电学实验压轴题-(共42张)课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,2020/3/17,#,电学实验压轴题,电学实验压轴题,2,对实验压轴题考生们最感头痛，很难拿到高分，其根本原因是试题考查的知识面广，涉及的实验方法也千变万化，所以对考生的能力要求也就很高。实验压轴题考查的热点主要有基本仪器的选择和使用、实验原理与操作步骤、数据处理、误差分析等，所以对实验压轴题的破解方法就是要在熟悉,(,用足够的时间和精力,),考纲规定的所有实验仪器的原理、正确使用方法的基础上，对探究性实验的思想方法,(,等效法、累积法、控制变量法、转换法、模拟法、留迹法等,),进行深入研究，掌握这些原理、方法所引起的系统误差的根源，同时还要掌握一些处理数据的方法与技巧，如作图法及数形结合方法等。,2对实验压轴题考生们最感头痛，很难拿到高分，其根本原因是试题,3,一、实验电路及器材的选取,首先考虑安全性与准确性,选择电学实验仪器要遵循安全性原则,(,不使电学元件受损,),和准确性原则,(,尽量减小误差,),。比如选择电表时，首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后再合理选择量程使指针有较大偏转,(,要达到满偏的,1/3),，以尽量减小测量的相对误差。而一些实验压轴题的难点往往就放在对安全性原则和准确性原则的理解上。,实际上在选取电表时要灵活运用以上两个原则。当遇到某一待测电阻不需要一定达到某一电压或电流的情况时，即使电源电动势较大，待测电阻的最大电流或最大电压也较大，超过了比较小的电表的量程，但此时如果用较大量程的电表读数又会小于,1/3,量程，那么在滑动变阻器控制电压或电流保证安全的情况下，我们还是要选取较小量程的电表进行测量以便减小误差。,3一、实验电路及器材的选取首先考虑安全性与准确性选择电学,4,典例分析,例,1,在描绘标有“,6 V,3 W”,的小灯泡的伏安特性曲线的实验中，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加到,6.0 V,，并便于操作。实验室提供的器材有：,A,学生电源,(,电动势为,9 V,，内阻约,1),B,电流表,(,量程为,0,0.6 A,，内阻约,0.2,；量程为,0,3 A,，内阻约,0.04),C,电压表,(,量程为,0,3 V,，内阻约,3 k,；量程为,0,15 V,，内阻约,15 k),D,滑动变阻器,(,最大阻值,10,，最大允许电流,1 A),E,滑动变阻器,(,最大阻值,1 500,，最大允许电流,0.3 A),F,开关一个、导线若干,4典例分析例1在描绘标有“6 V3 W”的小灯泡的伏,5,典例分析,(1),为了完成实验，应选用的滑动变阻器是,_(,填“,D”,或“,E”),，选用的实验电路图应为图,1,中的,_(,填“甲”或“乙”,),。,(2),请根据,(1),中所选的电路图，补充完成图,2,中实物图的连线。,5典例分析(1)为了完成实验，应选用的滑动变阻器是_,6,典例分析,(3),闭合开关，改变滑动变阻器滑动触头的位置，并记录对应的电流表示数,I,、电压表示数,U,。某次测量中电流表、电压表示数如图,3,所示，可知该状态下小灯泡电阻的测量值为,R,x,_(,计算结果保留两位有效数字,),。,(4),根据实验数据，画出小灯泡的,IU,图线如图,4,所示。由此可知，当小灯泡两端的电压增加时，小灯泡的电阻值将,_(,选填“变大”或“变小”,),。,6典例分析(3)闭合开关，改变滑动变阻器滑动触头的位置，并记,7,解析,7解析,8,小结,1,电流表和电压表的选择,(1),选取原则：,安全，即所选电表的量程不能小于被测的最大值；,准确，即电表的示数应在满偏刻度值的,1/3,以上。,(2),选取技巧：若待测元件标明了额定电压、额定电流或额定功率，可根据额定电压确定电压表量程，根据额定电流确定电流表量程；若待测元件只标出了电阻的大约值，则可根据电源电动势确定电压表量程，再计算出电路中允许的最大电流，以此选择电流表的量程。,8小结1电流表和电压表的选择,9,小结,2,电流表内、外接法的选择,(1),当,R,V,R,x,时，电压表的分流作用可忽略不计，宜采用电流表外接法。,(2),当,R,x,R,A,时，电流表的分压作用可忽略不计，应采用电流表内接法。,9小结2电流表内、外接法的选择,10,小结,3,滑动变阻器限流式和分压式接法选择,若负载电阻的阻值小于滑动变阻器的总阻值或相差不多，且电压、电流不要求从零可调时，一般用限流式接法。两种接法均可使用时，考虑安装简便和节能因素，一般用限流式接法。,以下三种情况下，滑动变阻器必须选择分压式连接：,(1),题中要求电压表、电流表的示数从零可调时；,(2),题中要用小量程电表测大电压、大电流时；,(3),滑动变阻器的阻值比待测电阻的一半还小时。,10小结3滑动变阻器限流式和分压式接法选择,11,小结,4,滑动变阻器的选择,(1),用分压式接法时，应选用最大阻值较小、额定电流较大的滑动变阻器。,(2),用限流式接法时，应选用最大阻值和被测电阻阻值接近的滑动变阻器。,11小结4滑动变阻器的选择,12,小结,5,小灯泡伏安特性曲线数据处理的注意点,曲线上各点的切线的斜率的倒数并不表示小灯泡在该电压下的电阻值，,IU,图线上某点对应的电阻值应等于该点对应电压与电流的比值,(,即该点与原点,O,连线的斜率的倒数,),。,12小结5小灯泡伏安特性曲线数据处理的注意点,13,变式训练,1,某实验小组要判定两种元件的制作材料，已知其中一种是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，而另一种是由半导体材料制成的，它的电阻随温度的升高而减小。准备的器材有：,A,电源,E(,电动势为,3.0 V,，内阻不计,),B,电压表,V,1,(,量程,0,3 V,，内阻约,1 k),C,电压表,V,2,(,量程,0,15 V,，内阻约,4 k),D,电流表,A,1,(,量程,0,3 A,，内阻约,0.1),E,电流表,A,2,(,量程,0,0.6 A,，内阻约,0.6),F,滑动变阻器,R,1,(0,5,，,3.0 A),G,滑动变阻器,R,2,(0,200,，,1.25 A),H,开关和若干导线,13变式训练1某实验小组要判定两种元件的制作材料，已知其中,14,变式训练,该小组成员对其中的一个元件进行了测试，测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表所示。,请完成以下内容。,(1),实验中电压表应选用,_,，电流表应选用,_,，滑动变阻器应选用,_(,请填写器材前对应的字母,),。,(2),请根据表中数据在图中作出该元件的,IU,图线，该元件可能是由,_(,选填“金属”或“半导体”,),材料制成的。,U,/V,0.40,0.60,0.80,1.00,1.20,1.50,1.58,I,/A,0.20,0.45,0.80,1.25,1.80,2.81,3.00,14变式训练该小组成员对其中的一个元件进行了测试，测得通过其,15,变式训练,(3),在,(2),的基础上，该同学进一步分析，如果让一节电动势为,1.5 V,、内阻为,0.5,的干电池只对该元件供电，则该元件消耗的功率为,_ W(,结果保留两位有效数字,),。,15变式训练,16,解析,16解析,17,二、系统误差的分析,多数情况下从实验方法上找根源,尽量减小误差是物理实验的基本原则，所以误差分析作为实验题的难点是近年来命题的热点方向之一。物理学中把测量误差按其产生的原因与性质分为系统误差和偶然误差，其中又以寻找系统误差产生的根源作为考查重点。,17二、系统误差的分析多数情况下从实验方法上找根源尽量减,18,总结,产生系统误差的原因主要有两类：,由仪器本身存在一定的缺陷或不精密造成的，如仪器零点不准、仪器水平或铅直未调整等；,实验方法不完善或这种方法所依据的理论本身具有近似性，例如用单摆测量重力加速度时忽略空气对摆球的阻力的影响，测量电阻时不考虑电表内阻的影响等所引入的误差。这些原因就是我们分析误差的重要依据和突破方向。,18总结产生系统误差的原因主要有两类：,19,典例分析,例,2,国际规定自来水在,15,时电阻率应大于,13 m,。某同学利用如图甲所示的电路测量,15,时自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱体玻璃管侧壁连接一细管，细管上有一阀门,K,以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞,(,活塞电阻可忽略,),，右活塞固定，左活塞可自由移动。实验器材还有：电源,(,电动势约为,3 V,，内阻可忽略,),，电压表,V,1,(,量程为,3 V,，内阻很大,),，电压表,V,2,(,量程为,3 V,，内阻很大,),，定值电阻,R,1,(,阻值,4 k),，定值电阻,R,2,(,阻值,2 k),，电阻箱,R(,最大阻值,9 999),，单刀双掷开关,S,，导线若干，游标卡尺，刻度尺等。,甲,19典例分析例2国际规定自来水在15 时电阻率应大于,20,典例分析,实验步骤如下：,A,用游标卡尺测量玻璃管的内径,d,；,B,向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度,L,；,C,把,S,拨到,1,位置，记录电压表,V,1,示数；,D,把,S,拨到,2,位置，调节电阻箱阻值，使电压表,V,2,示数与电压表,V,1,示数相同，记录电阻箱的阻值,R,；,E,改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤,C,、,D,，记录每一次水柱长度,L,和电阻箱阻值,R,；,F,断开,S,，整理好器材。,20典例分析实验步骤如下：,21,典例分析,(1),测玻璃管内径,d,时游标卡尺示数如图乙所示，则,d,_ mm,。,(2),玻璃管内水柱的电阻,Rx,的表达式为,R,x,_(,用,R,1,、,R,2,、,R,表示,),。,(3),利用记录的多组水柱长度,L,和对应的电阻箱阻值,R,的数据，绘制出如图丙所示的,R-1/L,关系图像，则自来水的电阻率,_ m(,保留两位有效数字,),。,(4),本实验中若电压表,V,1,内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将,_(,填“偏大”“不变”或“偏小”,),21典例分析,22,解析,22解析,23,总结,由此例可以看出，判断实验误差导致实验值偏大或偏小，要从实验原理和方法上去寻找根源，所以弄清实验原理和方法，然后依据物理规律做适当推理，最后写出测量值的表达式，误差分析就非常明了了。,23总结由此例可以看出，判断实验误差导致实验值偏大或偏小，要,24,变式训练,2,为了测量一电阻的阻值,R,x,，现实验室提供了以下器材：蓄电池,E,，电流表,A,，电压表,V,，滑动变阻器,R,，电阻箱,RP,，开关,S,1,、,S,2,，导线若干。某活动小组设计了如图甲所示的电路。实验的主要步骤：,a,闭合,S1,，断开,S2,，调节,R,和,RP,，使电流表和电压表示数合适，记下两表示数分别为,I1,、,U1,；,b,闭合,S2,，保持,RP,阻值不变，记下电流表和电压表示数分别为,I2,、,U2,。,(1),按图甲中的电路图在图乙所示实物图中连线；,(2),写出被测电阻的表达式,Rx,_(,用两电表的读数表示,),；,(3),由于电流表、电压表都不是理想电表，则被测电阻,Rx,的测量值,_(,不考虑偶然误差和测量精度，“大于”“小于”或“等于”,),真实值。,24变式训练2为了测量一电阻的阻值Rx，现实验室提供了以下,25,解析,25解析,26,三、应用图像处理数据,-,细心推导找关系，数形转换是关键,应用图像处理实验数据也常常成为实验压轴题的难点。要实现此类难点的突破就要数形结合找出关系，所以数形转换成为实验数据处理必备的物理思想方法。利用图像法处理数据又有两种方法：,(1),如果只有横坐标和纵坐标两个变量，且成线性关系时，则可以利用两个变量的关系进行求解，如用斜率、面积、截距等来处理实验研究的问题。此类问题一般都要经过以下数形转变过程才能顺利处理实验研究的问题：先根据物理规律写出物理方程或物理关系，然后再根据实验要求写出纵轴,(y),和横轴,(x),的线性关系方程,y,kx,b,的形式，从而确定其斜率、面积、截