高三专题复习电学设计实验教案(3)--电学实验数据的处理方法和电流表改装

电学实验数据的处理方法和电流表改装一、平均法：将待测物理量的若干测量值相加后除以测量次数，求算术平均值的方法称为平均法。(1)平均法的原理：在多次测量中，由偶然因素引起的，使测量值偏大、偏小程度、机会均等，故将多次测量值相加，所有偏差的代数和为零。(2)为减小偶然误差，一般应多次测量直接测量值。若直接测量值并非待测物理量，则应根据原理多次计算待物理量值，并求其算术平均值。需要特别注意的是：求平均值是针对最终待测量而言，而不一定是直接测量值或中间值。二、图象法用图象表达因变量与自变量之间的函数关系的方法。(1)应用图象时，应适当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点合理确定坐标起点，使所作出的图象大致布满整个坐标图纸。(2)在中学物理实验中，为能直观地确定因变量和自变量之间的关系，一般通过直线图象来确定，尽可能使直线通过较多坐标描点，不在一条直线上的点也要可能使直线通过较多的坐标描点，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧（若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所所致，应予以舍去），以减小测量的偶然误差。1、在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用的电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ。右边为实验原理图，下边为所需器材实物图。试按原理图在实物图中画线连接成实验电路。一位同学记录的6组数据如下，试根据这些数据在下图中画出U-I图线，根据图线读出电池的电动势E=____V，根据图线求出电池的内电阻r=___Ω。I（A）0.120.200.310.320.500.57U（V）1.371.321.241.181.101.05变阻器安培表伏特表电池电键U/VI/A00.100.200.300.400.500.600.701.001.101.201.301.401.50VA2、电源的输出功率P跟外电路的电阻R有关。图1是研究它们的关系的实验电路。为了便于进行实验和保护蓄电池，给蓄电池串联了一个定值电阻R0，把它们一起看作电源（图中虚线框内部分）。于是电源的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电阻R0之和，用r表示。电源的电动势用E表示。⑴写出电源的输出功率P跟E、r、R的关系式：_____________。（安培表、伏特表看作理想电表）⑵在实物图中按照图1画出连线，组成实验电路。⑶下表中给出了6组实验数据，根据这些数据，在方格纸中画出P-R关系图线。根据图线可知，电源输出功率的最大值是______W，当时对应的外电阻是______Ω。I（A）0.200.280.360.440.520.60U（V）3.002.602.201.801.401.00U/I(Ω)UI(W)由表中所给出的数据，若已知跟电源串联的定值电阻的阻值为R0=4.5Ω，还可以求得该电源的电动势E=______V，内电阻r0=______Ω。3、要测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r（约几欧），提供下列器材：电压表V1（量程3V，内阻1kΩ）、电压表V2（量程15V，内阻2kΩ）、电阻箱（0-9999Ω）、电键、导线若干．某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：⑴合上电键S，将电阻R的阻值调到R1=10Ω，读得电压表的读数为U1．⑵将电阻箱R的阻值调到R2=20Ω，读得电压表的读数为U2．由方程组rRUEU111，rRUEU222解出E、r．为了减少实验误差,上述实验在选择器材和实验步骤中应做哪些改进？VAR0E，r图1VAVRErS0.60P/WR/Ω02468101214160.550.650.700.850.800.754、某同学做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组数据。编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.602.80I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)作出I-U图线.(2)从图象中可以看出，当功率逐渐变大时，灯丝电阻的变化情况。5、如图电路中R1=R2=100Ω，是阻值不随温度而变的定值电阻．白炽灯泡L的伏安特性曲线如右边I-U图线所示．电源电动势E=100V，内阻不计．求：⑴当电键K断开时灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率．⑵当电键闭合时，灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率．6、欲将量程为100μA内阻为500Ω的灵敏电流表改装为量程为1mA的毫安表。⑴需要给它_____联一只R=_____Ω的电阻。⑵需要用一只标准毫安表对改装毫安表进行校对。校对所用的器材的实物图如下（其中标准毫安表事先已与一只固定电阻串联，以防烧表）。校对过程要求通过毫安表的电流能从0连续调到1mA。请按要求在方框中画出校对电路图，并在所给的实物图上连线I/AU/V0204060801000.800.600.400.20LKR1R2EμAmAI/AU/VVVVV7、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：①电流表（量程0-100μA）②标准伏特表（量程0-5V）③电阻箱（0-9999Ω）④电阻箱（0-99999Ω）⑤电源（电动势2V，有内阻）⑥电源（电动势6V，有内阻）⑦滑动变阻器（0-50Ω，额定电流1.5A）⑧电键两只，导线若干。⑴首先要用半偏法测定电流表的内阻。如果采用图12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K1B.合上K2C.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：①____；②_____；③_____；④_____；⑤_____；⑥_____。如果在步骤F中所得的R2的阻值为600Ω则图1中被测电流表的内阻Rg的测量值为_____Ω。⑵如果要将图中的电流表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________Ω的电阻。用以上实验步骤，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，其读数比伏特表两端的实际电压大⑶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。首先在下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。AR2R1K2K1E图2μAV