测出出电阻RRx的值值后，再

9、再利用此此电路测测量电源源E的电电动势。还还需要测测量的物物理量有有： _。2用以下下器材可可测量待待测电阻阻Rx的的阻值：待测电电阻Rxx：阻值值在3000040000之间；电源EE：电动动势约为为6.00V，内内阻可忽忽略不计计；电压压表V11：量程程为05000mV，内内电阻rr1=10000： 电压表表V2：量程程为010VV，内电电阻r22范围110112k： 电阻阻箱R00：阻值值范围00999999；滑动变阻器器R：最最大阻值值为1550； 单刀单单掷开关关S、导导线若干干。 (1)测量中中要求两两块电表表的读数数都不小小于其量量程的，并并能测量量多组数数据，试试画出测测量电阻阻Rx的的实验电电路原理理图(原原理图中中的元件件用题干干中相应应的英文文字母标标注)。 (2)若某次次测量中中将电阻阻箱调到到恰当值值R0时，电电压表VV1的示数数为U11，电压压表V22的表示示数为UU2，则由由已知量量和测量量量计算算Rx的的表达式式为R22= 。3. R11、R2：为定定值电阻阻，R33，为滑滑动变阻阻器33个电阻阻采用如如图甲方式接接在E=8 VV、r=1的电源源上现现利用电电压传感感器(相相当于电电压表)和电流流传感器器(相当当于电流流表)研研究R33上的电电压与电电流变化化关系，任任意滑动动R3上的滑