学生实验PPT及课堂实录内容

高三专题复习《电学实验复习建议》

黄山市田家炳实验中学 毕启付

2018、5、24

教学目标

1.电学实验复习方法总结

2.运用方法解决实际问题

教学重点

电学实验复习方法总结

教学难点

运用方法解决实际问题

教学过程

一、考纲对实验能力要求的说明

《考试大纲》关于物理学科要考查的“实验能力”是这样叙述的：能够独立地完成“考试内容与要求”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，对结论进行分析和评价；能发现问题、提出问题，并制订解决问题的方案；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器处理问题，包括简单的设计性实验。（投影）考试说明中的实验考查是对考生的综合能力的考查，对考生能力有较高的要求。纵观近几年的全国Ⅰ卷中物理电学实验题，考查的内容几乎是全覆盖。看似电学实验内容较繁杂，若复习方法得当，可以提高复习效率。下面就电学实验的复习谈三点建议。

二、电学实验复习建议

（一）万变不离其宗，充分利用教材

图1是教材中介绍的三种测电源电动势和内阻基本方法。在复习过程中充分利用基本方法，在其基础上让学生学会如何应对变化。

丙

甲

乙

S

S

图1 例1（2014年全国Ⅰ卷）利用如图2(a)所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值999.9A(量程Ω)，电阻R0(阻值为3.0Ω)，电阻R1(阻值为3.0Ω)，电流表○为200mA,内阻为RA=6.0Ω)，开关S。

实验步骤如下：

①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；

②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；

③以1/I为纵坐标，R为横坐标，作出1/I—R图线(用直线拟合)；

④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。

图2

回答下列问题：

(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则1/I和R的关系式为_____；

(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R=3.0Ω时电流表的示数如图(b)所示，读出数据，完成下表。答：① ，② ；

R/Ω

I/A I/A

-1-11 0.143 6.99 2 0.125 8 3 ①

②

4 0.1 10 5 0.091 11 6 11.9 7 13 0.084 0.077

(3)在图(c)坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k= A－1Ω－1，截距b＝ A－1；

(4)根据图线求得电源电动势E= V，内阻r= Ω。

此题中的图a,可以看成是图1丙的变形，A 和R1并联后看成量程较大的电流表，R0+r可等效为电源的内阻。这样处理，学生理解起来难度就会降低。

例2、右图a是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图。图中S为开关,R为滑动变阻器,固定电阻R1和A1内阻之和为10000Ω(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表。

①

按电路原理图在图b虚线框内各实物图之间画出连线。

②在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑动端c移动至

(填“a图a 端”、“中央”或“b 端”)。

③闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置,读出电流表A1

和A2的示数I1和I2。多次改变滑动端c的位置,得到的数据为

I1(mA) 0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145 I2(mA) 480 400 320 232 140 68 图b 在右图c所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1 I2曲线。

④利用所得曲线求的电源的电动势E=

V,内阻r=

Ω。

(保留2位小数)

⑤该电路中电源输出的短路电流Im=

A。

此题图a所示的电路图，可以将R1和A1串联后看成电压表，这样就可以看成是图1甲的变形。

上述两问都可以找到课本的原型，复习中可充分利用原型，利于学生成绩的提高。

（二）总结归纳，形成模型

在很多电学题中，先从理论上结合已知的图像，推导出纵坐标和横坐标的函数关系，利用图像的斜率和截距解决问题。

如例1要解决第（4）问，设电流表的示数为I，从电动势E出发，E=I RA+3I(R+ R0 +r),,再利用图像的斜率和截距解出结果。

图c

再如例2中④问，设电流表A1、 A2

示数为I1、I2，由E= 10-3I1( R1

+ RA1) + 10-3( I1+ I2) r,推到出I1和I2的关系，再利用斜率和截距解出结果。

上面两问，共性是从E出发，导出纵坐标和横坐标的关系，利用图像的斜率和截距解决问题。可见，解决这类问题是有一定模型的，按模型进行训练，可提高复习效率。

（三）立足基本，适当变式

高考实验题大多数是在课本上的例题或练习题或以前出现过题的基础上进行改编的，教学中适当强化变式训练，可达到事半功倍的效果。

下面以非线性元件静态工作点的确定为例进行说明。

例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）在下框中画出实验电路图。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）在右图中画出小灯泡的U—I特性曲线。

（3）如果将小灯泡接在电动势1.5V、内阻3.0Ω的电池正、负极两端，小灯泡的实际功率是多少？

以（3）问解答为例进行说明。

解：（3）在小灯泡U-I特性曲线的坐标内画电池的U-I特性曲线如下图，其交点即为电池对小灯泡供电的“工作点”。工作点坐标为：I0=0.29A，U0=0.62V, , 小灯泡消耗的实际功率为P0=I0U0=0.18W。

对上面的问题可以进行如下变式。

变式1：若把此例中的小灯泡与R0=2Ω的定值电阻串联起来，再用同样的电池供电，则小灯泡消耗的实际功率又为多少？

解：把R0与电池的串联组合视为等效电池，其电动势和内阻分别为E=E0=1.5V,r0=r+R0，画出图像进行解题。也可以从E=U+I(R0+r)，得到U=E-(R0+r)I，画出图像解题。

变式2：若把此例中的小灯泡与R0=3Ω的定值电阻并联起来，再用同样的电池供电，则小灯泡消耗的实际功率又为多少？

解：把R0与电池的并联组合视为等效电池，其电动势和内阻分别为：

E0R0E0.75VrR0r0rR01.5rR0

画出图像，利用斜率和截距进行解题。也可以从E=U+(U/R0+I)r，得到U和I的关系

，画出图像解题，这种方法更简单些，学生更好理解。

变式3：若取两个与此例中的小灯泡相同的小灯泡串联起来，再用同样的电池供电，则每一个小灯泡消耗的实际功率为多少？

解法一：可以将两个灯泡等效为一个电阻，先算出等效后的电压，再画出图像，通过交点坐标解决问题。

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 U0/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80 3.20 3.60 4.00

解法二：设每个灯泡的电压、电流为U、I，从E=2U+Ir，得到U=E/2-rI/2 ，画出图像解题，这种方法更简单、快捷。

变式4：若取两个与此例中的小灯泡相同的小灯泡并联起来，再用同样的电池供电，则每一个小灯泡消耗的实际功率为多少？

解法一：取两个灯泡的并联组合为等效负载，对应的数据如表格，画出U-I特性曲线，利用交点坐标解决问题。

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 I0/A 0.24 0.42 0.58 0.68 0.76 0.84 0.90 0.94 0.98 1.00 0解法二：设每个灯泡的电压、电流为U、I，从E=U+2Ir，得到U=E-2rI ，画出图像解题。

教学中利用好变式，不仅能拓展学生的思维，还能提高解决问题的能力，达到较好的教学效果。

三、小结

学生谈本节课的收获和感受。

三、作业布置

完成课后练习

1、在“测定某电源的电动势和内阻”实验中，实验电路如图甲所示，R为电阻箱，阻值范围0～9 999 Ω，R0是保护电阻，V为理想电压表．某同学连接好电路后，闭合电键S，改变电阻箱的电阻值，读取电压表的示数．根据读取的多组数据，他画出了如图丙所示的图象．

(1)请在图乙中选择合适的器材根据电路图甲画线连接实物图．

1(2)在如图丙所示图象中，当＝0.10 V－1时，外电路处于_____状态(填“通路”、U“断路”或“短路”)．

(3)根据该图象可求得该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.

(4)实验测得电源的电动势和内阻与真实值相比，E测___E真，r测____r真(填“大于”、“小于”或“等于”)．

2、某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A，V为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0 Ω的定值电阻。

测量次数

1

2

3

4

5

6

7

8 改装表A读数I/mA

20

40

60

80

100

120

140

160 (1)已知灵敏电流计G的满偏电流Ig＝100 μA、内阻rg＝2.0 kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200 mA，应并联一只___ Ω(保留一位小数)的定值电阻R1。

(2)根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路。

(3)该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组，通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大．若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是____________．(填选项前的字母) A．电压表内阻的影响 B．滑动变阻器的最大阻值偏小

C．R1的实际阻值比计算值偏小 D．R0的实际阻值比标称值偏大

五、教学反思