电学实验设计方案的研究.ppt

电学实验设计方案的研究电学实验设计方案的研究设计制作设计制作 ：费宏费宏常州市第一中学常州市第一中学 费宏工作室费宏工作室11基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)1.安全：保证不损坏实验器材。安全：保证不损坏实验器材。2.精确：电表指针偏转要明显，尽精确：电表指针偏转要明显，尽可能减小实验误差，并测得多组数可能减小实验误差，并测得多组数据。据。3.方便：在保证实验正常进行的前方便：在保证实验正常进行的前提下，选用的电路和器材应便于操提下，选用的电路和器材应便于操作，所得的实验数据便于处理。作，所得的实验数据便于处理。21.分压、限流电路的选择分压、限流电路的选择根据分压、限流电路的特点和制约电路的几种因素，有以根据分压、限流电路的特点和制约电路的几种因素，有以下选择：下选择：（1）若负载电阻的阻值远大于滑动变阻器的总电阻，因）若负载电阻的阻值远大于滑动变阻器的总电阻，因滑动变阻器限流作用弱，如果采用限流电路，电表指针在滑动变阻器限流作用弱，如果采用限流电路，电表指针在滑动变阻器阻值改变后偏转不明显，无法测得多组数据，滑动变阻器阻值改变后偏转不明显，无法测得多组数据，故应采用分压电路。如果电阻的阻值与滑动变阻器的总电故应采用分压电路。如果电阻的阻值与滑动变阻器的总电阻相差不大，分压、限流电路都可。阻相差不大，分压、限流电路都可。（2）若要求负载上电压或电流从零开始连续变化，须用）若要求负载上电压或电流从零开始连续变化，须用分压电路。分压电路。（3）两种电路均可的情况下，若要求电源消耗功率小，）两种电路均可的情况下，若要求电源消耗功率小，须用限流电路。须用限流电路。1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)3（4）若知道电压表的量程和阻值，则电压）若知道电压表的量程和阻值，则电压表兼有电流表的功能。表兼有电流表的功能。（5）若知道电流表的量程和阻值，则电流）若知道电流表的量程和阻值，则电流表兼有电压表的功能。表兼有电压表的功能。（6）根据电压表的构造可知，可以用电流）根据电压表的构造可知，可以用电流表和电阻串联作电压表使用。表和电阻串联作电压表使用。1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)44.一般电阻测定的设计思路一般电阻测定的设计思路根据欧姆定律知，需测出通过的电流和其两端根据欧姆定律知，需测出通过的电流和其两端电压。最简单的是采用伏安法，对于电流表的电压。最简单的是采用伏安法，对于电流表的内外接法的选择，遵从以下规律：内外接法的选择，遵从以下规律：（1）若）若R为大阻值，电流表的分压作用较小，为大阻值，电流表的分压作用较小，而电压表的分流作用较大，则选用内接法。而电压表的分流作用较大，则选用内接法。（2）若）若R为小阻值，电流表的分压作用较大，为小阻值，电流表的分压作用较大，而电压表的分流作用较小，则选用外接法。而电压表的分流作用较小，则选用外接法。1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)5四、设计测量电源电动势和内阻的方案四、设计测量电源电动势和内阻的方案理论分析：理论分析：(1)(1)电动势，外电路断开时两端的电压电动势，外电路断开时两端的电压 ，试，试图直接测量。图直接测量。困难？困难？(2)(2)联系与联系与E E有关的物理规律，闭合电路欧姆有关的物理规律，闭合电路欧姆定律有关的物理量定律有关的物理量5 5个，其中个，其中E E和和r r 可认为不可认为不变，变化变，变化R R可得不同可得不同U U和和I I。测电源的电动势和内阻，至少进行测电源的电动势和内阻，至少进行2 2次测量。次测量。6效果怎样？怎样分析物理规律：物理规律：原理图的设计原理图的设计(相对电源相对电源)A)A表外接表外接(相对电源相对电源)A)A表内接表内接1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)常规量程和程序？常规量程和程序？7(相对电源相对电源)A表外接法方案分析表外接法方案分析理论分析：电压正确，理论分析：电压正确，电流偏小电流偏小端电压越大，偏离越大，端电压为端电压越大，偏离越大，端电压为0，U UI0结论：结论：8(相对电源相对电源)A表内接方案分析表内接方案分析误差分析：电流正确，误差分析：电流正确，电压偏小电压偏小U测=U真-IAr电流越大，误差越大电流越大，误差越大U U0电流越小，误差越小电流越小，误差越小结论结论9(相对电源相对电源)A表内接法方案分析：表内接法方案分析：想？技术处理：设想把技术处理：设想把rA看成电源内阻的看成电源内阻的一部分。一部分。测得电压和电流测得电压和电流均正确均正确修正：修正：r测测=rA+r有什么办法，消除有什么办法，消除误差？误差？10U U0U U0内内外外理想情况理想情况实际情况实际情况1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)综合分析综合分析常规问题的处理方案？常规问题的处理方案？特殊问题的处理方案？特殊问题的处理方案？学生自己归纳学生自己归纳归纳总结归纳总结11变形分析变形分析1(相对电源相对电源)A表内接还是外接？表内接还是外接？等效等效(相对电源相对电源)A表外接法表外接法1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)12问题提出：希望得到问题提出：希望得到I和和R的关系？的关系？等效外接法等效外接法U U0结论：结论：想？想？1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)13理论研究：理论研究：希望把希望把U和和R分离，得到单调线性关系分离，得到单调线性关系联想？联想？类比类比!物理意义？物理意义？1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)14变形分析变形分析2(相对电源相对电源)A表内接还是外接？表内接还是外接？U UI问题提出：问题提出：1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)15问：希望得到问：希望得到I和和R有关的单调线性的关系？有关的单调线性的关系？理论分析：理论分析：E E=IRIR+IrIr分离变量分离变量IR取横轴为变量取横轴为变量R，纵轴为，纵轴为I的倒数的倒数0r斜率为斜率为？自我总结：自我总结：16(盐城卷盐城卷)到实验室做到实验室做“测定电源电动测定电源电动势和内阻势和内阻”的实验时，发现实验桌上的实验时，发现实验桌上还有一个定值电阻还有一个定值电阻R R0 0。他设计了如图所。他设计了如图所示的电路来测量示的电路来测量R R0 0的阻值，实验时用的阻值，实验时用U U1 1、U U2 2、I I分别表示电表分别表示电表V V1 1、V V2 2、A A的读数，的读数，并将滑动变阻器的滑片并将滑动变阻器的滑片P P移动到不同位移动到不同位置时，记录了置时，记录了U U1 1、U U2 2、I I的一系列值。的一系列值。1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)172008盐城卷赏析盐城卷赏析（1）他在同一坐标纸上分）他在同一坐标纸上分别作出别作出U1I、U2I图线，图线，则所作的直线斜率较大的则所作的直线斜率较大的是是（2）定值电阻）定值电阻R0的计算表的计算表达式是：达式是：R0=(用测得的物理量表示用测得的物理量表示)，若实验中的所有操作和数若实验中的所有操作和数据处理无错误，实验中测据处理无错误，实验中测得得R0值值 （填（填“大于大于”、“等于等于”或或“小于小于”）实）实际值。际值。1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)180想U2线的位置？如果已知RA可省去一伏特表怎样设计？A表有内外接法表有内外接法差异吗？差异吗？1基本原则基本原则 2基本技能基本技能 3实验思想实验思想 4实例实例(1)(2)(3)？19学生课堂总结学生课堂总结谢谢!20