【教与学】2014高考物理总复习教案5电学设计性实验的处理.doc

电学设计性实验的处理 考纲解读 1.掌握设计创新型实验的一般方法.2.能根据题目给的实验目的、器材，设计出合理的实验方案、实验步骤及数据处理的方法． 考点一　设计性实验的答题思路与方法 1．明确实验目的．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． 2．广泛联系、寻找原型、确定实验原理． 3．根据实验原理与实验器材，迁移实验方法，确定实验方案． 4．实验电路的选择 (1) (2)控制电路的选择：控制电路即滑动变阻器在电路中的连接，常有两种不同的形式，图1甲为限流式，图乙为分压式． 　 图1 在具体实验中，滑动变阻器是采用分压式还是限流式，可按以下标准进行判断： ①负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总电阻R，需用分压式电路． ②要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，需用分压式电路． ③负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不多，并且电压、电流表示数变化不要求从零起调，可采用限流式． ④两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法消耗的的总功率较小． 例1　中国机器人农民发明家吴玉禄(被誉为中国的特斯拉)只有小学文化，为了给他的机器人吴老二找一个可充电电池，他在废品站找到了一个像电池一样有两个电极的装置，上面标有“TNT”字样，他高兴地拿回去充电，结果差点丢了性命．如果你是他的儿女，为了安全起见，你能给他提出一些建议或帮助吗？ (1)经上网查找这是只工业电雷管，由电能转化成热能而引发爆炸的，利用了电流的热效应．给你一个多用电表你会选择________(直流电流、直流电压、电阻)挡来判断它是否为电池，可保证既安全又方便． (2)经核实该电雷管全电阻阻值为6 Ω，其中电热丝阻值为5 Ω，引脚线长2 m，阻值为1 Ω，当通以0.45 A电流时约6 s钟爆炸，若吴玉禄用5.4 V的电压给它充电时理论上约________s钟爆炸． (3)某兴趣小组发扬吴玉禄精神，用伏安法设计了一实验精确测量上述单只电雷管电阻的电路，准备了以下实验器材： 待测电雷管Rx，炸药桶(保护作用，防爆破) 电流表A1：量程0.5 A、内阻约0.5 Ω 电流表A2：量程30 mA、内阻约30 Ω 电压表V1：量程30 V、内阻约10 kΩ 电压表V2：量程2 V、内阻约3 kΩ 滑动变阻器R：0～10 Ω 电阻箱R0：0～999.9 Ω，0.1 A[来源:Z_xx_k.Com] 干电池E：电动势E＝1.5 V，内阻r约0.1 Ω 电键S及导线若干 ①请设计一个较合理的电路原理图，画在规定的虚线框内，要求通过电雷管的电流不超过27 mA，电压能从零调节，尽可能减小误差． ②写出Rx的计算公式Rx＝________；说明公式中各物理量的意义：___________________ ________________________________________________________________________. 解析　(1)由直流电压挡的内阻较大，如是电池，能显示电压，电流较小；如是TNT，直流电压挡不会给它供电，也是安全的；如用电阻挡测试，多用电表内部电池会给TNT供电，可能有危险；所以应选直流电压挡． (2)由焦耳定律：IRt1＝()2Rt′，解得t′＝1.5 s. (3)①由于要求电雷管的电流不超过27 mA，因此电流表应选A2，且应给待测电雷管串联电阻箱作限流电阻．电压表V1量程过大，应选V2，且电流表应外接，滑动变阻器应用分压式．电路图如图所示． ②由欧姆定律知Rx＝－R0.其中，U为电压表示数，I为电流表示数，R0为电阻箱读数 答案　(1)直流电压　(2)1.5　(3)①见解析图　②－R0　U为电压表示数，I为电流表示数，R0为电阻箱读数 实验设计流程 例2　在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5 V,2.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有： A．直流电源(电动势约为5 V，内阻可不计) B．直流电流表(量程0～3 A，内阻约为0.1 Ω) C．直流电流表(量程0～600 mA，内阻约为5 Ω) D．直流电压表(量程0～15 V，内阻约为15 kΩ) E．直流电压表(量程0～5 V，内阻约为10 kΩ) F．滑动变阻器(最大阻值10 Ω，允许通过的最大电流为2 A) G．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，允许通过的最大电流为0.5 A) 实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据． (1)实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号字母表示)． (2)请按要求将图2中所示的器材连成实验电路． 图2 (3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图3所示．现把