2018高考物理第一輪復(fù)習(xí) 專題 電學(xué)實(shí)驗(yàn)（一）學(xué)案 魯科版.doc

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電學(xué)實(shí)驗(yàn)（1） 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容： 電學(xué)實(shí)驗(yàn)（1） 二. 本章的知識點(diǎn) 電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高考實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)、熱點(diǎn)內(nèi)容。試題注重聯(lián)系實(shí)驗(yàn)操作的考查，如測量儀器的讀數(shù)問題、實(shí)驗(yàn)線路的連線問題、電表和其他用電器的選擇問題都是實(shí)驗(yàn)操作的仿真模擬，需要考生具備良好的動手實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。試題還注重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析，如根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出圖線，根據(jù)圖線分析得出結(jié)論?！霸O(shè)計和完成實(shí)驗(yàn)的能力”在理科綜合《考試說明》中指出的五個考試目標(biāo)之一。是近幾年高考物理實(shí)驗(yàn)題的命題趨向。 完整的設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)，要經(jīng)歷多個環(huán)節(jié)，在實(shí)際考查中，一般不會考查全部環(huán)節(jié)，而是只考查其中的幾個環(huán)節(jié)，有的題目給出條件和實(shí)驗(yàn)器材，要求闡述實(shí)驗(yàn)原理；有的給出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求領(lǐng)會實(shí)驗(yàn)原理，確定需測物理量及計算公式；有的則要求考生根據(jù)操作步驟及測定的物理量判斷出實(shí)驗(yàn)原理……雖然考查方式不盡相同，但目前高考中幾乎所有的設(shè)計型實(shí)驗(yàn)題都有一個共同點(diǎn)，都以不同方式或多或少的對實(shí)驗(yàn)原理作一定的提示，在給出實(shí)驗(yàn)器材的前提下進(jìn)行考查。 由于考查環(huán)節(jié)和要求的不同，題型也不盡相同，但較多的是選擇、填空、作圖題。 在復(fù)習(xí)過程中，應(yīng)對所學(xué)電學(xué)實(shí)驗(yàn)逐個理解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法，比較不同實(shí)驗(yàn)的異同（如電路圖、滑動變阻器和電表的連接）。不斷充實(shí)自己的經(jīng)驗(yàn)和方法，逐步達(dá)到能靈活運(yùn)用已學(xué)知識解答新的問題。對于設(shè)計型實(shí)驗(yàn)題目要明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計的關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)原理的設(shè)計，它是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的依據(jù)和起點(diǎn)，它決定了應(yīng)選用（或還需）哪些實(shí)驗(yàn)器材，應(yīng)測量哪些物理量，如何編排實(shí)驗(yàn)步驟。而實(shí)驗(yàn)原理的設(shè)計又往往依賴于所提供的實(shí)驗(yàn)器材（條件）和實(shí)驗(yàn)要求，它們相輔相成，互為條件。 三. 重點(diǎn)、難點(diǎn)： 電學(xué)實(shí)驗(yàn)中所用到的基本知識 在近年的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，電阻的測量（包括變形如電表內(nèi)阻的測量）、測電源的電動勢與內(nèi)電阻是考查頻率較高的實(shí)驗(yàn)。它們所用到的原理公式為：。由此可見，對于電路中電壓U及電流I的測量是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵所在，但這兩個量的直接測量和間接測量的方法卻多種多樣，在此往往也是高考試題的著力點(diǎn)之處。因此復(fù)習(xí)中應(yīng)熟練掌握基本實(shí)驗(yàn)知識及方法，做到以不變應(yīng)萬變。 1. 電路設(shè)計原則：正確地選擇儀器和設(shè)計電路的問題，有一定的靈活性，解決時應(yīng)掌握和遵循一些基本的原則，即“安全性”、“方便性”、“精確性”原則，兼顧“誤差小”、“儀器少”、“耗電少”等各方面因素綜合考慮，靈活運(yùn)用。 ⑴正確性：實(shí)驗(yàn)原理所依據(jù)的原理應(yīng)當(dāng)符合物理學(xué)的基本原理。 ⑵安全性：實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施要安全可靠，實(shí)施過程中不應(yīng)對儀器及人身造成危害。要注意到各種電表均有量程、電阻均有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流，不能燒壞儀器。 ⑶方便性：實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)便于操作，便于讀數(shù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 ⑷精確性：在實(shí)驗(yàn)方案、儀器、儀器量程的選擇上，應(yīng)使實(shí)驗(yàn)誤差盡可能的小。 2. 電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇： ⑴根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表。首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇量程，務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般要大于滿偏度的1/3），以減少測讀誤差。 ⑵根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍選擇滑動變阻器，注意流過滑動變阻器的電流不超過它的額定值，對大阻值的變阻器，如果是滑動頭稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用。 ⑶應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求來選擇儀器，對于這種情況，只有熟悉實(shí)驗(yàn)原理，才能作出恰當(dāng)?shù)倪x擇?？傊?，最優(yōu)選擇的原則是：方法誤差盡可能??；間接測定值盡可能有較多的有效數(shù)字位數(shù)，直接測定值的測量使誤差盡可能小，且不超過儀表的量程；實(shí)現(xiàn)較大范圍的靈敏調(diào)節(jié)；在大功率裝置（電路）中盡可能節(jié)省能量；在小功率電路里，在不超過用電器額定值的前提下，適當(dāng)提高電流、電壓值，以提高測試的準(zhǔn)確度。 3. 測量電路的選擇 ⑴電流表的內(nèi)、外接問題：（甲）所示電路為電流表外接電路（簡稱外接法）；（乙）所示電路為電流表內(nèi)接電路（簡稱內(nèi)接法）。兩種接法的選擇可按下列方法進(jìn)行： 方法一：設(shè)電流表、電壓表內(nèi)阻分別為、，被測電阻為，則 當(dāng)<時，電壓表分流作用小，應(yīng)選用外接法 當(dāng)>時，電流表分壓作用小，應(yīng)選用內(nèi)接法 當(dāng)=時，電流表分壓作用和電壓表分流作用相差不大，兩種方法均可。 方法二：在、均不知的情況下，可采用試觸法。如圖所示，分別將a端與b、c接觸，如果前后兩次電流表示數(shù)比電壓表示數(shù)變化明顯，說明電壓表分流作用大，應(yīng)采用內(nèi)接法；如果前后兩次電壓表示數(shù)比電流表示數(shù)變化明顯，說明電流表分壓作用大，應(yīng)采用外接法。 ⑵滑動變阻器的分壓、限流接法： 為了改變測量電路（待測電阻）兩端的電壓（或通過測量電路的電流），常使滑動變阻器與電源連接作為控制電路，滑動變阻器在電路中主要有兩種連接方式：如圖（甲）為滑動變阻器的限流式接法，為待測電阻。它的接線方式是電源、滑動變阻器與待測電阻三者串聯(lián)。對待測電阻供電電壓的最大調(diào)節(jié)范圍是：（是待測電阻，R是滑動變阻器的總電阻，不計電源內(nèi)阻）。如圖（乙）是滑動變阻器的分壓式接法。接線方式是電源與滑動變阻器組成閉合電路，而被測電路與滑動變阻器的一部分電阻并聯(lián)，該接法對待測電阻供電電壓的調(diào)節(jié)范圍是：（不計電源內(nèi)阻時）。 選取接法的原則： ①要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法。 ②負(fù)載電阻Rx遠(yuǎn)大于滑動變阻器總電阻R時，須用分壓式接法，此時若采用限流式接法對電路基本起不到調(diào)節(jié)作用。 ③采用限流電路時，電路中的最小電流（電壓）仍超過電流表的量程或超過用電器的額定電流（電壓）時，應(yīng)采用變阻器的分壓式接法。 ④負(fù)載電阻的阻值Rx小于滑動變阻器的總電阻R或相差不大，并且電壓表、電流表示數(shù)變化不要求從零開始起調(diào)，可用限流式接法。 ⑤兩種電路均可使用時應(yīng)優(yōu)先用限流式接法，因?yàn)橄蘖麟娐方Y(jié)構(gòu)簡單，總功率較小。 滑動變阻器的粗調(diào)和微調(diào)作用： ①在限流電路中，全電阻較大的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較小的變阻器起微調(diào)作用。 ②在分壓電路中，全電阻較小的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較大的變阻器起微調(diào)作用。 4. 實(shí)物圖的連接：實(shí)物圖連線應(yīng)掌握基本方法和注意事項(xiàng)。 ⑴注意事項(xiàng)： ①連接電表應(yīng)注意量程選用正確，正、負(fù)接線柱不要接錯。 ②各導(dǎo)線都應(yīng)接在接線柱上，不應(yīng)在導(dǎo)線中間出現(xiàn)分叉。 ③對于滑動變阻器的連接，要搞清楚接入電路的是哪一部分電阻，在接線時要特別注意不能將線接到滑動觸頭上。 ⑵基本方法： ①畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 ②分析各元件連接方式，明確電流表與電壓表的量程。 ③畫線連接各元件。（用鉛筆畫線，以便改錯）連線方式應(yīng)是單線連接，連線順序應(yīng)先畫串聯(lián)電路，再畫并聯(lián)電路。 一般先從電源正極開始，到電鍵，再到滑動變阻器等。按順序以單線連接方式將干路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來；然后連接支路將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去。連接完畢，應(yīng)進(jìn)行檢查，檢查電路也應(yīng)按照連線的方法和順序。 【知識講解】 測定金屬的電阻率 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)會用伏安法測量電阻的阻值，測定金屬的電阻率，練習(xí)使用螺旋測微器。 【實(shí)驗(yàn)原理】根據(jù)電阻定律公式可得，金屬的電阻率，因此只要測量出金屬導(dǎo)線的長度l和它的直徑d，計算出導(dǎo)線的橫截面積S，并用伏安法測出該段金屬導(dǎo)線的電阻R，即可計算出金屬導(dǎo)線的電阻率。 【實(shí)驗(yàn)器材】被測金屬導(dǎo)線，直流電源（4V），電流表（0~0.6A），電壓表（0~3V），滑動變阻器，電鍵，導(dǎo)線若干，螺旋測微器，米尺。 【實(shí)驗(yàn)步驟】 1. 用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計算出導(dǎo)線的橫截面積S。 2. 按如圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路。 3. 用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度l，反復(fù)測量3次，求出其平均值。 4. 把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合電鍵S。改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，斷開電鍵S，求出導(dǎo)線電阻R的平均值。 5. 將測得的R、l、S值，代入電阻率計算公式中，計算出金屬導(dǎo)線的電阻率。 6. 拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表 測量次數(shù) 1 2 3 平均值 導(dǎo)線長l/m 導(dǎo)線直徑d/m 導(dǎo)線的橫截面積S=______________（公式）=____________（代入數(shù)據(jù)）=_______________ 測量次數(shù) 1 2 3 電阻平均值 電壓U/V 電流I/A 電阻R/Ω 所測金屬的電阻率__________（公式）=____________（代入數(shù)據(jù)）=____________Ωm 【注意事項(xiàng)】 1. 測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個端點(diǎn)之間的長度，亦即電壓表兩并入點(diǎn)間的部分待測導(dǎo)線長度，測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直。 2. 本實(shí)驗(yàn)中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法。 3. 實(shí)驗(yàn)連線時，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測金屬導(dǎo)線、滑動變阻器連成主干線路（閉合電路），然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導(dǎo)線的兩端。 4. 閉合電鍵S之前，一定要使滑動變阻器的滑動片處在有效電阻值最大的位置。 5. 在用伏安法測電阻時，通過待測導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I的值不宜過大（電流表用0~0.6A量程），通電時間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大。 6. 測量金屬導(dǎo)線的直徑時要用螺旋測微器，直接測量的結(jié)果要估讀下一位數(shù)字。 【典型例題】 例1. 讀出下列螺旋測微器的示數(shù) 解析：0.862mm 3.470mm 8.320mm 11.465mm 例2. 在測定“金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所測金屬導(dǎo)線的電阻約為5Ω，所用電流表內(nèi)阻，電壓表內(nèi)阻，試判定電流表應(yīng)該外接還是內(nèi)接？ 解析：外接法