(山东专用)2020版高考物理一轮复习第20章电学实验课件.pptx
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1、第20章 电学实验,实验12 测定金属的电阻率,实验13 描绘小灯泡的伏安特性曲线,电学实验仪器的原理及使用,实验11 观察电容器的充、放电现象,实验16 传感器的简单使用,实验17 电表电阻的测量,实验15 练习使用多用电表,实验14 测定电源的电动势和内阻,电学实验仪器的原理及使用,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法1 游标卡尺和螺旋测微器的读数方法2 电表的改装与读数,必备知识 全面把握,1游标卡尺的结构、原理 (1)结构:游标卡尺主要由两部分组成,即主尺和游标尺 主尺:用于读取游标尺刻度线对应的整毫米数;游标尺:用于读取对准主尺上某一条刻度线的游标尺上的刻度数;内测量爪:用于测
2、量内径;外测量爪:用于测量外径;深度尺:用于测量深度;紧固螺母:用于固定游标尺如图所示,(2)原理:游标卡尺巧妙地运用了游标尺与主尺最小刻度之差,如果将主尺上的9 mm等分10份作为游标尺的刻度,那么游标尺上的每一刻度与主尺上的每一刻度所表示的长度之差就是0.1 mm.同理,如果将主尺上的19 mm、49 mm分别等分20份、50份作为游标尺上的刻度,那么游标尺上的每一刻度与主尺上的每一刻度所示的长度之差就分别为0.05 mm、0.02 mm.因此游标卡尺的测量精度可达0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm.,2螺旋测微器的结构、原理,(1)螺旋测微器结构如图所示,(2)螺旋测微器原理
3、螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的,即螺杆在螺母中旋转一周,螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离因此,沿轴线方向移动的微小距离,就能用圆周上的读数表示出来,3电流表的改装,电流计(表头)改装成大量程电流表需要并联一个阻值较小的电阻,如图所示,如果Ig、Rg、R已知,那么改装后的电流表的最大测量值为 .如果用改装后的电流表测某电路中的电流I,此时这只改装后的电流表的读数应该是流经AC或BD中的电流,但流过表头的电流实际是流经CGD中的电流4电压表的改装,电流计(表头)改装成电压表需要串联一个阻值较大的电阻,如图所示,如果Ig、Rg、Ug已知,那么改装后的电压表量程为UIg(RRg),
4、核心方法 重点突破,方法1 游标卡尺和螺旋测微器的读数,例1,海南物理201511,6分某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度,测量结果如图甲和乙所示该工件的直径为_cm,高度为_mm.,【解析】图甲为20分度的游标卡尺,其精度为0.05 mm.主尺读数为11 mm,游标尺上第4条刻线与主尺刻线对齐,故测量结果为11 mm40.05 mm11.20 mm1.120 cm.螺旋测微器的精度为0.01 mm,由图乙知固定刻度读数为6.5 mm,可动刻度读数为“36.0”,故工件的高度为6.5 mm36.00.01 mm6.860 mm.【答案】1.120 6.860,例1,
5、方法2 电表的改装与读数,例2,课标全国201523,9分 图甲为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路,(1)已知毫安表表头的内阻为100 ,满偏电流为1 mA;R1和R2为阻值固定的电阻若使用a和b两个接线柱,电表量程为3 mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10 mA.由题给条件和数据,可以求出R1_,R2_. (2)现用一量程为3 mA、内阻为150 的标准电流表A对改装电表的3 mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA.电源的电动势为1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格,阻值分别为300 和1 0
6、00 ;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750 和3 000 .则R0应选用阻值为_ 的电阻,R应选用最大阻值为_ 的滑动变阻器 (3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图乙的电路可以判断出损坏的电阻虚线框内未画出的电路即为图甲虚线框内的电路则图中的d点应和接线柱_(填“b”或“c”)相连判断依据是:_ _.,【解析】,例2,例3,湖南长沙望城一中2017二调某金属导线长度为L,粗细均匀,为测定这种金属材料的电阻率,用多用电表测量其电阻,选用“100”倍率的电阻挡测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择“_”倍率的电阻挡(填“10”或“1 k”),欧姆调零后再进行测量,
7、多用表的示数如图所示,测量结果R_.,【解析】,例3,选用“100”挡,发现指针偏转过大,说明电阻过小,所选挡位太大,为准确测量电阻,应换更小的挡位,应把选择开关置于“10”挡;由图可知,欧姆表示数为710 70 .,【答案】10 70,实验11 观察电容器的充、放电现象,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法3 实验数据分析与处理,必备知识 全面把握,1实验目的 观察电容器充、放电过程,并计算电容器充、放电的电荷量2实验原理 电容器充电后,所带电荷量Q与两极板间电压U和电容C之间满足QCU的关系U可由电压传感器测出,Q可由电容器放电测得使电容器放电电流随电容器两极板间的电压减小而减少,通
8、过测出不同时刻的放电电流值,直至I0,作出放电电流I随时间变化的曲线,由计算机软件对曲线积分,所得数值即等于电容器所带电荷量,3实验器材 朗威DISLab、计算机、朗威系列电学实验板EXB10、学生电源、导线等,4实验步骤与数据分析,(1)将电压、多挡电流传感器接入数据采集器,按图所示连接实验板EXB10、滑动变阻器、学生电源,并将电阻箱阻值调至30 接入电路; (2)分别对电压传感器和多挡电流传感器进行调零,然后断开电源开关; (3)启动“组合图线”功能,调节采样频率到200 Hz并将电源接入实验板EXB10,开关K由2拨到1;当曲线平缓上升趋于稳定后,再把K由1拨到2,即可得到充、放电图线
9、; (4)利用控制选择图线的功能,选择“电流时间”图线; (5)选择电容器放电的一段“电流时间”图线并积分,得到电容器的电荷量Q; (6)将实验数据及图像进行保存,核心方法 重点突破,方法3 实验数据分析与处理,例1,山东日照2018期中改编如图甲所示是一种测量电容器电容的实验电路图,实验是通过对高阻值电阻放电的方法,测出电容器充电至电压为U时所带电荷量Q,从而求出待测电容器的电容C.某同学在一次实验时的情况如下: A按图甲所示的电路图连接好电路; B闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表的指针偏转接近满刻度,记下此时电流表的示数是I0490 A,电压表的示数U08.0 V C断开开关S,同
10、时开始计时,每隔5 s测量一次电流i的值,将测得的数据填入表格,并标在图乙的坐标纸上(时间t为横坐标,电流i为纵坐标),如图乙中小黑点所示(1)在图乙中作出it图线; (2)图乙中图线与坐标轴所围面积的物理意义是_; (3)该电容器的电容为_F(结果保留两位有效数字); (4)若某同学实验时把电压表接在F、D两端,则电容的测量值比它的真实值_(填“偏大”“偏小”或“相等”),【解析】,例1,实验12 测定金属的电阻率,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法4 实验器材的选择及数据处理,误差分析的考查方法5 伏安法测电阻方法6 单个电表测电阻,必备知识 全面把握,1实验目的 (1)学会用伏安
11、法测电阻、测定金属导线的电阻率 (2)练习使用螺旋测微器和游标卡尺,会使用常用的电学仪器2实验原理,3实验器材被测金属导线、毫米刻度尺(或游标卡尺)、螺旋测微器、电压表、电流表、 直流电源、开关、滑动变阻器、导线等,4实验步骤,(1)用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d. (2)依照电路图用导线将实验器材连好,将滑动变阻器的阻值调至最大 (3)用毫米刻度尺(或游标卡尺)测量接入电路中的被测金属导线的长度,即有效长度,反复测量3次,求出其平均值l. (4)电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流值和电压值,记入记录表格内断开
12、开关S,求出导线电阻R的平均值 (5)将得到的R、l、d值,代入电阻率计算公式 ,计算出金属导线的电阻率 (6)拆除实验电路,整理好实验器材,5注意事项,(1)本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路必须用电流表外接法 (2)测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,即电压表两端点间的待测导线长度,测量时应将导线拉直 (3)测金属导线直径时一定要选择不同部位进行多次测量 (4)闭合开关S前,一定要使滑动变阻器接入电路的阻值最大 (5)在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流I不宜过大(电流表用00.6 A量程),通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,
13、造成其电阻率在实验过程中发生变化 (6)求R的平均值可用两种方法:第一种是用 出各次的测量值,再取平均值;第二种是用图像(IU图像)来求出若采用图像法,在描点时,要尽量使各点间的距离大一些,连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧,可将个别偏离较远的点舍去,核心方法 重点突破,方法4 实验器材的选择及数据处理、误差分析的考查,例1,天津理综20189(3)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 k),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用: A电压表(量程01 V,内阻约10 k) B电压表(量程010 V,内阻约100 k) C电流表(量程01 mA,内阻约30 ) D电流表
14、(量程00.6 A,内阻约0.05 ) E电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计) F电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计) G滑动变阻器R0(阻值范围010 ,额定电流2 A) 为使测量尽量准确,电压表选用_,电流表选用_,电源选用_(均填器材的字母代号) 画出测量Rx阻值的实验电路图 该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会_其真实值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是_,【解析】,例1,【解析】,例3,由于电流表采用内接法,电流表的分压作用导致电压表的示数大于待测电阻两端的真实电压,待测电阻测量值大于真实值,因此电流表的分压作用是
15、造成待测电阻测量值大于真实值的主要原因,【答案】B C F 见解析 大于 电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可),方法5 伏安法测电阻,例2,课标全国201422,6分 在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx的阻值约为200 ,电压表V的内阻约为2 k,电流表A的内阻约为10 ,测量电路中电流表的连接方式如图甲、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”
16、或“小于”)真实值,【解析】,例2,【答案】 Rx1 大于 小于,方法6 单个电表测电阻,例4,课标全国201823,9分一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R020.0 ); 可视为理想电压表;S1为单刀开关,S2为单刀双掷开关;E为电源;R为滑动变阻器采用如下步骤完成实验: (1)按照实验原理线路图甲,将图乙中实物连线;,例4,(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合S1; (3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表 的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表的示数U2; (4)待测电阻阻值的表达式Rx_(用R0
17、、U1、U2表示); (5)重复步骤(3),得到如下数据:,(6)利用上述5次测量所得U2/U1的平均值,求得Rx_.(保留1位小数),【解析】,例5,(1)连接实物图时,导线不能交叉,要注意滑动变阻器的分压式接法,【答案】,例5,安徽皖南八校2018联考某物理兴趣小组围绕一个量程为03 mA、内阻Rg约为100 的电流计G展开探究可供选择的器材有电阻箱R0,最大阻值为9 999.9 ;滑动变阻器R1,最大阻值为10 k;滑动变阻器R2,最大阻值为2 k;电源E1的电动势为1.5 V,内阻较小;电源E2的电动势为9 V,内阻较小;开关2个,导线若干,(1)为测量该电流计的内阻,小明设计了如图甲
18、所示电路实验步骤如下:断开S1和S2,将R调到最大;闭合S1,调节R使G满偏;闭合S2,调节R0的值到R0使G半偏,此时可以认为G的内阻RgR0.在上述可供选择的器材中,为了使测量尽量精确,滑动变阻器应该选择_(填“R1”或“R2”);电源应该选择_(填“E1”或“E2”)在实验中认为电流计G内阻RgR0,此结果与Rg的真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“相等”),例5,(2)若测得电流计G的内阻Rg100 后,小芳用电源E1、电阻箱R0和电流计G连接了图乙所示的电路,在电流计两端接上两个表笔,设计出一个简易的欧姆表,并将表盘的电流刻度转换为电阻刻度;闭合开关,将两表笔断开,调节电阻箱,使指针
19、指在“3 mA”处,此处刻度应标阻值为_(填“0”或“”);再保持电阻箱阻值不变,在两表笔间接不同阻值的已知电阻找出对应的电流刻度则“2 mA”处对应表笔间电阻阻值为_.,【解析】 (1)根据半偏法的实验原理,为提高测量的精确度要求滑动变阻器接入电路电阻远大于电流计内阻,以减小因闭合S2而引起总电流的变化,从而减小误差电源电动势越大,要使电流计满偏则滑动变阻器接入电路的电阻越大,因此电源选E2,电流计指针满偏时电路总电阻R总3103 ,则滑动变阻器应选R1.闭合S2导致闭合回路总电阻减小,总电流增大,调节R0使电流计G半偏,则此时流过电阻箱R0的电流大于流过电流计的电流,电阻箱的阻值小于电流计
20、的实际内阻,即测量结果比真实值偏小,例5,【解析】,例5,【答案】(1)R1 E2 偏小 (2) 160,实验13 描绘小灯泡的伏安特性曲线,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法7 伏安法研究灯泡的伏安特性曲线方法8 利用伏安特性曲线求解灯泡功率,必备知识 全面把握,1实验目的 (1)描绘小灯泡的伏安特性曲线 (2)分析小灯泡伏安特性曲线的变化 2实验原理 根据欧姆定律,在纯电阻电路中,通过电阻的电流与电阻两端的电压呈线性关系,即IU图线是一条过原点的直线但在实际电路中,小灯泡的电阻随温度升高而增大,IU图线就不是一条直线用伏安法分别测出灯泡两端的电压及通过的电流便可绘出IU图线 3实验
21、器材 小灯泡、学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一个,导线若干,4电路选择 (1)由于小灯泡的电阻较小,为减小实验误差,应采用电流表外接法 (2)滑动变阻器采用分压式接法,因为绘出小灯泡的伏安,特性曲线要求有坐标原点附近的数据,且要求小灯泡的电压变化范围较大(从零开始逐渐增大到接近额定电压)实验电路图如图所示,在接通电路前,滑动变阻器的滑片应放在使小灯泡两端的电压为零的位置,图中滑片应放在最左端 5实验步骤 (1)按电路原理图连接好电路,把滑动变阻器的滑片调节到靠近A端处 (2)闭合开关S,把滑片调节到某个合适的位置,读出此时电压表的示数U1和电流表的示数I1,记录U1、I1. (3
22、)将滑片从A端附近向B端逐渐移动,重复步骤(2),读出并记录对应的多组不同的电压值和电流值 (4)断开开关,拆开电路 (5)以U为横坐标,I为纵坐标,建立直角坐标系,把所得到的多组数据描点画到平面直角坐标系中,将所描各点用平滑曲线连接即得小灯泡的伏安特性曲线,6注意事项 (1)因小灯泡电阻较小,电流表分压明显,因此一般采用电流表外接法;本实验要描绘IU曲线,要求从零开始测量电压、电流值,滑动变阻器要选用分压式接法 (2)调节滑动变阻器滑片的位置使灯泡两端电压逐渐增大时,要注意电压表示数不要超过小灯泡的额定电压 (3)接通电路前,应将滑动变阻器完全串联接入电路 (4)改变灯泡两端电压时,要从低向
23、高调节,以减小温度变化对灯泡电阻的影响 (5)在坐标纸上建立直角坐标系,两轴应选用合适的标度,连线一定要用平滑的曲线,不能画成折线,要舍弃误差较大的点7误差分析 (1)电压表内阻并非无穷大,电流表外接时,由于电压表分流,电流的测量值大于真实值 (2)测量时读数会产生误差,描点作图时也会产生误差,37,核心方法 重点突破,方法7 伏安法研究灯泡的伏安特性曲线,例1,福建理综201519(2),12分某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小,实验器材如图甲所示,现已完成部分导线的连接 (1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中,电流表的示数从零开始逐渐增大,请按此要求用笔画线代替导线在
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