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1、学案学案19电学实验电学实验（2）安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过）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程中不应对仪器及人身造成危害.要注意到各种电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，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电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器，不能烧坏仪器.（3）方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于）方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理进行数据处理.（4）精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择）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上，应使实验
2、误差尽可能的小.2.电学实验仪器的选择电学实验仪器的选择（1）根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择）根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表电表.首先保证流过电流表的电流和加在电压表上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），），以减少测读误差以减少测读误差.4.实物图的连接实物图的连接（1）注意事项：）注意事项：连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错，注意电流表采用外
3、接法还是内接法不要接错，注意电流表采用外接法还是内接法.各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉现分叉.对于滑动变阻器的连接，要搞清楚接入电路的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，变阻器采用的是分压还是限流式是哪一部分电阻，变阻器采用的是分压还是限流式接法，在接线时要特别注意不能将线接到滑动触头接法，在接线时要特别注意不能将线接到滑动触头上上.（2）基本方法：）基本方法：画出实验电路图画出实验电路图.分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程量程.画线连接各元件画线连接各元件.用铅笔画线
4、，以便改错用铅笔画线，以便改错.连线连线方式应是单线连接，连线顺序应先画串联电路，再方式应是单线连接，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，再到滑动变阻器一般先从电源正极开始，到电键，再到滑动变阻器等等 .按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件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联到电路中去.连接完毕连接完毕，应进行检查，应进行检查，检查电路，检查电路也应按照连线的方法和顺序也应按照连线的方法和顺序.类型一类型一 测定电动势及内电阻测定电动势及内电阻
5、例例1 （2009安徽卷安徽卷21、）.用多用电表进行用多用电表进行了几次测量，指针分别处于了几次测量，指针分别处于a a和和b b的位置，如图的位置，如图4所所示示.若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位挡位.a a和和b b的相应读数是多少？请填在表格中的相应读数是多少？请填在表格中.图图4指针位置指针位置 选择开关所处挡位选择开关所处挡位 读数读数a直流电流直流电流100 mA mA 直流电压直流电压 2.5 V Vb 电阻电阻100 23.00.57320.用用图图5所所示示电电路路，测测定定一一节节干干电电池池的的电电动动势势和和内内阻阻
6、.电电池池的的内内阻阻较较小小，为为了了防防止止在在调调节节滑滑动动变变阻阻器器时时造造成成短短路路，电电路路中中用用一一个个定定值值电电阻阻R R0起起保保护护作作用用.除除电电池池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：开关和导线外，可供使用的实验器材还有：图图5（a）电流表（量程）电流表（量程0.6 A、3 A）;（b）电压表（量程）电压表（量程3 V、15 V）；）；（c）定值电阻（阻值）定值电阻（阻值1、额定功率、额定功率5 W）；）；（d）定值电阻（阻值）定值电阻（阻值10、额定功率、额定功率10 W）；）；（e）滑动变阻器（阻值范围）滑动变阻器（阻值范围010、额定电流、额定电流
7、2 A）；）；（f）滑动变阻器（阻值范围）滑动变阻器（阻值范围0100、额定电流、额定电流1 A）.那么那么（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择）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电流表的量程应选择 A；R R0应选择应选择 的定值的定值电阻，电阻，R R应选择阻值范围是应选择阻值范围是 的滑动变阻器的滑动变阻器.（2）引起该实验系统误差的主要原因是）引起该实验系统误差的主要原因是 .30.61010电压表电压表的分流的分流解析解析 .直流电流直流电流a a位置时读数位置时读数I I=11.5 mA=23.0 mA直流电压直流电压a a位置读数位置读数U U=11.
8、5 V=0.57 V测电阻在测电阻在b b位置位置R R=3.2100=320.（1）一节干电池的电动势为）一节干电池的电动势为 1.5 V，所以电压表，所以电压表量程选择量程选择3 V即可即可，一节干电池的允许电流在，一节干电池的允许电流在 0.6 A 以下，因此电流表量程选择以下，因此电流表量程选择0.6 A即可即可.R R0起保护作用使电路中的电流在起保护作用使电路中的电流在0.6 A以下，若选用以下，若选用定值电阻定值电阻10，估算最大电流为，估算最大电流为I Imax=A=0.15 A则电流表指针指在半刻度以下则电流表指针指在半刻度以下，测量误差太大，测量误差太大，因此定值电阻应选用
9、因此定值电阻应选用 1 的的.若选用滑动变阻器若选用滑动变阻器 0100 的，则使用范围太小，的，则使用范围太小，不方便操作，因此选用滑动变阻器不方便操作，因此选用滑动变阻器 0 10 即可即可.（2）电流表应测量通过电源的电流）电流表应测量通过电源的电流，但由于电压表，但由于电压表的分流作用，电流表实验测量的电流值比通过电源的的分流作用，电流表实验测量的电流值比通过电源的电流小，所以引起该实验误差的主要原因是电压表的电流小，所以引起该实验误差的主要原因是电压表的分流分流.解题归纳解题归纳 万用表表盘由刻度线万用表表盘由刻度线、指针和机械调零、指针和机械调零旋钮组成，在高中阶段主要用来测量交、
10、直流电压，旋钮组成，在高中阶段主要用来测量交、直流电压，交、直流电流和电阻交、直流电流和电阻.使用万用表测电阻时，要注意使用万用表测电阻时，要注意以下几个问题：以下几个问题：（1）使用前首先要对电表进行机械调零，再对电表）使用前首先要对电表进行机械调零，再对电表 进行欧姆调零进行欧姆调零.（2）选择合适的倍率）选择合适的倍率.使指针指示在中间位置附近使指针指示在中间位置附近.最好不使用刻度左边三分之一的部分最好不使用刻度左边三分之一的部分，这部分刻度，这部分刻度密集，读数误差较大密集，读数误差较大.（3）不能带电测量）不能带电测量.（4）被测电阻不能有并联支路）被测电阻不能有并联支路.（5）由
11、于多用电表的欧姆挡表盘刻度不均匀，难于）由于多用电表的欧姆挡表盘刻度不均匀，难于 估读，测量结果只需取两位有效数字即可估读，测量结果只需取两位有效数字即可.类型二类型二 描绘伏安特性曲线描绘伏安特性曲线例例2 （2009福建卷福建卷19）（）（1）在通用技）在通用技术课上术课上,某小组在组装潜艇模型时某小组在组装潜艇模型时,需要一枚截面为外方内圆的小螺母需要一枚截面为外方内圆的小螺母,如图如图6所示所示.现需要精确测量小螺母的内径，现需要精确测量小螺母的内径，可选用的仪器有：可选用的仪器有：A.50等分的游标卡尺等分的游标卡尺;B.螺旋测微器螺旋测微器在所提供的仪器中应选用在所提供的仪器中应选
12、用 .图图6A在测量过程中，某同学在小螺母中空部分在测量过程中，某同学在小螺母中空部分360范围范围内选取不同的位置进行多次测量取平均值的目的是内选取不同的位置进行多次测量取平均值的目的是 .（2）某研究性学习小组为了制作一种传感器）某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选，需要选用一电器元件用一电器元件.图图 7 为该电器元件的伏安特性曲线，为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑有同学对其提出质疑,先需进一步验证该伏安特性曲线，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：实验室备有下列器材：减小实验的偶然误差减小实验的偶然误差器材（代号）器材（代号）规格规格 电流表（电流表（
13、A1）电流表（电流表（A2）电压表（电压表（V1）电压表（电压表（V2）滑动变阻器（滑动变阻器（R R1）滑动变阻器（滑动变阻器（R R2）直流电源（直流电源（E E）开关（开关（S）导线若干导线若干 量程量程050 mA，内阻约为，内阻约为50 量程量程0200 mA，内阻约为，内阻约为10 量程量程03 V，内阻约为，内阻约为10 k量程量程015 V，内阻约为，内阻约为25 k阻值范围阻值范围015，允许最大电流，允许最大电流1 A阻值范围阻值范围01 k，允许最大电流，允许最大电流100 mA输出电压输出电压6 V，内阻不计，内阻不计图图7为提高实验结果的准确程度为提高实验结果的准确程
14、度，电流表应选用，电流表应选用 ；电压表应选用电压表应选用 ；滑动变阻器应选用；滑动变阻器应选用 .（以上均（以上均填器材代号）填器材代号）为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号电路原理图，并标明所用器材的代号.A2V1R R1若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小灯泡的伏安特性曲吻合，请说明该伏安特性曲线与小灯泡的伏安特性曲线有何异同点？线有何异同点？元件元件解析解析 （1）游标卡尺测内径）游标卡尺测内径，故选用游标卡尺，故选用游标卡尺，在
15、测，在测量中多次测量取平均值的目的是减小实验的偶然误差量中多次测量取平均值的目的是减小实验的偶然误差.（2）由图可知，该电器元件的允许电压小于由图可知，该电器元件的允许电压小于 3 V，对，对应的电流小于应的电流小于0.14 A，其阻值范围小于，其阻值范围小于50，故电流表，故电流表应选应选A2,电压表应选电压表应选V1，滑动变阻器应选，滑动变阻器应选R R1.由由R RV V=10 k,R RA A=10，知应用外接法；测量，知应用外接法；测量U U、I I的的范围较大，且从范围较大，且从0开始测量，应用滑动变阻器的分压接开始测量，应用滑动变阻器的分压接法，如图所示法，如图所示.相同点：通过
16、该元件的电流与电压的变化关系和相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小灯泡的电流与电压的变化关系都是非线性关系通过小灯泡的电流与电压的变化关系都是非线性关系.不同点：该元件的电阻值随电压的升高而减小，而小不同点：该元件的电阻值随电压的升高而减小，而小灯泡的电阻值随电压的升高而增大灯泡的电阻值随电压的升高而增大.答案答案 见解析见解析1.（2009海南海南14）图）图8是利用两个电流表是利用两个电流表 和和 测测量干电池电动势量干电池电动势E E和内阻和内阻r r的电路原理图的电路原理图.图中图中S为开为开关关,R R为滑动变阻器为滑动变阻器,固定电阻固定电阻 R R1和和 的内阻之和为
17、的内阻之和为10 000（比（比r r和滑动变阻器的总电阻都大得多）和滑动变阻器的总电阻都大得多）,为理想电流表为理想电流表.图图8（1）按电路原理图在图）按电路原理图在图9虚线框内各实物图之间画虚线框内各实物图之间画出连线出连线.图图9（2）在闭合开关）在闭合开关S前前,将滑动变阻器的滑动端将滑动变阻器的滑动端c c移动移动至至 （填（填“a a端端”、“中央中央”或或“b b端端”）.（3）闭合开关）闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动端移动滑动变阻器的滑动端c c至某一至某一位置位置,读出电流表读出电流表 和和 的示数的示数I I1和和I I2.多次改变滑多次改变滑动端动端c c的位置的位置
18、,得到的数据为得到的数据为 b b端端I I1/（mA）0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145 I I2/（mA）480 40032023214068在在图图10所所示示的的坐坐标标纸纸上上以以I I1为为纵纵坐坐标标、I I2为为横横坐坐标标画画出所对应的出所对应的I I1I I2曲线曲线.图图10（4）利用所得曲线求的电源的电动势）利用所得曲线求的电源的电动势E E=V,内阻内阻r r=.（保留两位小数）（保留两位小数）（5）该电路中电源输出的短路电流）该电路中电源输出的短路电流I Im=A.1.490.010.60.052.50.2解析解析 （1）连线如下
19、图所示）连线如下图所示（2）实验前滑动变阻器接入电路电阻值最大；）实验前滑动变阻器接入电路电阻值最大；（3）如下图所示）如下图所示（4）由图线上读出两组数值，代入）由图线上读出两组数值，代入E E=I I1R R1+（I I1+I I2）r r 构成方程组联立求解构成方程组联立求解E E和和r r;（5）短路电流）短路电流I Im=E E/r r2.（2009盘绵打靶卷）某实验小组要测量一节干电池的电盘绵打靶卷）某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供的实验器材如下：动势和内阻，实验室提供的实验器材如下：A.待测的干电池（电动势约为待测的干电池（电动势约为 1.5 V，内电阻约为，
20、内电阻约为 2）B.电压表电压表V1（02 V，内阻，内阻R RV V1=4 000）C.电压表电压表V2（02 V，内阻，内阻 R RV2 约为约为3 500）D.电流表电流表A（03 A，内阻，内阻0.1）E.电阻箱电阻箱R R1（09 999）F.滑动变阻器滑动变阻器R R2（0200,1A）G.电键和导线若干电键和导线若干该小组根据以上实验器材设计了如图该小组根据以上实验器材设计了如图11所示的电路来测量所示的电路来测量电源的电动势和内阻电源的电动势和内阻.图图11（1）请你根据实验电路补充完整主要的实验步骤：）请你根据实验电路补充完整主要的实验步骤：a.闭合电键闭合电键,记下记下V1
21、的读数的读数U U1.b.闭合电键闭合电键 ,断开电键断开电键 ，记下，记下 .（2）请你根据以上步骤记录的物理量和已知的物理）请你根据以上步骤记录的物理量和已知的物理量写出该干电池的电动势和内阻的表达式：量写出该干电池的电动势和内阻的表达式：E E=，r r=.S1和和S2S1S2V1的读数的读数U U1和和V2的读数的读数U U2（3）在现有器材的条件下，请你选择合适的实验器）在现有器材的条件下，请你选择合适的实验器材材，并设计出另一种测量干电池电动势和内阻的方，并设计出另一种测量干电池电动势和内阻的方案案，在方框中画出实验电路图，在方框中画出实验电路图.（4）如如果果要要求求用用图图象象
22、法法处处理理你你设设计计的的实实验验的的数数据据，并并能能根根据据图图象象较较直直观观地地求求出出电电动动势势和和内内阻阻，则则较较适适合合的的函函数数表表达达式式是是.请请你你虚虚框框中中画画出出此此表表达达式式对对应应的的大大致图象致图象.解析解析 （3）电路图如下图所示）电路图如下图所示（4）对应的图象如下图所示对应的图象如下图所示或者或者 对应的图象如下图所示对应的图象如下图所示3.（2009南京二调）在南京二调）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有实验中，要测量一个标有“3 V，1.5 W”的灯泡两的灯泡两端的电压和通过灯泡的电流端的电压和通过
23、灯泡的电流.现有如下器材：现有如下器材：A.直流电源直流电源3 V（内阻可不计）（内阻可不计）B.直流电流表直流电流表03 A（内阻（内阻0.1）C.直流电流表直流电流表0600 mA（内阻约（内阻约0.5）D.直流电压表直流电压表03 V（内阻约（内阻约3 k）E.直流电压表直流电压表015 V（内阻约（内阻约200 k）F.滑动变阻器滑动变阻器10、1 AG.滑动变阻器滑动变阻器1 k、300 mA（1）除开关、导线外，为了完成实验需要从上述器）除开关、导线外，为了完成实验需要从上述器材中选用材中选用 （用序号字母表示）（用序号字母表示）（2）某同学用导线）某同学用导线a a、b b、c
24、c、d d、e e、f f、g g 和和h h按图所示连结的电路按图所示连结的电路如图如图12所示，电路中所有元器件所示，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调都完好，且电压表和电流表已调零零.闭合开关后，发现电压表的示闭合开关后，发现电压表的示数为数为2 V,电流表的示数为零，小灯泡不亮电流表的示数为零，小灯泡不亮.则判断断则判断断路的导线为路的导线为 ；若电压表的示数为零，电流表的示；若电压表的示数为零，电流表的示ACDFd d图图12数为数为0.3 A，小灯泡亮，则断路的导线为，小灯泡亮，则断路的导线为 ；若反复；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化调节滑动变阻器，小灯泡亮度发
25、生变化，但电压表、，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为电流表的示数不能调为零，则断路的导线为 .h hg g（3）下下表表中中的的各各组组数数据据是是此此学学习习小小组组在在实实验验中中测测得得的的，根根据据表表格格中中的的数数据据在在方方格格纸纸上上作作出出该该灯灯泡泡的的伏伏安安特性曲线特性曲线.U U（V）I I（A）000.50.171.00.301.50.392.00.452.50.49答案答案 如图如图（4）若将该灯泡与一个）若将该灯泡与一个10 的定值电阻串联，直的定值电阻串联，直接接在题中电源两端，则可以估算出该小灯泡的实接接在题中电源两端，则可以估算出该小灯泡的实际功率为际功率为 W（结果保留两位有效数字）（结果保留两位有效数字）0.150.18返回