【物理】2018届一轮复习人教版第8章突破全国卷6电学设计性实验的思路和方法学案 9页

电学设计性实验题能有效地考查学生的实验技能和创造性思维能力，每年高考都有考查，属于必考内容．‎ ‎【重难解读】‎ 电学实验中主要有以下几个实验 ‎(1)电阻的测量；‎ ‎(2)电源电动势和内阻的测量；‎ ‎(3)多用电表的使用．‎ 其中测量电阻的方法和思路是考查的重点，而电动势和内阻的测量属于难点．‎ ‎【典题例证】‎ ‎ (9分)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝‎0.6 A，内阻rg＝0.1 Ω)和若干导线．‎ ‎(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图甲中器材的连接方式，把它们连接起来．‎ ‎(2)闭合开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如图乙所示．处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数；再制作R－坐标图，如图丙所示，图中已标注出了的几个与测量对应的坐标点，请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上．‎ ‎(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线．‎ ‎(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω.‎ ‎[解析]　(1)把各器件直接串联即可．‎ ‎(2)当R＝2.6 Ω时，由题图乙可知I＝‎0.5 A，＝‎2 A－1，坐标为(2，2.6)．‎ ‎(3)图线是一条倾斜的直线．连线时不能连成折线；为减小偶然误差，个别偏离太远的点舍去．‎ ‎(4)由闭合电路的欧姆定律得E＝I(R＋r＋rg)，则R＝－(r＋rg)，故图线的斜率k表示电池电动势E的大小，纵轴截距的绝对值表示(r＋rg)．‎ E＝k＝ V≈1.52 V(1.46～1.54 V范围内均正确)，r≈0.3 Ω(0.25～0.35 Ω均正确)．‎ ‎[答案]　(1)(2)(3)见解析[(1)3分；(2)2分；(3)2分)]　(4)1.52(1.46～1.54)(1分)　0.3(0.25～0.35)(1分)‎ 解决电学实验问题应掌握以下内容：‎ ‎1．明确题目的要求：认真审清题意，看清题目的要求．即审题时要看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或者要求设计达到何种标准的电路等．　 ‎ ‎2．明确实验原理：解决设计型实验题的关键在于选择实验原理．如果实验需要测定某些电学量，应弄清待测物理量可通过哪些规律、公式求得，与哪些物理量有直接联系，可用哪些物理量定量地表示，用何种方法测定相关量，进而得出待求量．‎ ‎3．明确设计电路的原则 设计电路一般应遵循“安全性”原则、“精确性、方便性”原则，‎ 兼顾“运用仪器少、耗电少”等原则．‎ ‎(1)安全性原则：选用仪器组成电路，首先要保证实验正常进行．例如通过电流表的电流和加在电压表上的电压均不得超过其量程，滑动变阻器、被测电阻不得超过其额定电流(额定功率)等．‎ ‎(2)精确性、方便性原则：“精确”是指选用仪器组成实验电路时要尽可能减小测量误差，提高精确度．例如所用电流表、电压表的指针应有较大的偏转，一般应使指针偏转在满刻度的以上，以减小因读数引起的偶然误差．‎ ‎“方便”是指实验中便于调节控制，便于读数．例如应根据电路可能出现的电流、电压范围选择滑动变阻器．对大阻值的滑动变阻器，如果滑片稍有移动就使电路中的电流、电压有很大变化，则不宜采用．对于滑动变阻器，还要权衡用分压式电路还是限流式电路．‎ ‎(3)运用仪器少、耗电少原则：在达到实验目的，各项指标均符合要求的前提下，还应注意运用的仪器尽量少和节约电能．例如控制电路有限流式与分压式两种调节电路，若这两种调节电路均能满足要求，从消耗功率小，节约电能的角度，则应选用限流式电路．‎ ‎4．控制电路的选择 滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据：‎ ‎(1)负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连续可调，应选分压电路．‎ ‎(2)若负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总阻值R，应选分压电路．‎ ‎(3)若负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器总阻值R或相差不多，且没有要求电压从零可调，应选限流电路．‎ ‎(4)两种电路均可时限流电路优先，因为限流电路消耗的总功率小．‎ ‎5．测量电路的选择 对伏安法测电阻，应根据待测电阻的大小选择电流表不同的接法．‎ ‎(1)阻值判断法 当RV≫Rx时，采用电流表“外接法”；‎ 当Rx≫RA时，采用电流表“内接法”．‎ ‎(2)倍率比较法 ‎①当＝即Rx＝时，既可选择电流表“内接法”，也可选择“外接法”；　Ｋ ‎ ‎②当＞即Rx＜时，采用电流表外接法；‎ ‎③当＜即Rx＞时，采用电流表内接法．‎ ‎(3)试触法 与大小比较：‎ ‎①若＞，则选择电压表分流的外接法；‎ ‎②若＞，则选择电流表分压的内接法．‎ ‎6．实验器材的选择 ‎(1)安全因素：通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流．‎ ‎(2)误差因素：选择电表时，保证电流和电压均不超过其量程．使指针有较大偏转；使用欧姆表选挡时让指针尽可能在中值刻度附近．‎ ‎(3)便于操作：选滑动变阻器时，在满足其他要求的前提下，可选阻值较小的．‎ ‎(4)关注实验的实际要求．　 ‎ ‎【突破训练】‎ ‎1．(高考全国卷Ⅱ)在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表V的内阻约为2 kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数．若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(填“Rx‎1”‎或“Rx‎2”‎)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值．‎ 解析：根据题意知>，电压表的分流作用较显著，故采用电流表内接法时Rx1更接近待测电阻的真实值．图甲的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值，故Rx1>Rx真；图乙的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值，故Rx2