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1、舉隅分析電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)山東寧陽一中物理教研室高翔郵編：271400E-mai1:sdnygxxj20003peoplemai1.com.cn2005年的《考試說明》變化最大的是實(shí)驗(yàn)部分，增加了“實(shí)驗(yàn)室一般事故的預(yù)防和處理”，“用伏安法測定電源電動勢和內(nèi)電阻”實(shí)驗(yàn)改為“測定電源電動勢和內(nèi)電阻”。去掉了限制性狀語“伏安法”，意味著該實(shí)驗(yàn)的測定方法更加靈活，器材的選取更加多樣，在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)屮命題的廣度更加寬泛，突出"理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)川物理知識綜合解決所遇到的問題”能力考查更加具體，因此依托該實(shí)驗(yàn)對電學(xué)實(shí)驗(yàn)的考杳必將
2、成為2005年高考的一個新熱點(diǎn)。該實(shí)驗(yàn)的將著力于以下四個方面：實(shí)驗(yàn)方法的選擇和器材選取、數(shù)據(jù)的處理、謀差的定性分析和一般事故的預(yù)防。一、實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)及器材的選擇性使用1.伏安法測定電源內(nèi)電動勢和內(nèi)電阻依據(jù)安培表在實(shí)驗(yàn)電路屮的位萱分為安培表內(nèi)接和安培表外接兩種實(shí)驗(yàn)方法，其原理如圖1—1（甲、乙）所示（較常使用的是甲圖）：代數(shù)法：根據(jù)E=U+Irf對于給定的電源電動勢和內(nèi)電阻是不變的，/、U隨負(fù)載/?的變化而發(fā)生改變，通過測定兩組/和U,E_5+W,聯(lián)立解得:E=U2+I2rU「U1一】2圖像法：為減小謀差
3、，至少測定岀6組：/、/值，且變化范囤要大一些，然后在U-I圖像屮描點(diǎn)作圖，由圖線的縱截距和斜率求出E和廠,如圖1一2所示，r=【新題快迅】（2005年全國22⑵題）：測量電源B的電動勢E及內(nèi)電阻廠（E約為4.5V,器林量程3V的理想電壓表，量程0.5A的電流表01-1U/K圖1一2廠約為1.50）,（具有一定的內(nèi)阻），固定電阻/?=4Q,滑線變阻器電鍵K,導(dǎo)線若干。%1畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，圖屮各元件需要題fl屮給出的符號或字母標(biāo)出。%1實(shí)驗(yàn)屮，當(dāng)電流表讀數(shù)為人時，電壓表讀數(shù)為S，當(dāng)電流表讀數(shù)為婦時，電壓表讀
4、數(shù)為”2,則可以求出；r=（用人、/、1“及/?表示）解析：器材分析：①理想電壓表內(nèi)阻很大，不必考慮并聯(lián)分流的影響，但理想電壓表的量程小于給出電源的電動勢，為確保電路的正常測量，把阻值與電源內(nèi)阻相接近的定值電阻放在電源附近，增加其分壓效果更加明顯。%1實(shí)際電流表在電路屮具有分壓作用，與電源內(nèi)阻相接近，采用安培表的外接法；固沱電阻對電路僅僅起保護(hù)作用，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器連入線路的阻值U—U?實(shí)現(xiàn)多次測量的目的；綜上述原因，采用如圖I的電路。一號于2.電阻箱一電流表法(I_R法)實(shí)驗(yàn)電路如圖2—1所示：通過改變
5、電阻箱的阻值，記錄&?、厶，則:，求出」(Z)E=Z2(/?2+r)【2一1圖2-1為提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度可多測量兒纟fl數(shù)據(jù),求E與廠各自的平均值。3.電阻箱一電壓表法(U_R法)實(shí)驗(yàn)電路如圖2—2所示:r2=U2+解得：E」n,」U-UJR足u2r}-u,r2u2r}-u}r2圖2-24.儀表改裝類給出的儀表無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)規(guī)定的要求，在沒有別的實(shí)驗(yàn)方案替代的情況下只能對原有器材進(jìn)行合理的改裝，以便達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。比較典型的問題是電流表規(guī)格不符合實(shí)驗(yàn)要求，對通過串聯(lián)一較人電阻將其改裝成伏特表，采用伏安法或者U-
6、R法進(jìn)行測定。例題1.在實(shí)驗(yàn)室中測景電源的電動勢和內(nèi)電阻，可以提供的器材有：(a).待測電池：電動勢E(約3V),內(nèi)電阻廠約IQ；(b).電壓表V:景程15V,內(nèi)電阻?=30KQ；(c).電流表出：量程0.6A,內(nèi)阻打=0.50；(d).電流表心：量程1加4，內(nèi)阻廠2=2000(e).滑動變阻器尺，阻值0-200Q,額定電流1.5A；(f).滑動變阻器/?2,阻值0-200,額定電流1.5A；(g).電阻箱R3:9999Q,開關(guān)導(dǎo)線坐標(biāo)紙等.1.為了盡可能準(zhǔn)確測定待測電池的電動勢和內(nèi)電阻，實(shí)驗(yàn)中所用的器材除了
7、待測電池和導(dǎo)線、開關(guān)和坐標(biāo)紙外，還需要選擇必須的器材是：:2.畫出測量電池電動勢和內(nèi)電阻的電路圖：3.說明測量的主要實(shí)驗(yàn)步驟(要求用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))：解析：電源電動勢約3V,選擇伏特表必須用3V的量程，而給出的器材無法滿足，因此，采用1-R法，選擇量程0.64的電流表和電阻箱危，如圖2—3所示：方法2：將電流表A?改裝成伏特表，同時選擇兒，采用伏安法進(jìn)行測量。3改裝后的伏特表內(nèi)阻為/?=-^0=30000,則電阻箱連入線路的電阻(3000—200)0=28000。由于滑動變阻器在電路中僅僅起到一個外電路負(fù)
8、載的作川，耍使路端電壓和干路電流變化比較明顯，因此選擇與電源內(nèi)阻相差不能太人的滑動變阻器/?2，電路如圖2—4所示：步驟：①.連接電路如圖2—4所示；%1.調(diào)節(jié)電阻箱R?的阻值為2800Q；廠匚各~■:XK%1.調(diào)節(jié)滑動變阻器心的人小，由電流表I—JJ圖2-3圖2-4AP仏讀出若干組電路中的電流人、/2；%1.將電流表A?的示數(shù)I2x(2800+200)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的路端電壓17的值；%1.在坐標(biāo)紙上
