物理：《电学设计性实验导析》(新人教版).pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电学设计性实验导析,新课标高考物理电学试验复习,第1页,一、命题趋势,近几年，高考试验题发生了显著改变，已经从书本分组试验，延伸到书本演示试验，而且出现了设计型试验。对于试验能力也有明确要求，,”,能灵活地利用已学过物理理论、试验方法和试验仪器去处理问题,”,。在理科综合,考试说明,中，也把,“,设计和完成试验能力,”,作为主要考试目标之一。,完整设计一个试验，要经历很多步骤。在实际试验考查中，普通只考查其中几个步骤。比如题目给出了试验条件和试验器材，要求阐述试验原理；题目给出试验电路图，要求在领会试验原理基础上，确定需测量物理量写出计算公式；题目给出试验操作步骤及测定和物理量判断试验原理、进行误差分析等等。即使考查方式不尽相同，但当前高考中几乎全部设计型试验都有一个共同点，都是在给出试验器材前提下进行考查，而且都以不一样方式或多或少对试验原理作了一定提醒，以此降低一点难度和降低考生答题盲目性。,在众多设计性试验中，电学设计性试验尤为突出。为何命题教授热衷于这一部分考查呢？原因很简单，在这一部分命题，能够考查同学们电路计算、器材选择、实物连图、数据处理、综合构思、误差分析等多方面分析综合能力。,第2页,二、试验理论,（一）认识设计电路结构,一个试验电路大致可分为,供电部件,、,控制部件,、,测量部件,和,研究部件,。供电部件由电源充当，电源供给电路中电能，维持电路中一定电压或电流；控制部件普通由滑动变阻器、电键充当，电键切断或接通电路，改变电流方向，滑动变阻器控制输出电压或电流大小；测量部件普通是电流表或电压表，主要是显示研究对象电流或电压。研究部件就是电学研究对象，灯泡、电阻、电动机、二极管等等。研究部件是中心，其它三个部件都服务于这一中心。,第3页,（二）熟悉设计电路基本仪器,1,、电源,电源是进行电路设计必选器材，电源存在有内阻和无内阻两种情况。选择时，普通依据研究对象额定电压和额定电流来确定，有时依据测量准确性来确定（比如半偏法测表头内阻试验）。,第4页,2,、电压表和电流表,在多数情况下，电压表和电流表都被视为理想电表，即电压表内阻无穷大，电流表内阻为零，此时电表接入对电路没有影响，不过在一些题目中电表并不是理想，这时电表既是一个测量仪表，又是连接在电路中一个电阻。电流表读数给出了经过该电阻,R,A,电流，电压表读数给出了内阻,R,V,两端电压。,选择依据是不使电表受损和尽可能降低误差。首先确保流过电流表电流和加在电压表上电压均不超出使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（普通要大于满偏度,1/3,）。,电流表和电压表量程普通依据研究对象额定电压和额定电流、同时参考电源电动势来选择。,第5页,因为,电流表分压,引发。,误差产生原因,:,若,时，采取电流表内接法,因为,电压表分流,引发。,误差产生原因：,内接法,R,X,V,A,R,X,A,V,外接法,若,时，采取电流表外接法。,第6页,比值法,b.,选择方法：,内接法与外接法选择,a.,条件：已给出,R,预计阻值,内接法,R,X,V,A,R,X,A,V,外接法,结论：,与,哪个比值大,R,x,就与对应表,“近接”,R,A,R,x,R,V,R,x,若,时，采取电流表内接法。,若,时，采取电流表外接法。,第7页,试触法,b.,选择方法：将电压表分别接,a,、,b,两点,结论：两次接触，哪个表示数改变显著,R,x,就与哪个表,“,近接,”,a.,条件：未给出,R,X,预计阻值,R,X,V,A,P,a,b,假如电流表示数有显著改变，说明电压表分流作用较强，不满足,R,X,R,A,应选取内接法,P,应接在,b,处。,第8页,“内大外小”两层含义：,内接法测量值偏大，外接法测量值偏小；,内接法适宜测量大电阻（与电压表靠近电阻），外接法适宜测量小电阻（与电流表靠近电阻）。,相关结论,当待测电阻大小无法预计时，要试触。若电流表改变显著（改变量与初值相比，比值较大），说明电压表分流作用显著，宜采取内接法；若电压表改变显著，说明电流表分压作用显著，则采取外接法。即：,谁改变大，电阻就与谁“近接”。,第9页,3,、定值电阻,单一阻值定值电阻，在电路中充当保护电阻或用来改装电表量程，众多阻值电阻箱，在电路中作用是给出可变定值电阻，用来控制电路，可调电阻是不连续。,第10页,二极管,二极管是一个半导体元件，它特点含有单向导电性，即正向导通，反向截止。,第11页,4,、滑动变阻器,滑动变阻器有,4,个接线柱：,A,、,B,、,C,、,D,，如图所表示。接,A,和,B,时，滑动变阻器相当于定值电阻，不起变阻作用，接,C,和,D,时，接入电路电阻为零，也不起变阻作用。,滑动变阻器在电路中只是起辅助作用，是配角,.,它对测量电路起调整电压，或者调整电流作用。,第12页,可见滑动变阻器总阻值,R,越大，电阻,R,X,两端电压改变范围越大。变阻器总阻值,R,是,R,x,2-5,倍时，限流接法对电流、电压控制作用显著，这么既便于调整,用电器两端电压改变范围又比较大,.,(1),限流电路,在合上开关以前，要使滑动变阻器滑片,P,位置处于,a,端,R,X,P,a,b,E,R,r=0,依据测量电路要求，滑动变阻器中电路中有两种接法：,第13页,(2),分压电路,R,X,P,a,b,E,R,r=0,负载,R,X,电压调整范围,0E,在合上开关以前，要使滑动变阻器滑片位置处于,a,端以使负载上电压和电流最小（均为零）,滑动变阻器总阻值,R,越小，越便于调整用电器两端电压 普通选取滑动变阻器全电阻小于用电器电阻,在,0.10.5,倍之间为好。,第14页,1,用电器两端电压要求改变范围较大，或从零开始连读可调，应选分压电路。,2,假如采取限流电路时，电路中最小电流等于或大于用电器额定电流，应选分压电路。,3,假如滑动变阻器全阻值比用电器阻值小得多，为了能使用电器两端电压有较大改变，应选分压电路。,4,假如滑动变阻器全阻值比用电器阻值相差不多，两种电路都能够对用电器电压（电流）进行有效方便控制，能够任选其中一个电路。此时应从节约电能和电路简单考虑，应选限流电路。,限流电路和分压电路选择标准,:,第15页,滑动变阻器粗调和微调作用：,在限流电路中，全电阻较大变阻器起粗调作用，全电阻较小变阻器起微调作用。,在分压电路中，全电阻较小变阻器起粗调作用，全电阻较大变阻器起微调作用。,第16页,安全性标准,要确保所用仪器安全，电源最大允许经过电流、电压表和电流表量程、滑动变阻器允许经过最大电流、用电器额定电压电流等。选择电源、电表和用电器时，确保其电流和电压均不超出使用量程。,准确性标准,尽可能减小试验误差。选择电表时，在确保电流和电压均不超出使用量程前提下，合理选择量程。务必使指针有较大偏转（普通取满偏度,2/3,），,电表示不到满偏,1/3,是不允许。,小结：,对试验仪器选择，在进行正确测量前提下，普通遵照以下标准：,第17页,操作性标准：,如滑动变阻器选择，既要考虑它额定电流，又要考虑它阻值范围，当其阻值大于用电器阻值时用限流电路调整电路电压,(,电流,),比较方便；当其阻值小于用电器电阻时用分压电路调整电路电压,(,电流,),比较方便,选择普通步骤,依据试验要求设计合理试验电路；,找出唯一性器材；,估算电路中电压和电流最大值或最小值，结合已知器材规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用量程；,依据试验要求和待测电阻阻值选择滑动变阻器,.,第18页,（三）对电阻箱、电流表和电压表深层次认识,电阻箱是能读出本身电阻特殊电阻，电流表是能读出流过本身电流特殊电阻，电压表是能读出加在本身两端电压特殊电阻。,有些设计题目给出了电流表内阻准确值，此时电流表既是个电流表又是个“电压表”。这个“电压表”假如和某个研究对象并联，就能够“读出”研究对象两端电压,;,一样，假如设计题目给出了电压表内阻准确值，此时电压表既是个电压表又是个“电流表”，这个“电流表”假如和某个研究对象串联，就能够“读出”流过研究对象电流。已知准确内阻电流表和电压表，给了我们更多信息。,第19页,三、常见试验,高中电学试验中，电阻测量方法是电学试验基础，也是试验设计基础，以此潜移默化影响其它电学试验。我们就从最常见、最易考查电阻测量来体会，以此得到启发。,第20页,1.,伏安法,限流器电路，安培表内接法,R,X,A,V,限流器电路，安培表外接法,R,X,A,V,分压器电路，安培表内接法,分压器电路，安培表外接法,R,X,A,V,R,X,V,A,第21页,R,X,A,V,存在系统误差,没有系统误差,R,X,A,V,R,0,1,2,R,X,A,V,改装图,第22页,A,2,A,1,R,x,伏安法测电阻,之,发散思维,“,安安法”,条件：已知电流表,A,2,内阻,将,A,2,看成一个电压表使用,没有系统误差,依据并联分流进行测量,第23页,R,x,V,2,v,1,“,伏伏法”,条件：已知电压表,V,2,内阻,将,V,2,看成一个电流表使用,存在系统误差,R,x,V,2,v,1,能否消除？,依据串联分压进行测量,没有系统误差,第24页,1,机械调零检验多用电表指针是否停在表盘零刻度线，若不指零，可用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处,2,选择适当挡：因为欧姆表中值电阻是几十欧姆，而用欧姆档测电阻时指针指到中央附近读数比较准确，所以所选倍率比待测电阻预计值小一个数量级,3,欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮使指针指在欧姆表零刻度线位置，若,“,欧姆零点,”,旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池。,4,测量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，假如指针在中央附近，表针示数乘以倍率，即为待测电阻阻值。假如指针靠近左右两端，可依据,“,大量程大角度偏，小量程小角度偏,”,规律选择适当倍率,重新调零，,按步骤,3,、,4,进行,5,多用电表用完后，将选择开关置于,“,OFF,”,挡或交变电压最高挡，拔出表笔。,大量程大角度偏小量程小角度偏,换档重新调零测量完成旋离,示数不用估读示数要乘倍率,2,欧姆表测量法,第25页,复原测量电阻,第26页,6,、用毕选择开关放在,0FF,档,吉林省乾安县第四中学：金迎时绘制,1,、选择档位,2,、插入两表笔并短接,3,、转动调零旋钮,4,、断开表笔接入待测电阻,5,、读出电阻数值,按次序点击各项,R=1510=150,复位,指针式多用电表,+,第,3,步点击,此按钮,第27页,3,替换法,利用伏安法测电阻，不论电流表内接还是电流表外接都会对测量造成误差，而利用比较法测电阻可防止这些误差试验时先连入某待测电阻，记下电路中电表读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，使电路中电表读数与原来一样，这么电阻箱便是待测电阻阻值,（,1,）,.,原理,（,2,）,.,电路,R,0,R,X,A,S,1,S,2,+,R,0,V,S,1,R,X,S,2,P,+,用电阻箱和电流表测量,用电阻箱和电压表测量,第28页,4,电桥法,S,R,3,R,X,R,2,R,1,G,A,B,如图所表示，,R,1,、,R,2,为已知电阻，,R,3,为电阻箱，,R,x,为待测电阻，调整电阻箱,R,3,阻值，使,A,、,B,两点电势相等，灵敏电流表,G,中无电流，此时,此法可用于精密电阻测量。,第29页,5,半偏法测量电流表内阻,（,1,）,.,原理,半偏法测电流表内阻原理是欧姆定律和并联电路电流分配关系，因电流表能够读出本身电流，故在其电流减半时，必有另一支路分掉另二分之一电流，在总电流近似不变条件下，该支路电阻（电阻箱读出）等于电流表电阻,（,2,）,.,电路,（,3,）,.,步骤,1.,先闭合,S,1,，调整,R,1,使电流表指针,满偏,.,2.,再闭合,S,2,，保持电阻,R,1,不变,，调整,R,2,使电流表指针,半偏,，记下,R,2,值,.,3.,若,R,1,100R,2,，有,Rg=R,2,S,1,S,2,R,1,R,2,G,第30页,(4).,误差分析,在用半偏法测电流表内阻试验中，当闭合开关,S,2,时，调整,R,2,使电流表半偏，即经过电流表电流为,Ig/2,，此时干路总电流因回路中总电阻变小而变大，即比,Ig,稍大，这么经过,R,2,电流将大于,Ig/2,，所以电流表内阻测量值小于真实值,半偏法测电压表内阻,R,测,R,真,1.,把电阻箱,R,0,阻值调到,0,，把滑动变阻器触头,P,滑到,a,端,3.,保持滑动变阻器触头位置,不变,，调整,R,0,使电压表指针,半偏,，记下,R,0,值,.,4.,若,RR,V,，有,Rg=R,0,2.,闭合开关,S,，调整,R,使电压表指针,满偏,.,V,R,a,b,S,R,0,P,第31页,半偏法测电压表内阻,半偏法测电流表内阻,电路,试验条件,试验步骤,1.,把滑动变阻器触头,P,滑到,a,端,把电阻箱,R,0,阻值调到,0,1.,把滑动变阻器,R,1,电阻调到,最大,，把电阻箱,R,2,阻值调到,0,2.,闭合开关,S,，调整,R,使电压表指针,满偏,.,2.,先闭合,S,1,，调整,R,1,使电流表指针,满偏,.,3.,再闭合,S,2,，,保持电阻,R,1,不变,，调整,R,2,使电流表指针,半偏,，记下,R,2,值,则,Rg=R,2,.,3.,保持滑动变阻器,触头位置不变,，调整,R,0,使电压表指针半偏，记下,R,0,值,则,R,V,=R,0,.,S,1,S,2,R,1,R,2,G,V,R,a,b,S,R,0,P,第32页,原理,Pa,间总电压基本不变,并联分流,干路中电流基本不变,串联分压,误差分析,并联分流,满偏时,Pa,之间电阻,半偏时,Pa,之间电阻,串联分压,S,1,S,2,R,1,R,2,G,V,R,a,b,S,R,0,P,第33页,