[电学实验的创新设计.doc

电学实验的设计 近几年高考在兼顾考查课本实验的基础上，会更注重对课本实验的拓展和延伸考查，甚至会在全新的实验环境中进行考查，因此在复习中要将精力放在理解实验的原理和方法上，再通过训练总结出实验设计的一般原则和思路。 一．设计型实验的设计原则和思路1．设计原则（1）科学性：设计的方案应有科学的依据及正确的方法。 （2）安全性：按设计方案实施时，应安全可靠，不会损坏器材。 例如：选用电压表或电流表时其量程不能小于被测电压或电流的最大值；设计方案时，应设置保护措施，用电器额定电流太小或电表量程太小时，供电电路设计成分压式，有时甚至还应同时给用电器串联保护电阻。 （3）精确性：在误差允许范围内应尽可能选择误差较小的方案。 例如：使用电表前应进行机械调零；选择电流表、电压表量程时，在确保安全性的前提下应选择较小的量程，测量时指针应偏转到满刻度的1/3以上；针对实验中可能出现的因操作而带来的偶然误差，往往多次重复实验，获取多组实验数据，然后采取平均值法处理数据。 （4）方便易行、节能省材例如：测量电阻时，在满足实验条件的情况下可设计成替代法或半偏法；设计供电电路时，如果限流式和分压式均可，则应设计成限流。 2．设计思路 设计类实验属实验知识的运用类，题在书外，理在书内。在熟练掌握学生分组实验基本原理和实验技能、技巧的基础上，认真审题，寻找实验原理，设计出最优方案。 流程如下： 实验目的和实验器材→实验原理→电路图→实验步骤→用测量量表示的待测量的表达式→误差分析 例1　在“测定电源的电动势和内阻”的实验中,备有如下器材： A.电源为干电池(电动势为E,内阻为r)B.电流表(0～0.6 A、内电阻约0.1 Ω) C.灵敏电流计G(满偏电流Ig＝200 μA、内阻rg＝500 Ω) D.滑动变阻器(0～20 Ω、2.0 A) E.电阻箱R(0～9 999.9 Ω)F.开关、导线若干将你设计的实验画在线框内 （2)在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑片移动至________(填“端”、“中央”或“ 端”). () 右图为该实验绘出的I1－I2图线电阻箱RΩ ，(I1为灵敏电流计G的示数,I2为电流表A的示数),由图线可求得被测电池的电动势E＝________ V(保留三位有效数字),内电阻r＝________ Ω(保留两位有效数字.某研究小组收集了两个电学元件：电阻R0(约为2 kΩ)和手机中的锂电池(电动势E标称值为3.7 V,允许最大放电电流为100 mA).实验室备有如下器材： A.电压表V(量程5 V,内阻RV约为4.0 kΩ)B.电流表A1(量程100 mA,内阻RA1约为5 Ω) C.电流表A2(量程2 mA,内阻RA2约为50 Ω)D.滑动变阻器R1(0～40 Ω,额定电流1 A) E.电阻箱R2(0～999.9 Ω)F.开关S一个、导线若干 为了测定电阻R0的阻值,小明设计了一电路,图3甲所示为其对应的实物图,请将图中的实物连线补充完整.图中的电流表A应选________(填“A1”或“A2”). 为测量锂电池的电动势E和内阻r,小红设计了如图乙所示的电路图.根据测量数据作出－图象,如图丙所示.若该图线的斜率为k,纵轴截距为b,则该锂电池的电动势E＝________,内阻r＝________(用k、b和R2表示). 【例，试画出测量电阻Rx的一种实验电 路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。 （3）若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量 表示Rx的公式为Rx＝_________________。 针对练习2 某同学要测量一导体的电阻Rx. (1)他先用多用电表粗测其电阻.用已经调零且选择开关指向电阻挡“×100”挡位的多用电表测量,其表盘及指针所指位置如图7甲所示,要能比较准确地测量该电阻的阻值,应将多用电表的选择开关旋转到电阻挡的________挡位,调到正确挡位后重新调零,再次测量此电阻,其表盘及指针所指位置如图乙所示,则该电阻约为________ Ω. (2)该同学想用“伏安法”更精确地测量该导体的电阻Rx,现有的器材及其代号和规格如下： A.待测电阻RxB.电流表A1(量程0～50 mA,内阻约为50 Ω) C.电流表A2(量程0～5 mA,内阻约为30 Ω)D.电压表V1(量程0～3 V,内阻约为10 kΩ) E.电压表V2(量程0～15 V,内阻约为50 kΩ)F.直流电源E(电动势6 V,内阻不计) G.滑动变阻器R1(阻值范围为0～20 Ω,允许通过的最大电流为2.0 A) H.定值电阻R2＝50 ΩI.开关S一个,导线若干.则 为了使实验误差较小,要求电表的指针的偏转