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1、湖北省武汉市新洲四中2010届高三物理第二轮专题复习（电学的设计性试验分析）全国通用第2讲 实验：电学实验综合应用 1【考纲解读】考纲内容考向定位1. 用描迹法画出电场中平面上的等势线2. 测定金属丝的电阻率(练习使用螺旋测微器)3. 描绘小电珠的伏安特性曲线.4. 把电流表改装成电压表5. 用电流表和电压表测电池的电动势和内阻6. 用多用电表探索黑箱内的电学元件.7. 练习使用示波器8. 传感器的简单应用1.要求会正确使用的仪器有:电流表.电压表.多用电表.滑动变阻器.电阻箱等.2.知道用多次测量的方法减少偶然误差,能在某些实验中分析误差的主要来源.3.要求知道有效数字的概念.会用有效数字表
2、达直接测量的结果.【考纲解读】物理实验为高考必考内容，近年的高考物理试题，越来越重视对实验的考查，尤其是除了对教材中原有的学生实验进行考查为，还增加了对演示实验的考查。利用学生所学过的知识，对实验仪器或实验方法加以重组完成新的实验目的的设计型实验将逐步取代对教材中原有单纯学生实验的考查。【高考预测】历届高考在实验方面的命题重点为：基本仪器的使用、基本物理量的测定、物理规律的验证和物理现象的研究、实验数据的处理。高考中物理实验题类型大体有：强调基本技能，熟识各种器材的特性。像读数类：游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等；选器材类：像选取什么量程的电表和滑动变阻器等重视实验原理，巧妙变换拓展。像探究匀
3、变速直线运动的变形和测量电阻的再造等。源于课本不拘泥课本一直是高考命题与课标理念所倡导的，所以熟悉课本实验、抓住实验的灵魂-原理是我们复习的重中之重。提倡分析讨论，讲究实验的品质，像近年高考中的数据处理、误差分析、改良方案，甚至开放性实验等于课标的一标多本思路是交汇的。知识创新型实验。像设计型、开放型、探讨型实验等都是不同程度的创新，比如利用所学可以设计出很多测量重力加速度的方案。2.考点整合考点一 实验仪器的读数 高考要求会正确使用的电学仪器有：电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。除了滑动变阻器以外，其它仪器都要求会正确读出数据。读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是10分度的，要
4、求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的，指针必须指向某一个确定的数值，不能在两个数值之间，因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的，不再向下估读。1. (上海市金山区) 如图甲是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为 图乙若当时使用的是该表的0-.量程，那么电流表度数为 00.20.40.60123A0123051015V甲 乙归纳：读数的基本原则:测量值准确值估计值 准确值从仪器上直接读出估计值对应最小
5、刻度最小刻度量程 (电流表、电压表通常采用1/2估读法) 说明:凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10分度的，一般只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。2. 08年高考宁夏卷理综图为一正在测量中的多用电表表盘。（1）如果是用直流10V档测量电压，则读数为_V.（2）如果是用直流5mA档测量电流，则读数为_mA .（3）如果是用100档测量电阻，则读数为_. 解题分析 由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表盘的空间有限，所以并不是各个项目的每个量程都有专门的标度，有些标度就是属于共用标度，如表盘的第二行刻度就是交、
6、直流电压、电流共用的标度。使用直流10V档测量电压时，由于直流10V档没有专门的标度，只能按“0250”或“050”来读数，然后再折算成“010V”的电压，譬如当按“050”读数时，将读数乘以0.2即为测量值。解 用直流10V档测量电压时，按“050”的标度来读数为32.5，则测量值为32.50.2=6.50V（也可写为6.5V）用直流5mA档测量时，读数方法与中相同，测量值为3.25mA .指针所指电阻刻度的读数为8.0，乘以欧姆档的倍率，则所测电阻值为8.0102. 解题回顾 使用电流电压挡应选下方对应的均匀刻度读数选择开关打电阻挡时，应选最上方对应的不均匀刻度读数，再乘以倍数。注意标度及
7、档位的选择及读数时读数值与实验值的转换。说明: 欧姆表不需估读,电流表、电压表通常采用1/2估读法. 使用欧姆表时要注意使用步骤.3.（08年高考各天津卷理综）（1）用螺旋测微器测测量金属导线的直径，其示数如图所示，该金属导线的直径为_ mm。答案：（1）1.880 （1.8781.882 均正确）考点二 仪器与电路的选择仪器的选择：仪器选择一般以“可行“、精确“和“方便为原则。可行即一定能保证仪器正常使用；精确即是尽可能地减小误差；方便即实验器材便于操作。体现在电表量程的选择,及通过滑动变阻器的最大电流不超过其额定电流等、量程的选择原则:为达上述目的，测量时，使读数越满偏越准确，电流表、电压
8、表一般在1/3量程以上,但应注意，多用表测电阻时，指针指在中间附近最准确。3、仪器的布局与电路的选择：电流表的内、外接问题：（甲）所示电路为电流表外接电路（简称外接法）；（乙）所示电路为电流表内接电路（简称内接法）。两种接法的选择可按下列方法进行：方法一：设电流表、电压表内阻分别为、，被测电阻为，则当时，电流表分压作用小，应选用内接法当=时，电流表分压作用和电压表分流作用相差不大，两种方法均可。方法二：在、均不知的情况下，可采用试触法。如图所示，分别将a端与b、c接触，如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大，应采用内接法；如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说
9、明电流表分压作用大，应采用外接法。滑动变阻器的分压、限流接法：为了改变测量电路（待测电阻）两端的电压（或通过测量电路的电流），常使滑动变阻器与电源连接作为控制电路，滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式：如图（甲）为滑动变阻器的限流式接法，为待测电阻。它的接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联。对待测电阻供电电压的最大调节范围是：(是待测电阻，R是滑动变阻器的总电阻，不计电源内阻)。如图（乙）是滑动变阻器的分压式接法。接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而被测电路与滑动变阻器的一部分电阻并联，该接法对待测电阻供电电压的调节范围是：（不计电源内阻时）。选取接法的原则：要求负载上电压或电流
10、变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。 采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。滑动变阻器的粗调和微调作用：在限流电路中，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用。在分压电路中，全电阻较小的变阻器起粗调作
11、用，全电阻较大的变阻器起微调作用。4（07山东理综）检测一个标称值为5 的滑动变阻器。可供使用的器材如下：A待测滑动变阻器Rx，全电阻约5 （电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数）B电流表A1，量程0.6 A，内阻约0.6 C电流表A2，量程3 A，内阻约0.12 D电压表V1，量程15 V，内阻约15 kE电压表V2，量程3 V，内阻约3 kF滑动变阻器R，全电阻约20 G直流电源E，电动势3 V，内阻不计H游标卡尺I毫米刻度尺J电键S、导线若干用伏安法测定Rx的全电阻值，所选电流表_（填“A1”或“A2”），所选电压表为_（填“V1”或“V2”）。画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将下图中实物
12、连接成测量电路。为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率，需要测量电阻丝的直径和总长度，在不破坏变阻器的前提下，请设计一个实验方案，写出所需器材及操作步骤，并给出直径和总长度的表达式。答案：A1； V2电路原理图和对应的实物连接如图解析：方案一：需要的器材：游标卡尺、毫米刻度尺主要操作步骤： 数出变阻器线圈缠绕匝数n 用毫米刻度尺（也可以用游标卡尺）测量所有线圈的排列长度L，可得电阻丝的直径为d=L/n 用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D，可得电阻丝总长度l=n（D-）也可以用游标卡尺测量变阻器瓷管部分的外径D，得电阻丝总长度l=n（D-）。 重复测量三次，求出电阻丝直径和总长度的平均值
13、方案二需要的器材：游标卡尺主要的操作步走骤： 数出变阻器线圈缠绕匝数n 用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D1 和瓷管部分的外经D2，可得电阻丝的直径为d=电阻丝总长度l=（D1+D2）重复测量三次，求出电阻丝直径和总长度的平均值4（淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008第三次调研）现提供以下器材：电压表V1（量程6V，内阻约为30k）电压表V2（量程3V，内阻约为3k）电池E（电动势6V，内阻不计）定值电阻R1=3k滑动变阻器R2（最大阻值为20）电键S一个，导线若干（1）在所给的两只电压表中，能较准确地测出电压表 的内阻（选填“V1”或“V2”）；（2）根据你的选择，请在方框中画出实验电路原
14、理图（标注所用器材符号）；（3）实验中，要读出的物理量有 （写出物理量名称并用相应字母表示）；（4）请用已知量和测量量对应字母表示被测电压表内阻的表达式RV= 。V2V1R1R2ES答案：（1）V2（2）如图 （3）电压表V1的示数U1，电压表V2的示数U2 （4） 考点三 实验方案的设计根据实验目的，控制实验条件，能灵活地运用已学过的物理原理、实验方法和实验仪器去处理问题，设计实验方案。也是高考实验题的主要试题。一、器材选择的原则：1准确性原则：选用电表量程应可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，若指针偏转不到满偏角度的/3，读数误差较大。2安全性原则：通过电源，电表，滑动变阻器，用电器的电流不能超过其允许的最大电流。3便于操作原则：选择控制电路时，既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求，又要注意便于操作。二、实物图连线技术无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，
