欧姆定律的实验探究

欧姆定律的实验探究（精选12篇）

欧姆定律的实验探究 篇1

实验探究质量守恒定律教学设计

实验员 周灯学

教学目标:

1、情意目标：通过对质量守恒定律的探究，激发并维持学生的好奇心，不断增强他们对未知世界进行探究的动机。培养学生崇尚科学、拒绝迷信的正确态度。

2、认知目标：通过对一系列实验现象的探索，以及利用分子-原子论从微观角度对化学反应实质的分析，不仅使学生能理解质量守恒定律的含义和成立原因，而且能运用它来解决一些简单的问题。

教学过裎：

[导入新课]：在一定条件下，反应物之间发生化学反应生成新的物质，如蜡烛燃烧生成水和二氧化碳，镁条燃烧生成氧化镁等，化学反应前后物质的质量有没有变化呢？让我们通过实验来探究。

[设疑]：请同学们先预测一下化学反应前后物质的质量有什么变化。

[讨论]：讨论分析后，学生一般可以得到化学反应前后物质的质量是相等的这一假设。[实验一]：取一支蜡烛粘在一小烧杯中，将小烧杯和蜡烛一起放在托盘天平上称量。点燃蜡烛，天平会发生什么变化？

[电脑演示]：在蜡烛上方加一种可吸收二氧化碳和水蒸气的装置，调节平衡后，点燃蜡烛，天平又将如何变化？

[展示问题]：反应物的质量与生成物的质量之间究竟有什么关系？反应后物质的总质量是增加？是减少？还是不变呢？上面两个实验的结果与你的预测相同吗？为什么会出现这样的实验结果？

[学生回答]：通过分析、讨论，学生应该会达成共识：反应前后物质的总质量是相等的，“实验一” 中天平失去平衡是因为生成的气体扩散到空气中去了。电脑演示实验中天平失去平衡是因为没有考虑参加反应的氧气的质量。

[讲解]：如何用实验来证明你的结论的正确性呢？请观察下列实验，要求针对所选实验方案，探究以下问题，并结合实验条件思考和作出分析：

1、反应物和生成物的状态及其他变化，2、实验中观察到质量变化情况。

[实验二]：演示课本P69“实验4-1”。

[讨论分析]：反应物白磷（固体）、氧气（气体）和生成物五氧化二磷（大量白烟，固

体）处在同一体系中，反应前后质量相等。

[小结]：只要设计出能分别称量反应物的总质量和生成物的总质量的实验，就能发现两者是相等的。

[实验三]：为了进一步证实你预测的正确性，请同学们做下面开放体系的实验：用一支小试管装适量的氢氧化钠溶液，放在盛有硫酸铜溶液小烧杯中，用托盘天平称量质量，再将小试管中的溶液倒入小烧杯中(把试管一起放入)，观察现象并称量，填写附件上的实验报告。

[提问]：观察到什么现象？能得出什么结论？

[总结]：以上实验都证明：在化学反应中，参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。这就是“质量守恒定律”。

[提问]：现实生活中你所熟悉的化学反应遵循质量守恒定律吗？举例说明。

[设疑]：通过实验探究，证明了质量守恒定律的正确性，那么能否从理论上进行解释呢？ [电脑动画]：演示碳燃烧和水通电分解的微观反应机理。

[讲解]：在一切化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有改变，所以，化学反应前后各物质的质量总和必然相等。

[形成性练习]：（见附页）[布置作业]：

欧姆定律的实验探究 篇2

一、明确欧姆定律实验目的并设计实验

1. 实验目的:探究影响电流大小的因素 (通过导体的电流与其两端电压和电阻的关系)

2. 实验方法:控制变量法

(1) 保持电阻不变, 改变电压, 探究电流与电压的关系。

(2) 保持电压不变, 改变电阻, 探究电流与电阻的关系。

二、进行实验

1. 电路图

2. 器材:电源、阻值不同的定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线若干。

3. 实验过程:

实验一:探究电流和电压的关系。

按照电路图连接好实物, 闭合开关, 调节滑动变阻器的滑片, 使定值电阻R两端电压改变, 将对应电流表和电压表的示数填入表格, 并根据数据绘制I-U图像。

R=10Ω

实验二:探究电流和电阻的关系

照电路图连接好实物, 分别将阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的电阻接入电路中, 闭合开关, 调节滑动变阻器的滑片, 使定值电阻R两端电压保持不变, 记下对应的电流表数据填入表格, 并根据数据绘制I-R图像。

U=2V

三、实验结论

1. 电阻R一定时, 通过电阻R的电流跟电阻R两端的电压成正比。

2. 电阻R两端电压一定时, 通过电阻R的电流跟电阻R的阻值成反比。

四、实验重难点

1. 电路连接完成后, 检查电路无误, 此时开关应断开, 滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处。若条件允许, 电流表和电压表尽可能选择小量程进行实验, 以提高实验精确程度。

2. 滑动变阻器在两个实验中的作用异同点。

相同点: (1) 保护电路; (2) 得到多组实验数据从而更好的寻找普遍规律。

不同点:在探究电流和电压关系的实验中, 通过调节滑动变阻器, 多次改变通过电阻R的电流和其两端的电压, 得到多组数据, 归纳总结出两者之间的普遍规律。在探究电流和电阻关系的实验中, 当接入不同阻值的电阻时, 电阻两端的电压会改变, 而该实验是要保持电阻R两端电压不变, 以探究电流和电阻的特点, 调节滑动变阻器的目的则变为使电阻R两端电压不变。

3. 实验中应注意, 动手调节滑动变阻器时, 双眼应该观察电压表示数。实验一当中最好使电压表示数成倍数增减, 这一能更好的找出通过电阻的电流与电阻两端电压之间的规律。

4. 实验中所得数据并不一定如示例数据以及欧姆定律公式求出来的那么标准, 实验过程中不必刻意编造数据而应保持实验的真实性, 特别是在当电阻一定时, 探究电流和电压关系的实验时, 电阻通电过程中的阻值会随温度变化, 对实验数据是有较明显影响的, 图像也会有一定变化。

5. 对于滑动变阻器的选择应该注意两点:

一是根据滑动变阻器的铭牌, 注意滑动变阻器可允许通过的最大电流;二是针对实验探究电流和电阻的关系, 滑动变阻器要起到分电压的作用, 当电阻R阻值较大时, 滑动变阻器最大阻值如果不够, 会导致电压表不能达到预期的电压。

6. 闭合开关后, 若电路不能正常工作, 根据电路表现出的不同情况, 可以从以下几方面进行故障分析:

情况一:灯不亮, 移动滑动变阻器的滑片, 电流表和电压表都没有示数。

故障分析:电路中电压表以外的地方出现开路。

情况二:灯亮, 移动滑动变阻器的滑片, 电流表示数和灯泡亮度都改变, 电压表无示数。

故障分析:电压表位置出现开路。

情况三:灯不亮, 移动滑动变阻器的滑片, 电流表都没有示数, 电压表示数大小不变等于电源电压。

故障分析:小灯泡位置出现开路。

情况四:灯亮, 电流表和电压表均有示数, 但移动滑动变阻器的滑片, 灯的亮度、电流表和电压表的示数都没有变化。

故障分析:滑动变阻器连接时, 接线柱没有“一上一下”, 可能接为同上或同下, 达不到改变电阻的效果。

情况五:灯亮, 移动滑动变阻器的滑片, 灯泡亮度和电流表示数均改变, 电压表有示数但大小不变。

故障分析:电压表测滑动变阻器和灯泡的总电压, 即电源电压。

五、练习

1. 小明用额定电压为2.5V的小灯泡探究电路中电流和电压的关系

(1) 在电路图的〇中填入小灯泡、电压表和电流表的元件符号。

(2) 连接电路的过程中开关应____, 滑动变阻器的滑片移至___, 目的是____。

(3) 根据表格中的实验数据, 你可以得出的结论是:___。

(4) 根据表中数据, 你发现小灯泡的电阻是___ (选填“变化的”或“不变的”) , 思考一下原因可能是____。

2. 小张同学在探究通过定值电阻R的电流与其两端电压关系时, 连接实验电路如图所示。

(1) 图甲中有一处连接错误, 请在错误导线上画×并改正。

(2) 将电路图连接正确后, 闭合开关, 电流表示数如图所示为____, 为了提高精确度, 你认为该电路还应改进的地方是___。

(3) 改进后, 小张同学通过实验, 得出如下数据, 请你补全该表格, 根据表格中的数据得出, 通过定值电阻的电流和其两端的电压成____ (选填“正比”或“反比”) , 定值电阻大小为____。实验中我们应该多次实验的目的是 ()

A.多次实验寻找普遍规律, B.减小实验误差。

(4) 小张同学还想利用该电路探究通过导体的电流和导体电阻的关系, 于是又找来了阻值为10Ω、15Ω、20Ω的三个定值电阻进行实验, 接下来他将阻值为10Ω电阻换成15Ω电阻后, 闭合开关, 调节滑动变阻器, 使滑动变阻器阻值____ (选填“变大”、“变小”或“不变”) , 从而使___示数保持不变。当把阻值为20Ω的电阻接入电路中时, 小张同学发现无论怎么调节都无法使电压表示数达到预期电压, 请你分析可能原因是___。

(5) 在进行实验的过程中, 小灯泡突然不亮, 电流表无示数, 电压表示数接近3V, 你认为电流可能出现了什么问题____。

六、参考答案:

1. (1)

(小灯泡和电压表位置可互换)

(2) 断开最大阻值处 (最右端) 保护电路

(3) 通过小灯泡的电流大小与电压有关。

(4) 变化的小灯泡接入电路时间后, 温度升高, 而小灯泡的电阻会随温度的变化而变化。

2. (1)

(其他方式将滑动变阻改为一上一下接入均可)

(2) 0.2A应将电流表接在0~0.6A的量程

(3) 0.4正比5ΩA

(4) 变大电压表滑动变阻器的最大阻值太小

闭合电路欧姆定律演示实验的探究 篇3

【演示一】路端电压的测量：闭合K1，将双刀双掷开关放在1处，数字电压表的读数即为路端电压，改变变阻器R的阻值以增大干路中的电流，实验发现路端电压随电流的变大而减小。

【演示二】内电压的测量：闭合K1，将双刀双掷开关放在2处，数字电压表的读数即为内电压。

【演示三】电动势的测量，断开K1，将双刀双掷开关放在1处，数字电压表的读数即为电动势。

【演示四】接通K1，调节外电路的电阻R，改变干路中的电流强度I，记录内压和路端电压U。

实验数据：

实验发现：当外电路的电阻R增大，干路中的电流I减少时，内压U′减小，路断电压U增大，但两者之和U′+U为一恒量，且在数值上等于电源电动势E。

【演示五】接通外电路，保持外电路电阻R不变，把通道中的闸板上下移动（即改变内阻r），记录内压和路端电压U。

实验数据：

实验发现：内阻r增大，干路中电流I减小时，路端电压U减小，内压U′增加，且两者之和U′+U亦为一恒量，在数值上等于电源电动势E。

通过实验得到电源电动势与内、外电路上的电压U、U′的关系：

E=U′+U

=IR+Ir

∴I=E/（R+r）

即得到闭合电路的欧姆定律。在闭合电路中的电流强度与电源的电动势成正比，与内、外电路中的电阻之和成反比。

实验一 基尔霍夫定律的验证 篇4

一、实验原理

1、电荷守恒定律：电荷既不能创造也不能消失。

2、能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失。

3、基本霍夫定律是电路的基本定律。（1）基本霍夫电流定律

对电路中任意节点，流入、流出该节点的代数和为零。即 ∑I=0。（2）基本霍夫电压定律

在电路中任一闭合回路，电压降的代数和为零。即 ∑U=0。

二、实验目的

1、验证基尔霍夫电流、电压定律。加深对基尔霍夫定律的理解。

2、加深对电流、电压参考方向的理解。

三、实验过程

采用三组数据，实验过程图分别如下：

（1）

对点a：

KCL： 0.7498+1.499=2.2488≈2.249 A 对如图标识大回路：

KVL：2.249+0.7498+2.998=5.9968≈6 V（2）

对点a：

KCL： 0.3999+0.7997=1.199≈1.200 A 对最大回路：

KVL：2.399+0.3999+3.199=5.9979≈6 V

（3）

对点a：

KCL： 0.2727+0.2727=0.5454=0.5454 A 对最大回路：

KVL：1.091+0.2730+4.636=6 = 6 V

四、实验心得

验证基尔霍夫定律是我的第一次实验，也是第一次使用workbench，在寻找器件、研究电压表电流表的正负极、连接节点方便遇到了很多困难，后来在向同学请教、百度搜索当中得到了解答，因此这次试验锻炼了我使用workbench的基本能力。

欧姆定律的实验探究 篇5

课题：14.2 探究欧姆定律

单

位：罗河镇店桥中学 授课人： 刘 小 锋 时

间：2013年11月17日

14.2 探究欧姆定律

教学目标：

知识与技能 １、理解欧姆定律 过程与方法

2、通过实验，利用控制变量法探究电流与电压、电阻的关系，归纳得出欧姆定律。

情感、态度与价值观

3、体验探究自然规律的曲折过程和科学发现的喜悦，保持对科学探究的好奇心，增强物理的兴趣和克服困难的信心。教学重点：

欧姆定律及其探究过程。教学难点：

设计并进行实验探究欧姆定律。教材分析：

本节教材内容，意在通过实验探究，让学生经历科学探究的全过程，认识影响电流大小的因素，同时，进一步学习科学探究方法，发展初步的探究能力，增强与他人协同、合作的能力。教学准备：

学生实验每组准备：电流表1个，电压表1个，滑动变阻器，电源，开关，定值电阻三个（5Ω，10Ω，15Ω各一），导线若干

多媒体课件 课

时：两课时

第 一 课 时

教学内容：

一、引入新课

介绍实际应用，引入新课 板书课题：

二、新课教学 <一>、提出问题

演示实验：在同一示教板上连接如图所示的电路，三个图中L1、L2电阻相同，L3电阻大。

1、闭合S1、S2，引导学生观察现象，你们发现了什么？

引导学生观察分析得出：电阻一定时，导体两端的电压越大，电流越大。

2、闭合S1、S3，引导学生观察现象，你发现了什么？ 引导学生分析得出：在电压一定时，电阻越小，电流越大。设疑：电流的大小与电压、电阻有关，那么它们之间有没有定量的规律呢？ <二>猜想与假设.学生猜想：

教师：如果我们要验证我们的猜想是否正确，我们应该怎么办？ 学生：

<三>设计实验

教师：我们要研究电流跟其中一个量的关系时，需要采用什么实验方法？ 学生：

教师：如何控制变量？ 学生：

教师引导归纳：

（1）研究电流与电压关系时，需要控制电阻不变。（2）研究电流与电阻关系时，需要控制电压不变。

讨论：要研究电流、电压、电阻之间的规律，我们需要连接一个电路，用电流表测电流、电压表测量电压。请同学们尝试画出电路图，教师巡回指导。

展示电路图：

讨论：此电路图能否满足实验要求，为什么？

引导学生得出：为了完成实验，可以串联接入一个滑动变阻器。展示正确电路图：

学生分组讨论实验步骤，教师参与其中一两组讨论：

归纳：第一个实验：移动滑片，得到三个电压值，测出对应的电流值。第二个实验：换三个不同的电阻，移动滑片，保持电压不变，测出对应的电流值。

点拨：为了方便找出电流与电压、电阻之间有没有什么定量关系，我们可以使电压值、电阻值成倍数关系变化。

<四>、进行实验，收集证据

学生根据实验步骤进行实验，1~6组研究电流与电压的关系。7~12组研究电流与电阻的关系。实验数据记入课本表格中。

实验时注意下述问题：

1、连接电路开关要断开。

2、注意电流表、电压表的正负接线柱以及选择合适量程。

3、闭合开关前，滑动变阻器应位于阻值最大端。

学生进行实验。教师巡回指导，发现共性错误，及时提醒。

<五>、分析结论

学生用描点法在所给的方格纸上绘出图像。展示图像并分析结论：

（1）保持电阻不变时，电流跟电压成正比关系（2）保持电压不变时，电流与电阻成反比关系。<六>评估

1、实验操作时，存在哪些疏忽？

2、测量时，电流表的示数稳定吗？如果不稳定，原因在哪里？

3、你所在小组的实验数据是不是真实的？

三、归纳总结

本节课，你有哪些收获？

四、布置作业

回家观察自家不同的灯泡亮度有何不同？什么原因造成的？

板书设计；

14.2 探究欧姆定律

电压越大，电流越大。

1、电阻一定

电流与电压成正比

电阻越大，电流越小

2、电压一定

电流与电阻成反比

第二课时（略）

实验报告：验证机械能守恒定律 篇6

高一()班姓名实验时间

一、实验原理

1．机械能守恒定律

(1)当只有重力做功时，物体的但机械能的持不变．

(2)做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能是守恒的．

2．实验原理

(1)如右图所示，借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的高度h和该时刻的速度

v，以纸带上的第n个点为例，如下图中的纸带，打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度．即vn＝

(2)物体下落的高度为h时速度为v，则物体的重力势能

11减小量为mgh，动能增加量为mv2，如果mghv2，2

21即＝v2，就验证了机械能守恒定律． 2

二、实验器材

铁架台,，重物(带纸带夹子)，纸带，复写纸，导线，．

三、注意事项

1．安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格，以减小摩擦阻力．

2．应选用质量和密度较可使空气阻力减小．

3．实验时，应先接通，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落．

4．本实验中的两种验证方法中，均不需要测

5．速度不能用v＝或v＝计算，而应用vn＝进行测量并计算． ．．．

四、探究步骤,数据记录及处理

1．安装置：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与

2．接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸带．

3．选纸带：选取0,1,2,3….hn＋1－hn－14．数据处理：测出0到点

1、点

2、点3„的距离，即为对应的下落高度h1、h2、h3„；利用公式vn＝，2T

六、实验作业

1．在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的原因是()

A．选用重锤的质量过大B．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力

C．选用重锤的质量过小D．实验时操作不仔细，实验数据测量不准确

2.(2011年广州高一检测)某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分．剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图7－9－4中，单位是cm.已知打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2.(1)重物在2点的速度v2＝________，在5点的速度v5＝________，此过程中动能增加量ΔEk＝________，重力势能减少量ΔEp＝________.(2)比较得ΔEk________ΔEp(填“大于”“等于”“小于”)，原因是__________________．由

以上可得出实验结论____________________．

3．某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz．查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2．测得所用重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，每两个计数点之间有四点未画出，另选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点，如图所示．经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50cm、86.00cm、130.50cm．根据以上数据，计算出打B点时重物的瞬时速度vB＝_____m/s；重物由O点运动到B点，重力势能减少了_______J，动能增加了_______J（保留3位有效数字）． 根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为_______ m/s2，则物体在下落的过程中所受到的阻力为_______N．

4.(2010年高考课标全国卷)如左图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答

下列问题：

(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)

A．米尺B．秒表C．0～12 V的直流电源D．0～12

V的交流电源

欧姆定律的实验探究 篇7

教学过程是教师的“教”与学生的“学”和谐统一的双边活动。对于物理规律的教学, 从物理规律形成的过程来看, 教师应为学生提供丰富的、直观的感性材料, 通过有关的定量实验和观测, 创造一个理想的物理情景, 充分调动学生学习的主动性和积极性, 及时引导学生把感性认识上升为理性认识。下面, 笔者结合多年的实际教学经验以及“欧姆定律”的定义, 探讨探究式教学模式的应用。

一、欧姆定律公式

1.公式I=U/R中, I、U、R三个物理量的单位分别是安培、伏特、欧姆, 不能错用或乱用单位。

2.公式I=U/R反映的三个量的关系, 是对同一段电路而言的。如通过某段电路的电流, 就必须由这段电路两端的电压大小和这段电路本身的电阻大小共同决定。在运算中, 切不可张冠李戴。

二、探究性教学方法的引入

1.巧妙引入, 发现问题, 调动求知欲。

演示实验:将一个小灯泡分别与新、旧两节电池串联, 发现小灯泡的亮度明显不同。提出问题:为什么电池用久了, 小灯泡就不亮了呢?谁能说出新旧电池的差别在哪里吗?学生的回答是电池没电了。新电池电压1.5V。旧电池电压变小了。 (显然学生对电源的认识仍停留在初中的水平)

学生实验:分别用电压表直接测量新、旧电池两端的电压, 结果几乎都是1.5V, 这让学生非常诧异, 教室里一片哗然, 学生都想知道这是为什么。

2.实验研究, 理论分析, 解决问题。

(1) 学生自主实验与教师分析相结合得出“闭合电路欧姆定律”。根据学生测量的结果, 新旧电池两端电压都是1.5V, 教师引出电动势的概念。电源电动势是由电源本身的性质决定的, 与其它因素无关。同一种类的电池电动势都是1.5V, 蓄电池电动势都是2V。

学生实验:按图1所示电路图连接电路, 闭合电键测量电池两端电压。测量结果大约为1.4V, 学生会疑惑减少的电压哪去了呢?

教师对照1所示讲解, 让学生明确外电路、内电路、外电阻、内电阻的定义, 指出减少的电压为内电压。为使学生看到电压存在真实性, 让学生改用可调内阻蓄电池, 按图2所示的电路图连接电路, 改变滑线变阻器的阻值测量内、外电压, 并把测量数据填入表1中。

学生由实验记录可发现, 外电压减小时内电压增大, 外电压增大时内电压减小, 但内、外电压之和始终等于2V。这表明电源电动势数值上等于内、外电压之和, 即E=U内+U外。

教师引导学生从熟悉的电路人手, 分析探索电动势数值上和内、外电压的关系。

设想电源无内阻r=0, 这种电源称之为理想电源, 则内阻上没有电势降低, 在电源内部由负极到正极电势升高, 数值上等于电源电动势, 外电阻上沿电流方向有电势降低, 即为外电压。无论电流如何变化, 因为内阻上无电压降, 外电压均不变始终等于电源电动势。对于有内阻的电源可等效为一个电动势为E的理想电源与一个阻值为r的电阻串联。

同样, 电源内部由负极到正极电势升高, 数值上仍为电源电动势, 同时在内阻上有电势降U内 (U内=Ir, 此时外电压U外等于电动势减去内阻上的电势降U内, U外=E-U内。闭合电路中电势升、降情况如图3所示。

到此学生完全明确了电动势数值上与内、外电压的关系, 很容易推导出“闭合电路欧姆定律”:E=U内+U外。

由欧姆定律可知:U外R, U内=Ir, 代入上式E=IR+Ir, 电流可以写作I=E/ (R+r) 。

由公式可知闭合电路的电流跟电源的电动势成正比, 跟内、外电路的电阻之和成反比。

(2) 实验观察, 理论推导, 掌握恒定电流问题的处理方法。为进一步讨论外电压与外电阻的关系, 由学生完成以下实验: (1) 滑线变阻器的阻值增大时, 外电压的变化; (2) 滑线变阻器的阻值减小时, 外电压的变化; (3) 外电阻R无限大时 (即外电路断开时) , 外电压为多少?

实验完毕后, 选两组同学回答实验结果, 并在全班统一认识。实验结果表明, 外电压随外电阻的变化而变化, R增大, U外增大;R减小, U外减小。当外电路断开时, 外电压等于电源电动势U外=E

教师提问:能否用刚学的“闭合电路欧姆定律”理论推导得出外电压随外电阻变化的规律呢?

外电压可表达为U外=E—Ir, 对某个电源来说, 电动势和内阻是一定的, 由闭合电路欧姆定律可知, 外电阻R增大时, 电流减小, U内减小, U外则增大;相反, 当R减小时, U外减小。

当外电路断开时, R无限大, I变为零, U内为零, U外=E。

老师继续提问:如果外电阻为零 (即用导线直接把电源正负极连接) 外电压又为多少?@��@��@��@��@��@��@��@��@��

学生很容易推导得出, I=E/r, U内=E, 外电压U外=0。

教师要提醒学生, 由于电源内阻很小, 短路电流很大, 所以不允许实验操作中把电源正负极直接相连。@��@��@��@��@��@��@��

通过实验和理论分析, 学生对电动势和“闭合电路欧姆定律”有了清楚的认识, 教学效果较为明显。同时还要让学生明确, 虽然外电压在数值上可以等于电源电动势, 但电动势是由电源性质决定的, 而外电压由电动势和内电压共同决定, 即U外=E一U内, 它只是电源的输出电压, 两者不可混为一谈。

三、应用规律解决实际问题, 拓展应用实例

为巩固本节知识, 教师提出以下问题由学生讨论:手电筒里的电池用久了灯泡会变暗, 为什么?调节台灯亮度旋钮, 灯泡也会变暗, 为什么?两者变暗的原因相同吗?学生积极讨论, 踊跃发言, 课堂气氛十分活跃。学生通过所学知识解释了生活中以前无法理解的问题, 大大激发了学生学习物理的兴趣。@���������@��@��@��

本节课采用以学生自主探究为主的教学方式, 突出了学生在学习过程中的主体作用, 为学生今后独立进行科学研究打下坚实的基础。

参考文献

[1]王珍惠.闭合电路欧姆定律应用中的错解分析[J].物理教学探讨, 2008, (9) .

欧姆定律的实验探究 篇8

【关键词】欧姆定律 仪表精度 不确定度

【中图分类号】O41【文献标识码】A【文章编号】1673-8209(2010)05-0-02

1 引言

电阻测量的方法有很多种[1-2],可以直接采用多用表进行测量,如果电阻阻值处于1.000～9.999×106Ω之间也可以采用惠斯通电桥法进行测量[3]。电阻作为一个基本的电学量在现代技术中应用也相当普遍,比如通过测量温度与电阻的关系,来研究导电性复合材料填充热塑性高分子材料或者碳纤维增强热固性树脂基复合材料,在加热和交变机械载荷联合作用下,动态记录结构变化信息[4]。通过土壤改良来降低土壤电阻率[5]。通过测量土壤的电阻,研究低洼地的土壤沉积问题[6]。通过测量某个温度区间电阻的负温度系数,来研究晶体的性能[7]等。

而伏安法测量电阻阻值并且分析其测量不确定度是物理实验中最为经典的实验与分析方法,本研究课题基于欧姆定律伏安法测量电阻阻值,进而分析不确定度对测量结果的影响。

2 伏安法测量电阻

欧姆(Ohm)定律告诉我们,通过一段导体的电流I与该段导体两端的电压V成正比,与该段导体的电阻R成反比,即

(1)

式中各物理量的单位为:I-安培,V-伏特,R-欧姆。

若用电压表测得电阻两端的电压V,用电流表测出通过该电阻的电流I,由欧姆定律即可求得电阻R,这种测量电阻的方法叫做伏安法。伏安法测量电阻原理简单,测量方便,尤其适用于测量非线性电阻的伏安特性的研究。但是,用这种方法测量时,电表的内阻会影响测量结果。下面讨论电表内阻对测量结果的影响。

用伏安法测量电阻时,可采用图1中的两种接线方法。图1(a)为电流表内接法,(b)为电流表外接法。

图1(a)中,电流表读数I=Ix(通过待测电阻?R?x的电流);电压表读数V=Vx+VA(待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和)。将电表指示值I、V代入式(1),得到待测电阻Rx的测量值为

(2)

式中RA为电流表内阻,可见,采用图1(a)接法时,测量的电阻值R比实际值Rx偏大。实验中电流表上标出电压降为0.27-0.45mV,选定电流表量限后,即可估算出所用电流表相应量程的电阻RA的值,则待测电阻Rx为

(3)

是电流表内阻给测量带来的相对不确定度。

在图1(b)中,电压表读数(电阻Rx两端的电压);电流表读数。将电表的指示值I、V代入式(1),得到待测电阻的测量值为

(4)

将式中()-1展开成泰勒级数,并且保留其一次项得到

(5)

式中RV为电压表内阻,可见,采用图1(b)的接法时,测得的电阻值R比实际值Rx偏小。实验中电压表上标出了不同的量程其内阻的计算公式“45mV档,0.33Ω/mV;75mV档,0.4Ω/mV;3-600V档,500Ω/V”,即根据所用的量程就可以计算出电压表内阻RV的数值,待测电阻Rx为

(6)

是电压表内阻给测量带来的相对不确定度。

由此可见,用伏安法测量电阻时,由于电流表的内接或者外接,用欧姆定律计算测得的电阻值总是偏大或偏小,即存在一定的系统不确定度。究竟采用哪一种接法,必须事先对Rx、RA、RV二者的相对大小作出估计,当Rx>>RA,而RV未必比Rx大时,可采用图1(a)的接法;当Rx<>RA,同时又满足Rx<

3 实验分析

图2是采用单刀双掷转换开关K2,来实现电流表内接和外接,开关倒向A时电流表内接法,倒向B时电流表外接法。

由欧姆定律得相对不确定度传递公式:

(7)

式中UV=电压表量限×电压表精度等级%,为电压V的绝对不确定度,V为读出的电压值;UI=电流表量限×电流表精度等级%,为电流I的绝对不确定度,I为读出的电流值,由此求出的值,即为由于受到电表精度限制带来的Rx最大可能的相对不确定度.

用计算Rx的绝对不确定度,则待测电阻Rx的测量值表示为

实验操作时,若采用的电压表只有量程为3V和15V,电流表量程只有0.6A和3A,则因为仪表精度等级不够,很难进行不确定度分析。

实验中有0.5级的多量程电流表和0.5级的多量程电压表,还有一个备用的0.5级量程1000μA的微安表,电源是电压在0～30V之间连续可调的稳压电源,于是我们在以下几方面进行研究。

第一、首先估算出电流表和电压表的内阻阻值。在电流表上标出电压降为0.27～0.45mV,取其平均值为0.36mV,若选用量程分别为7.5mA,15mA,30mA,75mA,150mA,则电流表内阻分别为0.048Ω,0.024Ω,0.012Ω,0.0048Ω,0.0024Ω。以电压表上标注的“45mV档,0.33Ω/mV;75mV档,0.4Ω/mV;3-600V档,500Ω/V”计算电压的内阻,若选用量程分别为45mV,75mV,3V, 15V,30V,则电压表内阻分别为0.33Ω,0.4Ω,1.5×103Ω,7.5×103Ω,1.5×104Ω。采用电流表内接和外接法如图2进行测量,根据式(3)和式(6)计算出待测电阻阻值。

第二、采用式(7)估计测量的不确定度。

例如测量约18kΩ的电阻,其值远大于RA?,电路采用安培表内接法。假如该电阻上有10V的电压降,则电流约为0.55mA,采用量程为1000μA的微安表,则偏转55%,可以读到3位有效数字,若采用多量程电流表,选择量程为7.5mA,则偏转约7.4%,读出约11.1格,有3位有效数字,选择的电压表量程为15V,即偏转66.7%,采用式(7)进行计算,电压表产生的相对不确定度为0.8%,而采用0.5级的量程为7.5mA的电流表,则产生的不确定度为7%,采用0.5级量程为1000μA的微安表,则产生的不确定度为1%,最后计算的结果,则采用0.5级的量程为7.5mA的电流表和0.5级量程为15V电压表则测量结果为2位有效数字,而采用0.5级量程为1000μA的微安表和0.5级量程为15V电压表则测得3位有效数字。

例如选用约200Ω的电阻,由于电阻功率的限制,电流不宜超过100mA,若选择电压降为1V,则在电流表内接时,电流约5mA,选择0.5级的量程为7.5mA的电流表和0.5级的量程为3V的电压表,采用式(7)进行不确定度计算,则电流表产生的不确定度为1%,电压表产生的不确定度为2%,可以得到3位有效数字,但是对于待测电阻为500Ω,则只有2位有效数字。如果采用电流表内接法,通过该电阻电流为75mA,电压降约为15V,选择0.5级的量程为100mA的电流表和0.5级的量程为30V的电压表,采用式(7)进行计算不确定度,电流表产生的不确定度为0.6%,电压表产生的不确定度为1%,可以得到3位有效数字,对于待测电阻为500Ω,仍有3位有效数字。

若采用电流表外接法,如果该电阻上电压降为15V,电流为75mA,则电流表的读数约85mA,选择0.5级的量程为100mA的电流表和0.5级的量程为30V的电压表,采用式(7)进行计算不确定度,电流表产生的不确定度为0.6%,电压表产生的不确定度为1%,可以得到3位有效数字,对于待测电阻为500Ω,仍有3位有效数字。由此看来,对于数百欧姆的电阻其值既远大于RA,一般又远小于RV,安培表内接、外接均可。

4 结论

综上所述,可得到以下两条结论:

第一、采用伏安法测量电阻时,选择不同的量程使电流表和电压表使其都偏转较大的角度,测量结果不确定度较小,但是在实际操作过程中,考虑到实验仪器的安全,要求电压表和电流表的偏转应在1/3～3/4之间,而且先估算后操作。

第二、采用伏安法测量电阻时,在待测电阻功率许可的条件下,根据电表的量限分布选择适合的电压降,可以使测量不确定度减小,也需要先估算后操作。

参考文献

[1] 严俊.电阻测量的八种方法[J].物理教学探讨.2006,24(278):20-23.

[2] 方慧宇.电阻测量的常用方法[J].物理教学探讨.2008,26(314):79.

[3] 江兴方,谢建生,唐丽.物理实验[M].北京: 科学出版社.2005.

[4] 胡永明,益小苏.交变载荷下复合材料的电学响应[J].材料工程.2001,2:40-42.

[5] 毛海瑞,刘光斌,刘伟,等.电磁兼容实验室接地装置的设计与安装[J].上海航天. 2000,2:46-51.

[6] S. J. Gumiere, Y. L. Bissonnais, D. Raclot. Soil resistance to interrill erosion: Model parameterization and sensitivity[J]. Catena. 2009, 77:274-284.

欧姆定律的实验探究 篇9

萍乡三中

李启明

说课流程介绍

一、教材分析

二、学情分析

三、课程标准分析

四、教学目标、重点、难点

五、教学方法、手段、学法

六、教学流程设计

一、教材分析

《楞次定律》是高中物理选修教材3-2第四章电磁感应中很重要的一节课，也是本章教学的难点。教材先分析感应电流产生的原因，接着判断感应电流的方向。其中感应电流产生的原因很直观，学生容易理解和掌握，但感应电流方向的判断，则需要通过实验思考概括。学习本课，需要注意的是引导学生在实验的基础上，鼓励学生总结规律；同时，实验的过程也是对操作能力的培养过程，是物理学习的探究过程，所以要在学习过程中培养学生的探究意识。

分析实验现象时，我们要突出研究对象是线圈（闭合电路），要抓住穿过线圈的磁场方向和磁通量变化。要让学生注意分清一个是原来磁场的方向和原来磁场的磁通量变化，另一个是感应电流的磁场方向和感应电流磁场的磁通量。引导学生通过对实验现象的观察、分析得出结论，再通过网络表述各自对感应电流方向的认识，并进行讨论，最后回归课本。本节教材的特点就是以多个实验事实为基础，让学生得出感性认识，再通过理论分析总结出规律，从而形成理性认识。本章教材抓住“磁通量的变化方向和感生磁场的方向关系”为核心。

二、学情分析

学生是教学的对象，是课堂的主体，一切教学活动都是为主体服务的。而一个班的学生，由于基础不一，知识水平和认知水平不同，在接受“楞次定律”这一新鲜事物时，肯定会出现“参差不齐”的现象。因而，为了让尽可能多的学生理解“楞次定律”，尽可能地提高教学质量，全面提高学生的能力和素质，教学就应该建立在学生的基础上，教学进程就要根据学生的实际情况进行设计。因此，在教学设计时，事先要有充分的思想准备，对于课堂中可能出现的现象（比如学生可能提到的问题等）应采取什么措施，用什么样的手段来帮助学生突破障碍，提高课堂效率。比如说重点班级和普通班级、基础好与基础差等，要事先有一定的了解，做到胸中有数。只有这样，才能做到有的放矢。

学生通过立体几何和磁场部分的学习，对三维空间已有一定程度的认识，但尚不能熟练掌握，好奇心强是中学生的心理特征之一，可以通过生动，直观的物理实验调动学生的学习兴趣，从而提高学生的观察能力，培养了他们的探索能力和创新意识。

三、课程标准分析

现代教育目标对中学物理教学提出了明确要求：中学物理教学必须以学生发展为本，以物理学知识体系为载体，以学生创新精神和实践能力的培养为重点，李启明

第 1 页

2013-4-5 以提高学生的科学素养为目标，逐步培养学生的学习能力和研究能力，最终达到全面提高素质，发展个性，形成特长的目的。

在明确了教学重点之后，该采取何种学习形式来提高学生的学习能力呢？新课标指出，既要“养成独立思考、质疑探究的习惯，增强思维的严密性、深刻性和批判性”，又要使学生“乐于进行交流和思想碰撞，在相互切磋中，加深领悟，共同提高”，最终使学生“在探究活动中，勇于提出自己的见解，尊重他人的成果，不断提高探究能力，逐步养成严谨求实的学风”。可见自主探究和讨论交流是培养学生提高学习能力的两个有效方式。

四、教学目标、重点、难点

1、教学目标

这节课正是在分析了以上三方面的基础上，确立了如下教学目标： 认知目标：

① 通过实验，探究出感应电流方向的一般规律；

②通过教师的引导和讲解使学生悟出楞次定律的内涵，通过看书得到楞次定律的内容。能力目标：

①通过实验教学，进一步培养学生观察实验，分析、归纳、总结规律的能力； ②通过从猜测探究方法实验操作等一系列探索过程，培养学生获取知识，发展思维的能力；

③培养观察能力、分析推理能力以及创新意识、发明意识等。德育目标：

①通过观察演示实验，和学生探索的过程渗透科学研究的方法，激发学生热爱科学、奋发学习的精神；

②探索性实验符合“实践──认识──再实践──再认识”的规律，通过实验使学生形成辩证思维的方法和树立实践第一的观点。

2、教学重点

应用楞次定律（判感应电流的方向）。

3、教学难点

理解楞次定律（“阻碍”的含义）。

五、教学方法、手段、学法

1、教学方法：

派生性的知识主要采用教授法，以教师为主导，学生为主体，思维训练为主线。创设问题情境，让学生参与实验设计、讨论推理、探究总结，启发引导学生思维，理论联系实际。

根据教材的特点和教学目标，可以用“实验探究式”教学法。其教学思路可以概括为：提出问题→猜想假设→制定方案→进行实验→分析论证→得出结论→讨论交流。

2、教学手段：

通过教师创设物理情景演示实验、学生分组设计实验、计算机模拟电磁感应现象。

3、学法指导：

①引导学生课前利用网络自主预习，了解楞次的简介和生平，激发学习的动李启明

第 2 页

2013-4-5 力；了解悬浮列车、电磁炮、航母用电磁弹射装置的有关知识，拓宽知识面，培养自学能力。（自主学习）

②引导学生观察实验，发现问题，通过分组讨论和全班讨论得出结论，培养学生分析、综合问题的能力和合作精神。（合作学习）

③引导学生设计实验，探索发现，利用自己的知识演绎推理、归纳总结出新的规律，培养学生对知识的迁移能力。（合作学习、探究学习）

④通过巩固练习加深对知识规律的消化理解，掌握方法。（反馈法）⑤通过实例讲解，培养学生理论联系实际的能力。⑥通过介绍科学家楞次，培养学生科学探索精神。

六、教学流程设计

① 复习提问，引入新课；② 实验探究，观察现象；③ 分析现象，得出结论；④ 对比分析，总结规律；⑤ 反馈练习，巩固知识；⑥ 学以致用，深化主题；⑦ 课堂小结，形成体系。

探究性实验与验证性实验的比较 篇10

指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。2．验证性实验

指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。3．二者的比较

【典例示范】

请你根据下列材料设计一个证明唾液淀粉酶是蛋白质的实验。

材料用具：质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液、鸡蛋蛋清、人的口腔唾液（酶）、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶、镊子、脱脂棉。

实验原理：__________________________________________。

方法步骤：第一步：制备蛋清液：取出鸡蛋一个，打破蛋壳（不要破坏蛋黄）。取少许蛋清注入小烧杯中，加入30 mL的清水，用玻璃棒调匀，备用。

第二步：取唾液：用清水将口漱净，口含一块脱脂棉，片刻后用镊子取出脱脂棉，将其中的唾液挤到小烧杯中，备用。

第三步：_____________________________________________；

_________________________________。

预期结果：振荡均匀后，静置一会儿，可看到2支试管中都呈现出紫色。

实验推论：__________________________________________。

思路分析：本题为验证性实验题，应设计对照组，蛋清液为对照组，唾液组为实验组。若实验组和对照组加入双缩脲试剂后都呈现紫色，则证明唾液淀粉酶为蛋白质，否则不是蛋白质。

答案：蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色

取两支试管，记为甲、乙，分别加入等量的蛋清液、唾液，再加入适量的NaOH溶液，最后加入等量的CuSO4溶液

唾液中的唾液淀粉酶的化学本质为蛋白质

【实战演练】

1．（2009·四川非延考区，30Ⅱ）为确定人体在运动时呼出气体中的CO2浓度是否比静止时高，某同学进行了如下探究：

作出假设：人体在运动时呼出气体中CO2的浓度比静止时高。

实验过程：

①在3个烧杯中，分别注入100 mL蒸馏水，测定其pH。

②实验者在安静状态（静坐2 min）、中度运动（步行2 min）以及剧烈运动（跳绳2 min）后，立即分别向上述3个烧杯的水中吹入等量气体，测定pH。经多次重复实验，所得平均数据如下表：

请回答：

（1）作出上述假设的依据是_________________________________

（2）该实验的原理是___________________________________

（3）从表中数据可以看出__________越大，__________下降幅度越大，由此可以得出结论：__________________________________，从而可以验证上述假设。

（4）人体代谢产生的CO2，正常情况下来自三大类有机物的分解，这三大类物质是

______________________________。人体糖代谢产生CO2的细胞器是__________。

解析：（1）由于运动需要更多的能量，这些能量来自细胞的呼吸作用，因此运动时呼吸作用加强，产生的CO2增加。（2）为维持内环境的相对稳定，产生的多余CO2将及时排出，故人体在运动时呼出气体中CO2的浓度比静止时高。CO2溶于水生成碳酸，碳酸呈酸性，可以通过测定pH来推断出

CO2排出的多少。（3）表中的数据显示，运动强度越大，pH越小，即pH下降幅度越大，从而推断出排出的CO2量越多。（4）人体内的糖类、脂肪、蛋白质都能被氧化分解产生CO2和水，糖类在线粒体中彻底氧化分解产生CO2。

答案：（1）由于人体在运动时耗能增加，呼吸作用加强，产生CO2的量增加，所以呼出CO2的浓度增加

（2）CO2在水中溶解后使水的pH下降，人在不同运动状态下产生的CO2不同，溶于水后也会导致pH不同，通过测定水pH的变化可以推测呼出气体中CO2浓度的变化

（3）运动强度 pH 随着运动强度的增加，呼出的CO2浓度增加

（4）糖类、脂肪和蛋白质 线粒体

2．设计一个实验，证明ATP是生物生命活动的直接能源物质。要求：（1）自选材料、试剂（选择实验材料要注意选实验结果明显的）；（2）设计对照实验；（3）写出实验步骤；（4）预测实验结果。解析：这是一道设计型实验题，难度较大，需要认真分析题目要求，结合自己的生活常识和知识积累方能完成。尤其要注意“实验结果要明显”这一要求。答案：（1）材料和试剂：培养皿，试管，活萤火虫（摘下其尾部发光器备用），ATP制剂，0.1%葡萄糖溶液，生理盐水，蒸馏水。

（2）实验步骤（见下表，也可以分段叙说）

欧姆定律的实验探究 篇11

关键词：DISLab；微电流传感器；楞次定律；创新实验

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）6-0054-2

DISLab的全称是数字化信息系统实验室（Digital Information System Laboratory），是由“传感器+数据采集器+实验软件包+计算机”构成的新型实验系统。DISLab将实验数据通过传感器采集实时动态地显示在电脑上，并利用软件进行数据分析。DISLab配备有力、磁、光电、位移、温度、电压、电流、微电流等多种传感器。基于DISLab的优越性，研究工作者已在物理教学中做了大量的探索研究[1-3]。本文利用DISLab中的微电流传感器设计楞次定律实验。

“楞次定律”是高中物理电磁学部分的重要内容，也是高中教学的难点。人教版高中物理选修3-2《楞次定律》一节，从条形磁铁相对螺线管运动的实验出发，引导学生将“感应电流的磁场”作为“中介”，通过填表比较，归纳出楞次定律的表述：“感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”[3]。这种传统的实验教学，涉及原磁场的方向、感应电流方向、线圈绕向、感应电流的磁场方向、磁场的变化方向等诸多要素。对此，笔者认为，该实验现象多，过程复杂，其逻辑关系使学生在认识上感到相当困惑。

本文利用“来拒去留”现象设计楞次定律实验，并加入微电流传感器这一仪器，实验现象直接反应“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”，从而归纳总结出楞次定律。

1 实验设计思想

线圈与微电流传感器串联，用钕铁硼超强磁铁靠近或离开可灵活移动的线圈时，线圈中感应电流激发的磁场由于阻碍引起感应电流的磁通量的变化，迫使线圈跟随磁铁同向运动，形成“来拒去留”的现象，根据磁极间相互作用的规律，直接判断感应电流的磁场方向；而微电流传感器在电脑屏幕上可以清楚地显示感应电流的大小和方向，从而很直观地判断出感应电流的磁场方向与原磁场方向之间的关系，分析出感应电流的方向总是阻碍引起感应电流磁通量的变化。

2 实验材料

微电流传感器1只，数据线1根，电脑1台，7 cm*5 cm*1.2 cm钕铁硼超强磁铁1块，塑料泡沫1块，直径0.5 mm的漆包线，中性笔芯等。

3 实验设计及结果分析

连接电路：将微电流传感器与线圈串联，接入电脑。同时，把载有线圈的泡沫块放在中性笔芯上，以减小摩擦阻力，实验装置图如图1所示。

实验：打开电脑中的微电流传感器实验采集模板，点击开始，同时把磁铁由远及近快速推向线圈（不与线圈接触），可以看到线圈跟随磁铁同向运动。已知靠近线圈一端的磁铁极性是N极，而线圈向远离磁铁的方向运动，线圈与磁铁相互排斥，说明线圈中感应电流产生了磁场，并且线圈的右侧是N极。

我们接着分析感应电流磁场的作用，当磁铁靠近线圈时，线圈中的磁通量增加，而感应电流的磁场又与近端的磁铁的磁场方向相反，故感应电流的磁场是阻碍原磁通量的增加。

我们再来分析线圈中产生的感应电流，通过微电流传感器在电脑屏幕上的显示，可以看到，线圈中产生了感应电流。感应电流的磁场方向水平向右，根据右手螺旋定则判断出感应电流的方向是顺时针，观察微电流传感器在电脑屏幕上的显示，如图2所示，电流方向在y坐标轴下方。因此，利用微电流传感器可以验证感应电流的方向。

再次，打开微电流传感器实验采集模板，当磁铁快速地远离线圈时，可以看到，线圈跟随磁铁一起运动，而靠近线圈一端的磁铁极性是N极，故线圈右侧是S极，线圈磁场的方向是水平向左。

我们接着分析感应电流磁场的作用，当磁铁远离线圈时，线圈中的磁通量减少，而感应电流的磁场与近端的磁铁的磁场方向都是水平向左，故感应电流的磁场是阻碍原磁通量的减少。

实验现象表明线圈中产生了感应电流，通过微电流传感器在电脑屏幕上的显示，可以看到，线圈中产生了感应电流。由于感应电流的磁场水平向左，根据右手螺旋定则判断出感应电流的方向是逆时针，故电流方向在y坐标轴上方，如图3 所示，同样可以验证感应电流的方向是正确的。

分析、综合上述实验现象，可得出楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

4 实验的创新点

1）与传统实验相比，该实验装置简单，线圈的运动这一实验现象既直观又具有很强的可视性，通过线圈的“来拒去留”现象，就直接判断出感应电流的磁场方向，进而总结出“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”。

2）传统实验都是利用磁铁插入和拔出线圈的实验方法，这种实验设计借助“感应电流的磁场”这一中介，让学生通过观察感应电流的方向和线圈中磁通量的变化情况去判断感应磁场的方向，而又总结出由感应电流的磁场方向去判断感应电流方向的规律，思维上要间接地转换，才能确定感应电流的方向。

3）本实验利用微电流传感器，能方便地采集到微小感应电流，在电脑屏幕上显示感应电流的大小和方向，便于数据分析，这是一般电磁式仪表无法达到的。

5 总 结

利用DISLab对楞次定律演示实验进行探究，能够直观清晰地看出线圈中感应电流的大小和方向。通过线圈的运动情况，直接判断出线圈中感应磁场的方向，使得教学过程简单直观。

参考文献：

[1]王柏庐.走进中学IT教学[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]谭红，陈晓莉.DISLab在中学物理探究式教学中的应用[J].物理教学探讨，2008，（13）：12.

[3]金文锐，陈彩荣，包国速，等.基于DISLab的电容器充放电现象探究[J].物理教学探讨，2014，（7）：39.

验证牛顿运动定律实验 篇12

1. 实验原理

控制变量法:在所研究的问题中, 有两个以上的参量在发生牵连变化时, 可以控制某个或某些量不变, 只研究其中两个量之间的变化关系的方法.这也是物理学中研究问题时经常采用的方法.

本实验利用砝码和砝码盘通过细线牵引小车做加速运动的方法研究加速度a与力F、质量M的关系.实验时采用控制变量法, 共分两步研究:第一步保持小车的质量不变, 改变m的大小, 测出相应的a, 验证a与F的关系;第二步保持m不变, 改变M的大小, 测出小车运动的加速度a, 验证a与M的关系.实验应测量的物理量:

(1) 小车及车上砝码的总质量M:用天平测出.

(2) 小车受到的拉力F:拉力等于砝码和砝码盘的总重力mg.

(3) 小车的加速度a:通过打点计时器打出纸带, 由计算出.

2. 实验操作时的注意事项

(1) 在本实验中, 必须平衡摩擦力, 在平衡摩擦力时, 不要把重物系在小车上, 即不要给小车加任何牵引力, 并要让小车拖着打点的纸带运动.

(2) 安装器材时, 要调整滑轮的高度, 使拴小车的细绳与斜面平行, 且连接小车和砝码盘应在平衡摩擦力之后.

(3) 改变小车的质量或拉力的大小时, 改变量应尽可能大一些, 但应满足砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量.一般来说, 砝码盘和盘内砝码的总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%.

(4) 改变拉力和小车质量后, 每次开始时小车应尽量靠近打点计时器, 并应先接通电源, 再放开小车, 且应在小车到达滑轮前按住小车.

例1图1是某同学做验证牛顿第二定律的实验时正要打开电源进行实验的情况.指出该同学的几个错误.

解析: (1) 未平衡摩擦力; (2) 应使用低压交流电源; (3) 拉小车的细线应与木板平行; (4) 小车应靠近打点计时器; (5) 打点计时器应置于木板右端.

点评:本实验中, 平衡摩擦力是重要的一步, 如果没有平衡摩擦力, 小车的加速度就不能与拉力F成正比, 导致实验失败.使用直流电源则无法让打点计时器正常工作.每次实验时, 小车应尽量靠近打点计时器, 并应先接通电源.

二、数据处理与误差分析

(1) 先在纸带上标明计数点, 测量各计数点间的距离, 根据公式计算加速度.

(2) 需要记录各组对应的加速度a与小车所受牵引力F, 然后建立直角坐标系, 用纵坐标表示加速度a, 横坐标表示作用力F, 描点画a-F图象, 如果图线是一条过原点的直线, 便证明加速度与作用力成正比.再记录各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M, 然后建立直角坐标系, 用纵坐标表示加速度a, 横坐标表示总质量的倒数, 描点画图象, 如果图线是一条过原点的直线, 就证明了加速度与质量成反比.

提示:1.a与是正比关系, 图象是直线, a与M是反比关系, a-M图象是曲线, 在研究两个量的关系时, 直线更易确定两者之间的关系, 故本实验作图象.

2. 误差分析

(1) 质量的测量、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量、拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差.

(2) 因实验原理不完善引起误差.

通过适当的调节, 使小车所受的阻力可忽略, 当M和m做加速运动时, 可以得到.

只有当Mm时, 才可近似认为小车所受的拉力T等于mg, 所以本实验存在系统误差.

(3) 平衡摩擦力不准造成误差.在平衡摩擦力时, 除了不挂砝码盘外, 其他的都应跟正式实验一样 (比如要挂好纸带、接通打点计时器) , 匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点间的距离相等.

例2“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图2甲所示.

(1) 在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中, 打出了一条纸带如图2乙所示.计时器打点的时间间隔为0.02 s.从比较清晰的点起, 每5个点取一个计数点, 量出相邻计数点之间的距离.该小车的加速度a=______m/s2. (结果保留两位有效数字)

(2) 平衡摩擦力后, 将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘, 然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中, 测量小车的加速度.小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如表1所示:

请根据实验数据在图3中作出a-F的关系图象.

(3) 根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点.请说明主要原因.

解析: (1) 由题意知:连续两个计数点的时间间隔为T=0.1 s、连续相邻相等时间内的位移差Δs= (3.68-3.52) ×10-2m.由Δs=aT2可得加速度a=0.16 m/s2. (也可以使用最后一段和第二段的位移差求解, 得加速度a=0.15 m/s2)

(2) 设好刻度建立坐标, 根据数据确定各点的位置, 将各点用一条直线连起来, 延长交于坐标轴某一点, 即为a-F的关系图象.如图4所示.

(3) 图线与纵坐标相交而不过原点, 说明当不挂砝码时, 小车有加速度, 即未计入砝码盘的重力.

答案: (1) 0.16

(0.15也对) (2) 如图4所示

(3) 未计入砝码盘的重力

点评:作图时要充分利用好坐标纸且使图线倾斜程度合适 (以与水平方向夹角45°左右为宜) .本题中F的范围从0设置到1 N较合适, 而a则从0到3 m/s2较合适.观察描出的各数据点, 可以看出本题中各点大体在一条直线上, 由于误差的存在, 不可将各数据点直接连起来, 应使这些点尽可能地对称分布在直线的两侧, 然后作出实验结果图.

三、同类实验拓展与创新

本实验中可以用气垫导轨来代替长木板, 这样就省去了平衡小车摩擦力的麻烦, 小车的加速度也可以利用传感器借助计算机来处理.

例3如图5所示, 质量为M的滑块A放在气垫导轨B上, C为位移传感器, 它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上, 经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间 (s-t) 图象和速率—时间 (v-t) 图象.整个装置置于高度可调节的斜面上, 斜面的长度为l、高度为h. (取重力加速度g=9.8 m/s2, 结果可保留一位有效数字)

(1) 现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度, A的v-t图线如图6所示.从图线可得滑块A下滑时的加速度a=_______m/s2, 摩擦力对滑块A运动的影响_______ (选填“明显, 不可忽略”或“不明显, 可忽略”) .

(2) 此装置还可用来验证牛顿第二定律.实验时, 通过改变_____可验证质量一定时, 加速度与力成正比的关系;通过改变______, 可验证力一定时, 加速度与质量成反比的关系.

解析: (1) 下滑时滑块速度越来越大, v-t图线的斜率表示加速度的大小, 则, 从图象可以看出, 滑块沿导轨上滑与下滑的加速度相等, 这说明摩擦力对滑块运动的影响不明显, 可忽略.

(2) 验证质量一定, 加速度与力的关系时, 可通过改变斜面倾角即改变斜面高度h的方法去改变滑块受力的大小;在验证力一定, 加速度与质量的关系时, 可改变滑块的质量和斜面的高度, 由于, 要保证力不变, 则Mh一定不变.