電學實驗專題

山西省運城市平陸中學 呂高社

一、教學目標

1.知識與技能

①了解考綱中要求的電學實驗名稱及備考要點。

②了解并掌握電學實驗的基本思想方法及實驗數(shù)據(jù)的處理方法。

③掌握電學測量儀器的使用與讀數(shù)。

④理解電學實驗中的控制與測量電路。

2.過程與方法

通過設計電路和儀器選擇，開闊思路，激發(fā)興趣，養(yǎng)成規(guī)范操作實驗并能科學合理地處理數(shù)據(jù)的習慣。

3.情感態(tài)度與價值觀

使學生理解和掌握運用實驗手段處理物理問題的基本程序和技能，具備敢于質疑的習慣，嚴謹求實的態(tài)度和不斷求索的精神，培養(yǎng)學生觀察能力、思維能力和操作能力，提高學生對物理學習的動機和興趣。

二、教學重點

1.掌握電學實驗的基本思想方法和數(shù)據(jù)處理辦法

2.理解電學實驗的控制與測量電路

三、教學難點

1.電路設計與儀器的選用

2.數(shù)據(jù)處理方法

四、教學過程

（一）常用電學儀表的讀數(shù)問題

1.電流表、電壓表讀數(shù)：對最分度為“1”（10，1，0.1，0.01，……），“2”（20，2，0.2，0.02，……）的采用“十分之一估讀法”，估計數(shù)字出現(xiàn)在下一位；對最小分度為“5”（50，5，0.5，0.05，……）的采用“五分之一估讀法”，估計數(shù)字出現(xiàn)在同一位。

讀數(shù)刻度=刻度完整部分+估計等分數(shù)× 最小分度“1”或“2”的十分之一（最小分度“5”的五分之一）

對部分乘積為零的情形，0不能丟，象游標卡尺、千分尺讀數(shù)一樣要補齊小數(shù)位數(shù)。

2.歐姆表：測電阻本身很粗略，但僅從讀數(shù)看，仍然要估讀“最后一位有數(shù)字”，表示“估讀”，其前面的數(shù)字準確，估讀方法同上，要看最小分度是多少。

（二）考綱中要求考查的電學實驗

1.要求會使用的主要儀器有：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、打點計時器、彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑變阻器、電阻箱等。

2.測量性實驗：

備考要點：

②測量電源的電動勢和內阻

探制電路采用限流式接法，測量電路一般采用安培表內接法，數(shù)據(jù)處理一般用圖象法。

③練習使用多用電表

1）電流方向：歐姆表內部電池的正極接外部負接柱使用多用電表時，電流都要從電表的正接線柱流入多用表，從負接線柱流出。

2）區(qū)分“機械零點”與“歐姆零點”：“機械零點”在刻度盤左側“0”位置，需要時通過表盤下方中間的定位螺絲進行調節(jié)；“歐姆調零”在表盤刻度的右側電阻刻度“0”位置，需要時通過歐姆檔的調零旋鈕進行調節(jié)。

3）測電阻時需選用適當?shù)臋n位（倍率），每改變一次檔位都重新進行歐姆調零。

4）測電阻要將電阻與其它元件和電源斷開，使用完畢應將選擇開關旋至OFF檔或交流電壓最大檔。

3.探究性實驗：主要考查實驗基本原理和思想方法的遷移應用。

4.創(chuàng)新設計性實驗：是根據(jù)已知的實驗方法設計一個新的實驗方案，設計實驗原理是創(chuàng)新性實驗設計的根本依據(jù)和關鍵，應根據(jù)問題的要求和條件，確定實驗原理，再通過分析與計算，找出待測量與已知量之間的函數(shù)表達式，最后設計合適的實驗步驟。

（三）電學實驗中的控制與測量電路

1.控制電路中滑動變阻器的連接

①分壓式接法：特點是整個電阻和電源、開關串聯(lián)，負載與其中一部分并聯(lián)；負載上電壓調節(jié)范圍0≤U≤E，應用要求：被控制電路的電流（或電壓）從零開始連續(xù)調節(jié)；被控制電路的電阻要遠大于滑變阻器的最大值；實驗要求的電壓變化范圍較大或要求測量多組數(shù)據(jù)；若采用限流接法，電路中實際電壓或電流的最小值仍超過電表或電器的額定值。

②限流式接法：特點滑變阻器只有一部分有電流通過；負載上電壓調節(jié)范圍較小，應用要求：測量電路電流或電壓沒有要求從零開始調節(jié)，只是小范圍內測量，且被控制電路的電阻與滑動變阻器的電阻接近或略小于；測量電源電動勢和內阻。

2.測量電路——伏安法測電阻

①內接法：特點安培表與電阻串聯(lián)再與伏特表并聯(lián)，誤差原因是電流表的分壓作用，測量值大于真實值；適用條件即大電阻，判斷方法

②外接法：特點電壓表與電阻并聯(lián)再與安培表串聯(lián)，誤差原因是電壓表的分流作用，測量值小于真實值。適用條件即小電阻，判斷方法

（四）電學實驗的考查類型、基本思想方法、實驗數(shù)據(jù)處理方法

1.考查類型：儀表讀數(shù)、儀器和電路的選擇、實物圖的連接、實驗電路的設計、步驟的安排、實驗數(shù)據(jù)的處理方法、誤差分析。

2.基本思想方法：

①等效法：如在電表的改裝中，通過并聯(lián)分流電阻來等效的電流表的內阻，串聯(lián)分壓電阻來等效為電壓表的內阻，用替換法測電阻，都是等效法的應用。

②轉換法：如：電流表是利用電流在磁場中受力，把電流轉化為指針的偏角。

③累積法：在缺乏高精密度測量儀器的情況下測量細金屬絲的直徑，常把金屬絲緊密纏繞在圓柱體上測若干匝的總長度，然后除以匝數(shù)就可求出細金屬絲的直徑。

3.實驗數(shù)據(jù)處理方法：

①列表法：在記錄和處理數(shù)據(jù)時，常常將數(shù)據(jù)列成表格，數(shù)據(jù)列表可以簡單而又明確地表示出有關物理量之間的關系，有助于找出物理量之間聯(lián)系的規(guī)律性。

②公式法：把數(shù)據(jù)代入物理公式計算出結果的方法，這種方法一般在處理實驗結果時帶來較大的誤差。

③圖象法：是物理實驗中廣泛應用的處理實驗數(shù)據(jù)的方法，作圖時常通過選取適當?shù)淖鴺溯S使圖線線性變化。即“變曲為直”。

五、教學反思

關于電學實驗，只要實驗原理不超綱就不算超綱，比如電橋，有些內容會連考兩年，20分度游標卡尺，測電壓表內阻2015年II卷考了半偏法，2016年又考了偏法；再一再二不再三，有些實驗連考兩年后會停一年，或連續(xù)兩年不考第三年才考，關注上一年沒有考過的實驗。2016年I卷23題考熱敏電阻傳感器，對于實驗現(xiàn)象的準確描述和有效數(shù)字的保留有效高的要求，平時訓練中要關注，II卷4年沒有考讀數(shù)，要關注游標卡尺、螺旋測微器、電表讀數(shù)，關注坐標軸讀數(shù)。I卷2013年游標卡尺、歐姆表、電壓表；2014年為1分度2mA的電流表、2015年托盤天平、2016年沒有考。