◆覃天奇
(甘肅省臨夏回民中學(xué))
從電阻的測(cè)定談高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)
◆覃天奇
(甘肅省臨夏回民中學(xué))
實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)的基礎(chǔ)與核心,是每年高考重點(diǎn)考察的內(nèi)容之一。電學(xué)實(shí)驗(yàn)因其內(nèi)容廣泛、方法靈活、立意新穎,學(xué)生望而生畏,但是高考備考中若搞好“伏安法測(cè)電阻”的系統(tǒng)復(fù)習(xí),則其它幾個(gè)實(shí)驗(yàn)可迎刃而解。
伏安法 實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí) 以點(diǎn)帶面
①外接法(如圖1)
根據(jù)Rx=U/I:
其中U準(zhǔn)確,I偏大,故R測(cè)<R真
②內(nèi)接法(如圖2)
根據(jù)RX=U/I:
其中I準(zhǔn)確,U偏大,
故R測(cè)>R真
③測(cè)量電路的選擇:
若已知 RV、RA、RX的大約值則:
當(dāng)Rx<<Rv或RX2<RA·RV時(shí)用外接法;
當(dāng)Rx>>RA或RX2>RA·RV時(shí)用內(nèi)接法。
若不知道RV、RA、RX的大約值則用圖3所示的電路進(jìn)行試觸(即c分別接 a、b):
當(dāng)電壓表示數(shù)變化明顯時(shí)采用外接法;
當(dāng)電流表示數(shù)變化明顯時(shí)采用內(nèi)接法。
①限流電路(如圖4)
優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,消耗的電功率小。
缺陷:電壓表、電流表示數(shù)變化范圍小且不能調(diào)為零
②分壓電路(如圖5)
優(yōu)點(diǎn):電壓表、電流表示數(shù)變化范圍大且能夠從零開始調(diào)節(jié)。
缺陷:電路較為復(fù)雜,消耗功率較大。
③控制電路的選擇
若實(shí)驗(yàn)要求電壓表與電流表示數(shù)較小或要從零開始調(diào)節(jié)、或要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)、或變阻器最大阻值小于待測(cè)電阻Rx時(shí),采用分壓電路。
若實(shí)驗(yàn)無特殊要求一般選限流電路。
例如,欲測(cè)一個(gè)電阻約為25kΩ的阻值Rx,備有下列器材:
電流表(量程100μA,內(nèi)阻約2kΩ)
電流表(量程500μA,內(nèi)阻約300Ω)
電壓表(量程10v,內(nèi)阻約100kΩ)
電壓表(量程50v,內(nèi)阻約500kΩ)
直流電源(電動(dòng)勢(shì)15v,最大電流1A)
滑動(dòng)變阻器(最大電阻1kΩ,額定功率1w)
電鍵、導(dǎo)線若干
(1)電流表應(yīng)選_____,電壓表應(yīng)選_____。
(2)畫出測(cè)定Rx的原理圖。
【分析】電源電動(dòng)勢(shì)15v,如果用量程50v的電壓表,最大示數(shù)不足量程的三分之一,實(shí)驗(yàn)誤差較大,故電壓表應(yīng)選C;電路中的最大電流Imax=400μA,故電流表應(yīng)選B;又因?yàn)镽x≈25kΩ > >RA=300Ω,所以測(cè)量電路應(yīng)采用內(nèi)接法,考慮到滑動(dòng)變阻器的最大阻值1kΩ<Rx,所以控制電路應(yīng)采用分壓電路。
【答案】
(1)B、C
(2)實(shí)驗(yàn)電路如圖6。
描繪小燈泡U-I圖像的實(shí)驗(yàn),先是利用伏安法測(cè)出小燈泡兩端的一系列電壓和與之對(duì)應(yīng)的電流,然后用描點(diǎn)法作出U-I圖像,再探究燈絲電阻隨溫度的變化情況??紤]到小燈泡的電阻一般比電壓表的內(nèi)阻小得多,測(cè)量電路采用外接法,再考慮到該實(shí)驗(yàn)要求燈泡兩端的電壓從0開始逐漸增加,控制電路采用分壓電路,所以可用圖7所示電路。
該實(shí)驗(yàn)先用刻度尺測(cè)出一段金屬絲的長(zhǎng)度、再用螺旋測(cè)微器或游標(biāo)卡尺測(cè)出金屬絲的直徑直徑后,再用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻,進(jìn)而求出其電阻率??紤]到金屬絲長(zhǎng)度一般只有幾十厘米,電阻較小,測(cè)量電路采用外接法,再考慮到實(shí)驗(yàn)過程中電流要盡量小些,以免金屬絲發(fā)熱膨脹引起長(zhǎng)度、直徑變化,造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差,控制電路一般采用分壓電路,所以依然可用圖7所示電路。
當(dāng)然,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)靈活多變,具體問題還要具體分析。隨著新課改的不斷深入,實(shí)驗(yàn)教學(xué)越來越得到重視與普及,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí),提高學(xué)習(xí)效率,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),將是每一個(gè)物理教師教學(xué)研究的重要課題,只要能夠抓好基礎(chǔ),注重規(guī)律,就能以點(diǎn)帶面,事半功倍。