高考物理二輪復(fù)習(xí) 基礎(chǔ)知識(shí)再重溫 倒數(shù)第5天 2 電學(xué)實(shí)驗(yàn)教案

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2　電學(xué)實(shí)驗(yàn) 要點(diǎn)方法回顧 1.多用電表 (1)正確使用 ①電流的流向：由于使用多用電表時(shí)不管測(cè)量項(xiàng)目是什么，電流都要從電表的“＋”插孔(紅表筆)流入，從“－”插孔(黑表筆)流出，所以使用歐姆擋時(shí)，多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆，負(fù)極接的是紅表筆. ②要區(qū)分開“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”：“機(jī)械零點(diǎn)”在表盤刻度左側(cè)“0”位置，調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲；“歐姆零點(diǎn)”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕. ③選倍率：測(cè)量前應(yīng)根據(jù)估計(jì)的阻值選用適當(dāng)?shù)膿跷?由于歐姆擋刻度的非線性，使用歐姆擋測(cè)電阻時(shí)，表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都有較大誤差，通常只使用表盤中間一段刻度范圍(R中～4R中)為測(cè)量的有效范圍，譬如，J0411型多用電表歐姆擋中的R中＝15 Ω，當(dāng)待測(cè)電阻約為2 kΩ時(shí)，則應(yīng)選用100擋. (2)注意問題 ①在使用前，應(yīng)觀察指針是否指向電流表的零刻度線，若有偏差，應(yīng)用螺絲刀調(diào)節(jié)多用電表中間的定位螺絲，使指針指在電流表的零刻度； ②測(cè)電阻時(shí)，待測(cè)電阻須與其他元件和電源斷開，不能用手接觸表筆的金屬桿； ③合理選擇歐姆擋的量程，測(cè)量時(shí)使指針盡量指在表盤中央位置附近； ④換用歐姆擋的另一量程時(shí)，一定要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零，才能進(jìn)行測(cè)量； ⑤讀數(shù)時(shí)，應(yīng)將表針示數(shù)乘以選擇開關(guān)所指的倍率； ⑥測(cè)量完畢時(shí)，要把表筆從測(cè)試孔中拔出，選擇開關(guān)應(yīng)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋，若長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)，應(yīng)把電池取出. 2.測(cè)定金屬的電阻率 (1)實(shí)驗(yàn)原理 用毫米刻度尺測(cè)一段金屬絲的長(zhǎng)度l，用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲的直徑d，用伏安法金屬絲的電阻R，根據(jù)電阻定律R＝ρ可求金屬絲的電阻率ρ＝R. (2)電流表的內(nèi)、外接法 在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，若＞，選用電流表外接電路；若＜，選用電流表內(nèi)接電路. (3)控制電路的選擇 如果滑動(dòng)變阻器的額定電流夠用，在下列三種情況下必須采用分壓式接法(如圖7所示). 圖7 ①用電器的電壓或電流要求從零開始連續(xù)可調(diào). ②要求用電器的電壓或電流變化范圍大，但滑動(dòng)變阻器的阻值小. ③采用限流接法時(shí)電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流. 在安全(I滑額夠大，儀表不超量程，用電器上的電流、電壓不超額定值，電源不過載)、有效(調(diào)節(jié)范圍夠用)的前提下，若Rx＜R0，原則上兩種電路均可采用，但考慮省電、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可優(yōu)先采用限流接法(如圖8所示)；而若Rx?R0，則只能采用分壓電路. 圖8 (4)注意事項(xiàng) ①本實(shí)驗(yàn)中待測(cè)金屬絲的電阻值較小，為了減小實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，必須采用電流表外接法； ②實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、待測(cè)金屬絲、滑動(dòng)變阻器連成主線路，然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬絲的兩端； ③閉合開關(guān)之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置； ④在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過待測(cè)金屬絲的電流I的值不宜過大，通電時(shí)間不宜過長(zhǎng)，以免金屬絲的溫度過高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中增大； ⑤求Rx的平均值可用兩種方法：第一種是算出各次的測(cè)量值，再取平均值；第二種是用U－I圖線的斜率來求出.若采用圖象法，在描點(diǎn)時(shí)要盡量使點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要讓各點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)不予考慮. 3.描繪小燈泡的伏安特性曲線 (1)實(shí)驗(yàn)原理 ①定值電阻的伏安特性曲線是直線，而小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，故其伏安特性曲線為曲線. ②用電流表測(cè)出流過小燈泡的電流，用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，測(cè)出多組(U、I)值后，在U－I坐標(biāo)系中描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線. (2)電路設(shè)計(jì)(如圖9所示). 圖9 ①實(shí)驗(yàn)中，小燈泡兩端的電壓要求從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法. ②實(shí)驗(yàn)中，被測(cè)小燈泡電阻一般很小(幾歐或十幾歐)，電路采用電流表外接法. (3)注意事項(xiàng) ①本實(shí)驗(yàn)需作出U－I圖線，要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電壓值、電流值，因此滑動(dòng)變阻器要采用分壓式接法； ②因被測(cè)小燈泡電阻較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法； ③開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片的位置，使小燈泡的電壓逐漸增大，可在電壓表讀數(shù)每增加一個(gè)定值時(shí)，讀取一次電流值；調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意電壓表的示數(shù)不能超過小燈泡的額定電壓； ④在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，橫、縱坐標(biāo)所取的分度比例應(yīng)該適當(dāng)，盡量使測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的圖線占滿坐標(biāo)紙.連線一定要用平滑的曲線，而不能畫成折線. 4.測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 (1)由閉合電路歐姆定律：E＝U＋I(xiàn)r，只要測(cè)出兩組U、I值，就可以列方程求出E和r. 由于電池的內(nèi)阻一般很小，為減小測(cè)量誤差，常采用圖10甲所示的電路，而不用圖乙所示電路. 圖10 (2)儀器及電路的選擇 ①電壓表量程：根據(jù)測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)的值選取，如測(cè)兩節(jié)干電池，電壓表應(yīng)選0～3 V量程. ②電流表量程，因要求流過電源的電流不宜過大，一般選0～0.6 A量程. ③滑動(dòng)變阻器的選?。鹤柚狄话銥?0～20 Ω. (3)數(shù)據(jù)處理 圖11 改變R的值，測(cè)出多組U、I值，作出U－I圖線，如圖11所示，圖線與U軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為電池電動(dòng)勢(shì)，圖線斜率的絕對(duì)值即為電池內(nèi)阻. 由于電池的內(nèi)阻很小，即使電流有較大的變化，路端電壓變化也很小，為充分利用圖象空間，電壓軸數(shù)據(jù)常從某一不為零的數(shù)開始，但U－I圖象在U軸上的截距和圖線斜率的意義不變. (4)注意事項(xiàng) ①為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的電阻宜稍大一些； ②電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r 會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電電流不宜超過0.3 A，短時(shí)間放電電流不宜超過0.5 A，因此實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，讀電表時(shí)要快，每次讀完后應(yīng)立即斷電； ③測(cè)出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大，用方程組求解，分別求出E、r值再求平均值； ④畫出U－I圖象，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可不予考慮； ⑤計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用r＝算出電池的內(nèi)阻r.