电学实验专题(143张PPT)

高考物理系列讲座----电学实验专题1、高中物理实验复习值得思考的环节一、物理实验复习与备考策略●考试说明中精选实验，突出了复习的重点。实验条目后冠以“（实验、探究）”，说明实验具备更多的能力要求或可以考查的途径。●所列实验与传统的实验器材不一定一一对应。●对实验技能和方法的考查更加突出，要求对实验原理有更高层次的领悟才能正确迁移和运用。2、高中物理实验所涉及基本方法3、北京“11考试说明”对实验器材与实验误差提出的要求●设计实验原理：控制变量法、替代法、模拟法、微小量放大法、留迹法●控制实验误差：多次测量法、积累法●处理实验数据：列表法、作图法、平均值法、逐差法●实验器材●实验误差与有效数字●实验考试形式与比例2011考试说明有关实验部分的要求实验能力是指针对具体问题，根据已有条件，运用已学过的知识和方法制定方案，通过实验解决问题的能力。能独立完成“物理知识内容表”中所列的实验。具体要求如下：①了解基本仪器的主要性能和使用方法，根据需要能合理选择和正确使用基本仪器。②理解实验原理和方法。能够控制实验条件，排除实验故障，正确进行观察、测量、记录实验现象和实验数据。③分析和处理实验数据，对实验结果进行描述和解释，对误差进行初步分析和讨论，评价实验结论。④依据已有资源，设计简单实验，组合实验器材，拟定实验步骤，探究所要解决的问题。第一部分2011考试说明有关实验部分的要求内容提示说明94．研究匀变速直线运动利用纸带求a和vt等95．探究弹力和弹簧伸长关系实验要求.数据处理96．验证力的平行四边形定则平行四边形定则97．验证牛顿第二定律(新)书探究a与F、m的关系98．研究平抛运动实验方法等99．探究动能定理(新)借用探究a与F、m的关系装置100．验证机械能守恒定律数据处理、不测质量101．验证动量守恒定律仪器要求、内容等102．探究单摆的运动(新)、用单摆测定重力加速度探究多种测g方法2011考试说明有关实验部分的要求内容提示说明103．测定金属的电阻率（螺旋测微器的使用）安培表外接、限流电路104．描绘小灯泡伏安特性曲线安培表外接、分压电路105．把电流表改装成电压表测表头Rg、改装、校验106．测定电源的电动势和内阻安培表内接107．多用电表的使用表盘功能、测量要点、探索黑箱电学元件108．示波器的使用表盘功能、使用要点109．传感器的简单使用简单使用110．测定玻璃的折射率研究不同测量方法111．用双缝干涉测光的波长测量原理、方法2011考试说明有关实验部分的要求—说明1．要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、示波器、滑动变阻器、电阻箱等2．要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差。3．要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果．间接测量的有效数字运算不作要求近几年北京高考实验题目类型年份内容0618分卡尺读数分压电路测小灯泡R-U,P-U曲线,仪器选择0718分电子射线管左手定则斜面测s/t-t图线,求v和a,仪器选择、图象0818分示波器旋钮作用探究弹力和弹簧伸长的关系表格数据0918分双缝干涉测波长卡尺测定电动势E内电阻rR-1/I图象1018分电流表改装电压表半偏法测表头内阻、改装、校验1118分多用电表测量电阻验证动量守恒定律一、电学测量仪表及读数法则G_+示教表0-3v-15v0-0.6A-3A电压表电流表例：按照有效数字规则读出下列电表的测量值接0~3A量程•(0.1×8+0.1×9/10)A•=0.89A误差值•1.最小分度是1（包括0.1、0.01等）的仪器，测量误差出现在下一位（即估读到最小分度下一位），下一位按1/10估读。若无估读，则在最小分度的下一位补“0”。•安培表0～3A档、电压表0～3V档等。读数规则：0123V读数：2.40V10例：按照有效数字规则读出下列电表的测量值接0~15V量程时读数为________V.•精度(即最小分度值）为0.5V，在十分位上。•2.最小分度是5（包括0.5、0.05等），测量误差出现在同一位上，同一位按1/5估读，即按五分之几格估读。(10+0.5×1+0.5×3/5)V最小分度值误差值10.811例：按照有效数字规则读出下列电表的测量值接0~0.6A量程时读数为________A.0.18•精度(即最小分度值）为0.02A，在百分位上。•3.最小分度是2（包括0.2、0.02等），测量误差出现在同一位上，同一位按1/2估读，即不足半小格舍去，超过半小格按半格估读，接近满格按满格估读。(0.02×8+0.02×1)V最小分度值误差值12凡最小分度值是一个单位的，有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读，若无估读，则在精度的下一位补“0”。凡最小分度值是2或5个单位的，有效数字的末位就是精度的同一位（含估读数），若无估读不需补“0”。若用0~0.6安量程，其精度为0.02安，说明测量时只能准确到0.02安，不可能准确到0.01安，因此误差出现在安培的百分位（0.01安），读数只能读到安培的百分位，以估读最小分度半小格为宜，当指针指在小于半小格位置则舍去，指针正对半小格则取为0.01安，指针超过半小格时则算一小格即0.02安。00.20.40.6A051015V读数：10.5V051015V读数：9.5V练一练读数：0.37A•电阻箱：是一种可以调节电阻的并且能够显示出电阻阻值大小的变阻器。•读数方法是：各旋扭对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，它们之和就是电阻箱接入电路的阻值。•使用电阻箱时要注意通过电阻的电流不能超过允许的最大数值。6、电阻箱15•电阻箱读数:•8×10000+4×1000+5×100+8×10+0×1+2×0.1•=84580.2Ω练一练16（二）常见实验数据的收集方法1．利用测量工具直接测量基本物理量模块基本物理量测量仪器力学长度刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器时间秒表（停表）、打点计时器质量（力）天平（弹簧秤）电学电阻（粗测）欧姆表、电阻箱电流（电压）电流表（电压表）热学温度温度计模块待测物理量基本测量方法力学速度①利用纸带；②利用平抛加速度①利用纸带，逐差法；②利用单摆功转化为测量m、v电学电阻（精确测量）转化为测量U、I（伏安法）；②电阻箱（半偏、替代）电功率根据P=UI转化为测量U、I电源电动势根据E＝U＋Ir转化为测量U、I然后联立方程求解或运用图像处理2.间接测量的物理学量试验流程：实验目的→实验原理→实验器材→电路选择→实验方法→实验数据→实验结果实验装置控制条件实验步骤实验现象专题二电学实验一、电学实验的基本知识专题二电学实验1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。⑴正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。⑵安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。⑶方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。⑷精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。2．电学实验仪器的选择：⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3），以减少测读误差。⑵根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。⑶应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。仪器选择顺序：先电源----电压表—电流表---变阻器3、测量电路的选择——内外接选择分类外接法内接法电路图测量值与真实值误差原因选择条件RVRARXAVRVRARXAVvAUR=I测vvAvUR=UIR真＜vAUR=I测vAAAUIRR=I真＞伏特表的分流作用安培表的分压作用测小电阻Rx＜Rv测大电阻Rx＞＞RA①已知Rx、RA、Rv范围外内Rx/RA＜Rv/Rx：接法Rx/RA＞Rv/Rx：接法②未知RA、Rv、ＲＡ:试触法RVRARXAVabcA变化明显:接法V变化明显:接法内外测大用内测小用外ERRERXX~甲乙4、供电电路选择----分压、限流接法为了改变测量电路（待测电阻）两端的电压（或通过测量电路的电流），常使滑动变阻器与电源连接作为控制电路，滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式：如图（甲）为滑动变阻器的限流式接法，RX为待测电阻。它的接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联。对待测电阻供电电压的最大调节范围是：RX是待测电阻，R是滑动变阻器的总电阻，不计电源内阻)。如图（乙）是滑动变阻器的分压式接法。接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而被测电路与滑动变阻器的一部分电阻并联，该接法对待测电阻供电电压的调节范围是：0~E（不计电源内阻时）。选取接法的原则：①要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。②负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。③采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。④负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。⑤两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。滑动变阻器的粗调和微调作用：①在限流电路中，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用。②在分压电路中，全电阻较小的变阻器起粗调作用，全电阻较大的变阻器起微调作用。零起必分压滑小必分压滑大可限流烧表必分压RRXsEVA限流外接ab分压外接RRXsEVAabsERRXVA分压内接abRx的电压范围RRXsEVA限流内接abxxRE~ER+R0~E电压调节范围大供电电路——滑动变阻器(分压,限流)①若采用限流接法，最小电流＞用电器的额定电流②R滑(其值越小,调节精度越高)＜待测电阻RX③电压变化范围较大（或要求测量多组数据）④电压从零开始可连续变化选用分压电路连接5．实物图的连接：实物图连线应掌握基本方法和注意事项。⑴注意事项：①连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。②各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉。③对于滑动变阻器的连接，要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻，在接线时要特别注意不能将线接到滑动触头上。⑵基本方法：①画出实验电路图。②分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程。③画线连接各元件。(用铅笔画线，以便改错)连线方式应是单线连接，连线顺序应先画串联电路，再画并联电路。一般先从电源正极开始，到电键，再到滑动变阻器等。按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来；然后连接支路将要并联的元件再并联到电路中去。连接完毕，应进行检查，检查电路也应按照连线的方法和顺序。连线口诀：有图到物、接线到柱、先串后并、量程清楚线不交叉就近接入二、关于电阻的测量方法1.欧姆表测量2.替代法3.伏安法4.比较法替代法测量电阻1、在右图中，S接1，记下电流值I;S接2，调节R，