教科版_选修3-1_ 第二章 直流电路 _ 本章小结课件70张PPT

电学实验
九个考查点
1、电流表量程的选择、接法，读数。
2、电压表量程的选择、接法，读数
3、滑动变阻器的接法、作用、规格的选择。
4、实验原理、实验方法
5、由实物图画原理图，由原理图连接实物图
6、指出实物图连接错误的地方，并改正。
7、电路故障、动态分析
8、电路设计（难点）
9、分析数据，写出实验结论
实验电路的设计
例题：一个未知电阻Rx无法估计其电阻值，
某同学用伏安法测电阻的两种电路各测量一次，
如图所示，按甲图测得数据是3.0V、3.0mA,按
乙图测得数据是2.9V、4.0mA,由此可知按＿＿＿
图所示的电路测量的误差较小， Rx的真实值更接
近于＿＿＿Ω 。
三、替代法测量电阻
高中物理电学实验专题复习
探究性实验
测定性实验
供电电路：
限流式接法：
分压式接法：
电流表和电压表的读数
中学常见电表的有关读数原则
仪器
最小刻度
估读到下一位？
0~3A电流表
0~3V电压表
0~0.6A电流表
0~15V电压表
【例1】
接0～3V量程时读数为_______V．

接0～15V量程时读数为______V
接0～3A量程时读数为_______A．
接0～0.6A量程时读数________ A．
1.80
9.0
0.80
0.16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
游标卡尺
⑴10分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上
相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数
，然后用游标读出0.1毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条
刻线对齐，0.1毫米位就读几。其读数准确到0.1mm。
⑵20分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。其读数准确到0.05mm。
⑶50分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。这种卡尺的刻度是特殊的，游标上的刻度值，就是毫米以下的读数。这种卡尺的读数可以准确到0.02mm。如右图中被测圆柱体的直径为2.250cm。
螺旋测微器
D
E
B
F
A
D′
C
2、测量原理：
（1）精密螺纹的螺距为0.5mm，即D每旋转一周， F前进或后退0.5mm。
（2）可动刻度 E上的刻度为50等份，每一小格表示0.01mm。
5
0
20
25
15
螺旋测微器
固定刻度上的最小刻度为0.5mm（在中线的上侧）；可动刻度每旋转一圈前进（或后退）0.5mm。在可动刻度的一周上平均刻有50条刻线，所以相邻两条刻线间代表0.01mm。读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是10分度，所以在最小刻度后应再估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。上图中的读数应该是6.702mm。
螺旋测微器的读数：
15
20
5
10
0
10
15
20
5
10
1.601mm
15
20
5
10
0
20
25
30
15
10
9.694mm
15
20
5
10
0
20
25
30
15
10
10.190mm
如图所示，在测金属丝直径时，螺旋测微器读数如图．可知该金属丝直径d=______×10－3 m．
0.900
15
20
5
10
0
40
45
30
35
10
15
20
5
10
0
10
15
20
5
0
15
20
5
10
0
20
25
30
15
10
3.603mm
8.695mm
实物连图注意问题
接线要到柱上
电表量程、正负要准确
导线不交叉，不能跨过仪器
开关要控制整个电路
分压外接
×
×
×
×
×
×
×
①安全原则：
A、电压表、电流表不超量程。
B、不超过额定电压、额定电流标志的元件的额定值。
C、电源不短路。
D、开关要接在干路上。
E、交流照明电路的开关必须接在火线上。
F、滑动变阻器滑动头最初应处在使电路中的电流最小的位置。
②精确原则：
A、电压表、电流表表针偏转角尽可能大，欧姆表表针尽可能指向中央附近。
B、通过调节滑动变阻器进行次测量，对测量值求平均或者用图象进行数据处理，从而减小偶然误差。
C、电流表内接或外接的选择，从而减小系统误差。
D、半偏法中对电源及变阻器的选择，从而减小系统误差
目的：读数更为精确，减小估读值在测量结果中所占
比例。减小偶然误差。
实验电路的设计
③方便原则：
A、当R测＞＞R滑时，选择分压式；当R测＜＜R滑，优先
选择限流式。
B、要求测量电路的电压必须从零开始变化，选择分压式。
C、测量某元件的伏安特性曲线时，选择分压式。
D、限流式电路的最小电压或电流超标时，选择分压式。
是针对滑动变阻器来说的，选择合适的滑动
变阻器及其连接方式，使得在调节滑动变阻器时电表可读
出丰富的数据，以便于求平均值或作线性图象处理数据。
F、当滑动变阻器有额定电流时，注意进行验证。在承受
电流方面，限流式优于分压式。
实验电路的设计
（2）电路设计中的等效转换：
①一般电源
理想电源（恒压源）与内阻串联
②电阻箱
系列已知电阻
③电压表
一个显示自身电压的电阻
④电流表
一个显示自身电流的电阻
⑤已知电阻
若知道自身电流
电压表
⑥已知电阻
若知道自身电压
电流表
⑦电压表
若知道自身电阻
电流表
⑧电流表
电压表
若知道自身电阻
实验一、伏安法测电阻
实验原理：
伏安法测电阻原理：R＝
（2）_______法，造成误差的原因___________________测量误差偏______
（1）_______法，造成误差的原因___________________测量误差偏______
1、两种接法电路结构：
内接法
R
V
A
·
·
R
A
V
·
·
外接法
外接
电压表分流
小
内接
电流表分压
大
　甲
RX
V
A
·
·
RX
A
V
·
·
　乙　
甲
1000
三、滑动变阻器的两种接法
1、限流式：如图1所示，电阻Rx两端电压调节范围：________
优 点： 电路结构简单，优先选用。
局限性:（1）待测电阻两端电压或电流___________开始变化。
（2）当___________时，调节范围很小。
2、分压式：如图2所示，电阻Rx两端电压调节范围：__________
缺 点：电路结构复杂，限流接法不能满足需要时才选用。
优 点：（1）待测电阻两端电压或电流能________开始变化。
（2）调节范围最大。不论电压表或电流表量程如何，
一定不会超量程。
3、何时采用分压式接法？
从零
不能从零
以测电阻为核心的电学实验
例题 欲用伏安法测定一个阻值约为5 Ω左右的未知电阻,要求测量结果尽量准确,现备有以下器材:
A.电池组(3 V,内阻1 Ω)
B.电流表(0～3 A,内阻0.012 5 Ω)
C.电流表(0～0.6 A,内阻0.125 Ω)
D.电压表(0～3 V,内阻3 kΩ)
E.电压表(0～15 V,内阻15 kΩ)
F.待测电阻
G.开关、导线
H.滑动变阻器(0～20 Ω,额定电流1 A)
I.滑动变阻器(0～2 000 Ω,额定电流0.3 A)
(1)上述器材中应选用的是　 　　(填写各器材的字母代号).?
(2)为使通过待测电阻的电流能在0～0.5 A范围内改变,请在虚线框中画出测量待测电阻Rx的原理电路图,然后根据你设计的电路将给定的器材连成实验电路.
解析:由于电池组电动势为3 V,电压表选量程为3 V的D;因电流在0～
0.5 A范围内改变,电流表选量程为0.6 A的C;由于题中要求“为使通过待测电阻的电流能在0～0.5 A范围内改变”,所以需要设计成分压电路,为了调节方便,滑动变阻器选总阻值较小的H;由于待测电阻阻值小,所以采用电流表外接电路.
答案:(1)ACDFGH
(2)如图所示
二、伏安法测电阻的发散思维
1．“伏安法”测电表的电阻
V
A
．
．
．
电压表是一个能读出其两端电压的电阻．
此电路能否测量出电流表的内阻？
不能。不能获得电流表两端的电压。
（1）“伏安法”测电压表的电阻
1．“伏安法”测电表的电阻
（2）“伏安法”测电流表的内阻
二、伏安法测电阻的发散思维
．
．
．
．
．
V
A
R0
R
电流表是一个能读出通过其电流的电阻．
电流表内阻与R0相差不多．
二、伏安法测电阻的发散思维
变相伏安法
2．“安安法”测电阻
条件：已知电流表A2的内阻,将A2看成一个电压表使用．
A1
Rx
．
．
．
．
．
A2
．
．
．
．
．
A1
A2
测电流表内阻：
R0
电流表的创新使用－－测电压．
测RX的电阻：
3．“伏伏法”测电阻
电压表的创新使用－－测电流
条件：已知电压表V2的内阻,将V2看成一个电流表使用．
二、伏安法测电阻的发散思维
V2
．
．
．
V1
V2
R0
．
．
．
．
V1
．
V2
RX
．
．
．
．
V1
．
v2
Rx
．
．
．
．
．
v1
电路：
R0
·
RX
A
·
·
·
·
S1
S2
+
·
用电阻箱和电流表测量
用电阻箱和电压表测量
然后把待测电阻RX换成电阻箱，调整电阻箱R0 ，使
电路中电表的读数与原来一样，这样电阻箱的阻值便是待
测电阻RX的阻值。
S1
·
R0
V
RX
·
S2
·
P
+
原理：利用伏安法测电阻，无论电流表内接还是外接
都会对测量造成误差，而利用替代法测电阻可避免这些误
差．实验时先接入待测电阻RX，记下电路中电表的读数。
如图(甲)所示是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图,R1是电阻箱(0～99.9 Ω),R是滑动变阻器,A1和A2是电流表,E是电源(电动势12 V,内阻忽略不计).
2.(2015石家庄一模)
在保证安全和满足要求的情况下,使测量范围尽可能大,具体实验步骤
如下:
①闭合S,调节滑动变阻器R和电阻箱R1,使A2示数I2=0.20 A,记下此时电阻箱的阻值R1和A1的示数I1;
②重复步骤①且使A2示数仍为I2=0.20 A,测量多组R1和I1值;
③将实验测得的数据在坐标纸上描点,如图(乙)所示.
根据实验回答以下问题:
(1)现有四只供选用的电流表:
A.电流表(0～3 mA,内阻为2.0 Ω)
B.电流表(0～3 mA,内阻未知)
C.电流表(0～0.3 A,内阻为10 Ω)
D.电流表(0～0.3 A,内阻未知)
请根据实验过程判断A1应选用　　　　　,A2应选用　　　　(填写选项字母).?
解析:(1)由图(乙)可知,A1示数的最大值约为0.25 A,则A1应选用量程为0.3 A的电流表,由于只要知道电流大小即可,即选用D;由于A2示数为
0.20 A,则A2的量程为0.3 A,且必须要知道其内阻,因此选用C;
答案: (1)D　C
答案:(2)见解析
(3)根据以上实验数据得出Rx=　　　　 Ω.?
答案:(3)40
实验二、描绘小灯泡的伏安特性曲线
实验电路:
本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小,因此测量电路必须采用电流表外接法.
本实验要作出U-I图线,要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故滑动变阻器要采用分压接法.
为保护元件不被烧毁,开关闭合前变阻器滑片位置应该调到使小灯泡电压最小的位置.在滑动触头移动过程中,加在灯泡两端的电压不要超过灯泡的额定电压.
针对训练
1.(2015浙江理综)图(甲)是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图.
(1)根据图(甲)画出实验电路图;
解析: (1)如图所示.
答案: (1)图见解析
(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图(乙)中的①,②,③,④所示,电流表量程为0.6 A,电压表量程为3 V.所示读数为:①　　　　　　、②　　　　　　　、③　　　　　、④　　　　　.两组数据得到的电阻分别为　　　　和　　　　.?
答案: (2)①0.10 A　②0.24 A　③2.00 V　④0.27 V 2.7(±0.1)Ω　8.3(±0.1)Ω[如填为8.3(±0.1)Ω　2.7(±0.1)Ω也行]
实验三、测定金属的电阻率
实验原理：
由R=
得ρ=
实验误差的来源与分析：
来源:(1)直径测量;(2)长度测量;(3)测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响;(4)通电电流大小、时间长短致使电阻丝发热,电阻率随之变化.
由于本实验采用电流表外接法,所以R测＜R真,由ρ= ,所以ρ测＜ρ真.
实验四、测定电源电动势和内阻
实验原理：
根据闭合电路欧姆定律有：
要想求E、r，需要知道路端电压和干路电，由此确定电压表和电流表在电路中的位置。
A
V
E r
S
R
A
V
E r
S
R
电流表外接
电流表内接
图象法处理实验数据
图象曲线解析式：
左图有：当I=0时，U=E；当U=0时，I为短路电流，由此可求内阻r。
右图有：当I=0时，U=E；当U=U0时，I=I0，
或在图象上取两个新点求斜率。
A
V
E r
S
R
A
V
E r
S
R
0
I
U
I短
E
UV
IA
I
0
I
U
I短
E
IA
UA
U
电动势和内阻的测量值均略小于真值
电动势无误差，内阻的测量值远大于真值
图象法误差分析
实验五、多用电表的使用：
1、外部构造：
档位选择旋钮
表笔插孔
电阻调零旋钮
表盘
机械调零旋钮
表笔
Ω
2、欧姆表内部构造与测量原理：
思考：欧姆表刻度为何是非线性刻度？
3、使用方法：
（1）机械调零：调整定位螺丝，使指针指左端零刻度。
（2）选择档位：旋动选择开关，选择档位。
（3）欧姆调零：插入表笔，短接表笔，调整电阻调零旋钮，使指针指欧姆表零刻度。
（4）测量读数：将表笔与待测电阻连接。表针示数乘倍率为待测电阻阻值（结果不估读）。
（5）指针越接近中值电阻测量越精确，若档位不合适，应重新选择，即重复第2、3、4步骤。
（6）测量结束：将多用电表选择开关置于OFF档或交流电压最高档。拔出表笔。
100?
OFF
4、研究二极管的单向导电性
用多用电表判断二极管的极性，将二极管接到两表笔之间，若指示的电阻值很小，对二极管加的是正向电压，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极；若指示的电阻值很大，说明对二极管加的是反向电压，黑表笔接的是二极管的负极，红表笔接的是二极管的正极.
电学实验
九个考查点
1、电流表量程的选择、接法，读数。
2、电压表量程的选择、接法，读数
3、滑动变阻器的接法、作用、规格的选择。
4、实验原理、实验方法
5、由实物图画原理图，由原理图连接实物图
6、指出实物图连接错误的地方，并改正。
7、电路故障、动态分析
8、电路设计（难点）
9、分析数据，写出实验结论
实验电路的设计
例题：一个未知电阻Rx无法估计其电阻值，
某同学用伏安法测电阻的两种电路各测量一次，
如图所示，按甲图测得数据是3.0V、3.0mA,按
乙图测得数据是2.9V、4.0mA,由此可知按＿＿＿
图所示的电路测量的误差较小， Rx的真实值更接
近于＿＿＿Ω 。
三、替代法测量电阻