高中物理电学实验归纳(共9篇)
高中物理电学实验归纳 篇1
电学实验(经典)
实验设计的基本思路
明确目的→
选择方案
→
选定器材
→
拟定步骤
数据处理
→
→
误差分析
(一)电学实验中所用到的基本知识
在近年的电学实验中,电阻的测量(包括变形如电表内阻的测量)、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为:。由此可见,对于电路中电压U及电流I的测量是实验的关键所在,但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样,在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复习中应熟练掌握基本实验知识及方法,做到以不变应万变。
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。
3.测量电路的选择
1.伏安法测电阻
(1)原理:部分电路的欧姆定律。(2)电流表外接法,如图4所示。
误差分析:
V
A
R待
图4
产生误差的原因:电压表V分流。适用于测小阻值电阻,即Rx远小于Rv时。
R待
A
V
图5
](3)电流表内接法,如图5所示。
误差分析:
产生误差的原因:电流表A分压。
a
V
A
R待
b
图6
适用于测大阻值电阻,即Rx远大于RA时。
(4)内、外接法的选用原则
①计算临界电阻:
若Rx>R0,待测电阻为大电阻,用内接法
若Rx 即大电阻,内接法;小电阻,外接法。大内小外。 方法二:在、均不知的情况下,可采用试触法。如图所示,分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明电压表分流作用大,应采用内接法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明电流表分压作用大,应采用外接法。 a b c 甲 乙 ⑵滑动变阻器的分压、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,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:(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:(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。 例1、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下:待测电阻Rx(约100 Ω);直流电流表(量程0~10 mA、内阻50 Ω);直流电压表(量程0~3 V、内阻5 kΩ);直流电源(输出电压4 V、内阻不计);滑动变阻器(0~15 Ω、允许最大电流1 A);开关1个,导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.【审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法,各仪器的量程和电阻都已经给出,只需计算两种接法哪种合适。 图10-5 【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式,即电流表的内接法和外接法,由于Rx<,故电流表应采用外接法.在控制电路中,若采用变阻器的限流接法,当滑动变阻器阻值调至最大,通过负载的电流最小,Imin==24 mA>10 mA,此时电流仍超过电流表的量程,故滑动变阻器必须采用分压接法.如图10-5所示.【总结】任一种控制电路必须能保证电路的安全,这是电学实验的首要原则,限流接法虽然简洁方便,但必须要能够控制电路不超过电流的额定值,同时,能够保证可获取一定的电压、电流范围,该题中,即便控制电流最小值不超过电流表的量程,因滑动变阻器全阻值相对电路其它电阻过小,电流、电压变化范围太小,仍不能用限流接法。 4.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。 (二)定值电阻的测量方法 1.欧姆表测量:最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测,为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。 2.替代法:替代法的测量思路是等效的思想,可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高,不需要计算,方法简单,但必须有可调的标准电阻(一般给定的仪器中要有电阻箱)。 例2、在某校开展的科技活动中,为了要测出一个未知电阻的阻值Rx,现有如下器材:读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。 ⑴画出实验电路图,并在图上标出你所选用器材的代码。 ⑵写出主要的实验操作步骤。 【解析】⑴实验电路如右图所示。 ⑵①将S2与Rx相接,记下电流表指针所指位置。②将S2与R1相接,保持R2不变,调节R1的阻值,使电流表的指针指在原位置上,记下R1的值,则Rx=R1。 3.伏安法:伏安法的测量依据是欧姆定律(包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律),需要的基本测量仪器是电压表和电流表,当只有一个电表(或给定的电表不能满足要求时),可以用标准电阻(电阻箱或一个定值电阻)代替;当电表的内阻已知时,根据欧姆定律I=U/R电压表同时可以当电流表使用,同样电流表也可以当电压表用。 4.伏安法拓展:某些问题中,因实验器材不具备(缺电流表或电压表),或因实验条件限制,或因实验精度不允许而不能用“伏安法”。这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选择实验原理,用“伏安法”的替代形式——“比较法”来设计实验方案。 ⑴利用已知内阻的电压表:利用“伏伏”法测定值电阻的阻值 例3、用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900~1000Ω): 电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V; 电压表V1,量程为1.5V,内阻r1=750Ω; 电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500Ω; 滑动变阻器R,最大阻值约为100Ω; 单刀单掷开关K,导线若干。 测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图。 【解析】如图所示 ⑵利用已知内阻的电流表:利用“安安”法测定值电阻的阻值 例4用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材(代号)与规格如下: 电流表A1(量程250mA,内阻r1为5Ω);标准电流表A2(量程300mA,内阻r2约为5Ω); 待测电阻R1(阻值约为100Ω);滑动变阻器R2(最大阻值10Ω); 电源E(电动势约为10V,内阻r 约为1Ω);单刀单掷开关S,导线若干。 ⑴要求方法简捷,并能测多组数据,画出实验电路原理图,并标明每个器材的代号.⑵需要直接测量的物理量是_______,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1=________。 【解析】⑴实验电路图如图所示。 ⑵两电流表A1、A2的读数为I1、I2和电流表A1的内阻为r1,待测电阻R1的阻值的计算公式是: ⑶电压表、电流表混合用 例5有一电阻Rx,其阻值在100~200Ω之间,额定功率为0.25W。要用伏安法较准确地测量它的阻值,实验器材有: 安培表A1,量程为50mA,RA1=100Ω 安培表A2,量程为1A,RA2=20Ω 电压表V1,量程为5V,RV1=10kΩ 电压表V2,量程为15V,RV2=30kΩ 变阻器R1,变阻范围0~20Ω,2A 变阻器R2,变阻范围0~1000Ω,1A 9V电源,电键,导线。 ⑴实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是:。 ⑵画出所用实验电路图。 【解析】⑴允许通过电阻中电流可能的最大值由:得。因为电阻可能为200Ω,所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35mA,应用电流表的示数来控制通过电阻的电流,因此,电流表应选A1。又因为,所以 。因为电阻可能为100Ω,所以允许加在电阻两端的电压的最大值可能是5V,应用电压表的示数来控制加在电阻两端的电压,因此电压表应选V1。因为R1< R2,且2A>35mA,所以应选变阻器R1。因为R1<Rx 所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为<,所以应选用外接电路。 ⑵实验所用电路如图所示 (三)电表内阻的测量方法 1.互测法: ⑴电流表、电压表各一只,可以测量它们的内阻: V A V A V1 V2 A2 A1 ⑵两只同种电表,若知道一只的内阻,就可以测另一只的内阻: ⑶两只同种电表内阻都未知,则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻: V2 V1 R R A1 A2 2.替代法: R S V1 V R S A1 A3、半值法(半偏法)。 图10-15 半值法是上面比例法的一个特例,测电流表内阻和测电压表内阻都可以用半值法,电路图如图10-15所示。 甲图实验时先断开开关S’,闭合S,调整滑动变阻器R01(限流法连接),使电流表A满度(即指针指满刻度处);再闭合S’,调整电阻箱R1,使电流表A的指针恰好指到半满度处,读出此时电阻箱的阻值R,则电流表A的电阻rA=R。(测量结果偏小) 乙图实验时先闭合开关S’及S,调整滑动变阻器R02(分压法连接),使电压表V满度;再断开S’,调整电阻箱R2,使电压表V的指针恰好指到半满度处,读出此时电阻箱的阻值R,则电压表V的电阻rV=R。(测量结果偏大) 例6(2000年全国)从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据。 ⑴在虚线方框中画出电路图,标明所用器材的代号。 器材(代号) 规 格 电流表(A1) 量程10mA,内阻r1待测(约40Ω) 电流表(A2) 量程500μA,内阻r2=750Ω 电压表(V) 量程10V,内阻r3=10Ω 电阻(R1) 阻值约100Ω,作保护电阻用 滑动变阻器(R) 总阻值约50Ω 电池(E) 电动势1.5V,内阻很小 导线若干,电键K ⑵若选测量数据中的一组来计算r1,则所用的表达式为r1=____________,式中各符号的意义是____________。 【解析】⑴如图所示。 ⑵,I1表示通过电流表A1的电流,I2表示通过电流表A2的电流,r2表示电流表A2的内阻。 【备考提示】在很多情况下,电压表和电流表(已知内阻)的功用可以互换。有时利用一块电表配合定值电阻也可以完成功能的互换。实际上就是部分电路欧姆定律的变形运用。在处理时,一定要明确原理,灵活运用。 V mA V 例7 (2006年全国Ⅰ、Ⅲ)现要测量某一电压表的内阻。给定的器材有:待测电压表 (量程2V,内阻约4kΩ);电流表 (量程1.2mA,内阻约500Ω);直流电源E(电动势约2.4V,内阻不计);固定电阻3个:R1=4000Ω,R2=10000Ω,R3=15000Ω;电键S及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。 ⑴试从3个固定电阻中选用1个,与其它器材一起组成测量电路,并在虚线框内画出测量电路的原理图。(要求电路中各器材用题中给定的符号标出。) R1 S E V mA ⑵电路接通后,若电压表读数为U,电流表读数为I,则电压表内阻RV =_________。 【解析】⑴实验电路如图所示,若选用电阻R1,则并联电阻=2000Ω,电压表读数 U=·R=×2000=1.92>1V,电流表读数I===0.00096A=0.96mA>0.6mA,R1符合要求,同理可得R2、R3不符合要求,故选R1。 ⑵电路接通后,通过R1的电流I1=,则通过电压表的电流为I2=I-I1=I-,所以电压表的内阻RV== 【备考提示】本题涉及实验器材选取和电路设计等,对考生的分析综合能力提出了较高要求,解答此类试题必须根据测量要求和所提供的器材,由仪表的选择原则和基本规律为分析的入手点。 【变式题】 例8(2006年全国Ⅱ)现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡(图中用表示)的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1V~4V。 A2 A1 V 现有器材:直流电源E(电动势4.5V,内阻不计),电压表 (量程4.5V,内阻约为4×104Ω),电流表 (量程250mA,内阻约为2Ω),电流表 (量程500mA,内阻约为1Ω),滑动变阻器R(最大阻值约为30Ω),电键S,导线若干。 如果既要满足测量要求,又要测量误差较小,应该选用的电流表是,下面两个电路应该选用的是。 A2 【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时,由于题目要求电压范围为0.1V~4V,因此滑动变阻器采用分压式接法。根据估算通过小灯泡的额定电流为I=0.4A,因此电流表应该选用 。在伏安法测量过程中,由于 临界电阻大于小灯泡电阻,因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。 测电动势和内阻 (1)测量电路如图 (2)测量方法 第一、计算方法 测两组端电压U和电流I值,然后通过以下式子求解。 E=U1+I1r E=U2+I2r 第二、作U——I图象方法 通过调节滑动变阻器,取得多组(U,I)值,然后在坐标中描点,连成直线 用图象处理问题,须注意以下几点: ①连直线的方法:让尽可能多的点在直线上,直线两则分布的点的个数大致均匀偏离直线较远的点舍去。 ②纵轴截距的含义:电动势E ③横轴截距的含义:短路电流I0 ④斜率的含义:电阻。求解方法:r=或用直线上任意两点求解斜率的绝对值。 (3)实验误差分析 (1)偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U—I图象时描点不很准确。 (2)系统误差:系统误差来源于未计电压表分流,近似地将电流表的示数看作干路电流。实际上电流表的示数比干路电流略小。如果由实验得到的数据作出图中实线(a)所示的图象,那么考虑到电压表的分流后,得到的U—I图象应是图中的虚线(b),由此可见,按图所示的实验电路测出的电源电动势,电源内电阻。 说明:①外电路短路时,电流表的示数(即干路电流的测量值)等于干路电流的真实值,所以图中(a)、(b)两图线交于短路电流处。②当路端电压(即电压表示数)为时,由于电流表示数小于干路电流,所以(a)、(b)两图线出现了图中所示的差异。 (4)特殊方法 (一)即计算法:画出各种电路图 (一个电流表和两个定值电阻) (一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻器) (一个电压表和两个定值电阻) 例9、用右图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有: (a) 电流表(量程0.6A、3A); (b) 电压表(量程3V、15V) (c) 定值电阻(阻值1、额定功率5W) (d) 定值电阻(阻值10,额定功率10W) (e) 滑动变阻器(阴值范围0--10、额定电流2A) (f) 滑动变阻器(阻值范围0-100、额定电流1A) 那么 (1)要正确完成实验,电压表的量程应选择 V,电流表的量程应选择 A; R0应选择的定值电阻,R应选择阻值范围是的滑动变阻器。 (2)引起该实验系统误差的主要原因是。 II.答案: (1)3,0.6,1,0~10。(2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。 解析:由于电源是一节干电池(1.5V),所选量程为3V的电压表;估算电流时,考虑到干电池的内阻一般几Ω左右,加上保护电阻,最大电流在0.5A左右,所以选量程为0.6A的电流表;由于电池内阻很小,所以保护电阻不宜太大,否则会使得电流表、电压表取值范围小,造成的误差大;滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了,取0~10Ω能很好地控制电路中的电流和电压,若取0~100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。 关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的,一般具有倾向性,总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小,造成E测 例10、某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻,实验室中有如下器材: A.待测干电池 B.电流表G(0~3mA,内电阻r1=20Ω) C.电流表A(0~0.6A,内电阻r2=0.20)D.滑动变阻器甲(最大阻值10Ω) E.滑动变阻器乙(最大阻值100Ω) F.定值电阻R1=100Ω G.定值电阻R2=500Ω H.定值电阻R3=1.5kΩ 开关、导线。 由于没有电压表,为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。 ①为了方便并能较准确测量,滑动变阻器应选,定值电阻应选用 。(填写定值电阻前的序号) ②若某次测量中电流表G的示数为I1,电流表A的示数为I2;改变滑动变阻器的位置后,电流表G的示数为I1′,电流表A的示数为I2′。则可知此电源的内电阻测量值为r=,电动势测量值为E=。 【解析】 干电池的电动势和内阻的测量,一般需要电流表和电压表。由于题中没有电压表,故需要将电流表G改装为电压表,且改装后电压表的量程应该达到1.5V,则总电阻为,故定值电阻应选用的序号为G的电阻,而滑动变阻器应选用阻值较小的D; ②在两次测量过程中,通过电源的电流是两只电表的电流之和,则根据全电路欧姆定律有,解之,得, 电学实验的考查主要包括:电表的读数、实验器材和电路选择、电路实物连线等几个方面。 一、电流表、电压表的读数规则 电流表量程一般有两种——0.1~0.6A, 0~3A;电压表量程一般有两种——0~3V, 0~15V。如图1所示: 电表读数时首先要看清量程, 并确定最小分度值 (每个小格所代表的电流、电压值) 。 电压表、电流表若用0~3V、0~3A量程, 其最小分度值分别为0.1V、0.1A, 可以采用十分估读法, 在最小分度值后加一估读数即可。图1中电压表读数为1.88V, 电流表读数为0.83A。若指针恰好指针指在第10条刻度线上, 则读数为1.00V (或A) 。 电压表若用0~15V量程, 则其最小分度为0.5V, 为2分度仪表读数, 电流表若用0~0.6A量程, 则其最小分度为0.02A, 为5分度仪表读数, 这种量程读数时读数结果必须与其最小分度小数点位数相同, 结果是最小分度的整数倍。图1中电压表读数为9.5V, 电流表读数为0.16A。左图中如指针指在第10条刻度线上, 读作5.0V。右图中指针指在第10条刻度线上, 读作0.20A。 二、实验器材的选择和电路的选择 实验器材和电路选择的总的原则有三:一安全、二精确、三方便。实验器材的选择与实验电路密切相关, 选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计安全可靠、测量精确、操作方便的实验电路, 再根据实验电路的需要选择器材。 1. 电表的选择 应用全电路欧姆定律, 通过估算确定电路中通过电流表的最大电流和最小电流, 电压表两端的最大电压和最小电压。所选择的电表的量程应大于最大电流和最大电压, 以确保电表的安全;选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大, 一般应使指针能达到半偏以上, 以减小读数的偶然误差, 提高精确度。在满足上述两个条件以后, 若不计电表内阻则应选用内阻较小的电流表和内阻较大的电压表, 以减小系统误差。 2. 变阻器的选择 变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流, 以确保变阻器的安全。为满足实验中电流变化的需要和调节的方便, 在分压式接法中, 应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器;在限流式接法中, 应选用电阻与待测电阻比较接近的变阻器。 3. 电源的选择 一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。 4. 电流表内接法、外接法的选择 内接法是由于电流表的对电压的分压作用, 而使电压表测量的电压值偏大 (U测=Ux+UA) , 此时R测=Rx+RA, 测量值比真实值偏大;外接法是由于电压表对电流的分流作用, 而使电流表测量的电流值偏大, 此时R测=RxRA/ (Rx+RA) , 测量值比真实值偏小。 可以结合以下口诀记忆:“大内偏大, 小外偏小” (即内接法适合测大电阻且测量值大于真实值, 外接法适合测小电阻且测量值小于真实值) 。 当待测电阻阻值与电压表、电流表的阻值相差不多时, 如何确定被测电阻R是较大还是较小呢?可以用临界值计算比较法: 当时, 用电流表外接法系统误差小; 当时, 用电流表内接法系统误差小; 而时, 电流表内外接法效果是一样的。此时的被测电阻值R我们称为临界电阻。 5. 分压式和限流式电路的选择 (1) 由于限流式电路结构简单, 耗能小, 通常情况下应优先考虑限流式接法。 (2) 下面三种情况必须选择分压接法。 (1) 要求被测电阻的电压或电流从零连续调节, 只有分压电路才能满足。 (2) 如果采用限流接法时, 无论怎样调节, 电路中电流 (电压) 都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流 (压) , 那么为了保护电表或电阻元件, 必须采用分压接法。 (3) 伏安法测电阻实验中, 若所用的变阻器阻值远小于待测电阻阻值, 采用限流式接法时, 即使变阻器触头从一端滑至另一端, 待测电阻上的电流 (压) 变化也很小, 这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据;为了在变阻器阻值远小于待测电阻阻值的情况下能较大范围地调节待测电阻上的电流 (压) , 必须采用分压式。 三、电路实物连线的注意事项 1. 电键必须控制全电路; 2. 电表的量程要适当, 流经电表的电流要正入负出; 3. 滑动变阻器的“两端限流、三端分压”接法, 且要求在闭合电键前, 必须保证限流接法中滑动变阻器以最大电阻接入电路, 分压接法中滑动变阻器输出电压端电压为零; 4. 安培表的内外接法必须正确; 5. 按先串后并的原则连接器材; 关键词:高中物理;电学实验;原则;教学效果 物理是一门对实验要求较高的学科,做好实验是学习的根本。所有的物理概念、规律、理念,都是在实验的基础上整理和发展出来的,尤其是在电学部分,几乎所有的现象和结果都可以利用实验进行检验和学习,而且在高中物理的考试大纲中,也将电学实验作为了实验部分的重点考试内容,因此,学好物理电学实验对学生的成绩具有重要的帮助。但实验的操作过程不是随意而为的,根据实验的准确性、安全性、便捷性等原则规范操作,才能更好地达到实验学习的效果。 一、转变教师教学方法。激发学生的学习兴趣 在物理实验教学中,除了必要的重点内容学习外,教师還要充分利用网络资源、文字资料、影像资料等工具帮助学生更好地理解物理电学知识和实验操作的精髓,做到寓教于乐,激发学生的学习兴趣。教师可以采用开放式的教学方法,在实验课之前让学生根据学习主题,自己选择实验目标、实验方法和实验过程,并自己探索实验结果,教师可以适当放松对实验结果的要求,只需帮助学生正确使用实验仪器即可。例如,在学习关于“电阻”的实验过程中,教师可以让学生自己选择实验方案,帮助学生准备实验仪器和实验工具,这时学生可能想到橡胶、干木头、湿木头、水、苹果等可能存在电阻的工具,再设计已知电压测电流、已知电流测电压、电压电流变化比等实验方案,让学生在学习测电阻的过程中充分了解生活中各种物质本身的电阻大小。在这一过程中,学生能够根据自己的兴趣选择研究课题,更好地调动学生的学习积极性,其次,在设计实验的过程中,能够更好地培养学生的逻辑思维,对多个实验过程的对比和创设中也能培养学生的发散思维。 二、教导学生使用仪器。增强学生的动手能力 物理电学过程中,对实验仪器的使用具有较高的要求,有些学校因为实验仪器的匮乏或者实验经费的短缺等问题,学生在实验过程中并不能完全接触到各种实验仪器,这对学生学习电学实验是不利的。教师根据实际条件,尽可能地让学生掌握仪器的使用方法,如电压表的正负极区别、线路的连接方法、磁感线的转动要求、游标卡尺的使用等,教导学生正确使用仪器,提高实验的安全性原则,并让学生在操作过程中熟悉实验操作,提高学生的实践能力。例如,在学习“影响电阻大小的因素”这节实验时,会涉及游标卡尺、电流表、电压表、电源的使用,同时还需要了解电路,在这一过程中,教师主要以指导为主,要观察到每一位学生对实验仪器的操作过程,及时纠正学生的错误,提高学生实验的准确率,同时让学生通过不同的实验对象进行多次反复练习,锻炼学生的动手能力。 三、参照电路图教学。培养学生的创设能力 物理电学的学习离不开电路图的学习,在实验过程中也是同样的。教师不仅要教导学生正确认识电路图,提高学生对电路图的熟练度,还要增强学生在电路图和实际仪器连接之间的转换能力,在看到电路图時要知道怎么简化仪器之间的导线,简化连接过程,在看到实验仪器的连接状态时要能将其转化为电路图,增加对各个数据分析处理的正确性。例如,在学习“伏安法测电流”的实验时,电路图中电压表是与导线连接的,但在实际的操作过程中,电压表可以与导线相连,也可以连接在电阻两端,更可以一端连接电流表,另一端连接电阻,只要整体的电流走向没有变化即可,在电路多种连接方法的变化中能够提高学生的创设能力。 四、运用小组合作教学。提高学生的学习效率 电学实验是一个复杂的过程,常常因为实验内容和实验时间的限制,不能完整进行实验,这时教师可以采用小组合作教学的方法,让学生之间相互配合、共同完成一组实验内容,不仅可以提高学生的学习效率,也能够减少实验仪器缺乏的影响。例如,在学习上述电阻的测量时,同一个实验主题可以由一组学生共同完成,这一组学生共同参与实验对象的选择、实验方案的制订过程,不仅可以让学生之间取长补短提高教学效率,也能够在多种思维的碰撞过程中促进学生思维的发展。 综上所述,教师在教学过程中应该注意培养学生对物理电学实验的兴趣,增加学生对物理知识和相关概念的理解,并且教师要根据自己所学的知识和学生的发展制定适宜学生的实验方案,增强学生的实践操作能力;其次,教师还要利用电路图的清晰性和多变性进行教学,提高学生电路连接正确性的同时,激发学生思考相同结果下的不同连接方法,培养学生的创新能力。 1.如图把小球从O点沿水平滑杆拉到A点,放开后小球在O点两侧 来回振动。对小球振动的快慢,小明提出了如下猜想: A.小球振动的快慢与它被拉离O点的距离x有关;B.小球振动的快慢与它的质量m有关。 (1)现有固定支架、弹簧、质量不同的小球、天平、刻度尺等器材,为完成本实验,还需要的器材是____秒表____。 (2)小明实验探究的部分数据记录如下: 表格中的实验数据是验证猜想___B___时记录的。(选填“A”或“B”) (3)分析表格中的数据,可得出结论:__在拉离距离相同的情况下,质量越大小球振动越慢__。 2.为了探究影响固体热膨胀的因素,某科技小组用铝棒进行相关实验,实验数据如下表: (1) 分析实验序号1、2、3的实验数据可得出结论:升高相同温度时,铝棒的伸长量与它的___原长___成正比; (2)为了探究铝棒的伸长量与升高的温度有什么关系,应该选择实验序号__1、4、5__的三组实验数据进行分析; (3)根据你的分析结论,可计算出实验序号6的伸长量 △L=__2__mm。 (1)相同量确认(2)相同量确认(3)数学归纳法 3.逸舟和他的同学在探究电流与电阻的关系时,用到如下 器材:电源1个,电流表、电压表各1只,定值电阻若干个,滑动变阻 器1只,开关1个,导线若干。设计的电路如图18所示。 (1)闭合开关前滑动变阻器的滑片应移到__b__端。实验过程中应 通过调整滑动变阻器,使__电阻两端电压__保持不变。(控制变量)(2)下面是他们获取的部分实验数据,请根据数据在坐标系上描点并连成光滑的曲线。 1(3)如果实验过程电压表示数突然变为0,而电流表示数不变,则发生断路的是__电压表(电流不变电路没问题)__;如果电流表示数变为0,而电压表示数突然增大,则发生断路的是__电阻R1__。(4)若粗心的逸舟少领了一只电压表,多领了一只电流表,请在方框内设计一个电路图,使这个实验仍然可以进行。 将电流表+电阻改装成电压表(自造电压表) (5)为测量阻值约10Ω的电阻,小龙设计并连接了如图电路,所使用的电源为两节干电池。请指出他在电路设计和连接上存在的两个问题: ①不能多次测量减少误差②电流表(或电压表接线柱问题) 思维角度:安全性、普遍性、减少误差、条件控制 4.某兴趣小组利用图示电路进行如下的实验研究。 S3,闭合S1、S2,调节滑动变阻器,得到上面表中四组数据。根据表中的数据,可计算(1)断开 电阻R =_10__ Ω。(表格获取已知条件)(2)图象中获取已知条件 (2)断开S2,闭合S1、S3,调节滑动变阻器,测量灯泡L两端的电压和电流,根据测量数据绘制 成如图26的U—I关系图象。由图象分析,当电 压表示数为2 V时,灯泡L的电阻RL= __5__ Ω。 (3)闭合S1、S2和S3,调节滑动变阻器,当电压表示 数为2 V时,电流表的读数是__0.6_ A。 (4)根据图完成本实验的实物线路的连接(图中还有 4条未接)(3)电阻、灯并联,电流表测干路电流) (5)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在____端(选 填“左”或“右”)。(由下接线端决定) (6)实验过程中,滑动变阻器的滑片向右移动时灯丝将变_____(选填“亮”或“暗”)。 (7)若实验过程中电流表的读数突然变大,而电压表的读数为0,经检测电压表没有损坏,可能发生的故障是___灯(电阻或电压表)短路___。R=U/I=0说明短路(R=U/0I=0说明断路) 5.在“测定小灯泡的电功率”实验中,电源电压6 V,小灯泡L的额定电压是2.5v,电阻大约l0Ω左右,可供选用的滑动变阻器R1和R 2的最大阻值分别为10Ω、50Ω,实验电路如图所示。 (1)应该选用的滑动变阻器是(选填“R1”或“R2”); (2)电路正确连接后闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示 数,接下来应进行的操作是(填序号);(电路通,电流小,不亮) A.更换小灯泡B检查电路是否断路 C.向左移动滑动变阻器滑片D.向右移动滑动变阻器滑片 (3)如图是根据实验数据绘成的U—I图象。根据图象提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是1(图上找)w.当滑动变阻器的滑片向 左移动时,小灯泡的电阻将变大;(图上找数据) (4)继续移动滑片,小灯泡突然熄灭,此时电流表示数为0,而电压 表有示敷,那么发生的故障是灯断(或与灯座接触不良),此时电压表的示数是 6V。R=U/0I=0说明断路电压表读数也可能超出量程无法读数 6.如图是测量灯泡电功率的电路图。灯泡额定电压2.5 V,阻值约为10 Ω,电流表量程有0~0.6 A和0~3 A两档,电压表量程有0~3 V和0~15 V两档。P=UI(测量电阻实验原理是什么?I=U/R)(根据额定电压、额定电流) 本实验中电流表量程应选择0-0.6A档,电压表量程应选择0-3v档; 在连接电路时,开关应处于 开路 状态,在开关闭合前滑 动变阻器的滑片应移到处。(最大阻值处,远离下端)(电阻变小灯变亮) 完成实物图,要求使滑动变阻器滑片向左滑动,灯变亮。 ⑸正确连接好电路,闭合开关后,出现如下情形,A.若实验过程中电流表的读数突然变大,而电压表的读数为0,经检测电压表没有损坏,可能发生的故障是灯(电压表)被短路;R=U/I=0说明短路 B.如果实验过程电压表示数突然变为0,而电流表示数不变,则故障发生的原因是电压表坏;(电流表示数不变说明电路正常,故电压表读数为0,电压表出问题) C.如果电流表示数变为0,而电压表示数突然增大,灯不亮,则故障发生的原因是灯断(或与灯座接触不良。I=0R=U/0为无穷大说明断路 D.无论怎样调节滑动变阻器,灯泡亮度不变,且较暗,则可能是原因造成。(灯泡亮度不变滑动变阻器失去调节功能,会通但较暗,说明阻值较大,故可能接成定值电阻) E.正确连接好电路,闭合开 关后,无论怎样调节滑动变阻器,灯泡都不亮。经排查电流表、电 压表均无故障,请根据下表所列 情况,判断故障原因: I=0 U=0 说明断路(灯没问 题)且断在干路上,故:电流表、滑动变阻器、开关、电源都可能出问题 I=0 U不为零,故:灯断或接触不良;I不为零,U=0说明电压表被短路或坏了 排除故障后,闭合开关,某时刻观察到电压表的示数为2V,现要测量灯泡的额定功率,此时调节滑动变阻器的滑片P应向右滑动,使其电阻____(变大、变小),直至灯泡两端电压为__2.5__V。串联灯电压要升高,电流就要增大,故电阻要减少。 探究电流与电阻的关系时如果定值电阻由5Ω增大到10Ω,问滑动变阻器阻值应调。控制变量条件:电压要保持不变,U1:U2=R1:R2保持不变,故R1增大,R2也增大。A.从函数图像上获取 通过实验测得通过灯泡的电流随电压变化的曲线如图,由图可知,当 灯泡两端的电压为1.5 V时,它的电阻是 6Ω;灯泡正常发光时,它的额定功率是0.75W; B.从测量数据表格中获取 在本实验中,滑动变阻器起到 保护电路 和 调节灯两端电压 作用。 A.在探究电流、电压关系中的作用 当定值电阻变大时,滑动变阻器阻值应(变大、变小)? B.在探究电流、电阻关系中的作用(调节灯两端电压使之保持不变)从图像可以看出,灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐_______(“变大”或“变小”),造成这一现象的原因是___灯丝电阻随温度改变__。实验中测出了灯泡在多次不同电压下的灯丝电阻,有些同学认为可以进一步求出它们的平均值以减小误差。你是否同意他们的观点?请说明理由。不同意,灯丝电阻会随温度改变 若在实验中,定值电阻电压值超出电压表量程,可采取什么措施,同样也能完成电压的测量?测滑动变阻器电压(它较小)若少领了一只电压表,多领了一只电流表,请设计一个电路图,使这个实验仍然可以进行。造:电压表迁移:造电流表 ⒁实验缺陷分析 角度:安全性;普遍性;减少误差;条件控制。 7.小平同学利用图所示装置研究电磁铁磁场的强弱与哪些因素有关。图中A是悬挂在弹簧下的铁块,B是电磁铁的铁芯,S是转换开关(S接1时连人电路的线圈匝数多,S接2时连入电路的线匿匝数少)。 (1)实验过程中弹簧的伸长量越大,表示电磁铁的磁场越强; (2)保持滑片P位置不变.先后让开关S接l和2,可以研究电磁 铁磁场的强弱与线圈匝数的多少是否有关; (3)请提出一个还可以用该装置验证的猜想并设计验证方案。 猜想:电磁铁磁场的强弱还与电流大小有关; 8.为了探究影响电热的因素,实验室准备了两个装满煤油的烧瓶、两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同玻璃管,两根不同阻值的电阻丝,以及滑动变阻器、开关、导线、电源等.两个实验小组根据提供的实验器材,分别设计了图 18甲、乙所示的两个方案. 验证方案: 调节滑动变阻器改变电路电流 (1)这两个方案的共同点是通过观察什么知道电热的多少。温度计示数 (2)甲方案探究的问题是什么? 电热跟电阻关系(电流相同时) (3)乙方案探究的问题是什么? 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60×10-19C) 2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中) 3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式) 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 5.匀强电场的场强E=UAB/d 6.电场力:F=qE 7.电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q 8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd 9.电势能:EA=qφA 10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA 11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB(电势能的增量等于电场力做功的负值) 12.电容C=Q/U(定义式,计算式) 13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd 14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)类平垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m <<<返回目录 二、恒定电流 1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)} 2.欧姆定律:I=U/R{I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)} 3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω?m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)} 4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外 {I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)} 5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)} 6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)} 7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R 8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率} 9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比) 电阻关系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+ 电流关系I总=I1=I2=I3I并=I1+I2+I3+ 电压关系U总=U1+U2+U3+U总=U1=U2=U3 功率分配P总=P1+P2+P3+P总=P1+P2+P3+ 10.欧姆表测电阻 (1)电路组成(2)测量原理 两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得Ig=E/(r+Rg+Ro)接入被测电阻Rx后通过电表的电流为Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx) 由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小 (3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。 (4)注意:测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。 11.伏安法测电阻 电压表示数:U=UR+UA 电流表示数:I=IR+IV Rx的测量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真 Rx的测量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R) 选用电路条件Rx>>RA[或Rx>(RARV)1/2] 12.滑动变阻器在电路中的限流接法与分压接法 电压调节范围小,电路简单,功耗小 便于调节电压的选择条件Rp>Rx 电压调节范围大,电路复杂,功耗较大 便于调节电压的选择条件Rp 一 控制变量法研究蒸发快慢与液体温度、液体表面积和液体上方空气流动速度的关系。研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系。研究压力的作用效果与压力和受力面积的关系。研究液体的压强与液体密度和深度的关系。研究滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系。研究物体的动能与质量和速度的关系。研究物体的势能与质量和高度的关系。研究导体电阻的大小与导体长度材料横截面积的关系。研究导体中电流与导体两端电压、导体电阻的关系。 10研究电流产生的热量与导体中电流、电阻和通电时间的关系。 11研究电磁铁的磁性与线圈匝数和电流大小的关系。 二 图像法用温度时间图像理解融化、凝固、沸腾现象。电流、电压、图像理解欧姆定律I=U/R、电功率 P=UI正比、反比函数图象巩固密度ρ=m/V、重力G=mg、速度v=s/t、杠杆平衡F1L1=F2L2 压强p=F/Sp=ρgh浮力 F=ρ液gV排、功、热量Q=cm(t2-t1)等公式。 三 转换法的应用 3利用乒乓球的弹跳将音叉的振动放大;利用轻小物体的跳动或振动来证明发声的物体在振动。用温度计测温度是利用内部液体热胀冷缩改变的体积来反映温度高低。测量滑动摩擦力时转化成测拉力的大小。通过研究扩散现象认识看不见摸不着的分子运动。判断有无电流课通过观察电路中的灯泡是否发光来确定。磁场看不见、摸不着,可以通过观察小磁针是否转动来判断磁场是否存在。判断电磁铁磁性强弱时,用电磁铁吸引的大头针的数目来确定。研究电阻与电热的关系时,电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测或比较,可通过转换为可看见的现象(气体的膨胀、火柴的点燃等的不同)来推导出那个电阻放热多。 四 实验推理法研究真空中能否传声。2 研究阻力对运动的影响。“在自然界只存在两种电荷 ”这一重要结论也是在实验基础上推理得出来的。 五 等效替代法在电路中若干个电阻可以等效为一个合适的电阻,反之亦可;如等效电路、串并联电路的等效电阻,都利用了等效的思维方法。在研究平面镜成像实验中用两根完全相同的蜡烛其中一根等效另一根的像。用加热时间来替代物体吸收的热量。用自行车轮测量跑道的长度,跑道较长,无法直接测量,用滚轮法处理:轮子的周长乘以圈数即为跑道的周长。 一、物理电学电路与器材选择的基本原则 (一) 安全性基本原则 对于我们学生来说, 高中物理电学实验的学习首先要关注的是实验安全性。在实际的物理电学学习过程中, 要基于安全来选择实验器材与电路, 同时要注重对自身的安全防护, 如果我们学生冒然的进行物理电学实验, 不曾考虑实验器材的安全性, 则非常的容易对我们自身的人身安全造成伤害。同时电路器材的不安全操作, 也容易造成电路器材的损坏问题。因此要在物理电学试验中, 严格遵守电学实验的安全性基本原则, 采取规范性的操作模式, 降低电路器材的损耗率, 提高物理电学实验的成功率。 (二) 准确性基本原则 当物理老师布置或者要求我们做相关的物理电学实验时, 我们学生应该首先要明确这个实验的题目以及实验目的, 同时也要掌握和理解这个物理电学实验所要对我们学生考察的具体电学内容, 从而在实际的物理电学实验中, 可以逐步的分析和了解到其中所蕴含的电学规律[1]。另外, 要确保所选择的电路器材符合电学实验所需要的电流以及电压, 从而保障了电学试验中的准确性。 (三) 合适性基本原则 高中物理电学的学习过程, 是一个由简到难的过程, 越到后面的学习, 会感觉到电学实验的一定复杂性, 对于电学实验设计的合理性要求更为严格。鉴于此, 要在保证物理电学实验学习的安全性过程中, 依据实际的实验学习需求, 避免出现实验器材以及实验电路不合理的现象。要严格依照合适性基本原则, 从而提高我们学生的学习质量和学习效率。 二、高中物理电学中的电路以及器材的选择 (一) 电路的选择 分压电路以及限流电路是高中物理电学实验学习过程中常见的电路模式, 其中分压电路以及限流电路所需要的电路器材包括电压表、电源以及定值电阻等[2]。一般情况下, 物理题目中出现“节约”、“设计简单”、“尽量”等字眼时, 我们可以采用限流电路, 当物理题目中出现“从零”、“提高”、“精确”等字眼时, 我们可以采用分压电路。同时我们对电路的选择包括内接法以及外接法两种, 当物理老师所列举的题目中出现待测电阻较大时, 我们选取的电路为内接法, 当出现小电阻的待测电阻, 我们对电路的选择为外接法。 (二) 器材的选择 首先, 我们要尽可能的选择正确的器材量程, 最大限度的避免实验出现较大的误差, 同时保障实验仪器的指针在一定程度内保持偏转, 减少误差大小[3]。 其次应当根据实际的实验要求, 以及物理老师布置的实验题目, 来选择正确、合理的实验器材, 这样可以在实验设计的过程中, 将误差发生的概率降低到最小值。 最后要保障实验操作流程的科学性, 在确定实验目的的基础上, 顺利的推动电学实验的开展, 要反复的对电学实验方案进行分析以及评估, 使得实验方案切实可行, 能够在已有的实验器材帮助下顺利的进行, 同时对于电学实验难度较大的实验, 可以事先依照电学实验所需要的实验器材进行详细的罗列, 从而选取最优实验器材。 另外要优化电学实验方案, 尽可能的简化电学实验器材以及电学实验电路, 从而最大化的降低电学实验的难度, 要严格的依照电学实验操作流程:电学实验器材的选择、电学实验电路的链接、电学实验数据的测量, 以此提高高中物理电学的实验效率以及学习质量, 对我们掌握高中物理电学知识有着重要的作用。 三、结语 总而言之, 社会现代化的发展, 以及全球一体化的进程加快, 使得社会对于人才的要求逐渐转变, 高素质综合型人才成为未来社会建设的主要需求。高中物理作为培养我们实践操作能力重要的教学平台, 有效的将理论知识与实践操作相结合, 从而提高我们的实践能力以及核心竞争力。 摘要:随着社会市场经济的繁荣发展, 给我国的信息技术的不断革新提供了有力的基础支撑, 社会中各行业领域对于人才所具备的专业能力要求逐渐改变, 学生具备实践能力, 成为我国教育体系的主要教学目标之一。正是在国家不断的对教育制度改革的背景下, 高中教学作为我国教育体系组成的重要一部分, 是培养综合素质人才的重要平台之一, 高中物理电学教学是将高中物理理论知识与实践操作有效结合的教学设计平台, 通过高中物理电学的学习, 我们学生可以培养出良好的实践操作能力, 提高自身的物理认知能力。本文结合笔者学习高中物理电学的学习过程, 对高中物理电学中的电路与器材的选择做出以下几点分析, 以供参考研究。 关键词:高中物理,电学,器材选择 参考文献 [1]刘立轩.高中物理电学中电路与器材的选择分析[J].中外企业家, 2015, 36:224. [2]林梦诗.高中物理电学实验器材和电路的选择浅谈[J].读天下, 2017, 01:30. 关键词:高中物理;电学实验;技巧 一、对电学实验仪器的读数技巧 1、电流表和电压表读数介绍 如果电表上的最小刻度为1的话,那么我们在读数时估读到十分之一,要读到最小刻度的十分之一位,这是估读,读出来的数字是不准确的,但是它却是有效数字,我们一定不能遗漏。当电表最小刻度为2时,那么我们在读数时要估读到二分之一,读到最小刻度的二分之一位, 如果所读数字没有超过半格,就舍棄,如果超过了半格,就按半格来算。电表上的刻度最小是5的时候,读数时要估读到五分之一,要读到最小刻度的五分之一位。 2、测电阻的万用表读数介绍 所测电阻的值就等于对万用表所选的量程与万用表表盘的刻度数的乘积。 3、对电阻箱的读数介绍 对电阻箱进行读数时,首先要观察档位,然后再看每个档位所指的具体数字。比如量程为0~9999.9电阻箱,那么RX=ax1000+bx100+cxl0+dx 1+e x0.1,a为1000档的示数,b为100档位的示数,以此类推,就可以的出电阻箱的电阻。 二、如何连接电路的技巧 1、根据阻值进行判断 Rv是电压表电阻,RA是电流表电阻,RX为已知电阻。当Rv远大于Rx时,采用的接法是电流表外接。当Rx远远大于RA时,此时电流表应当内接。此方法是我们平时解相关题时应用最多的一种方法。 2、比较倍率的大小来判断 当待测电阻RA< 三、如何选择电学仪器的技巧 在电学实验中我们用的主要仪器有电表,滑动变阻器和电源等,在电学实验试题中,常有相关电学仪器的选择,在选择时,我们应当考虑到以下一些方面。第一我们要做的就是对实验条件进行确定,选择仪器的顺序应该是,先电源,然后电压表,再是电流表,最后变阻器。第二要注意的是,在选择电源时,最好选择电动势比较大的电源,但是不能超过待测器材所能承受的范围。如果两种电源电动势一样,我们一般选择内阻较小的那个。第三,在对电压表和电流表进行选择时,所选的电表量程不能低于实验电路中的电流和电压最大值,在选择时最好选择和测量值相近的量程,一般希望所测量程能占电表量程的三分之二左右。第四,在选择变阻器时,其额定电流要高于电路中最大电流。为了实验方便,在分压式中,应当选择额定电流较大但是电阻小的变阻器,在限流式中,变阻器的电阻值不能够过小。 四、如何对电路进行连接的技巧 第一,对电路连接之前要画电路原理图,然后按原理图进行操作。第二,根据题目中的条件来估算电路中所需电表的量程。第三,要能够根据题目中的条件来决定电流表是内接还是外接。第四,确定变阻器是限流式接法还是分压式接法,这样做是为了电流表和电压表的示数在实验中变化明显。第四,接电路要串联再并联,从正极到负极,还要各个实验仪器的正负极不要接反。 五、对电表和滑动变阻器在电路中的作用和接法总结 第一,如果我们不知道内阻,那么电流表既是电流表又是电压表,电压表即是电压表又是电阻。第二,如果已经知道内阻大小,那么电流表即是电压表,又是电流表,还是电阻。电压表即是电压表,又是电流表,还是电阻。 在电路中滑动变阻器需要采用分压式接法的情况有:第一,滑动变阻器的电阻远远小于需要测量的电阻值,或者待测电阻是滑动变阻器阻值的十倍以上。第二,所提供的电源电压比电压表的要大,也就是说电路中给的电压或电流比电表的量程大。第三,在实验中电路有的地方电压和电流需要从0开始调节,或者实验需要测量多次。需要采用限流式接法的有:第一,在小范围内测量电路的电流或电压。第二,滑动变阻器的电阻与需要测量的电阻值比较接近。第三,对电源电动势和内阻进行测量。 六、解电学实验题的步骤 ①对电路中的电压和电流进行估算②对电流表和电压表的量程进行确定,并且确定电流表是内接法还是外接法。③对变阻器进行选择,并且确定接法是分压还是限流。④作出原理图,并且计算。⑤把实际的电路连接起来。 结语:综上所述,在高中物理的电学部分,所涉及的知识有很多,相关的概念和公式也繁多。在我们学习过程中,要对这些基本的知识点熟练掌握,不能望而却步,做题要慢慢分析,学会对知识点总结。记忆知识要理解,而不是死记硬背,培养自己对电学实验的兴趣,这样一定可以顺利地完成电学实验的学习并掌握解题技巧。 参考文献 [1] 鲍崇敬.提升中职物理电学实验能力的策略[J].职业,2016(29) [2] 甘霖.新高考电学实验复习要点[J].物理教学探讨,2016(10) [3] 叶新风,范吉清.电学实验演示困境的解决方法——以电器元件的改进为例[J].中国现代教育装备,2012(22) 1.力的作用、分类及图示 ⑴力是物体对物体的作用,其特点有一下三点:①成对出现,力不能离开物体而独立存在;②力能改变物体的运动状态(产生加速度)和引起形变;③力是矢量,力的大小、方向、作用点是力的三要素。 ⑵力的分类:①按力的性质分类;②按力的效果分类。 ⑶力的图示:画图的几个关键点①作用点,即物体的受力点;②力的方向,在线的末端用箭头标出;③选定标度,并按大小结合标度分段。 2.重力 ⑴产生:①由于地球吸引而产生(但不等于万有引力)。②方向竖直向下。③作用点在重心。 ⑵大小:①G=mg,在地球上不同地点g不同。②重力的大小可用弹簧秤测出。 ⑶重心:①质量分布均匀的有规则形状物体的重心,在它的几何中心。②质量分布不均匀或不规则形状物体的重心,除与物体的形状有关外,还与质量的分布有关。③重心可用悬挂法测定。④物体的重心不一定在物体上。 3.弹力 ⑴产生:①物体直接接触且产生弹性形变时产生。②压力或支持力的方向垂直于支持面而指向被压或被支持的物体;③绳的拉力方向沿着绳而指向绳收缩的方向。 有接触的物体间不一定有弹力,弹力是否存在可用假设法判断,即假设弹力存在,通过分析物体的合力和运动状态判断。 ⑵胡克定律:在弹性限度内,F=KX,X-是弹簧的伸长量或缩短量。 4.摩擦力 ⑴静摩擦力:①物接触、相互挤压(即存在弹力)、有相对运动趋势且相对静止时产生。②方向与接触面相切,且与相对运动趋势方向相反。③除最大静摩擦力外,静摩擦力没有一定的计算式,只能根据物体的运动状态按力的平衡或F=ma方法求。 判断它的方向可采用“假设法”,即如无静摩擦力时物体发生怎样的相对运动。 ⑵滑动摩擦力:①物接触、相互挤压且在粗糙面上有相对运动时产生。②方向与接触面相切且与相对运动方向相反(不一定与物的运动方向相反)②大小f=μFN。(FN不一定等于重力)。 滑动摩擦力阻碍物体间的相对运动,但不一定阻碍物体的运动。 摩擦力既可能起动力作用,也可能起阻力作用。 5.力的合成与分解 ⑴合成与分解:①合力与分力的效果相同,可以根据需要互相替代。①力的合成和分解遵循平行四边形法则,平行四边形法则对任何矢量的合成都适用,力的合成与分解也可用正交分解法。③两固定力只能合成一个合力,一个力可分解成无数对分力,但力的分解要根据实际情况决定。 ⑵合力与分力关系:①两分力与合力F1 +F2 ≥F≥F1 -F2,但合力不一定大于某一分力。②对于三个分力与合力的关系,它们同向时为最大合力,但最小合力则要考虑其中两力的合力与第三个力的关系,例如3N、4N、5N三个力,其最大合力F=3+4+5=12N,但最小合力不是等于三者之差,而是等于0。 6.在共点力作用下物体的平衡 ⑴物体所处状态:①此时物体所受合力=0。②物处于静止或匀速运动状态,即平衡状态。 ⑵两平衡力与作用反作用力:①平衡力作用在同一物体上,其效果可互相抵消,它们不一定是同一性质的力;②作用与反作用力分别作用在两不同的物体上,其效果不能互相抵消(其效果要结合各个物体的其他受力情况分析),但必是同一性质的力。 7.物体的受力分析 ⑴确定研究对象:①隔离法:研究对象只选一个物体。②整体法:研究对象是几个物体组成的系统。③应用整体法一般要求这几个物体的运动加速度相同,包括系统中各物体均处于平衡状态(当加速度不同时,也可应用)。 ⑵作力的示意图(力图): 【高中物理电学实验归纳】推荐阅读: 高中物理电学公式总结07-31 高中物理知识点归纳07-23 高中物理实验基础07-02 高中物理实验的教学07-23 高中物理实验能力培养08-17 高中物理实验教学05-22 高中物理实验教案集08-07 高中物理实验探究教学08-16 高中物理实验基本方法08-30 高中物理实验教学研究07-26高中物理电学实验归纳 篇2
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