(浙江选考)2020版高考物理大一轮复习第十四章实验与探究第3讲电学实验(一)课件.pptx
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1、,第十四章 实验与探究,第3讲 电学实验(一),NEIRONGSUOYIN,内容索引,实验7:,实验8:,课时作业,测绘小灯泡的伏安特性曲线,探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系,实验7:测绘小灯泡的伏安特性曲线,一、实验原理,用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,测出多组(U,I)值,在IU坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连起来.,二、实验电路图及器材,如图1所示.,图1,小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(03 V15 V)与电流表(00.6 A3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 )一个、学生低压直流电源
2、(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔.,三、实验步骤,1.确定电表量程,按照实验电路图连接电路. 2.将滑动变阻器滑片滑到a端,闭合开关,使电压从0开始变化. 3.移动滑片,测出多组不同的电压与电流值. 4.在坐标纸上以I为纵轴,以U为横轴,建立坐标系.在坐标纸上描出各组数据所对应的点,将各点用平滑的曲线连接起来,就得到小灯泡的伏安特性曲线. 5.拆除电路,整理器材.,四、实验器材选取,1.原则:(1)安全;(2)精确;(3)操作方便. 2.具体要求 (1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流.干电池中电流一般不允许超过0.6 A. (2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器
3、的实际最大电流. (3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值.,(5)从便于操作的角度来考虑,限流式接法要选用与待测电阻阻值相近的滑动变阻器,分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器.,五、电流表内接法与外接法的比较,六、电流表内接法与外接法的选择,1.阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法. 2.临界值计算法,七、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的比较,八、滑动变阻器两种接法的适用条件,1.限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小). 2.
4、分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大).,九、常用电表的读数,对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即指针指到最大刻度时电表允许的最大电压或电流,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可. (1)03 V的电压表和03 A的电流表的读数方法相同,此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位. (2)对于015 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V. (3)对于00.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,
5、这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0.01 A.,十、注意事项,1.实验前检查电表指针是否指零,不指零时,要先调零. 2.电流表外接,滑动变阻器采用分压式接法. 3.在小灯泡电压接近额定值时,要缓慢增加电压. 4.作IU图象时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图象尽量分布在较大的坐标平面内,不要画成折线.,例1 (2018新力量联盟期末)某课外物理研究学习小组准备探究一小灯泡的伏安特性,其标称功率值为0.75 W,额定电压值已模糊不清.他们想测定其额定电压值,于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 ,然后根据公式计算出该灯泡的额定电压 准确,于是,设计了一个电路,测量通过小灯泡的电流和
6、它两端的电压,并根据测量数据来描绘小灯泡的UI图线,进而分析灯泡的额定电压. 电源采用两节干电池组成的电池组; 双量程电压表(中间接线柱3 V,右边接线柱15 V); 双量程电流表(中间接线柱0.6 A,右边接线柱3 A).,(1)甲同学选择合适的器材,连好实物图如图2所示,乙同学检查时发现了几处错误,请指出其中的2处: _; _;,图2,滑动变阻器采用了限流式接法,电流表采用了内接法,(2)甲同学正确调整电路后,共测得右侧8组数据,已在图3坐标纸上描好了点,请在坐标纸上完成UI图象.,图3,答案 如图所示,(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_ V,这一结果大于1.22 V,其原因是_ _.
7、,2.5(2.42.6均可),灯泡的常温电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度,升高而变大),变式1 在某次“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,所选用的实验器材有 A.小灯泡“2.5 V 0.2 A” B.电流表00.6 A3 A(内阻约1 ) C.电压表03 V15 V(内阻很大) D.滑动变阻器“2 A 10 ” E.电源(两节干电池) F.开关一个,导线若干,答案,图4,(1)在实验时小杰同学采用了如图4所示的实物电路,则具体实验操作前,该电路需改进的地方有_.,答案 电流表应外接 电流表应选0.6 A量程 滑动变阻器滑片应置于最左侧,解析 由于电压表内阻与小灯泡电阻的比值大于小灯泡
8、电阻与电流表内阻的比值,故电流表要外接;小灯泡额定电流为0.2 A,电流表应选0.6 A量程;合上开关前,为了保护电表,测量电路电压应最小,故滑动变阻器滑片应置于最左侧.,(2)在方框中画出正确的电路图.,答案 如图所示,(3)当开关闭合后,滑动变阻器的滑片从左向右滑动过程中,灯泡始终不亮,但电压表有示数,则可能出现的故障是_. A.小灯泡灯丝断了 B.连接电源的导线断开 C.电流表上某个接线柱与导线断开 D.开关接触不良造成断路,A,答案,解析 电压表有示数说明电压表到电源是接通的,A正确.,(1)实验中滑动变阻器应选择_(填“C”或“D”),请以笔画线代替导线将尚未连接好的电压表连入电路中
9、.,变式2 为描绘小灯泡L(2.5 V 1.0 W)的伏安特性曲线,某同学根据如下可供选择的器材设计了如图5所示的电路(电路还没有完全接好),可供选择的实验器材如下: A.电流表(量程0.6 A,内阻约1 ) B.电压表(量程3 V,内阻约3 k) C.滑动变阻器(200 ,0.3 A) D.滑动变阻器(5 ,2 A) E.电池组(电动势约3 V,内阻未知) F.开关,带夹子的导线若干 G.待测小灯泡,图5,答案 D 如图所示,(2)在该同学连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前,请指出其中仅有的两个不当之处:._;._. (3)改正上述两个不当之处后,他在测量中发现,无论如何调节滑动变阻器
10、的滑片,电压表和电流表的示数均不能取到较小值,其原因可能是导线_(填图中导线代号)没有连接好.,连电路时没有断开开关,滑动变阻器的滑片没有移至b端,变式3 (2016浙江4月选考18)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,小灯泡额定电压为2.5 V、电流为0.3 A.,答案,图6,(1)部分连线的实物图如图6甲所示,请在图中完成实物连接图.,答案 见解析图,解析 如图所示.,(2)某次实验中,当电流表的示数为0.18 A时,电压表的指针如图乙所示,则电压为_ V,此时小灯泡的功率是_ W.,1.50 0.27,答案,解析 电压表的示数为1.50 V,功率PUI0.27 W.,(3)正确测量获得
11、的伏安特性曲线是下列图象中的_(填字母).,C,答案,A B,C D,解析 温度变高,电阻变大,所以答案为C.,变式4 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7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图甲实物接线图中完成余下导线的连接;,答案,图7,答案 连线如图,解析 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,因此滑动变阻器采用分压式接法,小电珠电阻较小,电流表要外接.,(2)某次测量,电流表指针偏转如图乙所示,则电流表的示数为_A;,0.4
12、4,答案,解析 电流表分度值为0.02 A,可知读数为0.44 A.,(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示,根据图线判断,将_只相同的小电珠并联后,直接与电动势为3 V、内阻为1 的电源组成闭合回路,可使小电珠的总功率最大,其总功率的值约为 _ W(保留两位小数).,返回,答案,4,2.28,解析 当电源的内阻与电路外电阻相等时,电源的输出功率最大,此时路端电压为1.5 V,外接总电阻为1 ,由题图丙可知,当小电珠电压为1.5 V时,电流为0.38 A, 小电珠的总功率为P4UI41.50.38 W2.28 W.,实验8:探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系,一、实验原理,根据电阻
13、定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d,计算出横截面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率. 把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻,二、实验电路图及实物图,如图8所示,,图8,被测金属丝,直流电源(4 V),电流表(00.6 A),电压表(03 V),滑动变阻器(50 ),开关,导线若干,游标卡尺,毫米刻度尺.,三、实验步骤,1.在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d. 2.接好用伏安法测电阻的实验电路. 3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l. 4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置
14、. 5.闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内.,四、数据处理,1.在求Rx的平均值时可用两种方法,(2)用UI图线的斜率求出.,五、注意事项,1.本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法. 2.被测金属丝的有效长度,是指被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两端点间的被测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值.,例2 (2018新高考联盟联考)小王同学想要探究导体的电阻除与导体的横截面积有关外,还与哪些因素有关, 他找来了电阻定律实验器.电阻定律实验器规格:将一根细铜丝连接在ae
15、间,横截面积相同的细铁丝连接在bf间,再将一根横截面积相同的镍铬丝一端接在g处,接下来拉直后接到c处, 再接到d处,最后接在h处.,图9,(1)为了测定电阻丝的电阻大小,小王经分析后,正确地选用了伏安法中的变阻器的分压式接法、电流表的外接法.在测量细铜丝电阻时的实物连接如图9所示,闭合开关S前请老师检查, 老师指出图中标示的、两根连线有一处错误,错误连线是_(选填“”或“”);图中标示的、和三根连线有一处错误,错误连线是_(选填“”“”或“”).,(2)接下来某次测量中(已采用正确的测量电路),小王将导线连接在g上,导线连接在 c 上,移动滑动变阻器滑片多次测量得电阻 R1.再将导线连接到h处
16、,多次测量得电阻R2.小王认为,若R22R1,则说明导体的电阻在其他因素不变的情况下,与长度成正比.你认为上述操作中存在的问题是:_ _(指出问题即可).,没有考虑cd,间的电阻,(3)“探究导体电阻与其影响因素的关系”的实验方法与下列哪个实验的方法是相同的_. A.探究合力与分力的关系 B.探究加速度与力、质量的关系 C.探究做功与速度变化的关系 D.探究小灯泡的伏安特性曲线,B,变式5 (2017浙江4月选考18)小明用电学方法测量电线的长度.首先,小明测得电线铜芯的直径为1.00 mm,估计其长度不超过50 m(已知铜的电阻率为1.75108 m).现有如下实验器材:量程为3 V、内阻约
17、为3 k的电压表;量程为0.6 A、内阻约为0.1 的电流表;阻值为020 的滑动变阻器;内阻可忽略、输出电压为3 V的电源;阻值为R04.30 的定值电阻,开关和导线若干. 小明采用伏安法测量电线电阻,正确连接电路后,调节滑动变阻器,电流表的示数从0开始增加,当示数为0.50 A时,电压表示数如图10甲所示,读数为_ V.根据小明测量的信息,图乙中P点应该_(选填“接a”“接b”“接c”或“不接”),Q点应该_(选填“接a”“接b”“接c”或“不接”).小明测得的电线长度为_ m.,甲,乙,图10,2.50,接b,接a,31.4,返回,答案,解析 电压表量程为3 V,最小分度为0.1 V,应
18、估读到0.01 V,即读数为2.50 V;由题意知实验电路图如图所示:,实验3:探究加速度与力、质量的关系,一、实验原理,1.探究方法控制变量法 (1)保持小车质量不变,分析加速度与力的关系. (2)保持小车所受的力不变,改变小车的质量,分析加速度与质量的关系. 2.要测量的物理量 (1)小车与其上砝码的总质量; (2)小车受到的拉力; (3)小车的加速度.,二、实验装置图及器材,如图17所示,所需器材有打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、重物、薄木片、细绳、交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码.,图17,三、实验步骤,1.用天平测出小车和重物(包括小盘)的质量分别为M
19、0、m0,并把数值记录下来. 2.按实验装置图将实验器材安装好(小车上不系细绳). 3.平衡摩擦力,把木板无滑轮的一端下面垫一薄木片,反复移动其位置,直到打点计时器正常工作后不挂重物(包括小盘)的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等). 4.将重物(包括小盘)通过细绳系在小车上,先接通电源,后放开小车,打点完毕后关闭电源,取下纸带并在纸带上标上序号,此时所挂重物(包括小盘)的重力m0g,即为小车所受的合力F. 5.保持小车的质量不变,改变所挂重物(包括小盘)的重力,重复步骤4,多做几次实验,并记录好重物(包括小盘)的重力m1g、m2g以及加速度,填入表格中.,6.保持小盘中所放
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