高三物理电学实验专题教案.pdf

高二物理电学实验（鲁教版）高二物理电学实验（鲁教版）【本讲教育信息本讲教育信息】一.教学内容：电学实验（2）二.半偏法测电阻：1.电路：2.测量值：1）Rv测 R12）Rg测 R13.真实值：1）中：RVRR21RV R21E RVIV RVR21 R22 rRV R21(RV R1)R21RV R1 R21IE (RV R1)V2(RV R1)R21 R r22RV R1 R21经复杂计算可得：RV R1R21(R22 r)R1RV测R21 R22 r即：测量值偏大误差根源：R21，R22与 r 的电阻影响RV R1R21(R22 r)R21(R22 r)11R21R22 r减小误差的方法：R11减小R21，R22的阻值，但不能无限制减少，当R22 0时，仅剩R21与 r 分 E，此时误差最小。2）中：EI gR R rg2R1RgIR R11ggE2R1RgRg R2 rR1 Rg经复杂计算得：方法一：RgR1(R2 r)(R2 r)R1R1 R1 R测R11R2 r即测量值偏小误差根源：R2的电阻值减小误差方法：增大R2的阻值讨论：R2阻值增大，导致电路电流减小，为使得电流为Ig，需增大电源的 E。方法二：RgR1 RgRg1R2即：测量值偏小分析：要减少误差应增加R2，其它分析同方法一。方法三：误差=Rg R1RgIgERgIgRgE的比值，由于IgRg为定值，只好增大E，此处与方法一、二即：要减小误差需减少的分析是统一的。三.改装电表：（一）改装电表的算法：1.电流表改装成电压表（1）原理：利用串联电阻的分压作用。（2）分压电阻的计算：设电流表满偏电流为Ig，内阻为Rg，满偏电压为Ug，利用串联电阻的分压作用，可将电流表串一电阻R串使电流表改装成电压表，设电压表量程为U，则IgUgRgU UgR串，分压电阻R串U UgUgRg(U1)Rg。Ug2.电流表扩大量程（1）原理：利用并联电阻的分流作用。（2）分流电阻的计算：将电流的量程扩大到I，要并联的电阻为R并，由并联电路电压相等有，IgRg(I Ig)R并，R并（二）校对方法：1.电路：IgRgI Ig。2.计算：|标准表示数 改装表示数|100%标准表示数对改装电表的影响：（三）半偏法1）中：R测 Rg对的影响由R串(V1)Rg知Vg所串入电阻偏大，导致电路电流偏小，对由R并的影响示数偏小，即读数偏小。IgRgI Ig知所并入电阻偏大，分流偏小，2）中：R测 Rg对的影响：示数偏大，即读数偏大。由R串(V1)Rg知Vg示数偏大，即读数偏大。所串入电阻偏小，导致电路电流偏大，对由R并的影响：IgRgI Ig知所并入电阻偏小，分流偏大，示数偏小，即读数偏大。【典型例题】【典型例题】例 1.如果两个电流表的满偏电流均为Ig3mA，内阻Rg100，欲将其改装成量程分别为 3V 和 15V 的电压表，则：（1）分别串联的电阻R1和R2为多大？（2）将改装后的电压表串联后测电路中电阻的电压时，指针的偏角1和2有何关系，示数U1和U2有何关系？解题方略：解题方略：（1）Ug IgRg31031000.3V改装成 3V 应串电阻R1U UgIg3 0.3 9003310R2U UgIg15 0.3 49003310（2）将两只电压表串联后测电压，即如图所示连接，因流过表头的电流相同，故偏角而电压表内阻RV1、RV2有关系，RV1/RV21/5，故电压表示数之比也为 U1：U2=1：12，5。评点：电流表改装成电压表的问题要注意串联电阻电压的分配关系，同时注意电压表的电压到量程时，表头内的电流就到满偏。例 2.（2001 年全国高考题）下图中 E 为电源，其电动势为 E，R1为滑线变阻器，R2为电阻箱，A 为电流表，用此电路，经以下步骤可近似测得A 的内阻RA；闭合K1，断开K2，调节R1，使电流表读数等于其量程I0；保持R1不变，闭合K2，调节R2，使电流表读数等于I0，然后读出R2的值，取RA R2。2（1）按上图所示电路在下图所给出的实物图中画出连接导线。（2）真实值与测得值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差，即RA R2。试导出它RA与电源电动势 E、电流表量程I0及电流表内阻RA的关系式。（3）若I010mA，真实值RA约为 30，要想使测量结果的相对误差不大于5%，电源电动势最小应为多少伏？解题方略：解题方略：首先题中给出了实验电路图，让连接实物图，只要正确识别各元件的结构，找出两图中符号与实物元件间的对应关系，连接相应的导线即完成连接，第二要求相对误差，就要理解什么是相对误差，还需要弄清本实验产生误差的原因，闭合K1，断开K2时，电流表读数I0E；保持R1不变，闭合K2，调节R2，当电流表读数等于I0/2时，题中R1 RA取RA R2，即认为R2中电流也为I0/2，总电流仍为I0，实际上，当R2与RA并联后，闭合电路的总电阻减小了，总电流I I0，R2中电流大于I0/2，所以R2将小于RA，这就造成本实验的测量值R2小于实际值RA，产生了实验误差，只要我们利用两个步骤的电路，用闭合电路欧姆定律，找出R2与RA的实际关系，问题就解决了。答案：答案：（1）连线如下图所示（2）由闭合电路欧姆定律对步骤有E I0R1 RA对步骤有IR2E0RR2RA R22R1ARA R2解得RA R2I0RARAEI0RA1010330I0V 6V，（3）由（2）所得及题中要求，可知RA5%因此，E 0.050.05E故电源电动势的最小值为6V。例 3.如图所示，将一个改装的电流表接入电路和进行校准，发现待测表的读数比标准表的读数偏大一些，如表头G 的Ig是准确的，出现的误差可能是下述哪种原因引起的（）A.Rg的测量值比真实值偏大B.Rg的测量值比真实值偏小C.所并联的R并比公式R并IgRgI IgIgRgI Ig计算出的R并偏小D.所并联的R并比公式R并计算出的R并偏大解题方略：解题方略：待测表的读数偏大，表明通过待测表的G 的电流比标准表的G 的电流强度大，使 G 的指针偏转较大，反映了R并支路分去的电流太少，即R并太大，由并联电路Ug U并，有IgRg(I Ig)R并，所以R并IgRgI Ig，在Ig与 I 准确时，R并的阻值偏大或偏小，直接反映了Rg的测量比真实值是偏大还是偏小，所以选项A 正确，B 错误。同理，当Rg为准确的，则R并也相对准确，由上述分析R并偏大，即R并 R并，此时通过 G 的电流大，待测表的指针偏转就大，所以选项D 正确。答案：答案：AD【模拟试题】【模拟试题】1.如图所示，一个电流表上装有四个接头 A、B、C、D 分别接到电流表 G 和两个分流电阻R1和R2上，如果用一个铜片把 B 和 C 连接起来，则电流表能够量度的最大电流为1.5A，如果把 A 和 B 以及 C 和 D 分别用铜片连接起来，则电流表能够量度的最大电流为 3A，已知R1 R2 R，求当四个接头不连结任何铜片时，电流表所能量度的最大电流是_A。2.用标准安培表对改装安培表进行校准，如图所示电路，要求从10mA 校准到50mA，已知电源电动势2V，内阻不计，则定值电阻R2阻值应是_，电阻R2的额定功率P2为_W，滑动变阻器R1阻值变化范围是_。3.有一个电压表，量程已知，内阻为RV。另有一电池（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略），请用这只电压表和电池，再用一个电键和一些连接用的导线，设计测量某一高值电阻Rx的实验方法（已知Rx的值与RV相差不大）（1）在矩形框中画出实验电路图。（2）简要写出测量步骤和需记录数据，导出高值电阻Rx的计算式。4.某电压表的内阻在 20k 50k 之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用器材：待测电压表（量程 3V），电流表（量程 200 A），电流表（量程 5mA），电流表（量程 0.6A），滑动变阻器 R（最大阻值 1k），电源 E（电动势 4V），电键 K。（1）所提供的电流表中，应选用_（填写字母代号）。（2）为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试在下图中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电键及其连线已画出）。5.从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表有尽可能高的测量精度，并能测出多组数据。器材（代号）电流表（电流表（电压表（电阻R1电池（E）电键（S）导线若干）规格量程 10mA，内阻 r1待测（约 40）量程 500 A，内阻 r2=750量程 10V，内阻 r3=10k阻值约 100，作保护电阻用总阻值约 50电动势 1.5V，内阻很小的内阻r1，要求方法简捷，滑动变阻器R2（1）在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1=_，式中各符号的意义是：_。试题答案试题答案1.1A2.400.101603.（1）如图（2）RxU1 U2RVU24.（1）（2）如图5.（1）如图（2）I2r2I1表示通过电流表I1的电流，I2表示通过电流表的电流，r2表示电流表的内阻。