实验仪器的选择—第二章恒定电流补充

(共23张PPT)
恒定电流实验基础
实验能力：能独立完成“知识内容表”中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论。能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。
考纲要求
1.描绘小灯泡的伏安特性.
2.测定金属丝的电阻率（同时练习使用螺旋测器）
3.测定电池的电动势和内电阻.
4.电流表改装 (半偏法测定电表的内电阻 )
5.用多用电表探测黑箱内的电学元件(测电流、电压、电阻 )
6.练习使用示波器．
7.传感器的简单应用
恒定电流分组实验
恒定电流部分要求会正确使用的仪器主要有：
螺旋测微器、电流表、电压表、滑动变阻器、电阻箱、多用电表、示波器等
安全性
如何选择电学仪器和实验电路？
基本原则:
精确性
方便性
误差小
仪器少
耗电少
综合考虑
安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。
一、实验仪器选择的基本原则:
精确性原则:根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。
方便性原则:实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响。
1．根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表．首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程．然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏的1/3-2/3左右），以减少测读的误差．
根据教学大纲及高考考核的要求，选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件，通常可以从以下三方面入手：
2．根据电路中可能出现的电流或电压范围需要选择滑动受阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定值．对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的，不宜采用．
3．应根据实验的基本要求来选择仪器．对于这种情况．只有熟悉实验原理．才能做出恰当的选择．
器材选择的一般步骤是：
①找出唯一性的器材；
②草画电路图（暂不把电表接入）；
③估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值）；
④考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上。
例1 ：有一电阻R ，其阻值大约在40 Ω至50 Ω之间，需进一步测定其阻值，现有下列器材：
电池组ε，电动势为9V，内阻忽略不计；
电压表Ｖ，量程为0至10Ｖ，内阻20Ω；
电流表A1，量程为0至50ｍＡ，内阻约20Ω；
电流表A2，量程为0至300mＡ，内阻约4Ω；
滑动变阻器R1，阻值范围为0至100Ω，额定电流1A；
滑动变阻器R2，阻值范围为0至1700Ω，额定电流0.３Ａ，
开关Ｓ及导线若干．
实验电路图如图１所示，实验中要求多测几组电流、电压值．在实验中应选＿＿＿ 电流表和　　　　 滑动变阻器．
A2
R1
比较项目 电流表内接法 电流表外接法
电路
误差来源
测量结果
适用条件
二、实验电路（电流表内外接法）选择的依据
R测＝U/I＞Rx 偏大
R测＝U/I＜Rx 偏小
电流表的分压
电压表的分流
例2 ：用伏安法测量阻值约为 欧的线圈的电阻Ｒ，己知所用电流表的量程为（0～0.6Ｖ），内阻0.125Ω，电压表的量程为（0～15Ｖ），内阻为15kΩ，蓄电池组电压为12Ｖ，问应采用哪一种连接电路？
若题目给出的被测电阻阻值约为几十欧，可能大于43Ω，也可能小于43Ω，内接法、外接法两种电路均可采用。
几千
几十
几
分析与解因为R=　　　　=43Ω
若题目给出的被测电阻阻值约为几千欧，大于43Ω，采用内接法
若题目给出的被测电阻阻值约为几欧，小于43Ω，
采用外接法
比较项目 限流式接法 分压式接法
电路
电压调节的范围
电流调节的范围
电能损耗
电路连接
三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：
EIR
电源负担轻
E（IR+Iap）
电源负担重
简便
复杂
三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：
（1）若需要被测电阻R两端电压变化范围较大，或需要从零开始连读可调电压，应选分压电路；
（4）当R0>R时（或两者相差不多），虽然两种电路都可以对负载电流有明显的调节和控制．或两种电路都满足实验要求时．但限流电路具有节省电能、电源负担轻、电路连接简便等优点，应选限流电路较好．
（3）当R0<（2）若采用限流电路时，如果电路中最小电流大于或等于被测电阻Ｒ的额定电流，必须采用分压电路；
例3 ：有一小灯泡上标有“6V0.6Ｗ”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的I－U图线，已知所用器材有：电流表（0～0.3Ａ，内阻1Ω）；电压表（0～15Ｖ，内阻20kΩ）；滑动变阻器（0～30Ω，2Ａ）；学生电源（直流9Ｖ）；开关一只、导线若干．为使实验误差尽量减小，画出合理的实验电路图．
例4：欲用伏安法测定一个阻值约12欧的电阻，要求测量结果尽量准确，下列器材中应选用的是_________，画出应采用的电路图。
A、电池组（6伏，内阻很小）
B、电流表（0—3安，内阻0.0125欧）
C、电流表（0—0.6安，内阻0.125欧）
D、电压表（0—3伏，内阻3千欧）
E、电压表（0—6伏，内阻6千欧）
F、滑动变阻器（0—20欧，1安）
G、滑动变阻器（0—200欧，0.3安）
H、电键、导线
电表接入时，用电流表外接法。
变阻器可采用限流作用。
此题中变阻器也可采用分压作用。
实物连接以其考察的知识点较多和要求思考问题全面等特点，成为高中物理实验的热点。然而学生在这种题上往往失误太多。究其原因，就是没有建立起完整、细致、合理的思维程序，使得连出的线路图出现错误或疏漏。我们可以把解决实物连线的问题的思路建立一个程序如下：
四、实物连接：
１．根据原理画出电路图
２．根据要求选择器材及量程
３．根据先并后串或先串后并的方法连接实物图
４．连接时要注意：电流的方向、仪表的量程、变阻器的接法及滑片的初位置
例5.试根据右图连接下列实物
五、电路图的设计：
比较下列实验的电路图，并思考分别属于哪一个分组实验。
练习1：在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20千欧，电流表的内阻约为10欧，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上(如右图所示)。　　　　　　　　　　 　 (1)根据各点表示的数据描出I－U图线，由此求得该电阻的阻值Rx＝____ 欧(保留两位有效数字)。 　 (2)画出此实验的电路原理图。
2.5K
练习2:为了研究一个 “2.5V 0.2W”小灯泡的伏安特性,现有蓄电池1只,电键1个,导线若干,其它可供选择的器材如下:
(A).量程为0-3A,内阻为0.025Ω的电流表1只;
(B).量程为0-0.6A,内阻为0.2Ω的电流表1只;
(C).量程为0-100mA,内阻为5Ω的电流表1只;
(D).量程为0-3V,内阻为10KΩ的电压表1只;
(E). 量程为0-15V,内阻为50KΩ的电压表1只;
(F). 额定电流为1A,阻值为0-5Ω的滑动变阻器1只;
(1).要正确完成这个实验,电流表应选 ,电压表应选
(填相应器材的代号)
(2). 画出实验的电路原理图.
D
C
练习3．小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I 和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：
I (A) 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
U (V) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00
（1）画出实验电路图。可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0－10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干。
（2）画出小灯泡的U－I曲线。
（3）将小灯泡接在电动势是1.5V、内阻是2.0Ω的电池的两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第(2)小题方格图中）
小 结
1、实验仪器和电路选择的基本原则:
安全性
精确性
方便性
误差小
仪器少
耗电少
3、实验电路（电流表内外接法）的选择
4、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：
2、实验仪器的选择:
电流表内接法
电流表外接法
限流式接法
分压式接法
估算最大值
电表达到满偏的1/3以上
5、实物连接：
先并后串或先串后并