电学探究

电学探究（精选11篇）

电学探究 篇1

任何人接触一个陌生环境或陌生领域时，都会产生一种不知所措的感觉，学生学习知识也是如此。初中物理涉及光学、声学、电学、力学、热学，在生活中光可以看到、声可以听到、力和热可以感受到，而电学中带电微粒及其定向移动的过程是不能直接观察的。尽管学生在生活中已经接触了大量的电器，但电流经过电器产生的现象都是电能转化为其他形式的能量后，由其他能量引发的，因此电学对学生来讲可以算的上一个较为抽象陌生的领域。教师如果在教学中不能化抽象为具体，就不能充分引发学生思想上的共鸣，不能顺利引导学生熟悉这个陌生的领域，学生就会感觉枯燥乏味，进而失去学习的兴趣与信心。

如何使抽象的电学知识变得具体呢？我认为巧用类比的方法将学生熟悉的生活场景、常识引入电学，辅助学生理解，是一个很好的办法。下边举几个例子供大家参酌。

一、短路的理解

在闭合电路中用一根导线与用电器并联时，就可导致电源短路或局部短路，按照循序渐进的原则，在学习串联与并联时就应适当渗透短路的知识。而此时学生头脑中还没有电阻、电压的概念，因此不可能利用电压及电流分配的规律把造成短路的来龙去脉讲清楚。那么，如何让学生较为恰当地理解短路呢？在实际教学中我是这样做的：把并联的导线与电器比作从A地到B地的两个路径，前者就像平坦的开阔路，后者就像需要跋山涉水的小径，电流就像行路人，大路上肯定是行人如织，小径上由于路障重重自然人流稀少。电流的情况与此类似，并联的导线容易让电流通过，电流将会很大；并联的电器不容易让电流通过，电流将会很小，几乎为零。这样讲解学生不仅很容易接受，而且渗透了电阻的知识，为将来的学习奠定了基础。

二、串、并联电路的设计

人教版初中物理教材第五章第三节“串联和并联”中，教材首先安排了“想想做做”，让学生设计不同的电路，使两个灯泡都能发光。以往讲到这里，放手让学生设计并连接时，很多学生面对乱麻般的导线无从下手，最终只有约三分之一的学生能顺利完成。后来在参加国培期间我有幸聆听黄恕伯先生的教诲，受到启发。再讲这节课时我先让学生为某景区的两个景点设计两种旅游路线，第一种路线让游客进入景区大门后，先后参观两个景点，第二种路线让游客进入景区大门后只参观一个景点，学生很快做出如右图两种设计。然后再安排学生设计电路，由于受到启发，几乎所有学生在很短的时间内都成功完成了任务。这样安排不仅有助于学生领悟串联与并联的连接方法，而且对以后探究串、并联电路中开关的作用和探究串、并联电路中电流的特点起到了良好的铺垫作用。

三、串联电路中滑动变阻器的分压作用

滑动变阻器与定值电阻串联在电源电压保持不变的电路中时，变阻器阻值变大，定值电阻两端电压就会减小；变阻器阻值变小，定值电阻两端电压就会增大。对于滑动变阻器的分压作用，总有一些数学功底不太好的学生由于对“串联电路中电压的分配与电阻成正比”这一比例关系理解不好而记混。讲到这里，我总是打一个比方：甲乙两个人合伙用餐吃光一盒米饭，当甲的饭量增大多吃一些时，乙就会少吃一些；当甲饭量减小少吃一些时乙就会多吃一些。米饭相当于电压，甲乙分别比作滑动变阻器和定值电阻，饭量相当于电阻的分压能力。做了这一比方后，对变阻器分压规律原来理解不好的学生都加深了理解，原来经常记混的学生则获得了轻松而牢靠的记忆。

四、电阻知识的理解

“导体既能让电流通过，又会对电流有阻碍作用”，对这一含有辩证思想的事实，总有学生理解不透。为此我在讲课时取来了注射器，先将注射器吸满水，把针头去掉，让学生感受推动活塞向外喷水时的力道，再安装上针头，重新让学生体会。学生获得了针头既能让水流通过，又会对水流有阻碍作用的体会后，对“导体既能让电流通过，又会对电流有阻碍作用”这一事实的理解就会水到渠成。

在实际授课中，这样鲜活的比喻还很多，诸如心脏与电源的类比、水压与电压的类比、水车与用电器的类比、太阳系结构与原子结构的类比、万有引力与磁力的类比等等。“类比法”是一种科学探究的方法，它可以帮助我们认识并理解周围世界。采用类比的方法能将抽象的电学知识具体化，如果在此过程中学生学会了“类比”这一思维方法，要比单纯获取知识效果好。

大学物理电学实验教学探究 篇2

关键词：物理实验 电学实验 教学探究

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）02（c）-0-01

大学物理实验课程作为一门重要的基础实验课，是大学生进入大学后系统学习实验方法和进行实验技能训练的开端，在培养大学生严谨科学的思维方式、分析和解决问题的能力等方面具有重要作用。大学物理实验课程教学应以学生为本，充分调动学生的主观能动性。这方面研究已有一些报道，如，利用演示实验[1]，采用开放性实验教学等[2]。除了教学方法改进外，对实验课程的设置还需合理安排。大学物理实验项目众多，涉及光学、电学、磁性、热学等各学科，合理安排实验课程，找出实验项目之间的联系，对学生理解和掌握实验至关重要。根据实验不同的性质可以将实验课程分成不同模块，比如，光学模块、电学模块、磁学模块等，在完成一个模块后再进行下一个模块实验。这样分模块系统讲解及演示实验将使学生更好地掌握相关知识，形成一个连贯的知识脉络。

1 电学实验特点

大学物理实验中，电学实验众多，几乎占用实验总学时1/3以上。目前大多数高校大学物理实验中对于电学实验的课程安排很多，主要有：电表改装与校正、电桥测电阻、RLC串联电路的暂态过程研究、数字电表实验等。合理安排电学实验顺序，对电学实验的共性及各个电学实验的特点进行对比讲授，并指导学生去完成相应实验，对学生加深理解和掌握相关知识至关重要。电学实验具有自身特点，相较其他类型实验，电学实验特点如下。

1.1 电学实验连贯性好，可以由简单实验逐渐过渡到复杂实验

学生在高中时已经接触过简单的电学实验，如伏安法测电阻实验，对电流表，电压表都有一定了解，大学时接触的电流（压）表改装校准实验，就是对电流表、电压表进行改装并校准；惠斯通电桥测量电阻实验，也是通过检流计读数是否为零来判断电桥是否平衡，进而得出待测电阻的实验。这些基础性实验的学习及对实验数据的分析处理，对之后进行的难度稍大的开放性实验，如数字电表实验是一个很好的训练。

1.2 电学实验原理简单，相较其他较为复杂类型的实验，学生更容易理解和掌握

如光学实验中，很多概念学生以前没有接触过，对光的基本理论、光源发光的宏观特性，光波的相干性和偏振态等不熟悉理解，则光学实验很难做好，甚至不能进行。而电学实验中利用的基本公式就是欧姆定律，不同的电学实验都是在欧姆定律的基础上简单变形得到的，学生对电学原理掌握基本没有问题，只要做了预习一般都可以完成实验项目。

1.3 电学实验中仪器简单并且使用较普遍

电学实验中常见的仪器主要有电流表、电压表，检流计、滑线变阻器、电阻、万用表等，这些仪器操作简单，原理易懂，而且很多电学实验都是利用这些仪器来完成。而其他类型实验，仪器复杂，如光学实验中分光计、干涉仪和摄谱仪等，光学仪器本身原理很复杂，学生要调节到仪器正常使用状态需要具有较好的操作技能，这对学生正常完成实验提出了更高的要求。

1.4 电学实验涉及知识点相对较少

其中电表等级的概念是电学中一个非常重要的概念，需要学生很好地掌握。电表的等级是用来表示电表的精确度的，我国规定电表分为七个等级，等级数值越小，电表的精确度越高。实验之前，应向学生清楚介绍实验所用电流表、电压表、检流计等电学仪器的等级，使学生对实验测量结果的准确程度有一直观了解。

2 电学实验教学侧重点

针对电学实验上述特点，在电学实验教学中应侧重以下几点。

2.1 提出预习问题，抓好预习关

尽管电学实验原理简单，但还是要抓好学生预习关。学生只有预习好，才能在实验中很好地完成操作。常规预习方法学生只是一个从书本摘抄的过程，缺少自己独立的思考。在实验教学中，应在学生做实验之前布置一些相关思考问题，让学生带着问题去预习，只有学生在预习中进行了思考，预习才有效果。比如，开放性实验的数字电表实验，可以在预习前给学生提出几个思考问题：如，简述模数转换器的基本原理；如何通过电路设计来实现多量程直流电流（压）表改

装等。

2.2 对实验所涉及的背景知识讲解清楚

在电学实验教学中，遇到的一个比较多的问题是学生对所做实验的目的不清楚，不知道为什么要做这个实验，以及这个实验在实际中如何应用等。实验相关背景知识一般在教材上内容很少，学生尽管做了预习，但一般不十分清楚。为此，教师在课堂教学时应对背景知识重点讲述。

如电表改装实验，教师应该使学生认识到电表改装实验等同于仪表厂电表的设计与制作，充分调动学生的课堂积极性；惠斯通电桥测量电阻实验，应向学生强调通过实验来学习一种新的实验方法（比较法），通过比较法的学习来实现对电阻的准确测量。

2.3 课堂实行分段式教学，鼓励学生大胆尝试，勇于创新

一个好的实验课程安排应该使学生感到适度的紧张，过分宽松的课堂环境会使学生走神，不能把精力全部集中在实验上。为此，课堂教学可以采用分段式教学，结合适当的提问，让学生始终保持一种精神集中的状态。

可以将实验分成两个部分，每一部分做完后，及时对学生的实验结果进行总结，并对实验中学生存在的问题给予解答，这样会加深学生对实验的理解，当然这需要教师对实验内容进行充分合理的设计。课堂教学中同时应利用学生接触新实验时的好奇心理，引导学生对实验进行创新。

“兴趣是最好的老师”，如果能通过课堂实验教学激发出学生学习知识及科学研究的兴趣，就实现了大学物理实验教学的

初衷。

3 结语

以上是作者根据大学物理电学实验课程教学的特点，结合自身教学中遇到的问题，对大学物理实验教学提出的几点具体措施，希望能对高校学生知识、能力和素质培养方面起到一定积极作用。

参考文献

[1]高禄，赵长春，郝会颖，等.大学物理演示实验教学探究[J].物理通报，2012（3）：71-73.

高中物理电学实验教学方法探究 篇3

一、明确实验目的, 正确的方法

教师在实验前要强调学生端正实验的态度, 实验目的不明确, 既影响电路的设计, 也影响器材的选择。明确实验的目的, 使学生知道为什么要做这个实验, 实验应该得到什么样的结果, 培养自己什么样的能力。只有这样, 学生才能在实验过程中做到心中有数, 重点明确, 才能认真操作, 仔细观察现象和分析研究, 才能得出明确结论, 对有关知识的学习起指导作用。

电学实验中涉及的主要问题有器材的选择、测量电路的选择、控制电路的选择。解决好上述问题的关键是做好以下五个步骤:

(1) 选择好合适的实验原理;

(2) 设计好合适的电路;

(3) 选择好规格合适的实验仪器;

(4) 选择好电流表的合理接法;

(5) 选择好滑动变阻器的合理接法。

正确地选择仪器和电路的问题, 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”“精确性”“方便性”和“误差小”“仪器少”“耗电少”等各方面要综合考虑。学习每一个实验, 先明确实验目的, 然后根据实验目的结合自己所学的知识, 尝试思考实验原理。围绕敲定的实验原理, 确定实验器材, 根据实验器材, 确定实验步骤, 依据实验原理进行误差分析。因为同一实验目的, 它可能存在不同的实验原理, 所以我们通过尝试思考实验原理的方法, 就可以拓宽思路, 提升能力。

二、重视器材选择, 养成良好习惯

培养学生实验中的观察能力是培养学生的科学素质、科学精神和品德所必需的。在电学实验教学中, 我们应重视对学生基本实验过程中的多角度化, 争取最大限度地做到:灵活选“材”。体现在具体器材的选择上, 就是: (1) 安全性原则:看变阻器采取哪种接法能够保护电路, 保护电阻接在什么位置能够保护元件不被烧坏;电表的量程足够大。 (2) 保证安全性原则的情况下, 准确性原则:变阻器的接法能够使电路中电流电压的变化范围大, 所以一般题目中说要保证多测几组数据或测量尽量准确, 一般就是采用分压接法;电表选择使得电表指针的偏转范围尽量的大, 通常要让指针偏转范围在满量程的2/3以上, 这样能保证测得的数据分布范围广, 从而减小偶然误差。 (3) 操作方便性:变阻器电阻很大时, 采用限流接法能够较方便地改变电路中的电流, 当变阻器的电阻较小时, 就要采用分压接法。做电学实验时, 有很多基本的技能和要求, 课本上没讲或讲的较少, 而实验过程中又需要学生有良好的习惯, 以免影响实验效果, 教师在实验后应让学生讨论, 使他们实验后能遵从科学规律, 养成良好习惯。

三、整理数据要详实, 培养正确处理实验数据的能力

教学中, 教师应指导学生读取和记录数据的注意事项。结合已有知识对数据进行观察、分析和处理的能力, 以及运用知识解释实验现象的能力。在分析物理实验教学中, 要求学生记录原始、数据真实、及时、准确, 书写清晰、资料完整, 不得随意涂改、伪造、编造数据。注意运用有效数字的运算规则, 利于培养学生对物理实验数据的正确记录和正确处理的能力。实验数据的处理是学生实验操作后的一个重要步骤, 学生对所测数据进行分析、处理、作出合理的结论, 找出其中所传递的信息, 从而培养了学生分析解决问题的能力。通过实验发现, 应该尊重事实, 如实记录, 养成实事求是的科学态度。

四、多进行实际操作, 培养创新能力

课本中的演示实验或课后的小实验, 可以让那些感兴趣的学生利用课外活动时间到实验室去, 研究验证甚至设计一些实验, 以便加深他们对物理的理解。多进实验室进行实际操作, 熟悉各种实验器材的使用, 理论与实践相结合, 才能更好地提高实验能力。实验题中的实物连线, 实验步骤排序、纠错、补漏、实验误差的排除、错误的纠正等, 这些都是实际操作的全真模拟, 如果学生没有动手做过这些实验就不可能答好这些问题。复习中, 可开放学校的实验室, 让学生重温实验的实际操作。但由于某些学校实验条件不足, 不是实验器材缺乏, 就是实验器材陈旧, 使得测量误差很大, 限制了学生实验能力的提高。另外, 实验室器材种类少、规格少, 也不能满足当今高考的要求, 还有高考试题中所给实验器材的规格, 实验室也不一定具备。故建议有条件的家庭或学校安装仿真物理实验室, 利用仿真物理实验室来完成实际中完成不了的实验, 也可通过反复改变某一元件的参数值, 看其对整个电路的影响, 这样对考生解决实验问题有着非常大的帮助。

总之, 实验也并不单纯是实验这一模块的问题, 学生物理实验能力的高低往往与学习物理知识、思想、方法的储备密切相关, 要从根本上提高物理实验能力, 必须全面提高物理水平。因此, 对实验中出现的重点和关键的内容, 必须使学生能够正确理解, 灵活运用;对教学难点, 非把它攻破不可, 它往往是教学的重要概念和定律, 必须采取有效措施, 化难为易。所以, 必须分清主次、突出重点、抓住关键、突破难点, 对于提高学生的物理学习的实际水平、提高教师的业务教学能力有着重要的意义。

摘要：实验教学重在引导学生探索创新, 调动学生学习的积极性和创造性, 提高学生发现、分析和解决问题的能力, 它是理论教学的补充、扩展和深化, 是一个至关重要的环节。

关键词：实验教学,课程实验,物理电学

参考文献

[1]刘微.搞好物理诊断学实验教学的实践与体会[J].西北医学教育, 2008 (03) .

初中物理电学方法 篇4

课本是围绕教学大纲进行编写的，所以无论出现什么情况一定要以课本为主线，很多同学希望订一些“参考资料”来提升物理成绩，但是这里不建议，完全脱离课本，而依赖参考资料，这样的方法既没有依据，也没有实践来证明。但凡学习好的同学，都会以课本为根本出发点，向上向深扩展。

第二，要夯实基础知识

电学中的6个重要概念分别为：即电流强度、电压、电阻、电功、电功率、磁感线，还有4个规律：欧姆定律、焦耳定律和串、并联电路的特点等。把这些基本知识学会、学懂，就能知道各种电学公式变形与运算，就能准确判断每个概念的特点。

第三，用好电路图

电路图是初中生学习的重点也是难点，有的时候结果算不对就是因为很难判断电路图是串联还是并联，因此电路图对于物理(电学)解题是一个关键的因素，首先要准备判断电路图向我们表达的每一个细节。然后画出等效电路图，这样就能够很快解题。

第四，实验是学好电学的关键

电学探究 篇5

关键词：初中物理；电学；控制变量法；探究

一、探究物理规律中控制变量法的应用

欧姆定律是电学的基础和重点，处于电学的核心位置。学生们通过之前的学习掌握了电学的3个基本概念：电流、电压、电阻。它们之间有怎样的关系呢？根据新课程标准的要求，教材安排了一个比较完整的探究活动，涵盖了探究的3个要素。其中重点是如何运用控制变量法来设计整个实验，明确用什么方法保证什么物理量不变，用什么方法改变什么物理量。1.控制电阻R不变，改变导体两端电压U，探究电流I与电压U之间的关系。（1）固定电阻值，可保证定值电阻R的阻值不变。（2）影响导体两端的电压值的改变，可用两种办法：1.改变电源两端的电压，即可改变导体两端的电压U。用这个电路，学生能够较为轻松地运用控制变量的方法研究电流与电压的关系，易于学生理解和掌握。2.通过调节滑动变阻器，改变电阻R两端的电压。要使学生明确研究对象是定值电阻这部分电路，滑动变阻器的作用是为了使定值电阻两端的电压发生改变。2.保持导体两端的电压U不变，改变电阻R，研究电流与电阻的关系。（1）用不同的定值电阻可改变电阻R的值。（2）变动电阻R的同时必须保证导体两端的电压不改变，可以采用以下两种方法：使用同一个电源，即可保证导体两端的电压不变，更换不同的电阻，可直接得出电流与电阻的关系，降低了探究的难度。但如果实验中使用的是干电池，电池有内阻，外接电阻R变化时，电阻R两端的电压也会随之变化，给实验带来误差。换用阻值不同的电阻R时，若滑动变阻器的滑片不动，定值电阻两端的电压会发生变化。电压、电阻都改变，就不能确定究竟是什么因素影响了电流。这一点学生在实验中容易忽视，教师要注意引导学生观察电压表，使其示数保持不变。经过以上两个环节的探究，学生得出导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系，便水到渠成了。

二、电学习题中控制变量法的运用

1.在比较物理量的大小时用控制变量的思路

例1：已知甲导体的电阻比乙导体的电阻大，把它们并联在电路中，比较甲的电功率和乙的电功率。简析：求解电功率的公式比较多：P=UI，P=U2/R，P=I2R，学生分析起来常常感到无从下手。电功率与两个因素有关。可引导學生用控制变量法的思路解决这类问题。关键在于根据题目意思找到起相同作用的因素，只让一个因素发生变化，再分析电功率与另一个变量之间的关系。具体分析如下：并联时，各支路两端电压相等，所以我们可以选择P=U2/R或P=UI。已知R甲>R乙，可根据P=U2R直接得出P甲 也可用另一方法：已知R甲>R乙，由并联电路可知I甲 。

2.在突破动态电路的难点中运用控制变量的思路

例2：如图3所示电路，试分析当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表和电压表的示数如何变化？

简析：引导学生从U=IR入手，电压与电流和电阻两个因素有关，当I、R都发生变化时（R变小，I变大），很难判定U如何变化。此时最好运用控制变量的思路，保证I、R其中一个因素不变，只改变另一个因素。电路中的电流I肯定要发生改变，所以从定值电阻R入手。电路中的电流I变大，R不变，根据欧姆定律可知，R两端的电压UR变大。电源电压不变，UR变大，则UC变小。此电路是电学中的一个典型的电路，很多中考题都是由此题衍生出来的。在分析过程中，学生普遍感到困难，准确率低。学生对滑片向左移动时，滑动变阻器的电阻Rc的变化和电路中电流I的变化比较容易判断。但对于UR、UC的变化就感到无从下手。学生明白了这样分析的原因，就会正确地运用控制变量法来突破难点了。

三、用控制变量法来学习电阻

学生通过之前的学习掌握了电路的两个基本部分：电流及电压；紧接着学习电阻，学生的压力不会很大，但这时学生对科学探究物理的方法还没什么概念。这时教师会根据课程的要求授完这节课，然后引入“控制变量法”安排一节课，有针对性地讲解一些典型例题。

例3：在探究“导体电阻大小与哪些因素有关”的实验时，将一根粗细均匀的导体截成两段后分别接入如图1所示的电路中，这是用来探究（ ）。

A、导体电阻与横截面积的关系；

B、导体电阻与材料的关系；

C、导体电阻与长度的关系；

D、导体电阻与温度的关系。

解析：从题中所给的条件看，两段导体是同一段导体按不同的长度截取的，即它们的材料、横截面积及温度是相同的，但是长度不同。这样学生就很容易得出答案C。

但学生要掌握的是：本题由教材上的演示实验演化而来，这是中考试题常出现的命题来源，更重要的是，本题中涉及了对控制变量法的理解和应用。

四、在学习电学实验中利用控制变量法

在总结“电磁铁磁性的强弱与什么因素有关”的实验时，我们会用到如下图所示的例题：

例4，如图所示，这是小明研究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图。它由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制的针式刻度板组成。小明在探究过程中发现：

电学探究 篇6

关键词：初中物理,探究性学习,电学实验,电源内阻

《义务教育物理课程标准》提出了“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维发展的课程目标, 其中之一就是让学生“保持探索科学的兴趣和热情, 在认识自然的过程中获得成就感, 能独立思考、敢于质疑、尊重事实、勇于创新。”根据皮亚杰的建构主义理论, 儿童的认知结构是通过同化、顺应和平衡的过程逐渐成熟起来的。当儿童接触的新信息与现存认知结构不吻合时, 就要改变原有的认知结构, 而个体也就在平衡—失衡—新的平衡中, 实现了认知的发展。据此, 教师在教学过程中, 要围绕学生的“最近发展区”, 创设激起学生新旧知识冲突的有效教学情景, 引导学生通过自主、合作、探究学习, 建构新知、提高技能、发展能力、内化情感。下面以“电流表使用”这一简单的电学实验为例, 谈谈引导学生进行探究性学习的体会, 以与同行交流共享。

一、问题的提出

在学习“电流表使用”时, 教师常会向学生强调:“电流表就相当于一根导线, 测量电流时只能串联在电路中, 不能并联在用电器两端, 否则就会引起短路。”并会通过演示实验加深学生印象:把电流表的一个接线柱与小灯泡的一端相连, 而另一个接线柱通过导线试触接到小灯泡另一端, 在试触一瞬间, 电流表满偏, 电路中原来亮着的小灯泡熄灭, 说明小灯泡被电流表短路。

同样, 在学习“欧姆定律”一节时, 教师会联系到电流表和电压表的使用, 并结合苏科版物理九上课本第92页习题第3题来说明:电流表的电阻大概是零点几欧。而导线电阻约零点零几欧, 所以电流表与导线相比还是略有区别的, 当导线并联到电流表两端时, 电流表也会被短路。

对于初中学生来说, 只能讲到此程度, 可学生总是似懂非懂。所以在新一轮的教学中, 笔者尝试通过数据来说明。如图1电路中, 电流表与灯泡并联在1.5V的电源上。电路接通瞬间, 毫无疑问, 能看到灯泡不亮, 电流表满偏的现象。这时笔者提出探究问题:是电流表分去了绝大部分电流而使小灯泡不亮吗?学生通过计算发现, 不管电流表是否并联, 理论上通过小灯泡的电流应该是不变的, 就是说小灯泡的亮度也应该是不变的, 那么为什么实验现象跟理论计算不符呢?是不是我们忽略了某些因素呢?这就引入了进一步的探究性学习。

二、分析论证、作出假设和探究实验

笔者引导学生从现象入手, 先进行理论分析。

小灯泡不亮只有2种可能:一是没有电流通过, 即电路中存在断路;二是有电流通过, 但因小灯泡两端的电压过小, 使通过小灯泡的电流太小, 导致小灯泡的实际功率非常小, 从而无法发光。本实验中, 因电流表有示数, 故可排除第一种可能。于是集中分析第二种情况, 小灯泡跟电流表都是并联在电源两端的, 为什么小灯泡两端的电压会减小呢?

【分析1】当电流表并联入电路后, 电路中的总电阻减小, 电流增大, 而小灯泡两端的电压却减少了, 这似乎与图2相似。当滑片向右滑动, ab两点间的电阻变小, 电路中的电流变大, 但因有电阻R0的存在, 故ab连点间的电压变小。该R0是什么因素引起的呢?按初中生的知识水平, 目光很快就投向除电源, 灯泡和电流表之外的导线。

【假设1】小灯泡在并联电流表后不发光是因为导线有电阻而分得了电压。

【探究1】如图3所示, 设电路中导线电阻为r, 因电阻r与小灯泡是串联的, 且电阻r与小灯泡相比非常小, 所以根据串联分压原理小灯泡分得了绝大部分的电压, 所以能发光。但当电流表并联到小灯泡两端后 (如图4) , 因电流表的电阻也较小, 所以并联后ab两点间的电阻值比电流表更小。此时的导线电阻r就有可能分得电压。

为验证这一假设, 笔者让物理兴趣小组学生分别用铜、铁不同材质、不同粗细的导线替换原有的实验室导线, 进行课外探究实验。实验设计见表1。实验的结果还是一样, 小灯泡都不发光。

这说明, 导线电阻分压的效果并不如预期的那么大。既然分掉电压的并不是导线, 那么会是什么呢?

【分析2】电路组成很简单:电源、开关、小灯泡、电流表和导线。既然不是导线的分压问题, 那就只可能是电源了。但凭初中生现有的知识, 是不可能联想到电源内部有电阻的。这时教师的启发和引导就显得十分重要。笔者启发学生:福尔摩斯有句名言:“除去不可能的剩下的即使再不可能, 那也是真相。”在排除了其他组成元件会对小灯泡的发光产生影响后, 剩下的可能影响的组成元件就是电源了。

【假设2】小灯泡在并联电流表后不发光是由于电池的内部存在电阻。

【探究2】因本校实验室的仪器无法直接测到电池的内阻, 所以笔者给学生介绍了高中测量电源内部电阻的方法, 实验原理如图5所示。

实验原理:ε=U+Ir (其中ε为电源电压, U为外电路电压, r为电源内部电阻) 。实验共采集了11组数据 (见表2) , 发现当滑动变阻器接入阻值较大时, 随着滑片的移动, 电压表示数几乎无变化, 当滑动变阻器接入阻值较小时, 随着滑片的移动, 电压表示数变化较大。笔者指导学生通过图像法算出了电池的内阻约为2Ω。

三、得出结论

小灯泡在并联了电流表后会熄灭, 是因电池内阻分压所致。并联电流表后, 外电路的电阻大大减少, 使得电池内阻分掉了很多电压, 导致小灯泡两端的电压锐减, 小灯泡的实际功率大减, 致使灯泡亮度不可见。因此, 要通过计算得出具体数据来解释出灯泡由于被电流表分去了过多的电流而无法发光, 只需要在图5电路中串联一个与滑动变阻器同样阻值的灯泡即可。

四、汇报交流

探究说明, 对于线路和电源本身也要用欧姆定律来分析, 这正说明了欧姆定律的普适性。很多问题要用全电路欧姆定律来计算, 这要到高中才会学习。

笔者让物理兴趣小组派代表向全班同学汇报交流他们的探究成果:外电路的电阻越大, 电源的内阻影响就越小。反之, 外电路电阻小, 流过电源的电流强度大, 电源内阻影响就大, 路端电压就会降低。比如, 家里冰箱、空调启动时电流很大, 线路和变压器的分压就会增大, 电灯得到的分压降低, 瞬间就会变暗。它们正常工作时恢复额定电流, 电流小了, 电灯也恢复正常。电源的内阻问题肯定会对初中教材中“欧姆定律”的实验产生影响, 如何才能尽可能的减小这一影响呢? (1) 尽可能选取电阻值大一些的电阻。 (2) 如果手边电阻都较小, 那么在用滑动变阻器调节电路中的电流时, 不要使滑动变阻器接入电路的阻值过小。

五、反思

以上是由一个简单的电学实验现象引导的探究性学习的过程。在整个探究过程中, 笔者受益也颇为丰富, 其中最重要的一点是, 我们在引导开展探究性学习时不要带着条条框框, 将自己和学生局限于某一知识范围之内, 而是要拓宽思路, 从各个方面去考虑问题的可能性。这有利于学生思维能力的发展, 再遇到复杂问题时, 就能跳出“框框”提出全新的猜想。同时敢于发现和提出问题, 周密地分析并带着浓厚的兴趣去探究解决问题的方法。而从教师的角度来看, 不是简单的告诉学生一个答案, 而是作为组织者、引导者和参与者的身份, 在学生迷惑和陷入僵局时引导他们, 并且全力给学生提供解决问题的条件和环境, 这样才能真正体现新课程改革以学生为主体的理念, 达到师生合作互动, 共同成长的改革目标。

参考文献

[1]教育部.义务教育物理课程标准[S].北京:北京师范大学出版社, 2011.

电学探究 篇7

一、利用好实验, 引导学生探究物理现象及规律

作为老师, 把知识传授给学生是很重要的, 但是我们不能让学生“背”, 而是应该在认识的基础上理解知识。例如, 在学习“电阻率”这一节中, 我们在书上可以很清楚地知道影响电阻的大小的因素, 但是我们怎样才能通过实验的方法知道这些因素对电阻的影响呢?虽然这个问题对初中生来讲有点困难, 但我们可以在大家提出自己的方案后进行提示和修改, 最后选取一个合适的方案 (如表1所示) , 并连接一个电路图电路图 (如图1所示) 。

通过如此比较以及电路图的设计, 让学生理解电阻大小的影响因素, 并通过本次实验学会控制变量法。控制变量法是实验学习中的重要方法, 通过该方法还能够解决许多类似的问题。

二、精心设计实验, 激发探究兴趣

学习完电流与电压、电阻这一部分后, 在原来的教材中虽然已经有一个电阻的实验, 但我们可以让学生按照控制变量法的思路提出一些问题, 同时协助学生理清思路, 设计好表格并画出最终的电路图。通过把书中的演示实验转变成学生亲手动手操作的实验, 以及最后实验的现象和结果, 结合实验中物理量之间的联系, 归纳出实验中的规律。又比如, 在使用电流表、电压表探究并联电路特征的实验中, 很多同学认为实验简单, 没有引起足够的重视, 想当然得出自己的结论。为了避免这种现象, 笔者在实验前将一个“220V、30W”的白炽灯和一个“2V、0.5A”的小灯泡串联后, 问学生“能否接到的电路中?”大部分同学都认为小灯泡会烧毁。但实际接入后, 两个灯泡都能正常发光, 学生观察这个现象后认为很奇怪, 都仔细分析该现象的原因。通过此次实验, 大大激发了学生的探究兴趣。在以后探究的实验中, 学生探究的主动性和认识程度有了很大的提高。

三、将实验报告作为课题研究报告来探究

目前初中物理课程设置了不少的实验, 但不少的学生并没有将实验作为学习提高的手段, 而是作为必须完成的任务, 将实验报告当成“填空题”来完成。这样就违背了实验的初衷, 学习效果当然也要大打折扣, 所以有必要对实验课及其实验报告的教学进行一些调整。教师在实验课中只能扮演指导性的角色, 要求学生在明确实验目的的基础上, 通过仔细观察实验仪器、自己动手认真完成实验, 最后独立完成实验报告。随着教育考试的改革, 将会更加重视对实验部分的考察, 同时, 笔者从最近几年中考试题中也发现, 考题中越来越重视对物理实验现象及结果进行分析, 这也要求师生一定要重视和学会在物理试验中的各种探究。

四、重视开放性思维, 将探究性学习引向课外

开放性思维对学生的学习效果、学习思路都产生重要的影响, 它能够使学生从多个角度、多个层次思考问题的实质。通过学习伏安法测小电灯泡的额定功率和实际功率后, 可以设计一些类似的或更深层次的问题供学生课外探究。比如, 笔者设计了如下题目:一个灯泡正常发光的电流为0.4A, 用题中给出的器材测出小灯泡正常发光时的功率?并写出实验原理或实验电路图、实验步骤、实验结果的表达式 (器材列表见表2) 。类似的题目还有很多, 我们可以根据实际的需要和学生的学习效果编排相应的题目, 供学生课余讨论探究。

中考电学考点扫描 篇8

考点一、串并联电路的电流特点

电阻串联电路的总电流等于流过各电阻的电流。电阻并联电路的总电流等于流过各电阻的分电流之和。

例1根据如图1所示的用电流表测电流的实验, 回答下列问题。

(1) 按图1 (甲) 所示的电路连接好以后, 把电流表先后接在电路中的a、b、c处得到数据如下。比较测得的数据, 得出的结论是什么?

(2) 在图1 (乙) 中, 测得a处电流是1.2A;b处电流是0.7A。则在c处测得的电流值为多大?

解析:由图1中灯泡的连接方式可知, (甲) 图是串联电路, (乙) 图是并联电路。根据 (甲) 图中测得的电流可得结论:串联电路中各点电流相等;根据 (乙) 图中测得的电流, 知a点干路中电流1.2A是支路b点和c点通过的电流之和, 故c点的电流为:1.2A-0.7A=0.5A。

答案: (1) 串联电路中各处电流都相等; (2) 0.5A。

点评:串联电路电流特点的探究方法: (1) 分别测量电路中各点的电流大小, (2) 比较电路中各点电流的大小;并联电路电流特点的探究方法: (1) 分别测量干路中的电流和各支路中的电流大小, (2) 比较干路中电流和各支路电流的大小。

考点二、串并联电路的电压特点

电阻串联电路的总电压等于各电阻两端电压之和。电阻并联电路的总电压等于各电阻两端的电压。

例2如图2所示, 在探究“串联电路电压的关系”时, 电源电压恒定, 当开关S1闭合、S2断开时, 电压表的示数为3V;当S1断开、S2闭合时, 电压表的示数为4.5V, 则灯L1两端的电压为多大?灯L2两端电压为多大?

解析:由图2所示的电路图可以看出, 灯L1和L2串联接在电压恒定的电源上。当开关S1闭合、S2断开时, 电压表和L1并联, 测量的是L1两端的电压U1, U1=3V;当S1断开、S2闭合时, 电压表连接在L1和L2组成的串联电路两端, 测量的是串联电路的总电压U, U=4.5V。根据串联电路中的电压关系可得, 灯L2两端的电压U2=U-U1=4.5V-3V=1.5V。由分析可知, 在图2所示的电路中, 灯L1两端的电压为3V, 灯L2两端的电压为1.5V。

答案:3V;1.5V。

点评:本题考查考生应用所学知识综合分析问题的能力, 电压表接入电路测量时本身会对电路结构有影响。一般情况下, 将电路中的电流表视为导线, 没有电流通过的用电器视为导线, 将电压表视为断路 (因为电压表电阻很大, 电路中电流几乎为零) , 都是分析复杂电路结构常用的一种行之有效的方法, 学生应该能够熟练掌握。

考点三、电阻的串并联

理解串联电路的总电阻, 知道并联电路的总电阻, 会运用串、并联电路的知识分析解决简单的串、并联电路问题。

例3常用的电压表是由小量程的电流表G改装而成的。电流表G也是一个电阻, 同样遵从欧姆定律。图3 (甲) 是一个量程为0~3m A的电流表G, 当有电流通过时, 电流可以从刻度盘上读出, 这时G的两接线柱之间具有一定的电压。因此, 电流表G实际上也可以当成一个小量程的电压表。已知该电流表的电阻为R (G) =10Ω。

(1) 若将这个电流表当成电压表使用, 则刻度盘上最大刻度3m A处应该标多大的电压值?

(2) 如图3 (乙) 所示, 若将这电流表串联一个定值电阻R后, 使通过G的电流为3m A时, A、B之间的电压等于3V, 这样A、B之间 (虚线框内) 就相当于一个量程为0~3V的电压表 (图丙) , 求串联的定值电阻R的大小。

解析: (1) 根据欧姆定律, 得:

(2) AB之间的电阻:

因为R (G) 与R串联, 所以:

答案: (1) 0.03V, (2) 990Ω。

点评:本题考查的知识主要在高中传授, 但由于巧妙的两个设问, 降低了知识梯度, 立意高, 落点很低, 是一道非常好的试题。本题易错点主要是:考生不能用欧姆定律和串联知识解决此类问题。

考点四、欧姆定律

明确欧姆定律的实验思想和方法。控制电阻不变, 得到导体中的电流跟导体两端的电压成正比;控制导体两端的电压不变, 得到导体中的电流跟导体的电阻成反比。由此得到了电路中的电流与电压、电阻之间的关系, 因此, 如果已知其中的任何两个物理量, 都可以根据欧姆定律求出第三个物理量。

例4如图4所示, 在美国加利福尼亚州北部城市利弗莫尔消防站发动机室的天花板上, 悬挂着一个发着昏黄光亮的小灯泡。不过可不能因为它没有现在的节能灯明亮就小看它, 要知道自从1901年点亮以来, 这个灯泡就没有被熄灭过, 至今已持续工作了110个年头。一小灯泡的伏安特性曲线如图5所示, 在灯泡电压由3V增大到6V的过程中, 随温度的升高, 灯泡电阻改变了多少Ω?

点评:当导体的电阻率随温度变化显著时, R应是测量时的实际电阻, 这时欧姆定律仍可应用。欧姆定律是电学的基本定律和核心内容, 是中考的重中之重。熟练运用欧姆定律, 分析解决简单的电路问题是命题的热点。

考点五、电功和电功率

例5今年“十一”放假, 爸妈要外出旅游, 赵军征得他们的同意后, 设计了如下方案:让电视机处于待机状态, 拔掉其他所有电器的电源插头, 然后记下时间和家中电能表的读数;去爷爷家住3天后回来, 再记下此时的时间和电能表的读数。方案实施后, 请结合赵军记录的数据帮他算一算。

(1) 这三天里, 赵军家的电视机待机消耗的电能是多少?

(2) 赵军家电视机在待机状态下消耗的电功率是多少?

(3) 赵军所在市估计有近60万台电视机, 假设平均每台电视机每天处于待机状态15小时, 待机功率与赵军家电视机相同, 则每月 (按30天计算) 共浪费的电能约为多少?

(4) 如果这些电能全部用来烧水, 可以将多少15℃的水加热到40℃?如果赵军洗一次澡需要50kg40℃的水, 这些水可供他洗多少次澡?

解析: (1) 根据电能表读数的变化, 这段时间电视机消耗的电能为:

(2) 待机时间:t1= (3×24-2) h=70h,

(3) 共消耗电能:W=n·Pt2=6×105×0.01k W×15h×30=2.7×106k W·h;

(4) 设水所需要吸收的热量为Q, 则W=Q,

根据Q=cmΔt, 可知将15℃的水加热到40℃的质量为:

这些水可供小明洗澡的次数:

点评:电视机可以用遥控器关机而不用断开电源, 这种功能叫做待机功能。这一功能虽给人们带来了方便, 但电视机在待机状态下仍然要消耗电能却鲜为人知。由于电视机待机时仍需要消耗电能, 所以最好不要让电视机待机, 这样既可以节约电能, 又可以防止电视机发热而对电视机不利。通过上例的解析, 可使学生认识到在平时的学习和生活中就要了解有关能源的知识, 掌握节能方法, 如知道各种用电器在使用时的节电方法, 并且养成节能的好习惯, 树立可持续发展的意识, 以实际行动为建设节约型社会做出自己的贡献。

考点六、焦耳定律

焦耳通过大量实验精确地确定了电流产生热量跟电流强度、电阻和时间的关系:电流通过导体产生的热量, 跟电流的平方成正比, 跟导体的电阻成正比, 跟通电的时间成正比。即:Q=I2Rt。它适用于任何用电器热量的计算。

例6因存在极端情况下可能发生冒烟或起燃的安全隐患, 飞利浦 (中国) 投资有限公司自2011年5月31日起, 在中国地区召回3个型号共计175万余台飞利浦电吹风。如图6所示是电吹风的实物连接图, 其中发热电阻丝的阻值为50Ω, 求: (1) 电吹风吹冷风时, 测得插头处的电流为0.2A, 此时电吹风消耗的电功率? (2) 电吹风吹热风时, 正常工作2min, 电流通过电吹风做的总功是多少?

解析: (1) 电吹风吹冷风时, 消耗功率:

(2) 发热电阻丝功率:

考点七、电能表参数

观察电能表铭牌上的两个主要数据: (1) 电压与电流的参数 (如“220V10A”即表示该电能表只能在电压为220V的电路上使用, 允许通过的最大电流为10A) ; (2) 转盘消耗单位电能的转数 (如“3000r/k W·h”表示该电能表在电路上消耗了1k W·h的电能时, 转盘转3000圈) 。

例7如图7所示, 许多家庭都装上了电能表, 表上标有1950r/k W·h。当你打开电灯或其他用电器时, 电能表里的圆盘便转起来, 数字窗里的读数也慢慢增加。月底的时候查看电度表里的数字, 就能知道你家这个月用了多少电。使用电能表与使用手表一样, 总希望它能计量准确。精确地校对电能表准不准, 需由专业计量部门进行。你能不能设计一个实验大致估量一下家中的电能表走得准不准?

电学“短路”难点破解 篇9

首先,学生在学习“短路”这一内容之前并未接触过电学知识,对电学知之甚少,对其缺乏感性认识;其次,目前所使用的教材中,对“短路”内容的描述比较简单,大部分仅涉及电源短路,而在练习中却经常会出现短接(部分短路)问题;更有部分教师将混联电路作为学业水平考试的重点,在电学复习中常把短路知识作为增加题目难度和灵活度的一个点,给学生的理解设置了障碍。

二、难点突破

1. 对短接概念进行拓展,引入部分短路或局部短路的含义。

为了使短路的概念更具严密性和科学性,方便学生更好的认识和理解,教师在教学中必须解释清楚短接(部分短路)是导线与用电器并联,将此用电器短路,但电路中的其他用电器依然还能工作的一种情况。如图1所示,当开关S闭合后,L2两端直接用导线连接起来,也就是说L2被短路,L2中不会有电流通过,而L1正常运行,因此灯L1亮,而灯L2不亮。教师把部分短路和电源短路进行比较可以加深学生的理解记忆,电源短路时电路中的电流很大,电源和导线会因为电流过大产生的热量过高被烧坏,而部分短路的情况下电流虽然也会增大,但一般情况下不会损坏用电器或电源。如图2所示,当开关S2、S3都闭合时电源短路,两盏灯都不亮;当S1、S3闭合、S2断开时,L2被短路(部分短路),L2不亮,L1亮。

2. 通过实验探究巩固短路的概念。

为了让学生更好地理解短路,教师可以通过演示实验或学生探究实验,通过直观教学,帮助学生对短路概念的有一个更全面的认识。如用一只灯泡,一只熔断器,一个插座连入照明电路(如图3),用已短路的插头插入插座A,可以看到熔丝马上熔断,灯L立即熄灭。此时教师讲解造成该情况发生的就是短路现象,发生短路时电路中电流极大,导致熔丝被熔断,需要特别注意的是短路实验本身就蕴含着不安全因素,因此教师在设计此类实验时必须尽量排除不安全因素,熔丝也不宜过粗,要绝对禁止学生靠近、围观实验,提醒学生在生活和实验中都要避免短路的发生,短路实验操作稍有不慎就会发生事故。学生的基础知识有所不同,实验操作技能熟练程度也不一样,心理状态亦有所差异,危险隐患大,所以短路实验不可作为学生分组实验。

3. 通过类比实验增强学生对部分短路的理解。

刚开始学习短路时,学生很难理解被短路部分没有电流通过这一知识点,特别是学习过并联电路的内容以后,部分学生认为导线与用电器两部分都应该有电流通过。为了让学生更直观的理解短路,教师其实只要注意提示学生分析的要点即可分辨出何处短路。教师要和学生强调在电路中电流都具有“走捷径”的特点,捷径是指这条支路中电阻很小,小到可以认为其电阻为0,相当于一根导线,而当导线与其中一个用电器并联时,电流只会选择走捷径———即全部流过导线,而用电器中自然就不会有电流流过。

4. 帮助学生深入分析解题思路,适当增加学生对短路知识的应用。

(1)用电流的路径分析。

首先教师应该让学生清楚在并联电路中,只要有一条支路上的电阻为0,则其他支路就不会有电流通过,整个电路均处于短路状态。如图4所示,当S1、S2都闭合时,电流通过A点后分成了三条支路,由于开关S2所在的支路电阻为0,因而L1、L2所在的两条支路都不会有电流通过,所以两灯均不亮,电源短路。

(2)采用等效电路分析。

如图5所示电路,电源电压为6V,R1=10Ω,R2=20Ω,R3=5Ω,闭合开关S1:(1)当闭合开关S2、S3,通过R2的电流是多少安?(2)当断开S2、S3,电路消耗的功率是多少瓦?

分析:当闭合开关S2、S3时,R3此时被短路(部分短路),把电路等效为R1、R2并联,则I2=0.3A;当S2、S3断开,R2开路,可以把电路等效为R1、R3串联,P总=1.44W.

(3)根据电路短路可能造成的后果分析。

如图6所示,有一实验小组连接好电路后,发现灯泡不亮,于是用一根导线检查电路故障:(1)闭合开关,将导线连接在a、b间,发现灯不亮;(2)闭合开关,将导线连接在b、c间,发现灯亮。根据该小组同学们的操作分析可知:

(1)电路故障可能出现在_________;电路故障可能是____________;

(2)同学们在操作中的不当之处是______________。

电学考点回顾 篇10

考点1 摩擦起电、导体和绝缘体

1． 电荷指带电的微粒，自然界只有两种电荷：正电荷和负电荷． 同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引．

2． 善于导电的物体叫导体，不善于导电的物体叫绝缘体．导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化．

例1 通常，人们把与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷．现有丝绸、玻璃棒、塑料薄膜三种材料，通过实验发现，当被丝绸摩擦过的玻璃棒靠近被丝绸摩擦过的塑料薄膜时，两者相互吸引．据此排出三种材料的顺序，使前面的材料跟后面的材料摩擦后，前者总是带负电．这个顺序是（）．

A． 丝绸、玻璃棒、塑料薄膜B． 玻璃棒、丝绸、塑料薄膜

C． 丝绸、塑料薄膜、玻璃棒D． 塑料薄膜、丝绸、玻璃棒

解析带正电的玻璃棒吸引丝绸摩擦过的塑料薄膜，表明塑料薄膜带负电，而丝绸带正电，故塑料薄膜位于丝绸之前，而丝绸又位于玻璃之前，所以答案应为D．

考点2 电路

1． 用导线把电源、用电器和开关连接起来构成的电流的通路叫做电路．电路的三种状态分别是通路、短路、断路．

2． 串联是指元件之间首尾连接，并联是指元件之间并列连接．

例2 下面四个电路中，可以把电源短路的是（）．

解析“电源短路”的特征是电流可以不经任何用电器从电源的正极直接流回到负极．A图中电流流经用电器；B图中有两个灯泡被短路，但没有形成电源短路；C图中没有短路情况；D图中当开关闭合后，电源即会被短路．答案为D．

考点3 电流（I）、电压（U）、电阻（R）

1． 电荷在导体中的定向移动形成电流，电流的单位是安培（A）．测量电流的仪表为电流表，电流表与被测用电器串联．

2． 电路两端的电位差叫做这两点间的电压，单位是伏特（V）．测量电压的仪表为电压表，电压表与被测电路并联．

3． 电阻表示导体对电流的阻碍作用，单位为欧姆（Ω）．影响电阻大小的因素为：导体的材料、长度、横截面积和温度．

4． 串联电路中的电流处处相等；并联电路中干路电流是各支路电流之和．

5． 串联电路中各用电器两端的电压之和等于电源电压；并联电路中各支路电压相等．

例3 图1甲所示是用电流表测量电流的实物连接图，请按要求回答：

（1）图1甲中电流表测量的是通过灯泡＿＿＿＿＿＿的电流．

（2）如果电流的示数如图1乙所示，则电流表测出的电流是A．

（3）如果要用电流表测通过L1和L2的总电流，且只允许移动一根导线，应将导线的右端接在电流表的接线柱上．（填“a”、“b”、“c”或“＋”、“－”）

解析（1）因为导线b的右端接在电流表的“＋”接线柱上，使电流未经电流表就直接流过灯泡L1，所以图1甲中电流表测量的是通过灯泡L2的电流．（2）由图1乙可知，电流表所用量程为0～0．6 A，电流表测出的电流是0．28 A．（3）如果要用电流表测通过L1和L2的总电流，只需将导线b的右端接在电流表的“－”接线柱上．

例4 如图2，电源电压恒定，当开关S1闭合、S2断开时，电压表的示数为3 V；当开关S1断开、S2闭合时，电压表的示数为4．5 V，则灯L1两端的电压是V，灯L2两端的电压是V．

解析当开关S1闭合、S2断开时，电压表测量的是L1两端的电压，大小为3 V．当开关S1断开、S2闭合时，电压表测量的是L1、L2串联后的总电压，即电源电压，为4．5 V．根据串联电路电压的特点可以判断出灯L2两端的电压是4．5 V－3 V＝1．5 V．

考点4 欧姆定律

1． 欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟电阻成反比．用公式表示为I＝．

2． 使用欧姆定律时须遵从以下原则：

例5 如图3所示，电源电压恒为6 V，电阻R1＝R2＝8 Ω．

（1）当开关S1、S2都断开时，电流表的示数为0．3 A，求R3的阻值．

（2）开关S1、S2都闭合时，电流表的示数是多少．

解析（1）当 S1、S2都断开时，R1与R3串联，等效电路图如图4甲所示，则R3＝R－R1＝－R1＝－8 Ω＝12 Ω．

（2）当S1、S2都闭合时，R2与R3并联，等效电路图如图4乙所示，则I′＝I2＋I3＝＋＝＋＝1．25 A．

考点5 电能、电功率、电热

1． 用电器用电的过程就是消耗电能的过程．如电烙铁可以将电能转化为内能；电扇可以将电能转化为内能和机械能；给蓄电池充电时，电能主要转化为化学能．电能的计量单位为“焦（J）”，常用单位为“千瓦时（kW·h）”，1 kW·h＝3．6 × 106 J．

2． 电功率：表示消耗电能的快慢，用公式表示为P＝UI．电功率的基本单位为“瓦（W）”，其他单位有“千瓦（kW）”．

3． 电热指电流流经导体时所产生的热量．电热的计算公式为Q＝I2Rt．

例6 在做“测定小灯泡功率”的实验时，小刚同学连接的实物电路如下页图5所示．其中小灯泡的额定电压为2．5 V，额定功率小于1 W．

（1）同组的小明同学在检查线路时，发现有一根导线连接错误．请你在图中用“×”标出这根错接的导线，并画出改接后的导线（不能与其他导线交叉）．

（2）电路错误改正后，将滑动变阻器的滑片移至A端，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数接近3 V．发生这种现象的原因可能是 ．

（3）排除故障后，再闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2．5 V时，电流表的示数如图6所示，则小灯泡的额定功率为W．

解析（1）根据所给条件可以判定灯泡电阻不小于6．25 Ω，灯泡两端的最大电压约为3 V，所以电路中的最大电流不大于0．48 A，因此电流表、电压表的量程选择是合适的．电路中的连线错误及修改情况如图7所示．

（2）电压表的示数为3 V且灯泡不亮，表明电压表的两个接线端之间发生断路，故障可能是灯泡接触不良或灯丝断开．

（3）由图6读得电流表的示数为0．3 A，所以灯泡的额定功率P＝UI＝2．5 V × 0．3 A＝0．75 W．

例7 文韬同学的玩具电动车上有一个直流电动机，从消耗电能方面看，其内部可等效为如图8所示的电路．当电动机不转时，相当于开关S置于“1”；当电动机正常工作时，相当于开关S置于“2”．电阻R1为线圈电阻，它的功率为发热功率；电动机对外做功的功率可用R2的功率代替．

（1）当给它加0．3 V电压时，电动机不转，电路中的电流为0．3 A，求电阻R1的阻值．

（2）当给它加3 V电压时，电动机正常工作，电路中的电流为0．4 A，求电动机的发热功率及对外做功的功率．

（3）当给它加3 V电压而电动机被卡住（电机不转）时，求发热功率．

（4）比较（2）、（3）两个发热功率，你认为电动机正常工作时被卡住，对电动机会产生什么危害？

解析（1）电动机不转时，相当于开关S置于“1”处，此时电路中只有R1，则R1＝＝＝1 Ω．

（2）当电动机正常工作时，相当于开关S置于“2”，此时R1与R2串联．根据题中条件，可知电动机的发热功率即为R1的功率，即P1′＝I′2R1＝（0．4 A）2×1 Ω＝0．16 W；电动机对外做功的功率可用R2的功率代替，即P2′＝I′U2′＝I′（U－I′R1）＝0．4 A×（3 V－0．4 A × 1 Ω）＝1．04 W．

（3）电动机被卡住时，电动机不再转动，相当于开关置于“1”处，此时电路中只有R1，此时R1的发热功率等于R1的功率，即P1″＝＝＝9 W．

（4）比较（2）、（3）两个发热功率可知，当电动机正常工作时被卡住，电机线圈中将产生大量的热，会烧断线圈．

考点6 用电常识

1． 导致电路中电流过大的两个原因是短路和用电器总功率过大．

2． 人触电的两种类型：一是人体同时接触到火线和零线，二是人站在地上接触到火线．辨别火线、零线时用试电笔．

例8 现代家庭电器化程度越来越高，用电安全是一个十分突出的问题．下表提供了一组人体电阻数据．

如图9所示，用电器R接在220 V的电源上时，消耗电功率是1 100 W，电路中还有额定电流为10 A的保险丝．

（1）只有用电器R接入电路时，通过保险丝的电流为多少？

（2）一个潮湿的人，赤脚站在地上，由于不小心，手接触火线，发生触电事故，则通过人体的电流是多少（上表电阻数据适用此人）？分析为什么保险丝不会断开．

解析（1）只有R接入电路时，IR＝＝＝5 A．

（2）一个潮湿的人站在地上，此时人的电阻为R人＝8 800 Ω，触电时通过人体的电流是I人＝＝＝0．025 A．人与电阻R并联，通过保险丝的电流为I总 ＝I人＋I＝0．025 A＋5 A＝5．025 A．此电流远小于保险丝的熔断电流，所以保险丝不会断开．

1． 华美地毯厂在编织地毯时，往编织物中夹杂一些细不锈钢丝，这样做的原因是（ ）．

A． 使地毯结实耐用

B． 使地毯闪亮美观

C． 有利于泄放电荷

D． 有利于传热散热

2． 下图中，与图10中的实物连接图对应的电路图是（ ）．

3． 一个电热水壶，铭牌部分参数如下：额定电压220 V，额定功率模糊不清，热效率为90％.正常工作情况下烧开一壶水需要5 min，水吸收的热量为11 880J，此时热水壶消耗的电能为＿＿＿＿＿＿＿J，其额定功率为＿＿＿＿＿＿＿W， 电阻是＿＿＿＿＿＿＿Ω.若实际电压为198 V，通过电热壶的电流是 A，1 min内电热壶产生的热量是＿＿＿＿＿＿＿J．（假设电阻不随温度改变）

4． 图11为小宇家在5月初和5月底两个日期的电表示数，则小宇家在5月份的耗电量为＿＿＿＿＿＿＿kW·h．如果以0．5元 ／ 度电来算，则小宇家本月的电费为＿＿＿＿＿＿＿元．此电表转动600 r时消耗了＿＿＿＿＿＿＿kW·h的电能．

5．小明同学看到家中电热水器的铭牌上标有一些技术参数，如下表．他由此算出，该热水器正常工作90 min将耗电＿＿＿＿＿＿＿kW·h．

参考答案：1． C2． D3． 13 200 440 110 1．8 21 384

4． 28．8 14．4 0．255． 3

电学实验全攻略 篇11

高考电学实验试题取材广泛, 有的是教材中实验;有的是以教材中的实验为基础, 再进行一定程度的改编, 改编的主要思路有:实验目的变化、实验装置变化、数据处理方法变化、实验情景变化;有的是“源于教材又高于教材”的创新题, 力求达到“只有动手做过实验才能得高分”的命题目的.

电学基本仪器的操作、使用、读数几乎是每年高考电学实验必考内容, 而反映电学实验思维能力水平指标的内容, 例如电学实验设计、实验操作、仪器的选取、数据处理等, 更是每年的重点考查内容;高考电学实验注重对操作过程的考查, 试图通过笔试鉴别出考生是否动手操作过实验, 以此来衡量学生实验能力水平的高低;高考电学实验突出设计性实验的考查, 体现了“出活题, 考能力”的思想, 设计性实验具有综合性强, 考查全面, 能力要求高等特点, 已逐渐成为高考实验考查的热点, 也是得分难点.近几年高考每年都有设计性实验题, 综合性考查学生创造性地应用已学过的知识、方法、原理灵活处理具体实验问题的能力.这类试题要求考生有较强的综合素质, 为考生创造能力的发挥提供了较大的空间.

高考热点一、练习使用多用电表

【知识点整合】

1.多用电表内电源正极接黑表笔, 负极接红表笔, 多用电表外红表笔插入“+”孔, 黑表笔插入“-”孔, 注意电流的实际方向.

2.机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置, 调整的是表盘下边中间的定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置, 调整的是欧姆挡的调零旋钮.

3.测电压时, 多用电表应与被测元件并联;测电流时, 多用电表应与被测元件串联.

4.测量电阻时, 每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零;读数时注意乘以相应量程的倍率;待测电阻要与其他元件和电源断开, 否则不但影响测量结果, 甚至可能损坏电表;注意不要用手接触测试笔的金属杆.

5.如果长期不用欧姆表, 应把表内电池取出.

6.在研究二极管的单向导电性时, 切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器, 不能只连接一个二极管, 否则极易烧坏二极管.

【考点例析】

【例1】 (2012年上海卷) 在练习使用多用电表的实验中:

(1) 某同学连接的电路如图1所示.

①若旋转选择开关, 使尖端对准直流电流挡, 此时测得的是通过___的电流;

②若断开电路中的电键, 旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡, 此时测得的是___的电阻;

③若旋转选择开关, 使尖端对准直流电压挡, 闭合电键, 并将滑动变阻器的滑片移至最左端, 此时测得的是___两端的电压.

(2) (单选) 在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时, 若 ()

A.双手捏住两表笔金属杆, 测量值将偏大

B.测量时发现指针偏离中央刻度过大, 则必需减小倍率, 重新调零后再进行测量

C.选择“!10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间, 则测量值小于25Ω

D.欧姆表内的电池使用时间太长, 虽然完成调零, 但测量值将略偏大

解析: (1) ①若旋转选择开关, 使尖端对准直流电流挡, 此时多用电表与R1串联, 测量的是通过R1的电流.②断开电路中的电键, 旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡, 此时R1和R2串联接入欧姆表, 因而测量的是R1和R2串联的电阻.③旋转选择开关, 使尖端对准直流电压挡, 闭合电键, 并将滑动变阻器的滑片移至最左端, R1=0, 此时测量的是R2两端的电压.

(2) 双手捏住两表笔金属杆, 使得待测电阻两端并联了人体电阻, 因此测量值将偏小, 选项A错误;测量时发现指针偏离中央刻度过大, 若在中央刻度左边, 需要增大倍率;若在中央刻度右边, 需要减小倍率, 重新调零后再进行测量, 选项B错误;选择“!10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间, 测量值要大于25Ω, 选项C错误;欧姆表内的电池使用时间太长, 电池内阻变大, 虽然完成调零, 但测量值将略偏大, 选项D正确.

【应试策略】

多用电表的电池用旧后, 电动势会减小, 内电阻会变大, 致使电阻测量值偏大, 要及时更换新电池;欧姆表的表盘刻度不均匀, 估读时易带来误差, 要注意其左密右疏特点;多用电表读数时的观测易形成偶然误差, 要垂直表盘正对指针读数.由于欧姆表刻度的非线性, 表头指针偏转过大或过小都会使误差增大, 因此要选用恰当挡位, 使指针指中值附近, 因Rx=读数×倍率, 当指针偏角小对应的读数大时, 要使指针指中值附近, 即读数小一些, 所以要选倍率大一些, 当指针偏角大对应的读数小时, 要使指针指中值附近, 即读数大一些, 所以要选倍率小一些.图2中选择开关在电阻×100挡位时用第一行“0~∞”一排, 读数为14.0!100=1400Ω;选择开关在直流电流100mA挡位时用第二行“0~10”一排, 最小刻度值为2mA估读到1mA就可以了, 读数为52.0mA;选择开关在直流电压2.5V挡位时用第二行“0~250”一排, 最小分度值为0.05V估读到0.01V就可以了, 读数为1.30V.

高考热点二、伏安法测电阻

【知识点整合】

1.测量电路两种接法及误差

2.两种控制电路比较

【考点例析】

【例2】 (2012年广东汕头模拟卷) 一额定功率为0.01W阻值约为40kΩ的电阻.现有下列器材, 试设计适当的电路, 选择合适的器材, 较精确地测定其阻值 (滑动变阻器的调节要方便) .

A.电流表, 量程0~400μA, 内阻约150Ω;

B.电流表, 量程0~10mA, 内阻约45Ω;

C.电压表, 量程0~3V, 内阻约6kΩ;

D.电压表, 量程0~15V, 内阻约30kΩ;

E.干电池两节, 每节电动势为1.5V;

F.直流稳压电源, 输出电压6V, 额定电流3A;

G.直流稳压电源, 输出电压24V, 额定电流0.5A;

H.滑动变阻器, 0~50Ω, 1A;

I.滑动变阻器, 0~4kΩ, 0.1A;

J.电键一只, 导线若干.

(1) 电流表应该选择____, 电压表应该选择____, 电源应该选择____, 滑动变阻器最好选择____ (填字母代号) ; (2) 画出电路原理图.

【应试策略】

1.电学实验选择仪器时要根据量程选择电流表和电压表, 不能超过电表的量程, 不能量程太大导致电表的读数太小.

2.测量电路选择电流表的内、外接法时, 当RV/Rx>Rx/RA时, 采用电流表的外接法, 当RV/Rx<Rx/RA时, 采用电流表的内接法.

3.滑动变阻器限流、分压的选择原则: (1) 用电器两端电压要求变化范围较大, 或从零开始连续可调, 应选分压电路. (2) 如果电路中最小电流等于或大于用电器的额定电流, 应选限流电路. (3) 如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值小得多 (0.1~0.5倍) , 为了能使用电器两端电压有较大变化, 应选分压电路. (4) 如果滑动变阻器的全阻值与用电器的阻值相差不多或大几倍 (2~5倍) , 两种电路都可以对用电器的电压 (电流) 进行有效、方便地控制, 从节省电能和电路简单考虑, 应选限流电路.

【例3】 (2010年福建卷) 如图4所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材, 器材及其规格列表如下.

为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差, 实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半, 而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化.请用实线代表导线, 在所给的实验器材 (图4) 中选择若干合适的器材, 连成满足要求的测量Rx阻值的电路.

解析:由于待测电阻约1000Ω, 滑动变阻器最大电阻为100Ω, 在测量时要使电表读数发生变化, 滑动变阻器必须使用分压式接法.当电源电动势全部加在待测电阻上时, 流过的电流约为I=E/Rx=9/1000A=9mA《3.0A, 显然不能用题给的量程为3.0A的电流表来测量电流, 而应该把其中量程较小的内阻已知的一个电压表V1当电流表来使用.由于待测电阻与电压表电阻相当, 所以需要设计成电流表内接法电路, 使待测电阻测量更准确.连成满足要求的测量Rx阻值的电路如图5所示.

【应试策略】

本题较难, 要准确答题就需要对实验原理 (伏安法、变阻器接法) 、误差分析有深刻理解.要综合考虑减小误差, 合理选择器材, 巧妙地用电压表V1当作电流表, 与之类似的电流表有时也可以作为电压表来使用.这就要求考生对“伏安法”有深刻理解, 打破“常规”思维, 思路灵活, 才能准确答题.

测电阻的方法除了上面欧姆表测量法及伏安法外还可以用替代法, 如图6所示.先把双刀双掷开关S2扳到1, 闭合S1, 调整滑动变阻器, 使电流表指针指到某一位置, 记下此时的示数I (最好为一整数) .再把开关S2扳到2, 调整电阻箱R0, 使得电流表指针仍指到示数I, 读出此时电阻箱的阻值r, 则未知电阻Rx的阻值等于r.

高考热点三、测量电表内阻

【知识点整合】

1.半偏法

(1) 测电流表内阻:按图7连接电路, 实验时先将开关S2断开、闭合S1, 接着调节滑动变阻器R1, 使电流表的示数达到满偏电流Im/2, 然后闭合开关S2, 调节电阻箱R2, 使电流表的示数为Im, 读出此时电阻箱R2的阻值为R, 由并联电路的分流原理知, 电流表的内阻为RA=R.此法测量值偏小.

(2) 测电压表内阻:按图8连接电路, 实验时先将电阻箱R2的阻值调到零, 接着调节滑动变阻器R1, 使电压表的示数达到满偏电压Um, 然后调节R2使电压表的示数为Um/2, 读出此时R2的阻值为R.由串联电路的分压原理知, 电压表的内阻RV=R.此法测量值偏大.

2.比例法

测电流表和电压表的内阻, 如果有可以作为标准的已知电阻的电表, 都可以使用比例法.采用比例法测电阻的依据是:串联电路电压与电阻成正比, 并联电路电流与电阻成反比.电压表可显示电阻两端的电压值, 电流表可显示电阻中通过的电流, 所以测电流表内阻应把两电流表并联, 如图9所示.测电压表内阻应把两电压表串联, 如图10所示.

测电流表内阻时, 应调节滑动变阻器R01, 使两电流表的指针都有较大偏转, 记录下两电表的示数I1和I2, 根据并联电路分流原理, 若已知电流表A1的内阻为r1, 则电流表A2的内阻r2=I1/I2r1;测电压表内阻时, 应调节滑动变阻器R02, 使两电压表的指针都有较大偏转, 记录下两电表的示数U1和U2, 根据串联电路分压原理, 若已知电压表V1的内阻r1, 则电流表V2的内阻r2=U2/U1r1.

【考点例析】

【例4】 (2010年天津卷) 要测量电压表V1的内阻RV, 其量程为2V, 内阻约2kΩ.实验室提供的器材有:电流表A, 量程0.6A, 内阻约0.1Ω;电压表V2, 量程5V, 内阻为5kΩ;定值电阻R1, 阻值30Ω;定值电阻R2, 阻值为3kΩ;滑动变阻器R3, 最大阻值100Ω, 额定电流1.5A;电源E, 电动势6V, 内阻约0.5Ω;开关S一个, 导线若干.

①有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中, 测出V1的电压和电流, 再计算出RV, 该方案实际上不可行, 其最主要的原因是____.

②请从上述器材中选择必要的器材, 设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路.要求测量尽量准确, 实验必须在同一电路中, 且在不增减元件的条件下完成.试画出符合要求的实验电路图 (图11中电源与开关已连接好) , 并标出所选元件的相应字母代号.

③由上问写出V1内阻RV的表达式, 说明式中各测量量的物理意义.

解析:①电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流;②测量电压表V1内阻RV的实验电路如图12所示;③RV=U1R2/U2-U1, U1表示的V1电压, U2表示V1和R2串联的总电压.

【应试策略】

测电压表内阻可将电流表和待测电压表串联, 电流表读数即为流过电压表电流, 两表示数分别为UV, IA, 则RV=UV/IA;测电流表内阻可将电压表和待测电流表并联, 电压表读数即为电流表两端电压, 两表示数分别为UV, IA, 则RA=UV/IA.例4中因电路中最大电流I=6/2×103=3mA, 远小于电流表量程0.6A, 因此不能将电流表和待测电压表串联来测量, 而要充分利用定值电阻阻值为3kΩ的R2, 运用串联电路分压原理, 列式U1/RV=U2-U1/R2而解决.

高考热点四、测电阻率

【知识点整合】

用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径, 求出其平均值d;依照图13电路用导线将器材连好, 将滑动变阻器的阻值调至最大;用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的长度, 即有效长度, 反复测量3次, 求出其平均值L;电路经检查确认无误后, 闭合开关S;改变滑动变阻器滑动片的位置, 读出几组相应的电流值和电压值, 记入表格内;断开开关S;求出金属丝电阻R的平均值;将测得的R、L、d值, 代入电阻率计算公式ρ=RS/L=πd2R/4L, 计算出金属丝的电阻率.

【考点例析】

【例5】 (2009年广东卷) 某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率.所用的器材包括:输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器 (千分尺) 、米尺、电阻箱、开关和导线等.

(1) 他们截取了一段金属丝, 拉直后固定在绝缘的米尺上, 并在金属丝上夹上一个小金属夹, 金属夹可在金属丝上移动.请根据现有器材, 设计实验电路, 并连接电路实物图14.

(2) 实验的主要步骤如下:

①正确连接电路, 设定电阻箱的阻值, 开启电源, 合上开关;

②读出电流表的示数, 记录金属夹的位置;

③断开开关, ____, 合上开关, 重复②的操作.

(3) 该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据, 并据此绘出如图15所示的关系图线, 其斜率为______A-1m-1 (保留三位有效数字) ;图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了_____的电阻之和.

(4) 他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径, 示数如图16所示.金属丝的直径是____.图15中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是 , 其数值和单位为 ____ (保留三位有效数字) .

解析: (1) 依据实验器材和实验目的测量金属丝的电阻率, 电路图如图17所示, 连接电路实物图如图18所示.

(2) 测出接入电路的金属丝的长度.

(3) 图15中的图线斜率为1.63A-1m-1, 依据闭合电路欧姆定律得, 参照题目给出的图象可得可见直线的截距为r+R0/E, 则图线纵轴截距与电源电动势的乘积为r+R0.

(4) 金属丝的直径是0.200mm;直线的斜率k=ρ/ES, 可知斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是金属的电阻率ρ, 其数值和单位为1.54×10-7Ω·m.

【应试策略】

测量金属丝、金属片、金属环及导电液体的电阻率时关键是测电阻, 如果所给器材有电压表、电流表, 则运用伏安法测量.而例5中给的是电阻箱和电流表, 巧妙利用闭合电路欧姆定律, 找出1/I和L的线性关系, 利用图象的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的是金属的电阻率ρ, 从而解题.

高考热点五、描绘I-U图线

【知识点整合】

将小灯泡、电 流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图19所示电路 (因电压和电流要从0开始变化, 所以滑动变阻器用分压式接法, 因小灯泡电阻与电流表阻值可比, 所以电流表用外接法) .测出小灯泡在不同电压下的电流, 闭合开关S前, 滑动变阻器触头应移到最左端, 以使开关闭合时小灯泡电压能从0开始变化;同时, 这样做也防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝.移动滑动变阻器触头的位置, 测出12组不同的电压值U和电流值I, 并将测量数据填入表格.画出伏安特性曲线: (1) 在坐标纸上以U为横轴, 以I为纵轴, 建立坐标系; (2) 在坐标纸上描出各组数据所对应的点 (坐标系纵轴和横轴的标度要适中, 以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜) ; (3) 将描出的点用平滑的曲线连接起来就得到小灯泡的伏安特性曲线.

【考点例析】

【例6】 (2013年江苏卷) 为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系, 小明测量小灯泡的电压U和电流I, 利用P=UI得到电功率.实验所使用的小灯泡规格为“3.0V, 1.8W”, 电源为12V的电池, 滑动变阻器的最大阻值为10Ω.

(1) 准备使用的实物电路如图20所示.请将滑动变阻器接入电路的正确位置. (用笔画线代替导线)

(2) 现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻, 电路中的电阻R1应选____Ω的定值电阻.

(3) 测量结束 后, 应先断开 开关, 拆除____两端的导线, 再拆除其他导线, 最后整理好器材.

(4) 小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上, 并作出了一条直线, 如图21所示.请指出图象中不恰当的地方.

解析: (1) 探究小灯泡的电功率P和电压U的关系, 小灯泡的电压从零开始逐渐增大, 滑动变阻器应该设计成分压式.实物电路连接如图22所示. (2) 根据功率P=U2/R得小灯泡正常发光时的电阻为5Ω, 与10Ω的滑动变阻器并联后最大阻值为3.33Ω, 只有串联10Ω的定值电阻, 才能满足小灯泡电压3V的要求. (3) 先拆电池两端的导线, 再拆除其他导线, 这样最安全. (4) 由于小灯泡的电阻随温度的升高而增大, 小灯泡的电阻随电压的增大而增大, P随U2变化关系不应画为直线, 应该把横坐标的标度取的小一些, 把坐标纸右边都用上, 同时也减小描点误差, 另外图线因向下弯曲.

【应试策略】

“例6”是一道“源于教材又高于教材”的创新题, 考生只有掌握了教材中的实验“描绘小灯泡的伏安特性曲线”, 才能设计电路、连接实物和数据处理.此题R1的选择要充分考虑到并联电阻最大值和串联分压原理才能做出正确选择.

高考热点六、测量电源的电动势和内电阻

【知识点整合】

依据闭合电路欧姆定律.电流表用0.6A量程, 电压表用3V量程, 按图23连接好电路, 把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端, 闭合开关, 调节变阻器, 要测出不少于6组的 (I, U) 数据, 然后用方程组求解, 并求平均值;或者用作图法处理数据, 如图24所示, 图线与纵轴交点为E, 图线与横轴交点为I短 =E/r, 图线的斜率绝对值表示r=|ΔU/ΔI|.

测量电源电动势和内阻的几种方法:

(1) 安阻法.用一个电流表和电阻箱测量, 电路如图25所示, 测量原理为:E=I1 (R1+r) , E=I2 (R2+r) , 由此可求出E和r.此种方法使测得的电动势无偏差, 但内阻偏大.

(2) 伏阻法.用一个电压表和电阻箱测量, 电路如图26所示, 测量原理为:E=U1+U1/R1r, E=U2+U2/R2r, 由此可求出E和r.此种方法测得的电动势和内阻均偏小.

(3) 粗测法.用一只电压表粗测电动势, 直接将电压表接在电源两端, 所测值近似认为是电源电动势, 此时U=RV/RV+rE≈E.此法需满足RV》r.

(4) 双伏法.用两个电压表可测得电源的电动势, 电路如图27所示.测量方法为:断开S, 测得V1、V2的示数分别为U1、

U2, 此时, E=U1+U2+U1/RVr, RV为V1的内阻;再闭合S, V1的示数为U′1, 此时E=U′1+U′1/RVr, 解方程组可求得E和r.

【考点例析】

【例7】 (2012年重庆卷) 某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池, 他们测量这种电池的电动势E和内阻r, 并探究电极间距对E和r的影响.实验器材如图28所示.

(1) 测量E和r的实验方案为:调节滑动变阻器, 改变电源两端的电压U和流过电源的电流I, 依据公式_____, 利用测量数据作出U-I图象, 得出E和r.

(2) 将电压表视为理想表, 要求避免电流表分压作用对测量结果的影响, 请在图28中用笔画线代替导线连接电路.

(3) 实验中依次减小铜片与锌片的间距, 分别得到相应果汁电池的U-I图象如图29中 (a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 所示, 由此可知:在该实验中, 随电极间距的减小, 电源电动势____ (填“增大”、“减小”或“不变”) , 电源内阻___ (填“增大”、“减小”或“不变”) .曲线 (c) 对应的电源电动势E= ___V, 内阻r=___Ω.当外电路总电阻为2500Ω时, 该电源的输出功率P= ___W. (均保留三位有效数字)

【应试策略】

图29中数据处理时, 一定要看清横轴与纵轴的起点是否为0, 图29中纵轴起点不为0, 因此图线与横轴交点不是短路电流I短 =E/r, 而电源内阻仍可用图线的斜率绝对值计算r=|ΔU/ΔI|.图29中 (a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 斜率绝对值逐渐变大, 因而电源内阻变大.

【例8】 (2010年江苏卷) 在测量电源的电动势和内阻的实验中, 由于所用的电压表 (视为理想电压表) 的量程较小, 某同学用如图31所示的实物电路.

(1) 实验时, 应先将电阻箱的电阻调到____. (选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)

(2) 改变电阻箱的阻值R, 分别测出阻值R0=10Ω的定值电阻两端的电压U, 下列两组R的取值方案中, 比较合理的方案是____. (选填1或2)

(3) 根据实验数据描点, 绘出的1/U-R图象是一条直线.若直线的斜率为k, 在1/U坐标轴上的截距为b, 则该电源的电动势E=____ , 内阻r=____ . (用k、b和R0表示)

解析: (1) 为了安全电阻箱的电阻调到最大值.

(2) 若R=300Ω, 电流约为9/300=0.03A, 阻值R0=10Ω的定值电阻两端的电压约0.3V;若R=60Ω, 电流约为9/60+10=0.15A.阻值R0=10Ω的定值电阻两端的电压约1.5V, 后者电压表读数大, 误差小, 所以合理的方案是2.

【应试策略】

伏阻法测量电源的电动势和内阻时数据处理并不是测出两组数据后解方程组, 得出电源的电动势和内阻, 这样处理误差大.正确的做法是根据闭合电路欧姆定律找出1/U-R的线性关系, 再作出图象, 利用图象的斜率、截距解答电源的电动势和内阻, 图象中偏离直线较远的点可舍掉, 从而减小测量误差.图25安阻法测量电源的电动势和内阻时可根据闭合电路欧姆定律, E=I (R+r) , 变换得到1/I=1/ER+r/E, 1/I-R图象斜率为1/E, 截距为r/E, 由图32可解得E=1.5V, r=1.4Ω.

【配套检测题】

1.在如图33甲所示的电路中, 四节干电池串联, 小灯泡A、B的规格为“3.8V、0.3A”, 合上开关S后, 无论怎样移动滑动片, A、B灯都不亮.

(1) 用多用电表的直流电压挡检查故障.

①选择开关置于下列量程的___挡较为合适 (用字母序号表示) ;

A.2.5VB.10V

C.50V D.250V

②测得c、d间电压约为5.8V, e、f间电压为0, 则故障是____;

A.A灯丝断开B.B灯丝断开

C.d、e间连线断开D.B灯被短路

(2) 接着换用欧姆表的“×1”挡测电阻, 欧姆表经过欧姆调零.

①测试前, 一定要将电路中的开关S____;

②测c、d间和e、f间电阻时, 某次测试结果如图33乙所示, 读数为___Ω, 此时测量的是___间电阻.根据小灯泡的规格计算出的电阻为___Ω, 它不等于测量值, 原因是:_____.

2.为了测定电流表A1的内阻, 采用如图34所示的电路.其中:A1是待测电流表, 量程为300μA, 内阻约为100Ω;A2是标准电流表, 量程是200μA;R1是电阻箱, 阻值范围是0~999.9Ω;R2是滑动变阻器;R3是保护电阻;E是电池组, 电动势为4V, 内阻不计;S1是单刀单掷开关, S2是单刀双掷开关.

(1) 根据电路图, 请在图35中将器材连接成实验电路.

(2) 连接好电路, 将开关S2扳到接点a处, 闭合开关S1, 调节滑动变阻器R2使电流表A2的读数是150μA;然后将开关S2扳到接点b处, 保持R2不变, 调节电阻箱R1, 使A2的读数仍为150μA.若此时电阻箱R1各旋钮的位置如图36所示, 电阻箱R1的阻值是Ω, 则待测电流表A1的内阻RA=Ω.

(3) 上述实验中, 无论怎样调节滑动变阻器R2 的滑动端位置, 都要保证两块电流表的安全.在下面提供的四个电阻中, 保护电阻R3应选用____ (填写与阻值相应的字母) .

A.200kΩ B.20kΩ

C.15kΩ D.2kΩ

(4) 下面提供了最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用.既要满足上述实验要求, 又要调节方便, 滑动变阻器_____ (填写与阻值相应的字母) 是最佳选择.

A.1kΩ B.5kΩ

C.10kΩ D.25kΩ

3.某学习小组为探究导电溶液的电阻在体积相同时, 电阻值与长度的关系.选取一根乳胶管, 里面灌满了盐水, 两端用粗铜丝塞住管口, 形成一段封闭的盐水柱.进行了如下实验:

(1) 该小组将盐水柱作为纯电阻, 粗测其电阻约为几千欧.现采用伏安法测盐水柱的电阻, 有如下实验器材供选择:

A.直流电源:电动势12V, 内阻很小, 额定电流1A;

B.电流表A1:量程0~10mA, 内阻约10Ω;

C.电流表A2:量程0~600mA, 内阻约0.5Ω;

D.电压表V:量程0~15V, 内阻约15kΩ;

E.滑动变阻器R1:最大阻值1kΩ;

F.滑动变阻器R2:最大阻值5kΩ;

G.开关、导线等.

在可供选择的器材中, 应选用的电流表是___ (填“A1”或“A2”) , 应该选用的滑动变阻器是 (填“R1”或“R2”) .

(2) 根据所选的器材画出实验的电路图.

(3) 握住乳胶管两端把它均匀拉长, 多次实验测得盐水柱长度L与电阻R的数据如下表:

为了研究电阻R与长度L的关系, 该小组用纵坐标表示电阻R, 作出了如图37所示的图线, 你认为横坐标表示的物理量是____ .

4.某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现, 里面除了一节1.5V的干电池外, 还有一个方形的电池 (层叠电池) .为了测定该电池的电动势和内电阻, 实验室中提供如下器材:

A.电流表A1 (满偏电流10mA, 内阻10Ω) ;

B.电流表A2 (0~0.6A, 内阻未知) ;

C.滑动变阻器R0 (0~100Ω, 1A) ;

D.定值电阻R (阻值990Ω) ;

E.开关与导线若干.

该同学根据现有的实验器材, 设计了如图38甲所示的电路, 图38乙为该同学根据上述设计的实验电路测出多组数据并绘出的I1-I2 图线 (I1为电流表A1的示数, I2为电流表A2的示数) , 则由图线可以得到被测电池的电动势E= ___V, 内阻r= ____Ω. (结果保留两位有效数字)

【配套检测题参考答案】

1.解析: (1) ①因电源为四节干电池, 故电动势E=6V, 则应选电压表10V量程挡较合适;②因c、d间电压为5.8V, 而e、f间电压为零, 故应为A灯丝断开, B灯丝良好.

(2) 用欧姆表测电路中电阻的阻值时, 一定要将电路中开关S断开测量;由乙图读数知电阻阻值为6Ω, 因A灯丝断开, 应为灯泡B的阻值, 即测量的为e、f间电阻.由R=U/I得小灯泡的正常发光时的电阻R=12.7Ω, 与欧姆表测得阻值相差较大, 是因为欧姆表测得的电阻是未通电工作时的电阻, 温度较低, 电阻率偏小, 阻值偏小.

2.解析: (1) 电路连接如图39所示.

(2) 电阻箱读数为 (8×10+6×1+3×0.1) Ω=86.3Ω, 即电流表内阻为86.3Ω.

(3) 当滑动变阻器电阻调至零时, 要求电路中电流不超过200μA, 由闭合电路欧姆定律得.由上式可知R3应选阻值为20kΩ的保护电阻.

(4) 根据实验要求, 由欧姆定律可得, 解得R2≈6.57kΩ.故R2选最大阻值为10kΩ的滑动变阻器.

3.解析: (1) 根据直流电源电动势12V, 粗测盐水柱电阻约为几千欧, 电流大约为几毫安, 所以应选用的电流表是量程0~10mA电流表A1;由于盐水柱电阻几千欧, 所以应该选用的滑动变阻器是最大阻值5kΩ的滑动变阻器R2; (2) 实验的电路图如图40所示; (3) 由电阻定律R=ρL/S, 乳胶管中盐水体积不变, V=LS, 联立解得R=ρ/VL2, 所以横坐标表示的物理量是L2.