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        電學(xué)實驗的測量方法與考查熱點

        2017-08-22 05:35:45浙江
        教學(xué)考試(高考物理) 2017年3期
        關(guān)鍵詞:壓敏電阻電壓表電學(xué)

        浙江 吳 鋒

        電學(xué)實驗的測量方法與考查熱點

        浙江 吳 鋒

        電學(xué)實驗是高考物理試題的重要組成部分,從近年新課標卷對實驗考查情況看,呈現(xiàn)以下態(tài)勢:一是實驗題分值較穩(wěn)定;二是實驗考試目標已從對“實驗設(shè)計、實驗操作、實驗觀察”的考查,提升到對“科學(xué)探究、綜合能力”的考查,試題兼有新穎性、整合性的特點;三是實驗考試的區(qū)分度較好。在備考沖刺時,除了重視思想外,還須對電學(xué)實驗的基本原理、測量方法、操作要領(lǐng)、數(shù)據(jù)處理、考查角度、命題趨勢及變式情景有一個全面的洞悉,只有融會貫通,方能切實提高備考效能。

        一、常規(guī)電學(xué)量的測量方法

        物理量 測量方法______________________電壓 ①電壓表(會選用、會接線、會讀數(shù));②電壓傳感器;________③多用電表直流電壓擋;④靈敏電流計與大電阻串聯(lián)_____電流 ①電流表(會選用、會接線、會讀數(shù));②電流傳感器;________③多用電表直流電流擋;④靈敏電流計與小電阻并聯(lián)_____電阻 ①多用電表電阻擋(估測);②伏安法(外接法、內(nèi)接法);_____________③等效替代法測電阻__________________________________電動勢內(nèi)阻①伏安法(U-I圖象);②伏阻法(U-R圖象);③安阻法(IR-I或1 UR或1 U-1 I-R圖象)等

        二、重要電學(xué)實驗的考查熱點

        項目 電路圖 實驗原理 考查熱點測定金屬的電阻率①測Rx∶Rx=UI(伏安法)②算ρ∶Rx=ρLS,ρ=SRxL①考讀數(shù):U、I、L 及d②考電路:電路設(shè)計或選擇、實物連線或改錯,器材選擇③考運算:U-I求Rx,求ρ__________________描繪小電珠的伏安特性曲線①電路:伏安法外接;滑動變阻器分壓式②圖象:U-I圖象為曲線(溫度升高,燈絲電阻增大)①考電路:電路設(shè)計或選擇、實物連線或改錯,器材選擇②考作圖:描點、連線畫U-I圖③考運算_:由U-I圖求電阻、電功率_________測定電源的電動勢與內(nèi)阻①伏安法:E=U+Ir②安阻法:E=I(R+r)③伏阻法:E=U+URr(伏安法)①考電路:電路設(shè)計或選擇、實物連線或改錯,器材選擇②考作圖:描點連線畫圖線③考運算:由U -I或I-1-R 或U-1-R-1圖象,求E、r練習(xí)使用多用電表①VA擋:相當于V表、A表②Ω擋:閉合電路歐姆定律③調(diào)零:機械調(diào)零、歐姆調(diào)零④電流方向:紅表筆進,黑表筆出①考讀數(shù):電壓、電流、電阻擋的讀值②考使用:歐姆表選擋、調(diào)零、規(guī)范操作等③考黑箱:多用電表探測黑箱內(nèi)的元件傳感器的簡單應(yīng)用傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹浚?、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學(xué)量)①考熱敏:熱敏電阻特性(歐姆表法、伏安法)②考光敏:光敏電阻特性(歐姆表法、伏安法)

        三、電學(xué)實驗備考建議

        (1)重視基礎(chǔ)性。熟悉基礎(chǔ)讀數(shù)(電流表、電壓表、電阻箱、多用電表);熟練基本操作(電流表、電壓表、滑動變阻器、多用電表的使用與選用);熟悉基礎(chǔ)運算(伏安法求Rx、U-I圖象求Rx、U-I圖象求E與r等)。

        (2)突破典型性。“伏安法”涉及測定金屬的電阻率、描繪小電珠的伏安特性曲線、測量電源的電動勢與內(nèi)阻等典型實驗,是高考命題的重要題源,對其實驗原理、測量方法、電路圖、實物圖、操作要點、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等須全方位理解并掌握。

        (3)關(guān)注創(chuàng)新性。一是器材創(chuàng)新,如電壓傳感器、多用電表電壓擋等效替代電壓表,電阻箱替代滑動變阻器等;二是物理量創(chuàng)新,如測定電源的短路電流、輸出功率、效率及電動機的輸出功率、效率,測量電壓表、電流表的內(nèi)阻與量程等;三是研究對象創(chuàng)新,如描繪二極管、電動機、熱敏電阻的伏安特性曲線,測定水果電池、硅光電池的電動勢與內(nèi)阻等。

        (4)注重方法性。如測量電阻(伏安法、等效替代法、伏伏法、安安法、半偏法、多用電表法)、測量電動勢(伏安法、伏阻法、安阻法、伏伏法、安安法)等實驗,因給定器材的不同,需選定不同的測量方法。

        (5)講求綜合性。“一圖多用”(一個電路圖同時測量定值電阻與電源電動勢及內(nèi)阻)、“多題合一”(多個器材與問題融合在一起,如電表改裝與伏安法的整合等),講求整合探究能力的考查是近年的命題趨勢之一。

        四、電學(xué)創(chuàng)新實驗舉隅

        【例題】[2016·湖北省七市(州)高三下學(xué)期3月聯(lián)合調(diào)研]材料的電阻隨壓力的變化而變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”,利用這種效應(yīng)可以測量壓力大小。若圖1甲為某壓敏電阻在室溫下的電阻壓力特性曲線,其中RF、R0分別表示有、無壓力時壓敏電阻的阻值。為了測量壓力F,需先測量壓敏電阻處于壓力中的電阻值RF。請按要求完成下列實驗。

        圖1

        (1)設(shè)計一個可以測量處于壓力中的該壓敏電阻阻值的電路,在圖1乙的虛線框內(nèi)畫出實驗電路原理圖(壓敏電阻及所給壓力已給出,待測壓力大小約為0.4×102~0.8×102N,不考慮壓力對電路其他部分的影響),要求誤差較小,提供的器材如下:

        A.壓敏電阻(無壓力時阻值R0=6 000Ω)

        B.滑動變阻器R(全電阻約200Ω)

        C.電流表A(量程2.5mA,內(nèi)阻約30Ω)

        D.電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約3kΩ)

        E.直流電源E(電動勢3V,內(nèi)阻很?。?/p>

        F.開關(guān)S,導(dǎo)線若干

        (2)正確接線后,將壓敏電阻置于待測壓力下,通過壓敏電阻的電流是1.33mA,電壓表的示數(shù)如圖1丙所示,則電壓表的讀數(shù)為________V。

        (3)此時壓敏電阻的阻值為________Ω,結(jié)合圖甲可知待測壓力的大小F=________N。(計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

        【解析】(1)根據(jù)題意,壓敏電阻的阻值有幾千歐姆,是一個大電阻,所以伏安法采用電流表內(nèi)接法;因滑動變阻器R的阻值遠小于壓敏電阻的阻值,故滑動變阻器采用分壓式接法。電路原理圖如圖2所示。

        圖2

        (2)電壓表的最小刻度為0.1V,根據(jù)電表讀數(shù)規(guī)則,電壓表示數(shù)為2.00V。

        【答案】(1)圖見解析 (2)2.00 (3)1.5×1030.60×102

        【感悟】對于熱敏電阻、光敏電阻、磁敏電阻、發(fā)光二極管、電動機等非常規(guī)元件,伏安法測量其工作電壓、電流及電阻是基礎(chǔ)之本,設(shè)計電路、連接實物、電表讀數(shù)、作U-I圖是考查的重中之重,這類源于教材而高于教材、情景新穎而聯(lián)系科技實際的問題,能彰顯變通能力與創(chuàng)新能力的考查,在高考實驗備考中應(yīng)高度關(guān)注,有針對性地訓(xùn)練。

        (作者單位:浙江省衢州市菁才中學(xué))

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