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1、高一物理电学设计性实验的解题思路http:/www.DearEDU.com张书生 设计性实验大多出现在电学实验中,解答设计性实验题目时,应注意以下解题思路: 1. 设计实验电路,通常有以下几个环节组成: 第一是实验原理的确定。电路设计是从探索实验原理开始的,实验原理既包括实验所探索的原理和设想,也包括实验仪器、装置所应用的科学原理,它是实验设计的出发点,也是贯穿整个实验活动的主线。第二是实验电路的构想。从电路的结构上看,有三部分组成:一是动力源,它就是电路中的电源;二是测量电路,它由被测元件、测量仪器组成;三是控制电路,它由开关、变阻器等控制元件组成。一般程序是先确定测量电路,再确定控制电路,
2、最后确定动力源,应遵循安全、精确、经济方便的原则。 2. 实验器材的选择,应遵循以下原则: 第一是安全性原则,指各电表在测量时不能超过量程,通过电源的内部或其他元件的电流不能超过其允许的最大值。第二是精确性原则,指在选择仪器时要有利于减少测量误差,提高实验的准确性。比如:一般应选择内阻较大的电压表和内阻较小的电流表,电表指针的偏角不小于其量程的1/3;欧姆表测量时应选用指针尽可能指在中心刻度附近的倍率挡位。第三是经济性原则,是指在保证安全可靠的前提下,减小额外的电能消耗。 3. 实物图连接,应注意的有: 连接电表应注意量程选用正确;正、负接线柱不要接错;各导线都应接在接线柱上;在导线中间不要出
3、现交叉。基本方法有:先画好实验电路原理图,从电源正极开始按顺时针将干路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联到电路中去。连接完毕,进行仔细检查。 例1. 要测量一只电压表的内电阻RV,提供的器材包括:待测电压表(量程03V,内阻约为);电阻箱R(阻值);滑动变阻器(阻值,额定电流1A);滑动变阻器(阻值01700k,额定电流0.5A);电源E(电动势约为6V,内阻可不计);开关S及导线若干。 请设计出测量电压表内阻的实验方案。要求: (1)在以上提供的器材中选择必需的器材设计测量电路,并在电路图上标出所选可变电阻的代号(R、R1、R2)。 (2)写出完成接线后的简要测量步
4、骤,并说明实验中应测量的物理量。 (3)写出计算RV的表达式(用测量的物理量表示)。 解析:把电压表当作一个能读出自身电压的定值电阻,借鉴测量电阻的常规方法就可组织实验。 (1)采用如图1所示电路。图1 (2)调节电阻箱阻值为R时电压表读数为U1,则有: 调节电阻箱阻值为时电压表读数为U2,则有: (3)由上述两式可得电压表的内阻为: 点评:对最后一式进行特殊化处理: (1)调节电阻箱时使得U2为U1的一半(比如U1为满偏,U2为半偏),它将变成。 (2)若进一步的采用如图2所示的分压电路:改变分压电路分压值,调节电阻箱阻值为,此时电压表读数为U1;再调节电阻箱阻值为,使得电压表读数为,此时将有(采用分压电路的目的是为了能安全地调节电阻箱的阻值为零)。可以看出:实验设计得越深入,数据处理起来就越方便。图2用心 爱心 专心 122号编辑 2