《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第七章热点专题课（四） 电学实验设计题的解答思路与方法.ppt

(1)为了保护被测电阻不被烧坏，实验中电阻两端的电压应控制在________ V以下，电压表应选________。 (2)为了保护被测电阻，通过它的电流应控制在________ A以下，电流表应选________。 (3)根据题意画出实验电路图。 [解析]　待测电阻的阻值范围较大，在100～200 Ω之间，又有功率限制。应据功率、电阻的大小范围估算电流、电压。 图7－10 [答案]　(1)5　V1　(2)0.035　A1　(3)如图7－10所示 [专题练习] 1．(2013·济南模拟)为了测量某待测电阻Rx的阻值(约为30 Ω)。有以下一些器材可供选择： 电流表：A1(量程0～50 mA，内阻约10 Ω) A2(量程0～3 A，内阻约0.12 Ω) 电压表：V1(量程0～3 V，内阻很大) V2(量程0～15 V，内阻很大) 电源E(电动势约为3 V，内阻约为0.2 Ω) 定值电阻R(20 Ω，允许最大电流1.0 A) 滑动变阻器R1(0～10 Ω，允许最大电流2.0 A) 滑动变阻器R2(0～1 kΩ，允许最大电流0.5 A) 单刀单掷开关S一个，导线若干 (1)电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________(填字母代号)。 (2)请在方框中画出测量电阻Rx的实验电路图(要求所测量值范围尽可能大)。 ? (3)某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx＝________。 解析：(1)首先，选取唯一性器材：电源E(电动势约为3 V、内阻约为0.2 Ω)，定值电阻R(20 Ω，允许最大电流1.0 A)，单刀单掷开关S一个，导线若干。 电源电动势约为3 V，所以电压表选择V1(量程0～3 V，内阻很大)；待测电阻Rx的阻值约为30 Ω，流过Rx最大电流为3 V/30 Ω＝0.1 A＝100 mA，如果电流表选择A2(量程0～3 A，内阻约0.12 Ω)，指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择A1(量程0～50 mA，内阻约10 Ω)；滑动变阻器R2的全值电阻太大，操作不便，所以滑动变阻器应选R1(0～10 Ω、允许最大电流2.0 A)。 * 电学实验设计题能有效地考查学生的实验技能和创造性思维能力，在高考中的考查频率很高。不少学生面对这类题感到无从下手。实际上，只要做到“三个明确”“两个选择”，问题便可迎刃而解。 一、明确题目的要求 解答一道电学实验设计题，首先要认真审清题意，看清题目的要求。即要看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或者要求设计达到何种标准的电路等。对实验的目的要求明确了，才能保证解题思路正确、明朗，方法对头。 二、明确实验设计的原理 测量电路、控制电路、实验仪器的选择，实验方法、步骤的确定，数据处理、误差分析等问题，都是从实验原理派生出来的，只有明确实验原理，其他问题才可得以解决。如果设计测定型实验，应弄清待测物理量可通过哪些规律、公式求得，与哪些物理量有直接联系，可用哪些物理量定量地表示，用何种方法测定相关量，进而得出待求量。如果设计验证型实验，应弄清在相应的物理现象中，何种定量关系成立，才能使待验证的结论成立。对于设计符合一定标准的电路问题，则应根据实验的要求和相关物理规律，器材的规格、性能等，合理选择、连接电路。 三、明确设计电路的原则 设计电路一般应遵循“安全性”原则、“精确性、方便性”原则，兼顾“运用仪器少，耗电少”等三条原则。 (1)安全性原则 选用仪器组成电路，首先要保证实验正常进行。例如通过电流表的电流和加在电压表上的电压均不得超过其量程，滑动变阻器、被测电阻不得超过其额定电流(额定功率)等，使实验安全进行。 (2)精确性、方便性原则 “精确”是指选用仪器组成实验电路时要尽可能减小测量误差，提高精确度。例如所用电流表、电压表的指针应有较大的偏转，一般应使指针偏转在满刻度的1/3以上，以减小因读数引起的偶然误差。 “方便”是指实验中便于调节控制，便于读数。例如应根据电路可能出现的电流、电压范围选择滑动变阻器。对大阻值的滑动变阻器，如果滑片稍有移动就使电路中的电流、电压有很大变化，则不宜采用。对于滑动变阻器，还要权衡用分压式电路还是限流式电路。对于什么条件下用分压式电路，什么条件下用限流式电路，在下面的“选择控制电路”中有详细讲述。